高考物理一輪復(fù)習(xí) 分層規(guī)范快練 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感 渦流 新人教版

PAGE分層規(guī)范快練(三十二)法拉第電磁感應(yīng)定律自感渦流[雙基過關(guān)練]1．穿過某線圈的磁通量隨時間變化的關(guān)系如圖所示，在下列幾段時間內(nèi)，線圈中感應(yīng)電動勢最小的是()A．0～2sB．2～4sC．4～5sD．5～10s解析：圖象斜率越小，表明磁通量的變化率越小，感應(yīng)電動勢也就越小.5～10s內(nèi)圖象斜率最小，故選項D正確．答案：D2．(多選)如圖所示，在線圈上端放置一盛有冷水的金屬杯，現(xiàn)接通交流電源，過了幾分鐘，杯內(nèi)的水沸騰起來．若要縮短上述加熱時間，下列措施可行的有()A．增加線圈的匝數(shù)B．提高交流電源的頻率C．將金屬杯換為瓷杯D．取走線圈中的鐵芯解析：當(dāng)電磁鐵接通交流電源時，金屬杯處在變化的磁場中產(chǎn)生渦電流發(fā)熱，使水溫升高．要縮短加熱時間，需增大渦電流，即增大感應(yīng)電動勢或減小電阻．增加線圈匝數(shù)、提高交變電流的頻率都是為了增大感應(yīng)電動勢．瓷杯不能產(chǎn)生渦電流，取走鐵芯會導(dǎo)致磁性減弱．所以選項A、B正確，選項C、D錯誤．答案：AB3.如圖所示，A、B兩閉合線圈用同樣導(dǎo)線繞成，A有10匝，B有20匝，兩圓線圈半徑之比為2：1，均勻磁場只分布在B線圈內(nèi)．當(dāng)磁場隨時間均勻減弱時()A．A中無感應(yīng)電流B．A、B中均有恒定的感應(yīng)電流C．A、B中感應(yīng)電動勢之比為1：1D．A、B中感應(yīng)電流之比為1：1解析：線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E＝neq\f(ΔΦ,Δt)，A、B中感應(yīng)電動勢之比為1：2，又因為R＝ρeq\f(l,S)，故RA：RB＝1：1，所以IA：IB＝1：2，故選項A、C、D錯誤，B正確．答案：B4．[2019·江西信豐縣模擬](多選)如圖所示，A、B是完全相同的兩個小燈泡，L為自感系數(shù)很大、電阻可以忽略的帶鐵芯的線圈，則()A．開關(guān)S閉合瞬間，A、B同時發(fā)光，隨后A燈變暗直至熄滅，B燈變亮B．開關(guān)S閉合瞬間，B燈亮，A燈不亮C．?dāng)嚅_開關(guān)S的瞬間，A、B燈同時熄滅D．?dāng)嚅_開關(guān)S的瞬間，B燈立即熄滅，A燈突然閃亮一下再熄滅解析：A項，開關(guān)閉合的瞬間，兩燈同時獲得電壓，所以A、B同時發(fā)光，由于線圈的電阻可以忽略，燈A逐漸被短路，流過A燈的電流逐漸減小，B燈逐漸增大，則A燈變暗，B燈變亮，故A正確，B錯誤；C項，斷開開關(guān)的瞬間，B燈的電流突然消失，立即熄滅，流過線圈的電流將要減小，產(chǎn)生自感電動勢，相當(dāng)電源，自感電流流過A燈，所以A燈突然閃亮一下再熄滅，故C錯誤，D正確．故選A、D.答案：AD5．[2019·韶關(guān)市高三調(diào)研考試](多選)如圖所示，先后以速度v1和v2勻速把一矩形線圈拉出有界勻強(qiáng)磁場區(qū)域，v1＝2v2.在先后兩種情況下()A．線圈中的感應(yīng)電流之比I1：I2＝2：1B．線圈中的感應(yīng)電流之比I1：I2＝1：2C．線圈中產(chǎn)生的焦耳熱之比Q1：Q2＝4：1D．通過線圈某截面的電荷量之比q1：q2＝1：1解析：由I＝eq\f(BLv,R)知I1：I2＝2：1，選項A正確，選項B錯誤；由Q＝I2Rt和t＝eq\f(L,v)聯(lián)立得Q1：Q2＝2：1，選項C錯誤；由q＝eq\f(ΔΦ,R)＝eq\f(BS,R)知q1：q2＝1：1，選項D正確．答案：AD6．(多選)如圖甲是矩形導(dǎo)線框，電阻為R，虛線左側(cè)線框面積為S，右側(cè)面積為2S，虛線左右兩側(cè)導(dǎo)線框內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間變化如圖乙所示，設(shè)垂直線框向里的磁場為正，則關(guān)于線框中0～t0時間內(nèi)的感應(yīng)電流的說法正確的是()A．感應(yīng)電流的方向為順時針方向B．感應(yīng)電流的方向為逆時針方向C．感應(yīng)電流的大小為eq\f(B0S,Rt0)D．感應(yīng)電流的大小為eq\f(3B0S,Rt0)解析：向里的變化磁場產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為：E1＝Seq\f(ΔB1,Δt1)，方向為逆時針方向；向外的變化磁場產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為：E2＝2Seq\f(ΔB2,Δt2)，方向為逆時針方向；從圖中可以得到：eq\f(ΔB1,Δt1)＝eq\f(ΔB2,Δt2)＝eq\f(B0,t0)，感應(yīng)電流為I＝eq\f(E1＋E2,R)＝eq\f(3B0S,Rt0)，方向為逆時針方向，即B、D正確．答案：BD7．[2019·遼寧省實驗中學(xué)模擬](多選)如圖所示，通過水平絕緣傳送帶輸送完全相同的銅線圈，線圈等距離排列，且與傳送帶以相同的速度勻速運動．為了檢測出個別未閉合的不合格線圈，讓傳送帶通過一固定勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁場方向垂直于傳送帶運動方向，根據(jù)穿過磁場后線圈間的距離，就能夠檢測出不合格線圈．通過觀察圖形，判斷下列說法正確的是()A．若線圈閉合，進(jìn)入磁場時，線圈中感應(yīng)電流方向從上向下看為逆時針B．若線圈閉合，傳送帶以較大速度勻速運動時，磁場對線圈的作用力增大C．從圖中可以看出，第2個線圈是不合格線圈D．從圖中可以看出，第3個線圈是不合格線圈解析：若線圈閉合，進(jìn)入磁場時，穿過線圈的磁通量增大，由楞次定律可知，線圈中的感應(yīng)電流的磁場方向向下，所以感應(yīng)電流的方向從上向下看是順時針，故A錯誤；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，傳送帶以較大速度勻速運動時，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢較大，則感應(yīng)電流較大，磁場對線圈的作用力增大，故B正確；由題圖知1、2、4、5、6線圈都發(fā)生了相對于傳送帶的滑動，而第3個線圈沒有滑動，則第3個線圈不閉合，沒有產(chǎn)生感應(yīng)電流，故C錯誤，D正確．答案：BD8．某同學(xué)根據(jù)所學(xué)知識設(shè)計了一個發(fā)電測速裝置，如圖所示．自行車后輪置于垂直車身平面向里的勻強(qiáng)磁場中，后輪圓形金屬盤在磁場中逆時針轉(zhuǎn)動時，可等效成一導(dǎo)體棒繞圓盤中心O轉(zhuǎn)動．已知該磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，圓盤半徑為l，圓盤電阻不計．導(dǎo)線通過電刷分別與后輪外側(cè)邊緣和圓心O相連，導(dǎo)線兩端a、b間接一阻值為R的小燈泡．后輪勻速轉(zhuǎn)動時，用電壓表測得a、b間電壓為U，則下列說法正確的是()A．a(chǎn)連接的是電壓表的正接線柱B．若圓盤勻速轉(zhuǎn)動的時間為t，則該過程中克服安培力做功Q＝eq\f(U2,2R2)C．自行車后輪邊緣的線速度大小是eq\f(2U,Bl)D．自行車后輪轉(zhuǎn)動的角速度是eq\f(U,Bl2)解析：根據(jù)右手定則，輪子邊緣點是等效電源的負(fù)極，則a點接電壓表的負(fù)接線柱，故A項錯誤；若圓盤勻速轉(zhuǎn)動的時間為t，根據(jù)焦耳定律可知該過程中克服安培力做功Q＝eq\f(U2,R)t，故B項錯誤；由法拉第電磁感應(yīng)定律可得產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E＝U＝Bleq\x\to(v)＝eq\f(1,2)Blv，解得邊緣線速度v＝eq\f(2U,Bl)，故C項正確；根據(jù)線速度和角速度的關(guān)系可得角速度為：ω＝eq\f(v,l)＝eq\f(2U,Bl2)，故D項錯誤．答案：C[技能提升練]9．[2015·全國卷Ⅱ]如圖，直角三角形金屬框abc放置在勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向平行于ab邊向上．當(dāng)金屬框繞ab邊以角速度ω逆時針轉(zhuǎn)動時，a、b、c三點的電勢分別為φa、φb、φc.已知bc邊的長度為l.下列判斷正確的是()A．φa>φc，金屬框中無電流B．φb>φc，金屬框中電流方向沿a→b→c→aC．Ubc＝－eq\f(1,2)Bl2ω，金屬框中無電流D．Ubc＝eq\f(1,2)Bl2ω，金屬框中電流方向沿a→c→b→a解析：金屬框繞ab邊轉(zhuǎn)動時，閉合回路abc中的磁通量始終為零(即不變)，所以金屬框中無電流．金屬框在逆時針轉(zhuǎn)動時，bc邊和ac邊均切割磁感線，由右手定則可知φb<φc，φa<φc，所以根據(jù)E＝Blv可知，Ubc＝Uac＝－Bleq\o(v,\s\up6(－))＝－Bleq\f(0＋ωl,2)＝－eq\f(1,2)Bl2ω.由以上分析可知選項C正確．答案：C10．(多選)如圖所示，質(zhì)量為m＝0.04kg、邊長l＝0.4m的正方形導(dǎo)體線框abcd放置在一光滑絕緣斜面上，線框用一平行斜面的細(xì)線系于O點，斜面傾角為θ＝30°.線框的一半處于磁場中，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間變化關(guān)系為B＝2＋0.5t(T)，方向垂直于斜面．已知線框電阻為R＝0.5Ω，重力加速度為g＝10m/s2.則()A．線框中的感應(yīng)電流方向為abcdaB．t＝0時，細(xì)線拉力大小F＝0.2NC．線框中感應(yīng)電流大小為I＝80mAD．經(jīng)過一段時間t，線框可能沿斜面向上運動解析：根據(jù)楞次定律，線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向為adcba，選項A錯誤．根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E＝eq\f(ΔB,Δt)·eq\f(l2,2)＝0.5×0.08V＝0.04V，感應(yīng)電流I＝eq\f(E,R)＝0.08A，t＝0時磁感應(yīng)強(qiáng)度B0＝2T，bc邊所受安培力FA＝B0Il＝2×0.08×0.4N＝0.064N，由左手定則可判斷出安培力方向沿斜面向上．對線框由平衡條件F＋FA＝mgsin30°，解得細(xì)線中拉力F＝0.136N，選項B錯誤、C正確．由安培力F′A＝BIl＝(2＋0.5t)×0.08×0.4N＝(0.064＋0.016t)N，可知經(jīng)過一段時間t，安培力增大到大于線框重力沿斜面向下的分力時，線框沿斜面向上運動，選項D正確．答案：CD11．[2019·浙江模擬]半徑為2r的圓形金屬導(dǎo)軌固定在一水平面內(nèi)，一根長也為2r、電阻為R的金屬棒OA一端與金屬導(dǎo)軌接觸良好，另一端固定在中心轉(zhuǎn)軸上，現(xiàn)有方向(俯視)如圖所示、大小為B1的勻強(qiáng)磁場，中間半徑為r的地方無磁場．另有一水平金屬導(dǎo)軌MN用導(dǎo)線連接金屬圓環(huán)，M′N′用導(dǎo)線連接中心軸，導(dǎo)軌上放置一根金屬棒CD，其長度L與水平金屬導(dǎo)軌寬度相等，金屬棒CD的電阻2R，質(zhì)量為m，與水平導(dǎo)軌之間的動摩擦因數(shù)μ，水平導(dǎo)軌處在豎直向上的勻強(qiáng)磁場B2中，金屬棒CD通過細(xì)繩、定滑輪與質(zhì)量也為m的重物相連，重物放置在水平地面上．所有接觸都良好，金屬棒CD受到的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，忽略其它摩擦和其它電阻，重力加速度取g.(1)若金屬棒OA以角速度ω0順時針轉(zhuǎn)動(俯視)，求：感應(yīng)電動勢及接在水平導(dǎo)軌上的理想電壓表的電壓．(2)若金屬棒OA順時針轉(zhuǎn)動(俯視)的角速度隨時間ω＝kt變化，求：重物離開地面之前支持力隨時間變化的表達(dá)式．解析：(1)感應(yīng)電動勢E＝B1Lv＝B1req\f(2ω0r＋ω0r,2)＝eq\f(3,2)B1ω0r2感應(yīng)電流I＝eq\f(E,3R)＝eq\f(B1ω0r2,2R)電壓表示數(shù)UV＝I×2R＝B1ω0r2(2)電流I＝eq\f(E,3R)＝eq\f(B1ωr