《高考備考指南 物理 》課件-第2講　法拉第電磁感應(yīng)定律　自感和渦流

第2講法拉第電磁感應(yīng)定律自感和渦流(本欄目對應(yīng)配套訓(xùn)練P87~88)知識鞏固練習(xí)1.如圖甲所示，線圈abcd固定于勻強磁場中，磁場方向垂直于紙面向外，磁感應(yīng)強度隨時間變化的情況如圖乙所示.下列關(guān)于ab邊所受安培力隨時間變化的F-t圖像(規(guī)定安培力方向向右為正)正確的是()ABCD【答案】C【解析】由楞次定律可知，感應(yīng)電流的方向為a→d→c→b→a.根據(jù)電磁感應(yīng)定律有E=nΔΦΔt=nΔBΔtS，根據(jù)I=nΔBRΔtS，電流為定值.根據(jù)左手定則，ab邊所受安培力的方向向右2.(2023年江門一模)汽車使用的電磁制動原理示意圖如圖所示，當(dāng)導(dǎo)體在固定通電線圈產(chǎn)生的磁場中運動時，會產(chǎn)生渦流，使導(dǎo)體受到阻礙運動的制動力.下列說法正確的是()A.制動過程中，導(dǎo)體不會發(fā)熱B.制動力的大小與導(dǎo)體運動的速度無關(guān)C.改變線圈中的電流方向，導(dǎo)體就可獲得動力D.制動過程中導(dǎo)體獲得的制動力逐漸減小【答案】D【解析】由于導(dǎo)體中產(chǎn)生了渦流，根據(jù)Q=I2Rt知，制動過程中導(dǎo)體會發(fā)熱，A錯誤；導(dǎo)體運動速度越大，穿過導(dǎo)體中回路的磁通量的變化率越大，產(chǎn)生的渦流越大，則所受安培力即制動力越大，即制動力的大小與導(dǎo)體運動的速度有關(guān)，B錯誤；根據(jù)楞次定律可知，原磁場對渦流的安培力總是要阻礙導(dǎo)體的相對運動，即改變線圈中的電流方向，導(dǎo)體受到的安培力仍然為阻力，C錯誤；制動過程中，導(dǎo)體的速度逐漸減小，穿過導(dǎo)體中回路的磁通量的變化率變小，產(chǎn)生的渦流變小，則所受安培力即制動力變小，D正確.3.如圖所示，水平面內(nèi)有一平行金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌光滑且電阻不計，勻強磁場與導(dǎo)軌平面垂直.阻值為R的導(dǎo)體棒垂直于導(dǎo)軌靜止放置，且與導(dǎo)軌接觸良好.t=0時，將開關(guān)S由1擲到2.v、F安、i、E感分別表示棒的速度、棒受到的安培力、棒中的電流和感應(yīng)電動勢.下列圖像可能正確的是()A BC D【答案】B【解析】將開關(guān)S從1擲到2，電容器放電，電路中產(chǎn)生放電電流.根據(jù)左手定則，導(dǎo)體棒所受的安培力向右，在安培力的作用下，導(dǎo)體棒向右做加速運動切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，電容器放電兩端電壓減小，棒加速度減小，速度增大，感應(yīng)電動勢增大.當(dāng)電容器兩端電壓等于感應(yīng)電動勢時，感應(yīng)電流減小到零，安培力減小到零，導(dǎo)體棒開始做勻速運動.B正確，A、C、D錯誤.4.(2023年北京東城一模)如圖所示電路中，燈泡A、B的規(guī)格相同，電感線圈L的自感系數(shù)足夠大且電阻可忽略.下列說法正確的是()A.開關(guān)S由斷開變?yōu)殚]合時，A、B同時變亮，之后亮度都保持不變B.開關(guān)S由斷開變?yōu)殚]合時，B先亮，A逐漸變亮，最后A、B一樣亮C.開關(guān)S由閉合變?yōu)閿嚅_時，A、B閃亮一下后熄滅D.開關(guān)S由閉合變?yōu)閿嚅_時，A閃亮一下后熄滅，B立即熄滅【答案】D【解析】開關(guān)S由斷開變?yōu)殚]合時，根據(jù)電感線圈的自感現(xiàn)象可知A、B同時變亮，隨著線圈上的電流逐漸增大，最終穩(wěn)定時，線圈可視為導(dǎo)線.則A燈逐漸變暗直至熄滅，電路中總電阻減小，則B燈逐漸變亮，A、B錯誤；開關(guān)S由閉合變?yōu)閿嚅_時，B燈立即熄滅，電感線圈電流不能突變?yōu)?，則會充當(dāng)電源，回路中A燈變亮，之后線圈中電流減小，直至A燈熄滅，C錯誤，D正確.5.如圖所示的電路中，A1和A2是完全相同的燈泡，線圈L的直流電阻忽略不計.下列說法正確的是()A.閉合開關(guān)S時，A2先亮，A1后亮，最后A1比A2亮B.閉合開關(guān)S時，A1和A2始終一樣亮C.斷開開關(guān)S時，A2立即熄滅，A1過一會兒才熄滅D.斷開開關(guān)S時，A1和A2都要過一會兒才熄滅【答案】D【解析】閉合開關(guān)S時，A2立即正常發(fā)光，線圈中電流要增大，由于自感電動勢的阻礙，燈泡A1中電流只能逐漸增大，即A2先亮，A1后亮，最后一樣亮，A、B錯誤；斷開開關(guān)S時，A2原來的電流立即減小為零，線圈中產(chǎn)生自感電動勢，兩燈泡串聯(lián)和線圈組成回路，回路中電流從原來的值逐漸減小到零，則A1和A2都要過一會兒才熄滅，C錯誤，D正確.綜合提升練習(xí)6.(多選)如圖所示，兩平行光滑導(dǎo)軌由兩部分組成，左部分水平，右部分是半徑為r的豎直半圓.兩導(dǎo)軌間的距離為l，導(dǎo)軌的電阻不計，導(dǎo)軌水平部分處于豎直向上、磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場中.兩根長度均為l的金屬棒ab、cd均垂直導(dǎo)軌置于水平導(dǎo)軌上，金屬棒ab、cd的質(zhì)量分別為2m與m，電阻分別為R與R2.現(xiàn)給ab棒施加一個瞬時沖量使其以初速度v0開始沿導(dǎo)軌向右運動.cd棒隨即也開始運動且進入圓軌道后恰好能通過軌道最高點PP'.已知cd棒進入圓軌道前兩棒未相撞，重力加速度大小為g.下列說法正確的是A.ab棒剛開始向右運動時，cd棒的加速度大小為2B.cd棒剛進入半圓軌道時ab棒的速度大小為v0-5C.cd棒剛進入半圓軌道時對軌道的壓力為5mgD.cd棒進入半圓軌道前ab棒上產(chǎn)生的焦耳熱為mv【答案】AB【解析】ab棒開始向右運動時，設(shè)回路中電流為I.根據(jù)導(dǎo)體棒切割磁場有E=Blv0，根據(jù)閉合電路歐姆定律有I=ER+R2，根據(jù)牛頓第二定律可得BIl=ma0，聯(lián)立解得a0=2B2l2v03mR，A正確.設(shè)cd棒剛進入圓形軌道時的速度為v2，此時ab棒的速度為v1，ab棒開始運動至cd棒即將進入圓軌道的過程，對ab和cd組成的系統(tǒng)運用動量守恒定律可得2mv0=2mv1+mv2.cd棒進入圓軌道至最高點的過程中，對cd棒運用動能定理可得-mg×2r=12mvP2-12mv22，在半圓軌道的PP'處，cd棒由牛頓第二定律可得mg=mvP2r，聯(lián)立解得v1=v0-5gr2，v2=5gr.由牛頓第二定律可得cd棒剛進入半圓軌道時對軌道的壓力大小為F壓=mg+mv22r=6mg，B正確，C錯誤7.(2023年江蘇調(diào)研)如圖所示，將邊長為L的正方形導(dǎo)線框abcd放在紙面內(nèi)，在ad邊左側(cè)有足夠大的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B，方向垂直于紙面向里，導(dǎo)線框的總電阻為R.現(xiàn)使導(dǎo)線框繞a點在紙面內(nèi)順時針勻速轉(zhuǎn)動，經(jīng)時間Δt第一次轉(zhuǎn)到圖中虛線位置.求：(1)Δt內(nèi)導(dǎo)線框abcd中平均感應(yīng)電動勢的大小和通過導(dǎo)線截面的電荷量