《2020高考物理一輪總復(fù)習(xí) 第十章 電磁感應(yīng) 基礎(chǔ)課2 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感、渦流練習(xí)(含解析)新人教版》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2020高考物理一輪總復(fù)習(xí) 第十章 電磁感應(yīng) 基礎(chǔ)課2 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感、渦流練習(xí)(含解析)新人教版(8頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、基礎(chǔ)課 2 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感、渦流
一、選擇題
1.(多選)(2016年全國卷Ⅱ)法拉第圓盤發(fā)電機(jī)的示意圖如圖所示.銅圓盤安裝在豎直的銅軸上,兩銅片P、Q分別與圓盤的邊緣和銅軸接觸.圓盤處于方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場B中.圓盤旋轉(zhuǎn)時,關(guān)于流過電阻R的電流,下列說法正確的是( )
A.若圓盤轉(zhuǎn)動的角速度恒定,則電流大小恒定
B.若從上向下看,圓盤順時針轉(zhuǎn)動,則電流沿a到b的方向流動
C.若圓盤轉(zhuǎn)動方向不變,角速度大小發(fā)生變化,則電流方向可能發(fā)生變化
D.若圓盤轉(zhuǎn)動的角速度變?yōu)樵瓉淼?倍,則電流在R上的熱功率也變?yōu)樵瓉淼?倍
解析:選AB 由右手定則知,圓盤按如題圖所示的
2、方向轉(zhuǎn)動時,感應(yīng)電流沿a到b的方向流動,選項B正確;由感應(yīng)電動勢E=Bl2ω知,角速度恒定,則感應(yīng)電動勢恒定,電流大小恒定,選項A正確;角速度大小變化,感應(yīng)電動勢大小變化,但感應(yīng)電流方向不變,選項C錯誤;若ω變?yōu)樵瓉淼?倍,則感應(yīng)電動勢變?yōu)樵瓉淼?倍,電流變?yōu)樵瓉淼?倍,由P=I2R知,電流在R上的熱功率變?yōu)樵瓉淼?倍,選項D錯誤.
2.如圖,空間有一勻強(qiáng)磁場,一直金屬棒與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直,當(dāng)它以速度v沿與棒和磁感應(yīng)強(qiáng)度都垂直的方向運(yùn)動時,棒兩端的感應(yīng)電動勢大小為E,將此棒彎成兩段長度相等且相互垂直的折線,置于與磁感應(yīng)強(qiáng)度相垂直的平面內(nèi),當(dāng)它沿兩段折線夾角平分線的方向以速度v運(yùn)動時,棒兩端
3、的感應(yīng)電動勢大小為E′.則等于( )
A. B.
C.1 D.
解析:選B 設(shè)折彎前導(dǎo)體切割磁感線的長度為L,運(yùn)動產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E=BLv;折彎后,導(dǎo)體切割磁感線的有效長度為L′==L,故產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E′=BL′v=B·Lv=E,所以=,B正確.
3.(2018屆青島模擬)如圖所示為地磁場磁感線的示意圖.一架民航飛機(jī)在赤道上空勻速飛行,機(jī)翼保持水平,由于遇到強(qiáng)氣流作用使飛機(jī)豎直下墜,在地磁場的作用下,金屬機(jī)翼上有電勢差.設(shè)飛行員左方機(jī)翼末端處的電勢為φ1,右方機(jī)翼末端處的電勢為φ2,忽略磁偏角的影響,則 ( )
A.若飛機(jī)從西往東飛,φ2比φ1高
B.
4、若飛機(jī)從東往西飛,φ2比φ1高
C.若飛機(jī)從南往北飛,φ2比φ1高
D.若飛機(jī)從北往南飛,φ2比φ1高
解析:選C 由于地磁場的方向是由南到北的,若飛機(jī)從西往東飛或者從東往西飛,豎直下墜,機(jī)翼方向與地磁場方向平行,不切割磁感線,不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,所以機(jī)翼兩端不存在電勢差,故A、B錯誤;若飛機(jī)從南往北飛,豎直下墜,機(jī)翼方向與地磁場方向垂直,由右手定則可判定,飛機(jī)的右方機(jī)翼末端的電勢比左方機(jī)翼末端的電勢高,即φ2比φ1高,同理可知,若飛機(jī)從北往南飛,φ2比φ1低,故C正確,D錯誤.
4.(多選)將一條形磁鐵從相同位置插入到閉合線圈中的同一位置,第一次緩慢插入,第二次快速插入,兩次插入過程中
5、不發(fā)生變化的物理量是( )
A.磁通量的變化量
B.磁通量的變化率
C.感應(yīng)電流的大小
D.流過導(dǎo)體某橫截面的電荷量
解析:選AD 將一條形磁鐵從相同位置插入到閉合線圈中的同一位置,第一次緩慢插入線圈時,磁通量增加慢,第二次迅速插入線圈時,磁通量增加快,但磁通量變化量相同,磁通量變化率不同,A正確,B錯誤;根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,第二次線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大,根據(jù)歐姆定律可知第二次感應(yīng)電流大,即I2>I1,C錯誤;流過導(dǎo)體某橫截面的電荷量q=Δt=Δt=Δt=,由于磁通量變化量相同,電阻不變,所以通過導(dǎo)體橫截面的電荷量不變,D正確.
5.(多選)如圖所示,閉合金屬導(dǎo)線框放置在豎
6、直向上的勻強(qiáng)磁場中,勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間變化.下列說法正確的是( )
A.當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度增加時,線框中的感應(yīng)電流可能減小
B.當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度增加時,線框中的感應(yīng)電流一定增大
C.當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度減小時,線框中的感應(yīng)電流一定增大
D.當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度減小時,線框中的感應(yīng)電流可能不變
解析:選AD 線框中的感應(yīng)電動勢為E=S,設(shè)線框的電阻為R,則線框中的電流I==·,B增大或減小時,可能減小,也可能增大,也可能不變.線框中的感應(yīng)電動勢的大小只和磁通量的變化率有關(guān),和磁通量的變化量無關(guān).故選項A、D正確.
6.如圖所示,線圈L的自感系數(shù)很大,且其電阻可以忽略不計,L1、L2是兩個完全相同
7、的小燈泡,隨著開關(guān)S閉合和斷開的過程中,L1、L2的亮度變化情況是(燈絲不會斷)( )
A.S閉合,L1亮度不變,L2亮度逐漸變亮,最后兩燈一樣亮;S斷開,L2立即不亮,L1逐漸變亮
B.S閉合,L1亮度不變,L2很亮;S斷開,L1、L2立即不亮
C.S閉合,L1、L2同時亮,而后L1逐漸熄滅,L2亮度不變;S斷開,L2立即不亮,L1亮一下才滅
D.S閉合,L1、L2同時亮,而后L1逐漸熄滅,L2則逐漸變得更亮;S斷開,L2立即熄滅,L1亮一下才滅
解析:選D S閉合瞬間,自感線圈L相當(dāng)于一個大電阻,以后阻值逐漸減小到0,所以觀察到的現(xiàn)象是燈泡L1和L2同時亮,以后L1逐漸變暗
8、到熄滅,L2逐漸變得更亮.S斷開瞬間,自感線圈相當(dāng)于一個電動勢逐漸減小的內(nèi)阻不計的電源,它與燈泡L1組成閉合回路,所以L2立即熄滅,L1亮一下才熄滅.所以A、B、C選項都是錯誤的,只有D選項正確.
7.如圖為無線充電技術(shù)中使用的受電線圈示意圖,線圈匝數(shù)為n,面積為S.若在t1到t2時間內(nèi),勻強(qiáng)磁場平行于線圈軸線向右穿過線圈,其磁感應(yīng)強(qiáng)度大小由B1均勻增加到B2,則該段時間線圈兩端a和b之間的電勢差φa-φb( )
A.恒為
B.從0均勻變化到
C.恒為-
D.從0均勻變化到-
解析:選C 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,E=n=n,由楞次定律可以判斷a點電勢低于b點電勢,所以a、b兩
9、點之間的電勢差為-n,C項正確.
8.(多選)如圖所示,條形磁鐵位于固定的半圓光滑軌道的圓心位置,一半徑為R、質(zhì)量為m的金屬球從半圓軌道的一端沿半圓軌道由靜止下滑,重力加速度大小為g.下列說法正確的是( )
A.金屬球會運(yùn)動到半圓軌道的另一端
B.由于金屬球沒有形成閉合電路,所以金屬球中不會產(chǎn)生感應(yīng)電流
C.金屬球受到的安培力做負(fù)功
D.系統(tǒng)產(chǎn)生的總熱量為mgR
解析:選CD 金屬球在運(yùn)動過程中,穿過金屬球的磁通量不斷變化,在金屬球內(nèi)形成閉合回路,產(chǎn)生渦流,金屬球受到的安培力做負(fù)功,金屬球產(chǎn)生的熱量不斷地增加,機(jī)械能不斷地減少,直至金屬球停在半圓軌道的最低點,選項C正確,A、
10、B錯誤;根據(jù)能量守恒定律得系統(tǒng)產(chǎn)生的總熱量為mgR,選項D正確.
9.(多選)如圖所示,a、b兩個閉合正方形線圈用同樣的導(dǎo)線制成,匝數(shù)均為10匝,邊長la=3lb,圖示區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,且磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間均勻增大,不考慮線圈之間的相互影響,則( )
A.兩線圈內(nèi)產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流
B.a(chǎn)、b線圈中感應(yīng)電動勢之比為9∶1
C.a(chǎn)、b線圈中感應(yīng)電流之比為3∶4
D.a(chǎn)、b線圈中電功率之比為27∶1
解析:選BD 由于磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間均勻增大,則根據(jù)楞次定律知兩線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向皆沿逆時針方向,則A項錯誤;根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E=N=NS,而磁感應(yīng)強(qiáng)度均
11、勻變化,即恒定,則a、b線圈中的感應(yīng)電動勢之比為===9,故B項正確;根據(jù)電阻定律R=ρ,且L=4Nl,則==3,由閉合電路歐姆定律I=得,a、b線圈中的感應(yīng)電流之比為=·=3,故C項錯誤;由功率公式P=I2R知,a、b線圈中的電功率之比為=·=27,故D項正確.
10.(多選)半徑為a且右端開小口的導(dǎo)體圓環(huán)和長為2a的導(dǎo)體直桿,單位長度電阻均為R0.圓環(huán)水平固定放置,整個內(nèi)部區(qū)域分布著豎直向下的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.桿在圓環(huán)上以速度v平行于直徑CD向右做勻速直線運(yùn)動,桿始終有兩點與圓環(huán)良好接觸,從圓環(huán)中心O開始,桿的位置由θ確定,如圖所示.則( )
A.θ=0時,桿產(chǎn)生的電動勢
12、為2Bav
B.θ= 時,桿產(chǎn)生的電動勢為Bav
C.θ=0時,桿受的安培力大小為
D.θ= 時,桿受的安培力大小為
解析:選AD 開始時刻,感應(yīng)電動勢E1=BLv=2Bav,故A項正確;θ=時,E2=B·2acos·v=Bav,故B項錯誤;由L=2acosθ,E=BLv,I=,R=R0[2acosθ+(π+2θ)a],得在θ=0時,F(xiàn)==,故C項錯誤;θ=時F=,故D項正確.
二、非選擇題
11.小明同學(xué)設(shè)計了一個“電磁天平”,如圖甲所示,等臂天平的左臂為掛盤,右臂掛有矩形線圈,兩臂平衡.線圈的水平邊長L=0.1 m,豎直邊長H=0.3 m,匝數(shù)為N1.線圈的下邊處于勻強(qiáng)磁場內(nèi),
13、磁感應(yīng)強(qiáng)度B0=1.0 T,方向垂直線圈平面向里.線圈中通有可在0~2.0 A范圍內(nèi)調(diào)節(jié)的電流I.掛盤放上待測物體后,調(diào)節(jié)線圈中電流使天平平衡,測出電流即可測得物體的質(zhì)量.(重力加速度g取10 m/s2)
(1)為使電磁天平的量程達(dá)到0.5 kg,線圈的匝數(shù)N1至少為多少?
(2)進(jìn)一步探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象,另選N2=100匝、形狀相同的線圈,總電阻R=10 Ω,不接外電流,兩臂平衡.如圖乙所示,保持B0不變,在線圈上部另加垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場,且磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間均勻變大,磁場區(qū)域?qū)挾萪=0.1 m.當(dāng)掛盤中放質(zhì)量為0.01 kg的物體時,天平平衡,求此時磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率.
14、
解析:(1)線圈受到的安培力F=N1B0IL
天平平衡mg=N1B0IL
代入數(shù)據(jù)得N1=25.
(2)由電磁感應(yīng)定律得E=N2
即E=N2Ld
由歐姆定律得I′=
線圈受到的安培力F′=N2B0I′L
天平平衡m′g=N22B0·
代入數(shù)據(jù)可得=0.1 T/s.
答案:(1)25 (2)0.1 T/s
12.如圖所示,固定在勻強(qiáng)磁場中的水平導(dǎo)軌ab、cd的間距L1=0.5 m,金屬棒ad與導(dǎo)軌左端bc的距離為L2=0.8 m,整個閉合回路的電阻為R=0.2 Ω,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0=1 T的勻強(qiáng)磁場豎直向下穿過整個回路.a(chǎn)d桿通過滑輪和輕繩連接著一個質(zhì)量為m=0.04 k
15、g的物體,不計一切摩擦,現(xiàn)使磁場以=0.2 T/s的變化率均勻地增大.求:
(1)金屬棒上電流的方向;
(2)感應(yīng)電動勢的大小;
(3)經(jīng)過多長時間物體剛好離開地面(g取10 m/s2).
解析:(1)原磁場方向豎直向下,回路中磁通量增大,由楞次定律可知感應(yīng)電流的磁場方向豎直向上,由安培定則可知金屬棒上電流的方向a→d.
(2)由法拉第電磁感應(yīng)定律可知E=n=nS
面積S=L1L2=0.4 m2
由已知條件得n=1,=0.2 T/s
代入數(shù)據(jù)得E=0.08 V.
(3)對物體剛好離地時受力分析如圖甲:
列平衡方程:T繩=mg,
對此時的ad棒受力分析如圖乙:
列平衡方程:F安=T繩
安培力的大?。篎安=BIL1
由歐姆定律:I=
由已知條件:B=B0+t
以上各式聯(lián)立解得t=5 s.
答案:(1)a→d (2)0.08 V (3)5 s
8