2020版高考物理一輪復習 分層規(guī)范快練32 法拉第電磁感應定律 自感 渦流 新人教版.doc
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分層規(guī)范快練(三十二) 法拉第電磁感應定律 自感 渦流 [雙基過關練] 1.穿過某線圈的磁通量隨時間變化的關系如圖所示,在下列幾段時間內,線圈中感應電動勢最小的是( ) A.0~2 s B.2~4 s C.4~5 s D.5~10 s 解析:圖象斜率越小,表明磁通量的變化率越小,感應電動勢也就越小.5~10 s內圖象斜率最小,故選項D正確. 答案:D 2.(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電動勢.瓷杯不能產(chǎn)生渦電流,取走鐵芯會導致磁性減弱.所以選項A、B正確,選項C、D錯誤. 答案:AB 3. 如圖所示,A、B兩閉合線圈用同樣導線繞成,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.當磁場隨時間均勻減弱時( ) A.A中無感應電流 B.A、B中均有恒定的感應電流 C.A、B中感應電動勢之比為1:1 D.A、B中感應電流之比為1:1 解析:線圈中產(chǎn)生的感應電動勢E=n,A、B中感應電動勢之比為1:2,又因為R=ρ,故RA:RB=1:1,所以IA:IB=1:2,故選項A、C、D錯誤,B正確. 答案:B 4.[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S閉合瞬間,B燈亮,A燈不亮 C.斷開開關S的瞬間,A、B燈同時熄滅 D.斷開開關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:AD 5.[2019韶關市高三調研考試](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磁場區(qū)域,v1=2v2.在先后兩種情況下( ) A.線圈中的感應電流之比I1:I2=2:1 B.線圈中的感應電流之比I1:I2=1:2 C.線圈中產(chǎn)生的焦耳熱之比Q1:Q2=4:1 D.通過線圈某截面的電荷量之比q1:q2=1:1 解析:由I=知I1:I2=2:1,選項A正確,選項B錯誤;由Q=I2Rt和t=聯(lián)立得Q1:Q2=2:1,選項C錯誤;由q==知q1:q2=1:1,選項D正確. 答案:AD 6.(多選)如圖甲是矩形導線框,電阻為R,虛線左側線框面積為S,右側面積為2S,虛線左右兩側導線框內磁場的磁感應強度隨時間變化如圖乙所示,設垂直線框向里的磁場為正,則關于線框中0~t0時間內的感應電流的說法正確的是( ) A.感應電流的方向為順時針方向 B.感應電流的方向為逆時針方向 C.感應電流的大小為 D.感應電流的大小為 解析:向里的變化磁場產(chǎn)生的感應電動勢為:E1=S,方向為逆時針方向;向外的變化磁場產(chǎn)生的感應電動勢為:E2=2S,方向為逆時針方向;從圖中可以得到:==,感應電流為I==,方向為逆時針方向,即B、D正確. 答案:BD 7.[2019遼寧省實驗中學模擬](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,進入磁場時,線圈中感應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,線圈中的感應電流的磁場方向向下,所以感應電流的方向從上向下看是順時針,故A錯誤;根據(jù)法拉第電磁感應定律,傳送帶以較大速度勻速運動時,線圈中產(chǎn)生的感應電動勢較大,則感應電流較大,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)生感應電流,故C錯誤,D正確. 答案:BD 8.某同學根據(jù)所學知識設計了一個發(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磁場中,后輪圓形金屬盤在磁場中逆時針轉動時,可等效成一導體棒繞圓盤中心O轉動.已知該磁場的磁感應強度大小為B,圓盤半徑為l,圓盤電阻不計.導線通過電刷分別與后輪外側邊緣和圓心O相連,導線兩端a、b間接一阻值為R的小燈泡.后輪勻速轉動時,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.若圓盤勻速轉動的時間為t,則該過程中克服安培力做功Q= C.自行車后輪邊緣的線速度大小是 D.自行車后輪轉動的角速度是 解析:根據(jù)右手定則,輪子邊緣點是等效電源的負極,則a點接電壓表的負接線柱,故A項錯誤;若圓盤勻速轉動的時間為t,根據(jù)焦耳定律可知該過程中克服安培力做功Q=t,故B項錯誤;由法拉第電磁感應定律可得產(chǎn)生的感應電動勢E=U=Bl=Blv,解得邊緣線速度v=,故C項正確;根據(jù)線速度和角速度的關系可得角速度為:ω==,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放置在勻強磁場中,磁感應強度大小為B,方向平行于ab邊向上.當金屬框繞ab邊以角速度ω逆時針轉動時,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→a C.Ubc=-Bl2ω,金屬框中無電流 D.Ubc=Bl2ω,金屬框中電流方向沿a→c→b→a 解析:金屬框繞ab邊轉動時,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=-Bl=-Bl=-Bl2ω.由以上分析可知選項C正確. 答案:C 10.(多選)如圖所示,質量為m=0.04 kg、邊長l=0.4 m的正方形導體線框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,磁場的磁感應強度隨時間變化關系為B=2+0.5t(T),方向垂直于斜面.已知線框電阻為R=0.5 Ω,重力加速度為g=10 m/s2.則( ) A.線框中的感應電流方向為abcda B.t=0時,細線拉力大小F=0.2 N C.線框中感應電流大小為I=80 mA D.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)生的感應電流方向為adcba,選項A錯誤.根據(jù)法拉第電磁感應定律,產(chǎn)生的感應電動勢E==0.50.08 V=0.04 V,感應電流I==0.08 A,t=0時磁感應強度B0=2 T,bc邊所受安培力FA=B0Il=20.080.4 N=0.064 N,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,解得細線中拉力F=0.136 N,選項B錯誤、C正確.由安培力F′A=BIl=(2+0.5t)0.080.4 N=(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:CD 11.[2019浙江模擬]半徑為2r的圓形金屬導軌固定在一水平面內,一根長也為2r、電阻為R的金屬棒OA一端與金屬導軌接觸良好,另一端固定在中心轉軸上,現(xiàn)有方向(俯視)如圖所示、大小為B1的勻強磁場,中間半徑為r的地方無磁場.另有一水平金屬導軌MN用導線連接金屬圓環(huán),M′N′用導線連接中心軸,導軌上放置一根金屬棒CD,其長度L與水平金屬導軌寬度相等,金屬棒CD的電阻2R,質量為m,與水平導軌之間的動摩擦因數(shù)μ,水平導軌處在豎直向上的勻強磁場B2中,金屬棒CD通過細繩、定滑輪與質量也為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順時針轉動(俯視),求:感應電動勢及接在水平導軌上的理想電壓表的電壓. (2)若金屬棒OA順時針轉動(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式. 解析:(1)感應電動勢E=B1Lv=B1r=B1ω0r2 感應電流I== 電壓表示數(shù)UV=I2R=B1ω0r2 (2)電流I=== 金屬棒CD受到的安培力F安=B2IL=,方向水平向左 重物離開地面之前受力平衡FN+FT=mg 當F安≤μmg時即 t≤ FT=0 所以FN=mg 當F安>μmg時即t> FT=F安-μmg 所以FN=mg-+μmg 答案:(1)UV=B1ω0r2 (2)見解析- 配套講稿:
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