(江蘇專版)2019版高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題四 第二講 楞次定律 法拉第電磁感應(yīng)定律課前自測診斷卷(含解析).doc
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楞次定律 法拉第電磁感應(yīng)定律 考點(diǎn)一 楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用 1.[考查楞次定律及其應(yīng)用] [多選](2018全國卷Ⅲ)如圖(a),在同一平面內(nèi)固定有一長直導(dǎo)線PQ和一導(dǎo)線框R,R在PQ的右側(cè)。導(dǎo)線PQ中通有正弦交流電i,i的變化如圖(b)所示,規(guī)定從Q到P為電流正方向。導(dǎo)線框R中的感應(yīng)電動(dòng)勢( ) A.在t=時(shí)為零 B.在t=時(shí)改變方向 C.在t=時(shí)最大,且沿順時(shí)針方向 D.在t=T時(shí)最大,且沿順時(shí)針方向 解析:選AC 在t=時(shí),交流電圖線斜率為0,即磁場變化率為0,由E==S知,E=0,故A正確。在t=和t=T時(shí),圖線斜率最大,在t=和t=T時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢最大。在到之間,電流由Q向P減弱,導(dǎo)線在R處產(chǎn)生垂直紙面向里的磁場,且磁場減弱,由楞次定律知,R產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場方向也垂直紙面向里,則R中感應(yīng)電動(dòng)勢沿順時(shí)針方向,同理可判斷在到T時(shí),R中電動(dòng)勢也為順時(shí)針方向,在T到T時(shí),R中電動(dòng)勢為逆時(shí)針方向,C正確,B、D錯(cuò)誤。 2.[考查法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用] 在勻強(qiáng)磁場中,有一個(gè)接有電容器的單匝導(dǎo)線回路,如圖所示,導(dǎo)線回路與勻強(qiáng)磁場垂直,磁場方向垂直紙面向里,磁場均勻地增強(qiáng),磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化率=510-2T/s,電容器電容C=60 μF,導(dǎo)線回路邊長L1=8 cm,L2=5 cm。則電容器上極板( ) A.帶正電,電荷量是1.210-4 C B.帶負(fù)電,電荷量是1.210-4 C C.帶正電,電荷量是1.210-8 C D.帶負(fù)電,電荷量是1.210-8 C 解析:選C 根據(jù)楞次定律知,感應(yīng)電動(dòng)勢的方向是逆時(shí)針方向,則上極板帶正電。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得:E==510-20.050.08 V=210-4 V,電容器帶電荷量為Q=CU=CE=610-5210-4 C=1.210-8 C,故C正確,A、B、D錯(cuò)誤。 3.[考查感生電動(dòng)勢] [多選]在如圖甲所示的電路中,螺線管匝數(shù)n=1 250匝,橫截面積S=20 cm2,螺旋管導(dǎo)線電阻r=1 Ω,R1=4 Ω,R2=5 Ω,C=20 μF。在一段時(shí)間內(nèi),豎直向下穿過螺線管的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B按如圖乙所示的規(guī)律變化,下列說法正確的是( ) A.螺線管中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為1 000 V B.閉合S,電路中的電流穩(wěn)定后,電容器下極板帶負(fù)電 C.閉合S,電路中的電流穩(wěn)定后,通過電阻R1的電流為0.1 A D.閉合S,電路中的電流穩(wěn)定后,再斷開S,以后流經(jīng)R2的電荷量為1.010-5 C 解析:選CD 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律:E=n=nS=1 2502010-4 V=1.0 V,故A錯(cuò)誤; 根據(jù)楞次定律可知回路中產(chǎn)生的電流方向是逆時(shí)針,所以電容器下極板帶正電,故B錯(cuò)誤;根據(jù)閉合電路歐姆定律,有:I== A=0.1 A,故C正確;S斷開后,流經(jīng)R2的電荷量即為S閉合時(shí)電容器極板上所帶的電荷量Q,電容器兩端的電壓:U=IR2=0.15 V=0.5 V,流經(jīng)R2的電荷量:Q=CU=2010-60.5 C=1.010-5 C,故D正確。 4.[考查動(dòng)生電動(dòng)勢與楞次定律] [多選]如圖甲所示,一寬為l的勻強(qiáng)磁場區(qū)域,磁場方向垂直于紙面向里。一個(gè)邊長為a(l>a)的正方形導(dǎo)線框ABCD位于紙面內(nèi),以垂直于磁場邊界的恒定速度v通過該磁場區(qū)域,導(dǎo)線框電阻為R。在運(yùn)動(dòng)過程中,線框有一條邊始終與磁場區(qū)域的邊界平行,取線框剛進(jìn)入磁場的時(shí)刻t=0,線框中感應(yīng)電流隨時(shí)間變化規(guī)律的It圖像如圖乙所示。下列說法正確的是( ) A.在第1 s內(nèi),線框中感應(yīng)電流為逆時(shí)針方向,大小恒定為0.3 A B.在第2 s內(nèi),穿過線框的磁通量最大,感應(yīng)電流大小恒定為0.6 A C.在第3 s內(nèi),線框中感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向,大小恒定為0.3 A D.在第1 s內(nèi),線框中C點(diǎn)電勢高于D點(diǎn)電勢,感應(yīng)電流大小為0 解析:選AC 在第1 s內(nèi),線框向磁場中運(yùn)動(dòng),穿過線框的磁通量均勻增加,感應(yīng)電流為逆時(shí)針方向(取為正方向),電流大小恒定,由題圖乙可知I=0.3 A,選項(xiàng)A正確;在第2 s內(nèi),整個(gè)線框在磁場中運(yùn)動(dòng),穿過線框的磁通量最大且不變,沒有感應(yīng)電流,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;在第3 s內(nèi),線框從磁場中出來,磁通量均勻減小,感應(yīng)電流為順時(shí)針方向(為負(fù)方向),大小恒定,I=0.3 A,選項(xiàng)C正確;在第1 s內(nèi),由楞次定律判斷出線框中感應(yīng)電流方向沿逆時(shí)針方向,則C點(diǎn)電勢低于D點(diǎn)電勢,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 5.[考查電磁感應(yīng)定律和楞次定律的應(yīng)用] 如圖甲所示,正方形閉合線圈abcd邊長為10 cm,總電阻為2.0 Ω,匝數(shù)為100匝,放在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示。求: (1)在0~2 s內(nèi)線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢的大??; (2)在t=1.0 s時(shí)線圈的ad邊所受安培力的大小和方向; (3)線圈中感應(yīng)電流的有效值。 解析:(1)在0~2 s內(nèi)線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢的大小為E1=n=nS=1 V。 (2)在t=1.0 s時(shí),I1==0.5 A,由題圖乙可知,B1=1 T,則F=nB1I1L=5.0 N 根據(jù)楞次定律,流過ad邊的電流方向由a到d,由左手定則可知,ad邊所受安培力的方向垂直ad向右。 (3)在0~2 s內(nèi)I1=0.5 A 在2~3 s內(nèi),線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢的大小為E2,E2=n=nS=2 V,I2==1 A 設(shè)線圈中感應(yīng)電流的有效值為I, 則I12Rt1+I(xiàn)22Rt2=I2Rt,解得I= A。 答案:(1)1 V (2)5.0 N 垂直ad向右 (3) A 考點(diǎn)二 電磁感應(yīng)中的圖像問題 6.[考查Φt的關(guān)系圖像] 穿過某閉合回路的磁通量Φ隨時(shí)間t變化的圖像分別如圖中的①~④所示,下列說法正確的是( ) A.圖①有感應(yīng)電動(dòng)勢,且大小恒定不變 B.圖②產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢一直在變大 C.圖③在0~t1時(shí)間內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢是t1~t2時(shí)間內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢的2倍 D.圖④產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢先變大再變小 解析:選C 圖①中磁通量沒有變化,因此沒有感應(yīng)電動(dòng)勢,故A錯(cuò)誤;圖②中的磁通量均勻增加,圖像的斜率不變,因此感應(yīng)電動(dòng)勢不變,故B錯(cuò)誤;圖③在0~t1時(shí)間內(nèi)的斜率是t1~t2時(shí)間內(nèi)斜率的2倍,所以在0~t1時(shí)間內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢是t1~t2時(shí)間內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢的2倍,故C正確;圖④的斜率大小先減小后增大,故產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢先變小再變大,故D錯(cuò)誤。 7.[考查感應(yīng)電流的功率和安培力的圖像問題] [多選]如圖所示,粗細(xì)均勻的矩形金屬導(dǎo)體線框abcd固定于勻強(qiáng)磁場中,磁場方向垂直線框所在平面,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖所示。以垂直于線框所在平面向里為磁感應(yīng)強(qiáng)度B的正方向,則下列關(guān)于ab邊的熱功率P、ab邊受到的安培力F(以向右為正方向)隨時(shí)間t變化的圖像中正確的是( ) 解析:選AD 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律:E=n=nS可知,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢大小不變,所以感應(yīng)電流大小也不變,ab邊熱功率P=I2R,恒定不變,A正確,B錯(cuò)誤;根據(jù)安培力公式F=BIL,因?yàn)殡娏鞔笮?、ab邊長度不變,安培力與磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比,根據(jù)左手定則判定方向,可知C錯(cuò)誤,D正確。 8.[考查傾斜導(dǎo)軌上金屬桿下滑速度隨電阻變化的圖像] [多選]如圖甲所示,兩固定平行且光滑金屬軌道MN、PQ與水平面成θ=37,M、P之間接電阻箱R,電阻箱的阻值范圍為0~9.9 Ω,導(dǎo)軌所在空間存在勻強(qiáng)磁場,磁場方向垂直于軌道平面向上,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.5 T。質(zhì)量為m的金屬桿ab水平放置在軌道上,其接入電路的電阻值為r。現(xiàn)從靜止釋放桿ab,測得最大速度為vm,改變電阻箱的阻值R,得到vm與R的關(guān)系如圖乙所示。已知軌道間距為L=2 m,取重力加速度g=10 m/s2,軌道足夠長且電阻不計(jì)(sin 37=0.6,cos 37=0.8)。則( ) A.金屬桿滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向是aPMba B.金屬桿的質(zhì)量為m=0.5 kg C.金屬桿的接入電阻r=2 Ω D.當(dāng)R=2 Ω時(shí),桿ab勻速下滑過程中R兩端電壓為8 V 解析:選AC 金屬桿向下切割磁感線,由右手定則可知產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)閍PMba,故A正確;當(dāng)速度達(dá)到最大時(shí),金屬桿的加速度為零,即受力平衡,由平衡可知mgsin θ=BIL=,vm=R+,結(jié)合圖像可知:m=0.33 kg,r=2 Ω,故B錯(cuò)誤,C正確;當(dāng)R=2 Ω時(shí),結(jié)合圖像,最終的速度為8 m/s,根據(jù)電路知識(shí):E=BLv,I=,U=IR,解得:U=4 V,故D錯(cuò)誤。 9.[考查電磁感應(yīng)中的Bt圖像] [多選]如圖甲所示,兩根間距為L的粗糙導(dǎo)軌水平放置,在導(dǎo)軌上垂直導(dǎo)軌放置一根導(dǎo)體棒MN,導(dǎo)體棒MN接入回路中電阻為R,與導(dǎo)軌接觸良好,且處在豎直向上的勻強(qiáng)磁場B1中。導(dǎo)軌的左端與一個(gè)半徑為l的導(dǎo)線圈連接,P、Q兩點(diǎn)距離很小,導(dǎo)線圈內(nèi)存在著豎直向下的磁場B2,磁感應(yīng)強(qiáng)度B2隨時(shí)間變化的圖像如圖乙所示。已知導(dǎo)體棒MN始終保持靜止?fàn)顟B(tài),導(dǎo)軌與導(dǎo)線圈電阻不計(jì),則在B2均勻減弱的過程中,下列說法正確的是( ) A.導(dǎo)體棒MN受到水平向左的摩擦力 B.導(dǎo)體棒MN受到水平向右的摩擦力 C.摩擦力大小為B1L D.摩擦力大小為B1L 解析:選BD 根據(jù)楞次定律和安培定則可知,導(dǎo)線圈內(nèi)的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針,根據(jù)左手定則,導(dǎo)體棒MN受到水平向左的安培力,根據(jù)平衡條件可知導(dǎo)體棒MN受到水平向右的摩擦力,故B正確,A錯(cuò)誤;根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有E===,由歐姆定律可知I=,安培力為F=B1IL,摩擦力大小為f=F=,故D正確,C錯(cuò)誤。 考點(diǎn)三 通電自感和斷電自感 10.[考查自感中的電流關(guān)系] 如圖所示是研究通電自感實(shí)驗(yàn)的電路圖,A1、A2是兩個(gè)規(guī)格相同的小燈泡,閉合開關(guān)調(diào)節(jié)電阻R,使兩個(gè)燈泡的亮度相同,調(diào)節(jié)可變電阻R1,使它們都正常發(fā)光,然后斷開開關(guān)S,則( ) A.閉合開關(guān)瞬間,A1立刻變亮,A2逐漸變亮 B.閉合開關(guān)瞬間,A2立刻變亮,A1逐漸變亮 C.穩(wěn)定后,L和R兩端電勢差不相同 D.穩(wěn)定后斷開開關(guān),A1和A2都閃亮一下然后慢慢熄滅 解析:選B 閉合開關(guān)瞬間,L產(chǎn)生自感電動(dòng)勢,要阻礙電流的增加,A1逐漸變亮;電阻R不產(chǎn)生自感現(xiàn)象,則A2立刻變亮,故A錯(cuò)誤,B正確。閉合開關(guān)穩(wěn)定后,兩燈仍能正常發(fā)光,即兩燈泡的電壓相同,因?yàn)閮芍凡⒙?lián),并聯(lián)電壓相等,所以L和R兩端電勢差相同,故C錯(cuò)誤。穩(wěn)定后斷開開關(guān),由于電感線圈的作用,產(chǎn)生自感電動(dòng)勢阻礙電流的減小,在L、A1、A2和R中重新形成回路,使得A1和A2都慢慢熄滅,但不會(huì)閃亮,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 11.[考查含二極管的自感現(xiàn)象] [多選]如圖所示的電路中,電感L的自感系數(shù)很大,電阻可忽略,D為理想二極管。下列說法正確的有( ) A.當(dāng)S閉合時(shí),L1立即變亮,L2逐漸變亮 B.當(dāng)S閉合時(shí),L1一直不亮,L2逐漸變亮 C.當(dāng)S斷開時(shí),L2立即熄滅 D.當(dāng)S斷開時(shí),L1突然變亮,然后逐漸變暗至熄滅 解析:選BD 當(dāng)S閉合時(shí),因二極管加上了反向電壓,故電流在二極管截止,L1一直不亮;通過線圈的電流增加,感應(yīng)電動(dòng)勢阻礙電流增加,故使得L2逐漸變亮,選項(xiàng)B正確,A錯(cuò)誤;當(dāng)S斷開時(shí),由于線圈自感電動(dòng)勢阻礙電流的減小,故通過L2的電流要在L2-L1-D-L之中形成新的回路,故L1突然變亮,然后逐漸變暗至熄滅,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確。 12.[考查自感現(xiàn)象在電磁繼電器中的應(yīng)用] 如圖所示,鐵芯上繞有線圈A和B,線圈A與電源連接,線圈B與理想發(fā)光二極管D相連,銜鐵E連接彈簧K控制觸頭C的通斷,忽略A的自感。下列說法正確的是( ) A.閉合S,D閃亮一下 B.閉合S,C將會(huì)過一小段時(shí)間接通 C.?dāng)嚅_S,D不會(huì)閃亮 D.?dāng)嚅_S,C將會(huì)過一小段時(shí)間斷開 解析:選D 當(dāng)閉合S時(shí),穿過線圈B的磁通量要增加,根據(jù)楞次定律(增反減同),結(jié)合右手螺旋定則可知,線圈B所在回路的電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針,而由于二極管順時(shí)針方向?qū)щ姡瑒t二極管D不會(huì)閃亮一下,此時(shí)線圈A中磁場立刻吸引E,導(dǎo)致觸頭C即時(shí)接觸,故A、B錯(cuò)誤;當(dāng)斷開S時(shí),穿過線圈B的磁通量要減小,根據(jù)楞次定律(增反減同),結(jié)合右手螺旋定則可知,線圈B所在回路的電流方向?yàn)轫槙r(shí)針,則二極管處于導(dǎo)通狀態(tài),則D會(huì)閃亮一下,同時(shí)對線圈A有影響,阻礙其磁通量減小,那么C將會(huì)過一小段時(shí)間斷開,故C錯(cuò)誤,D正確。 13.[考查渦流現(xiàn)象] 鋪設(shè)海底金屬油氣管道時(shí),焊接管道需要先用感應(yīng)加熱的方法對焊口兩側(cè)進(jìn)行預(yù)熱。其具體做法是將被加熱管道置于感應(yīng)線圈中,當(dāng)感應(yīng)線圈中通以電流時(shí)管道發(fā)熱。下列說法正確的是( ) A.管道發(fā)熱是由于線圈中的電流直接流經(jīng)管道引起的 B.感應(yīng)加熱是利用線圈電阻產(chǎn)生的焦耳熱加熱管道的 C.感應(yīng)線圈中通以恒定電流時(shí)也能在管道中產(chǎn)生電流 D.感應(yīng)線圈中通以正弦交流電在管道中產(chǎn)生的渦流也是交流電 解析:選D 管道發(fā)熱是由于線圈中產(chǎn)生變化的磁場,導(dǎo)致管道中有渦流產(chǎn)生,A、B錯(cuò)誤;感應(yīng)線圈中通以恒定電流時(shí),不能在管道中產(chǎn)生電流;感應(yīng)線圈中通以正弦交流電,在管道中產(chǎn)生的渦流也是交流電,C錯(cuò)誤,D正確。- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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