2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第10章 第2課 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感練習(xí).doc
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2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第10章 第2課 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感練習(xí)1感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(1)概念:在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)(2)產(chǎn)生條件:穿過回路的磁通量發(fā)生改變,與電路是否閉合無關(guān)(3)方向判斷:感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向用楞次定律或右手定則判斷2法拉第電磁感應(yīng)定律(1)內(nèi)容:電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小,跟穿過這一電路的磁通量變化率成正比(2)公式:En,其中n為線圈匝數(shù)(3)感應(yīng)電流與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系:遵守閉合電路歐姆定律,即I(4)導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì):切割方式電動(dòng)勢(shì)表達(dá)式說明垂直切割EBlv導(dǎo)體棒與磁場方向垂直,磁場為勻強(qiáng)磁場式中l(wèi)為導(dǎo)體切割磁感線的有效長度旋轉(zhuǎn)切割中導(dǎo)體棒的平均速度等于中點(diǎn)位置的線速度l傾斜切割EBlvsin (為v與B的夾角)旋轉(zhuǎn)切割(以一端為軸)EBlBl21自感現(xiàn)象由于通過導(dǎo)體自身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象2自感電動(dòng)勢(shì)(1)定義:在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(2)表達(dá)式:EL(3)自感系數(shù)L:相關(guān)因素:與線圈的形狀、長短、匝數(shù)以及是否有鐵芯等因素有關(guān)單位:亨利(H),常用單位還有毫亨(mH)、微亨(H)1 mH103H,1 H106H.,1如圖所示,電路中A、B是完全相同的燈泡,L是一帶鐵芯的線圈開關(guān)S原來閉合,則開關(guān)S斷開的瞬間(D)AL中的電流方向改變,燈泡B立即熄滅BL中的電流方向不變,燈泡B要過一會(huì)兒才熄滅CL中的電流方向改變,燈泡A比B熄滅的慢DL中的電流方向不變,燈泡A比B熄滅的慢解析:當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)L與燈泡A組成回路,由于自感,L中的電流由原來數(shù)值逐漸減小,電流方向不變,A燈熄滅要慢些,B燈電流瞬間消失,立即熄滅,正確的選項(xiàng)為D.2如圖所示的區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.電阻為R、半徑為L、圓心角為45 的扇形閉合導(dǎo)線框繞垂直于紙面的O軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)(O軸位于磁場邊界)則線框內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的有效值為(D)A.B.C. D.解析:線框轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為.進(jìn)磁場的過程用時(shí)周期,出磁場的過程用時(shí)周期,進(jìn)、出磁場時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小都為I,則轉(zhuǎn)動(dòng)一周產(chǎn)生的感應(yīng)電流的有效值滿足:I2RTRT,解得I,D項(xiàng)正確課時(shí)作業(yè)一、單項(xiàng)選擇題1自然界的電、熱和磁等現(xiàn)象都是相互聯(lián)系的,很多物理學(xué)家為尋找它們之間的聯(lián)系做出了貢獻(xiàn)下列說法不正確的是(B)A奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng),揭示了電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象之間的聯(lián)系B歐姆發(fā)現(xiàn)了歐姆定律,說明了熱現(xiàn)象和電現(xiàn)象之間存在聯(lián)系C法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象,揭示了磁現(xiàn)象和電現(xiàn)象之間的聯(lián)系D焦耳發(fā)現(xiàn)了電流的熱效應(yīng),定量得出了電能和內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系解析:奧斯特實(shí)驗(yàn)和法拉第電磁感應(yīng)現(xiàn)象揭示了磁和電之間的聯(lián)系,A、C對(duì);焦耳發(fā)現(xiàn)了電流的熱效應(yīng),給出的焦耳定律公式能定量計(jì)算熱量,揭示電與熱的定量關(guān)系,D對(duì);歐姆定律是電路規(guī)律,不能說明熱現(xiàn)象和電現(xiàn)象之間存在聯(lián)系,B錯(cuò)2下列說法中正確的是(C)A自感電動(dòng)勢(shì)越大,自感系數(shù)越大B線圈中的電流變化越快,自感系數(shù)也越大C插有鐵芯時(shí)線圈的自感系數(shù)會(huì)變大D線圈的自感系數(shù)與電流的大小、電流變化的快慢、是否有鐵芯等都無關(guān)解析:線圈的自感系數(shù)由線圈本身決定,與線圈的長短、匝數(shù)的多少、粗細(xì)以及有無鐵芯有關(guān),與電流大小、變化快慢、自感電動(dòng)勢(shì)的大小均無關(guān)故選C項(xiàng)3將閉合多匝線圈置于僅隨時(shí)間變化的磁場中,線圈平面與磁場方向垂直,關(guān)于線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流,下列表述正確的是(C)A感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與線圈的匝數(shù)無關(guān)B穿過線圈的磁通量越大,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大C穿過線圈的磁通量變化越快,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大D感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向與原磁場方向始終相同解析:由En,A、B錯(cuò)誤,C正確B原與B感的方向可相同亦可相反,D錯(cuò)誤4一直升機(jī)停在南半球的地磁極上空該處地磁場的方向豎直向上,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.直升機(jī)螺旋槳葉片的長度為l,螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率為f,順著地磁場的方向看螺旋槳,螺旋槳按順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)螺旋槳葉片的近軸端為a,遠(yuǎn)軸端為b,如圖所示如果忽略a到轉(zhuǎn)軸中心線的距離,用E表示每個(gè)葉片中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),則(A)AEfl2B,且a點(diǎn)電勢(shì)低于b點(diǎn)電勢(shì)BE2fl2B,且a點(diǎn)電勢(shì)低于b點(diǎn)電勢(shì)CEfl2B,且a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì)DE2fl2B,且a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì)解析:葉片轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EBlvBlfl2B;據(jù)右手定則判定a點(diǎn)電勢(shì)低于b點(diǎn)電勢(shì),故選項(xiàng)A正確5在如圖所示的電路中,a、b為兩個(gè)完全相同的燈泡,L 為自感線圈,E為電源,S為開關(guān)關(guān)于兩燈泡點(diǎn)亮和熄滅的先后次序,下列說法正確的是(C)A合上開關(guān),a先亮,b后亮;斷開開關(guān),a、b同時(shí)熄滅B合上開關(guān),b先亮,a后亮;斷開開關(guān),a先熄滅,b后熄滅C合上開關(guān),b先亮,a后亮;斷開開關(guān),a、b同時(shí)熄滅D合上開關(guān),a、b同時(shí)亮;斷開開關(guān),b先熄滅,a后熄滅解析:合上開關(guān),b燈先亮,由于L的自感作用,a燈逐漸變亮;斷開開關(guān),線圈L和燈b、a組成串聯(lián)回路,a、b一起變暗直至熄滅故選C.二、不定項(xiàng)選擇題6關(guān)于EL的說法,正確的是(CD)A自感電動(dòng)勢(shì)與電流的變化量成正比B自感電動(dòng)勢(shì)與自感系數(shù)成正比C自感電動(dòng)勢(shì)與自感系數(shù)、電流的變化量沒有直接關(guān)系D自感電動(dòng)勢(shì)與電流的變化率成正比解析:一個(gè)量與幾個(gè)量有關(guān)系時(shí),談?wù)搩蓚€(gè)量之間是正比還是反比關(guān)系,一定要保持其他量不變才行,故A、B錯(cuò),C對(duì)自感電動(dòng)勢(shì)與電流的變化率成正比,這是對(duì)的,D對(duì)7某地的地磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的豎直分量方向向下,大小為4.5105 T一靈敏電壓表連接在當(dāng)?shù)厝牒:佣蔚膬砂?,河?00 m,該河段漲潮和落潮時(shí)有海水(視為導(dǎo)體)流過設(shè)落潮時(shí),海水自西向東流,流速為2 m/s.下列說法正確的是(AC)A河北岸的電勢(shì)較高B河南岸的電勢(shì)較高C電壓表記錄的電壓為9 mVD電壓表記錄的電壓為5 mV解析:海水在落潮時(shí)自西向東流,該過程可以理解為:自西向東運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體棒在切割豎直向下的磁場根據(jù)右手定則,右岸即北岸是正極電勢(shì)高,南岸電勢(shì)低,A對(duì)B錯(cuò)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律EBLv4.51051002 V9103 V,C對(duì)D錯(cuò)8將一磁鐵緩慢或迅速地插到閉合線圈中的同一位置,兩次發(fā)生變化的物理量不同的是(BC)A磁通量的變化量B磁通量的變化率C感應(yīng)電流的電流大小D流過線圈導(dǎo)體橫截面中的電荷量解析:迅速插時(shí)磁通量變化率大,產(chǎn)生的感應(yīng)電流大,B、C對(duì);兩種方法,磁通量都是增加,磁通量變化量相同q,總電阻和磁通量變化量分別相同,故流過線圈導(dǎo)體橫截面中的電荷量相同9如圖所示,理想變壓器左線圈與導(dǎo)軌相連接,導(dǎo)體棒ab 可在導(dǎo)軌上滑動(dòng),磁場方向垂直紙面向里,以下說法正確的是(BCD)Aab棒勻速向右滑,c、d兩點(diǎn)中c點(diǎn)電勢(shì)高Bab棒勻加速右滑,c、d兩點(diǎn)中d點(diǎn)電勢(shì)高Cab棒勻減速右滑,c、d兩點(diǎn)中c點(diǎn)電勢(shì)高Dab棒勻加速左滑,c、d兩點(diǎn)中c點(diǎn)電勢(shì)高解析:ab棒勻速向右滑,產(chǎn)生的感應(yīng)電流是恒定的,cd中沒有電流流過,A錯(cuò);ab棒勻加速右滑,左線圈中向下的磁場增加,右線圈向上的磁場增加,感應(yīng)電流產(chǎn)生向下的磁場,電流從d通過電燈到c,B對(duì);ab棒勻加速左滑,左線圈中向上的磁場增加,右線圈向下的磁場增加,感應(yīng)電流產(chǎn)生向上的磁場,電流從c通過電燈到d,D對(duì);ab棒勻減速右滑,左線圈中向下的磁場減弱,右線圈向上的磁場減弱,感應(yīng)電流產(chǎn)生向上的磁場,電流從c通過電燈到d,C對(duì)10穿過閉合回路的磁通量隨時(shí)間t變化的圖象分別如圖甲、乙、丙、丁所示,下列關(guān)于回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的論述,正確的是(ABC)A圖甲中回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零B圖乙中回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為一定值C圖丙中回路在0t0時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大于在t02t0時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)D圖丁中回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可能恒定不變解析:感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等于磁通量的變化率,在磁通量的圖象上磁通量的變化率等于切線的斜率,甲的斜率為零,乙的斜率為一定值,A對(duì)、B對(duì);圖丙中回路在0t0時(shí)間內(nèi)的斜率大于t02t0時(shí)間內(nèi)的斜率,C對(duì)丁圖中的斜率先減小再增大,D錯(cuò)誤三、非選擇題11如圖所示,U形金屬框水平放置,右端與豎直墻壁相連,導(dǎo)體棒ab與框架的兩臂垂直放置,ab與框架構(gòu)成邊長l1.0 m的正方形,整個(gè)回路的電阻R2 .質(zhì)量m1 kg的物體c置于水平地面上,并通過輕繩繞過定滑輪與ab相連,當(dāng)豎直向上的磁場按Bkt(k為恒量)均勻變化時(shí),物體c對(duì)地面的壓力F隨時(shí)間t變化的圖象如圖所示不考慮一切摩擦,取g10 m/s2.(1)在圖中用箭頭標(biāo)出ab棒中感應(yīng)電流的方向;(2)求出k的值解析:(1)感應(yīng)電流方向由b指向a.(2)ESkl2,回路中的感應(yīng)電流I,ab所受安培力:FBIlktl.t5 s時(shí),安培力大小等于c的重力10 N,即:10,得k2 V/m2(或2 T/s)答案:(1)由b指向a(2)2 V/m2(或2 T/s)12如圖(1)甲所示是某人設(shè)計(jì)的一種振動(dòng)發(fā)電裝置,它的結(jié)構(gòu)是一個(gè)半徑為r0.1 m的有20匝的線圈套在輻射狀永久磁鐵槽中,磁場的磁感線均沿半徑方向均勻分布,如圖(1)乙所示在線圈所在位置磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小均為0.2 T,線圈的電阻為2 ,它的引出線接有8 的小燈泡L.外力推動(dòng)線圈框架的P端,使線圈做往復(fù)運(yùn)動(dòng),便有電流通過小燈泡當(dāng)線圈向右的位移隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖(2)所示時(shí):取x向右為正,試求:(1)在圖(3)中畫出感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的圖象(在圖(1)中取電流經(jīng)L由CD為正);(2)每一次推動(dòng)線圈運(yùn)動(dòng)過程中的作用力大小;(3)該發(fā)電機(jī)輸出的功率(摩擦等損耗不計(jì))解析:(1)從圖(2)可以看出,線圈往返的每次運(yùn)動(dòng)都是勻速直線運(yùn)動(dòng),其速度為v m/s0.8 m/s.線圈做切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì):EnBLvnBv2r200.20.823.140.1 V2 V,感應(yīng)電流I A0.2 A.根據(jù)右手定則可得,當(dāng)線圈沿x正方向運(yùn)動(dòng)時(shí),產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)樨?fù),可得到如圖所示的圖象(2)由于線圈每次運(yùn)動(dòng)都是勻速直線運(yùn)動(dòng),所以每次運(yùn)動(dòng)過程中推力須等于安培力,即FFnnBILnBI2r200.20.223.140.1 N0.5 N.(3)發(fā)電機(jī)的輸出功率即小燈泡的電功率PI2R20.228 W0.32 W.答案:(1)見解析圖(2)0.5 N(3)0.32 W13如圖(A)所示,固定于水平桌面上的金屬架cdef,處在一豎直向下的勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B0,金屬棒ab擱在框架上,可無摩擦地滑動(dòng),此時(shí)adeb構(gòu)成一個(gè)邊長為l的正方形,金屬棒的電阻為r,其余部分的電阻不計(jì)從t0的時(shí)刻起,磁場開始均勻增加,磁感應(yīng)強(qiáng)度變化率的大小為k.求:(1)用垂直于金屬棒的水平拉力F使金屬棒保持靜止,寫出F的大小隨時(shí)間t變化的關(guān)系式(2)如果豎直向下的磁場是非均勻增大的(即k不是常數(shù)),金屬棒以速度v0向什么方向勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),可使金屬棒中始終不產(chǎn)生感應(yīng)電流,寫出該磁感應(yīng)強(qiáng)度Bt隨時(shí)間t變化的關(guān)系式(3)如果非均勻變化磁場在0t1時(shí)間內(nèi)的方向豎直向下,在t1t2時(shí)間內(nèi)的方向豎直向上,若t0時(shí)刻和t1時(shí)刻磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小均為B0,且adeb的面積均為l2.當(dāng)金屬棒按圖(B)中的規(guī)律運(yùn)動(dòng)時(shí),為使金屬棒中始終不產(chǎn)生感應(yīng)電流,請(qǐng)?jiān)趫D(C)中畫出變化的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度Bt隨時(shí)間變化的圖象.解析:(1)ESkl2,I,因?yàn)榻饘侔羰冀K靜止,在t時(shí)刻磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為BtB0kt,所以F外FABIl(B0kt)lB0t,方向向右(2)根據(jù)感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件,為使回路中不產(chǎn)生感應(yīng)電流,回路中磁通量的變化應(yīng)為零,因?yàn)榇鸥袘?yīng)強(qiáng)度是逐漸增大的,所以金屬棒應(yīng)向左運(yùn)動(dòng)(使磁通量減小)即0,即BtStB0S0,也就是Btl(lvt)B0l2,得:Bt.(3)如果金屬棒向右勻速運(yùn)動(dòng),因?yàn)檫@時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度是逐漸減小的,同理可推得,Bt,所以磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的圖象如圖(t2時(shí)刻Bt不為零)答案:(1)F外B0t(2)向左運(yùn)動(dòng),Bt(3)見解析中圖象- 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