2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 分層規(guī)范快練32 法拉第電磁感應(yīng)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(yīng)定律　自感　渦流 [雙基過(guò)關(guān)練] 1．穿過(guò)某線圈的磁通量隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖所示，在下列幾段時(shí)間內(nèi)，線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(yīng)電動(dòng)勢(shì)也就越小.5～10 s內(nèi)圖象斜率最小，故選項(xiàng)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(guò)了幾分鐘，杯內(nèi)的水沸騰起來(lái)．若要縮短上述加熱時(shí)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(dāng)電磁鐵接通交流電源時(shí)，金屬杯處在變化的磁場(chǎng)中產(chǎn)生渦電流發(fā)熱，使水溫升高．要縮短加熱時(shí)間，需增大渦電流，即增大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(yīng)電動(dòng)勢(shì)．瓷杯不能產(chǎn)生渦電流，取走鐵芯會(huì)導(dǎo)致磁性減弱．所以選項(xiàng)A、B正確，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤． 答案：AB 3. 如圖所示，A、B兩閉合線圈用同樣導(dǎo)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(chǎng)只分布在B線圈內(nèi)．當(dāng)磁場(chǎng)隨時(shí)間均勻減弱時(shí)(　　) A．A中無(wú)感應(yīng)電流 B．A、B中均有恒定的感應(yīng)電流 C．A、B中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比為1：1 D．A、B中感應(yīng)電流之比為1：1 解析：線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝n，A、B中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比為1：2，又因?yàn)镽＝ρ，故RA：RB＝1：1，所以IA：IB＝1：2，故選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)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(gè)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(guān)S閉合瞬間，A、B同時(shí)發(fā)光，隨后A燈變暗直至熄滅，B燈變亮 B．開關(guān)S閉合瞬間，B燈亮，A燈不亮 C．?dāng)嚅_開關(guān)S的瞬間，A、B燈同時(shí)熄滅 D．?dāng)嚅_開關(guān)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(xiàng)，開關(guān)閉合的瞬間，兩燈同時(shí)獲得電壓，所以A、B同時(shí)發(fā)光，由于線圈的電阻可以忽略，燈A逐漸被短路，流過(guò)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(cuò)誤；C項(xiàng)，斷開開關(guān)的瞬間，B燈的電流突然消失，立即熄滅，流過(guò)線圈的電流將要減小，產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，相當(dāng)電源，自感電流流過(guò)A燈，所以A燈突然閃亮一下再熄滅，故C錯(cuò)誤，D正確．故選A、D. 答案：AD 5．[2019韶關(guān)市高三調(diào)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(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，v1＝2v2.在先后兩種情況下(　　) A．線圈中的感應(yīng)電流之比I1：I2＝2：1 B．線圈中的感應(yīng)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(guò)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(xiàng)A正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由Q＝I2Rt和t＝聯(lián)立得Q1：Q2＝2：1，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由q＝＝知q1：q2＝1：1，選項(xiàng)D正確． 答案：AD 6．(多選)如圖甲是矩形導(dǎo)線框，電阻為R，虛線左側(cè)線框面積為S，右側(cè)面積為2S，虛線左右兩側(cè)導(dǎo)線框內(nèi)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化如圖乙所示，設(shè)垂直線框向里的磁場(chǎng)為正，則關(guān)于線框中0～t0時(shí)間內(nèi)的感應(yīng)電流的說(shuō)法正確的是(　　) A．感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较? B．感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较? C．感應(yīng)電流的大小為 D．感應(yīng)電流的大小為 解析：向里的變化磁場(chǎng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：E1＝S，方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?；向外的變化磁?chǎng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：E2＝2S，方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?；從圖中可以得到：＝＝，感應(yīng)電流為I＝＝，方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?，即B、D正確． 答案：BD 7．[2019遼寧省實(shí)驗(yàn)中學(xué)模擬](多選)如圖所示，通過(guò)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(yùn)動(dòng)．為了檢測(cè)出個(gè)別未閉合的不合格線圈，讓傳送帶通過(guò)一固定勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)方向垂直于傳送帶運(yùn)動(dòng)方向，根據(jù)穿過(guò)磁場(chǎng)后線圈間的距離，就能夠檢測(cè)出不合格線圈．通過(guò)觀察圖形，判斷下列說(shuō)法正確的是(　　) A．若線圈閉合，進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，線圈中感應(yīng)電流方向從上向下看為逆時(shí)針 B．若線圈閉合，傳送帶以較大速度勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，磁場(chǎng)對(duì)線圈的作用力增大 C．從圖中可以看出，第2個(gè)線圈是不合格線圈 D．從圖中可以看出，第3個(gè)線圈是不合格線圈 解析：若線圈閉合，進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量增大，由楞次定律可知，線圈中的感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向下，所以感應(yīng)電流的方向從上向下看是順時(shí)針，故A錯(cuò)誤；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，傳送帶以較大速度勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)較大，則感應(yīng)電流較大，磁場(chǎng)對(duì)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(duì)于傳送帶的滑動(dòng)，而第3個(gè)線圈沒(méi)有滑動(dòng)，則第3個(gè)線圈不閉合，沒(méi)有產(chǎn)生感應(yīng)電流，故C錯(cuò)誤，D正確． 答案：BD 8．某同學(xué)根據(jù)所學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)了一個(gè)發(fā)電測(cè)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(qiáng)磁場(chǎng)中，后輪圓形金屬盤在磁場(chǎng)中逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可等效成一導(dǎo)體棒繞圓盤中心O轉(zhuǎn)動(dòng)．已知該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，圓盤半徑為l，圓盤電阻不計(jì)．導(dǎo)線通過(guò)電刷分別與后輪外側(cè)邊緣和圓心O相連，導(dǎo)線兩端a、b間接一阻值為R的小燈泡．后輪勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，用電壓表測(cè)得a、b間電壓為U，則下列說(shuō)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(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)間為t，則該過(guò)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(zhuǎn)動(dòng)的角速度是 解析：根據(jù)右手定則，輪子邊緣點(diǎn)是等效電源的負(fù)極，則a點(diǎn)接電壓表的負(fù)接線柱，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；若圓盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)間為t，根據(jù)焦耳定律可知該過(guò)程中克服安培力做功Q＝t，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；由法拉第電磁感應(yīng)定律可得產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝U＝Bl＝Blv，解得邊緣線速度v＝，故C項(xiàng)正確；根據(jù)線速度和角速度的關(guān)系可得角速度為：ω＝＝，故D項(xiàng)錯(cuò)誤． 答案：C [技能提升練] 9．[2015全國(guó)卷Ⅱ] 如圖，直角三角形金屬框abc放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向平行于ab邊向上．當(dāng)金屬框繞ab邊以角速度ω逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，a、b、c三點(diǎn)的電勢(shì)分別為φa、φb、φc.已知bc邊的長(zhǎng)度為l.下列判斷正確的是(　　) A．φa>φc，金屬框中無(wú)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(wú)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(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，閉合回路abc中的磁通量始終為零(即不變)，所以金屬框中無(wú)電流．金屬框在逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，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(xiàng)C正確． 答案：C 10．(多選)如圖所示，質(zhì)量為m＝0.04 kg、邊長(zhǎng)l＝0.4 m的正方形導(dǎo)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(xì)線系于O點(diǎn)，斜面傾角為θ＝30.線框的一半處于磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化關(guān)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(yīng)電流方向?yàn)閍bcda B．t＝0時(shí)，細(xì)線拉力大小F＝0.2 N C．線框中感應(yīng)電流大小為I＝80 mA D．經(jīng)過(guò)一段時(shí)間t，線框可能沿斜面向上運(yùn)動(dòng) 解析：根據(jù)楞次定律，線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)閍dcba，選項(xiàng)A錯(cuò)誤．根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝＝0.50.08 V＝0.04 V，感應(yīng)電流I＝＝0.08 A，t＝0時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)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(duì)線框由平衡條件F＋FA＝mgsin30，解得細(xì)線中拉力F＝0.136 N，選項(xiàng)B錯(cuò)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(guò)一段時(shí)間t，安培力增大到大于線框重力沿斜面向下的分力時(shí)，線框沿斜面向上運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)D正確． 答案：CD 11．[2019浙江模擬]半徑為2r的圓形金屬導(dǎo)軌固定在一水平面內(nèi)，一根長(zhǎng)也為2r、電阻為R的金屬棒OA一端與金屬導(dǎo)軌接觸良好，另一端固定在中心轉(zhuǎn)軸上，現(xiàn)有方向(俯視)如圖所示、大小為B1的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，中間半徑為r的地方無(wú)磁場(chǎng)．另有一水平金屬導(dǎo)軌MN用導(dǎo)線連接金屬圓環(huán)，M′N′用導(dǎo)線連接中心軸，導(dǎo)軌上放置一根金屬棒CD，其長(zhǎng)度L與水平金屬導(dǎo)軌寬度相等，金屬棒CD的電阻2R，質(zhì)量為m，與水平導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ，水平導(dǎo)軌處在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B2中，金屬棒CD通過(guò)細(xì)繩、定滑輪與質(zhì)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(dòng)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(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)(俯視)，求：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及接在水平導(dǎo)軌上的理想電壓表的電壓． (2)若金屬棒OA順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)(俯視)的角速度隨時(shí)間ω＝kt變化，求：重物離開地面之前支持力隨時(shí)間變化的表達(dá)式． 解析：(1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝B1Lv＝B1r＝B1ω0r2 感應(yīng)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(dāng)F安≤μmg時(shí)即　t≤　FT＝0 所以FN＝mg 當(dāng)F安>μmg時(shí)即t> FT＝F安－μmg 所以FN＝mg－＋μmg 答案：(1)UV＝B1ω0r2　(2)見解析