2020版高考物理總復(fù)習 第十章 第2節(jié) 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感和渦流練習（含解析）

《2020版高考物理總復(fù)習 第十章 第2節(jié) 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感和渦流練習（含解析）》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2020版高考物理總復(fù)習 第十章 第2節(jié) 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感和渦流練習（含解析）（8頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第2節(jié)　法拉第電磁感應(yīng)定律　自感和渦流　　　　　　 　　　　　　 　　　 1.(2018·北京密云區(qū)高三第一次段測)如圖所示,固定于水平面上的金屬架abcd處在豎直向下的勻強磁場中,金屬棒MN沿框架以速度v向右做勻速運動.t=0時,磁感應(yīng)強度為B0,此時MN到達的位置恰好使MbcN構(gòu)成一個邊長為l的正方形.為使MN棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流,從t=0開始,磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的示意圖為(　C　) 解析:根據(jù)楞次定律,若閉合回路內(nèi)的磁通量不發(fā)生變化,則無感應(yīng)電流產(chǎn)生.B0l2=Bl(l+vt),解得B=,故隨時間t的增加,磁感應(yīng)強度B減小,且減小得越來越慢,C正確. 2.如圖所示,

2、水平放置的平行金屬導(dǎo)軌MN和PQ之間接有定值電阻R,導(dǎo)體棒ab長為l且與導(dǎo)軌接觸良好,整個裝置處于豎直向上的勻強磁場中,現(xiàn)使導(dǎo)體棒ab向右勻速運動,下列說法正確的是(　D　) A.導(dǎo)體棒ab兩端的感應(yīng)電動勢越來越小 B.導(dǎo)體棒ab中的感應(yīng)電流方向是a→b C.導(dǎo)體棒ab所受安培力方向水平向右 D.導(dǎo)體棒ab所受合力做功為零 解析:導(dǎo)體棒ab勻速向右運動,垂直切割磁感線,產(chǎn)生感應(yīng)電動勢E=Blv,導(dǎo)體棒ab兩端的感應(yīng)電動勢恒定不變,故A錯誤;根據(jù)右手定則,電流方向從b到a,故B錯誤;根據(jù)左手定則,導(dǎo)體棒ab所受安培力方向水平向左,故C錯誤;導(dǎo)體棒勻速運動,動能不變,根據(jù)動能定理,合

3、外力做功等于動能變化量即等于0,故D正確. 3.如圖所示,邊長為L的正方形線圈與勻強磁場垂直,磁感應(yīng)強度為B.當線圈按圖示方向以速度v垂直B運動時,下列判斷正確的是(　B　) A.線圈中無電流,φa=φb=φc=φd B.線圈中無電流,φa>φb=φd>φc C.線圈中有電流,φa=φb=φc=φd D.線圈中有電流,φa>φb=φd>φc 解析:線圈在運動過程中,穿過線圈的磁通量不變,所以在線圈中不會產(chǎn)生感應(yīng)電流,但導(dǎo)體兩端有電勢差,根據(jù)右手定則,φa>φb=φd>φc,故B正確. 4.(多選)如圖,閉合小金屬環(huán)從高h的光滑曲面上端無初速度滾下,又沿曲面的另一側(cè)上升,水平方

4、向的磁場與光滑曲面垂直(圖中未畫出),則(　BC　) A.若是勻強磁場,環(huán)在左側(cè)滾上的高度小于h B.若是勻強磁場,環(huán)在左側(cè)滾上的高度等于h C.若是非勻強磁場,環(huán)在左側(cè)滾上的高度小于h D.若是非勻強磁場,環(huán)在左側(cè)滾上的高度等于h 解析:若是勻強磁場,穿過小環(huán)的磁通量不變,沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生,機械能守恒,高度不變,則環(huán)在左側(cè)滾上的高度等于h,故A錯誤,B正確;若是非勻強磁場,閉合小金屬環(huán)中由于電磁感應(yīng)產(chǎn)生渦流,機械能減小轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,高度減小,則環(huán)在左側(cè)滾上的高度小于h,故C正確,D錯誤. 5.(2019·廣東惠州模擬)(多選)如圖(甲)所示,100匝線圈(圖中只畫了1匝)兩端A

5、,B與一電壓表相連.線圈內(nèi)有一垂直指向紙內(nèi)方向的磁場,線圈中的磁通量在按圖(乙)所示規(guī)律變化.下列關(guān)于電壓表的說法正確的是(　AC　) A.電壓表讀數(shù)為50 V B.電壓表讀數(shù)為150 V C.電壓表“+”接線柱接A端 D.電壓表“+”接線柱接B端 解析:由圖得到:磁通量的變化率=0.5 Wb/s,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得E=n=50 V,則電壓表讀數(shù)為50 V,故A正確,B錯誤;根據(jù)楞次定律判斷可知,回路中感應(yīng)電動勢的方向為逆時針方向,所以電壓表“+”接線柱接A端,故C正確,D錯誤. 6.如圖所示,有一匝接在電容器C兩端的圓形導(dǎo)線回路,垂直回路平面內(nèi)存在著向里的勻強磁場B,已

6、知圓的半徑r=5 cm,電容C=20 μF,當磁場B以4×10-2T/s的變化率均勻增加時,則(　A　) A.電容器a板帶正電,電荷量為2π×10-9 C B.電容器a板帶負電,電荷量為2π×10-9 C C.電容器b板帶正電,電荷量為4π×10-9 C D.電容器b板帶負電,電荷量為4π×10-9 C 解析:根據(jù)“增反減同”可知線圈中產(chǎn)生垂直紙面向外的感應(yīng)磁場,根據(jù)右手定則可判斷出電容器a板帶正電,兩板間電勢差U=== π×10-4 V,Q=CU=2π×10-9 C,故A正確. 7.如圖所示,A,B,C是三個完全相同的燈泡,L是一個自感系數(shù)較大的線圈(直流電阻可忽略不計).

7、則(　A　) A.S閉合時,A燈立即亮,然后逐漸熄滅 B.S閉合時,B燈立即亮,然后逐漸熄滅 C.電路接通穩(wěn)定后,三個燈亮度相同 D.電路接通穩(wěn)定后,S斷開時,C燈立即熄滅 解析:S閉合時,由于L的電流增大,所以L產(chǎn)生很大的阻抗,相當于L是斷路,所以電流從A通過,A立即亮起來,但隨著電流的穩(wěn)定,L的阻抗消失,變成一根導(dǎo)線,把A短路,故A逐漸熄滅,這時電路中B,C并聯(lián)在電源兩端,電壓增大,B燈變亮,并且B,C兩燈的亮度相同,A正確, B,C錯誤;電路接通穩(wěn)定后,S斷開時,L中的電流減小,產(chǎn)生很大的感應(yīng)電流,相當于電源,有電流通過C燈,故C燈不會立刻熄滅,D錯誤. 8.(2019

8、·甘肅蘭州模擬)如圖(甲)所示,一正方形線框架放在光滑絕緣的水平面上,在水平向右的拉力作用下從圖示位置始終向右做勻加速運動,線框右側(cè)有一垂直于水平面向下的勻強磁場,線框的右邊始終與磁場的邊界平行,線框的質(zhì)量為1 kg,電阻為1 Ω,整個運動過程中,拉力的大小隨時間變化如圖(乙)所示,試求: (1)線框的邊長為多大? (2)磁場的磁感應(yīng)強度的大小? 解析:根據(jù)圖(乙)中的數(shù)據(jù)和牛頓第二定律有F=ma, 解得a=5 m/s2. 1 s剛進入磁場時v1=at=5 m/s, 感應(yīng)電流I= 安培力F安=BIL= 則F-=ma 當線框全進入磁場時,F-=ma 聯(lián)立解得v2=6 m/

9、s 由勻加速直線規(guī)律-=2aL 解得L=1.1 m,B= T. 答案:(1)1.1 m　(2) T 9.(2019·遼寧大連模擬)(多選)如圖所示,在垂直于紙面向里的勻強磁場中,水平放置兩個同心金屬環(huán),半徑分別是r和2r,磁感應(yīng)強度為B,在兩環(huán)間連接有一個電容為C的電容器,a,b是電容器的兩個極板、長為r的金屬棒AB沿半徑方向放置在兩環(huán)間且與兩環(huán)接觸良好,并繞圓心以角速度ω做順時針方向(從垂直環(huán)面向里看)的勻速圓周運動,不計一切電阻,則下列說法正確的是(　AD　) A.電容器a極板帶負電 B.金屬棒AB中有從B到A的持續(xù)電流 C.電容器兩端電壓為Bωr2 D.電容器所帶

10、電荷量為 解析:根據(jù)右手定則可知,AB棒切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢高低為:A端為高電勢、B端為低電勢,則電容器a極板帶負電,b極板帶正電,但電路沒有閉合,金屬棒AB中沒有感應(yīng)電流,故A正確,B錯誤;根據(jù)切割感應(yīng)電動勢為E=BLv=Brω×=Bωr2,根據(jù)電容器電荷量的計算公式可得Q=CU=,故C錯誤,D正確. 10.(2019·廣西欽州質(zhì)檢)如圖(甲)所示,ab為磁場邊界,在ab的右側(cè)存在一個足夠大的勻強磁場,t=0時刻磁場方向垂直于豎直圓環(huán)平面向里,用一根橫截面積為S電阻率為ρ的硬質(zhì)導(dǎo)線做成兩個半徑分別為r和2r的圓環(huán)1和圓環(huán)2,讓圓環(huán)的直徑與邊界重合.磁場磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的關(guān)系如

11、圖(乙)所示,則0～t1時間內(nèi)(　C　) A.兩圓環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向為逆時針 B.兩圓環(huán)一直具有擴張的趨勢 C.環(huán)1和環(huán)2中感應(yīng)電流的大小之比為1∶2 D.環(huán)1和環(huán)2中的電功率之比為1∶4 解析:磁通量向里減小,由楞次定律“增反減同”可知,線圈中的感應(yīng)電流方向為順時針,0～t0為了阻礙磁通量的減小,線圈有擴張的趨勢,t0～t1為了阻礙磁通量的增大,線圈有縮小的趨勢,A,B錯誤;從圖(乙)中可知磁場均勻變化,即恒定,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E= =S可知產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小之比為==,根據(jù)電阻定律R=ρ=ρ可知兩環(huán)的電阻之比為=,故感應(yīng)電流之比為==,C正確;電功率之比為==,

12、D錯誤. 11.(2019·陜西黃陵模擬)(多選)如圖(甲)所示,在豎直方向分布均勻的磁場中水平放置一個金屬圓環(huán),圓環(huán)所圍面積為0.1 m2,圓環(huán)電阻為0.2 Ω.在第1 s內(nèi)感應(yīng)電流I沿順時針方向.磁場的磁感應(yīng)強度B隨時間t的變化規(guī)律如圖(乙)所示(其中在4～5 s的時間段呈直線).則(　BC　) A.在0～5 s時間段,感應(yīng)電流先減小再增大 B.在0～2 s時間段感應(yīng)電流沿順時針方向,在2～5 s時間段感應(yīng)電流沿逆時針方向 C.在0～5 s時間段,圓環(huán)最大發(fā)熱功率為5.0×10-4 W D.在0～2 s時間段,通過圓環(huán)橫截面的電荷量為0.5 C 解析:根據(jù)閉合電路歐姆定律得

13、I==,知磁感應(yīng)強度的變化率越大,則電流越大,磁感應(yīng)強度變化率最大值為0.1 T/s,則最大電流I= A=0.05 A,在0～5 s時間段,感應(yīng)電流先減小再增大,最后不變,A錯誤;由題意知,在第1 s內(nèi)感應(yīng)電流I沿順時針方向,根據(jù)楞次定律知,磁場方向向上為正方向,在0～2 s時間段,感應(yīng)電流方向為順時針方向,在2～5 s時間段,感應(yīng)電流方向為逆時針方向,故B正確;在0～ 5 s時間段,當電流最大時,發(fā)熱功率最大,則P=I2R=0.052×0.2 W= 5×10-4 W,C正確;根據(jù)感應(yīng)電荷量的公式q== C=0.05 C,通過圓環(huán)橫截面的電荷量為0.05 C,故D錯誤. 12.(2019

14、·山東青島質(zhì)檢)(多選)如圖,一根長為l、橫截面積為S的閉合軟導(dǎo)線置于光滑水平面上,其材料的電阻率為ρ,導(dǎo)線內(nèi)單位體積的自由電子數(shù)為n,電子的電荷量為e,空間存在垂直紙面向里的磁場.某時刻起磁場開始減弱,磁感應(yīng)強度隨時間的變化規(guī)律是B=B0-kt,當軟導(dǎo)線形狀穩(wěn)定時,磁場方向仍然垂直紙面向里,此時(　BCD　) A.軟導(dǎo)線圍成一個正方形 B.導(dǎo)線中的電流為 C.導(dǎo)線中自由電子定向移動的速率為 D.導(dǎo)線中電場強度大小為 解析:根據(jù)楞次定律“增縮減擴”的原理,軟導(dǎo)線穩(wěn)定時呈圓形,故A項錯誤;根據(jù)l=2πr可得r=,圓的面積S0=πr2=,感應(yīng)電動勢大小為E==,穩(wěn)定時軟導(dǎo)線中的電流為

15、I=,其中R=ρ,聯(lián)立可得電流I==,故B正確;導(dǎo)線橫截面積為S、單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為n、電子的電荷量為e,則導(dǎo)線中電流I=neSv,導(dǎo)線中自由電子定向移動的速率v=,故C項正確;計算導(dǎo)線中電場可將其視為沿導(dǎo)線方向的勻強電場,則導(dǎo)線中電場強度E場===,故D項正確. 13.如圖所示,在一傾角為37°的粗糙絕緣斜面上,靜止地放置著一個匝數(shù)n=10的圓形線圈,其總電阻R=3.14 Ω,總質(zhì)量m=0.4 kg,半徑r=0.4 m.如果向下輕推一下此線圈,則它剛好可沿斜面勻速下滑.現(xiàn)在將線圈靜止放在斜面上后.在線圈的水平直徑以下的區(qū)域中,加上垂直斜面方向的,磁感應(yīng)強度大小按如圖所示規(guī)律變化的磁場

16、(提示:通電半圓導(dǎo)線受到的安培力與長為直徑的直導(dǎo)線通同樣大小的電流時受到的安培力相等)求: (1)剛加上磁場時,線圈中的感應(yīng)電流大小I; (2)從加上磁場開始到線圈剛要運動,線圈中產(chǎn)生的熱量Q.(最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g取10 m/s2) 解析:(1)由閉合電路的歐姆定律I= 由法拉第電磁感應(yīng)定律E=nS 由圖可知,線圈在磁場中的部分的面積S=πr2 聯(lián)立解得,I=0.4 A. (2)設(shè)線圈勻速滑動時受的滑動摩擦力為Ff 則mgsin 37°=Ff 加變化磁場后線圈剛要運動時,nBIL=mgsin 37°+Ff 其中,L=2r 由圖像得,B=B0+kt=1+0.5t(T) 由焦耳定律得,Q=I2Rt 聯(lián)立解得,Q≈0.5 J. 答案:(1)0.4 A　(2)0.5 J - 8 -