2020屆高三物理總復(fù)習(xí)課時(shí)作業(yè)27 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感　渦流　 新人教版

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1、課時(shí)作業(yè)27　法拉第電磁感應(yīng)定律　 自感　渦流 時(shí)間：45分鐘　　滿分：100分 一、選擇題(8×8′＝64′) 1.將閉合多匝線圈置于僅隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)中，線圈平面與磁場(chǎng)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(　 　) A．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與線圈的匝數(shù)無(wú)關(guān) B．穿過(guò)線圈的磁通量越大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大 C．穿過(guò)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(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向始終相同 解析：由法拉第電磁感應(yīng)定律E＝n可知感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小E與n有關(guān)，與即磁通量變化的快慢成正比，所以A、B錯(cuò)誤，C正確．由楞次定律可知，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙引起

2、感應(yīng)電流的原磁通量的變化，即原磁通量增加，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向相反．原磁通量減小，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)同向，故D錯(cuò)誤． 答案：C 2.某同學(xué)為了驗(yàn)證斷電自感現(xiàn)象，自己找來(lái)帶鐵心的線圈L、小燈泡A、開關(guān)S和電池組E，用導(dǎo)線將它們連接成如圖1所示的電路．檢查電路后，閉合開關(guān)S，小燈泡發(fā)光；再斷開開關(guān)S，小燈泡僅有不顯著的延時(shí)熄滅現(xiàn)象．雖經(jīng)多次重復(fù)，仍未見老師演示時(shí)出現(xiàn)的小燈泡閃亮現(xiàn)象，他冥思苦想找不出原因．你認(rèn)為最有可能造成小燈泡未閃亮的原因是(　　) 圖1 A．電源的內(nèi)阻較大 　　　　 B．小燈泡電阻偏大 C．線圈電阻偏大 D．線圈的自感系數(shù)較大 解析：由自感規(guī)律可知

3、在開關(guān)斷開的瞬間造成燈泡閃亮以及延時(shí)的原因是在線圈中產(chǎn)生了與原電流同向的自感電流且大于穩(wěn)定時(shí)通過(guò)燈泡的原電流．由圖可知燈泡和線圈構(gòu)成閉合的自感回路，與電源無(wú)關(guān)，故A錯(cuò)；造成不閃亮的原因是自感電流不大于穩(wěn)定時(shí)通過(guò)燈泡的原電流，當(dāng)線圈電阻小于燈泡電阻時(shí)才會(huì)出現(xiàn)閃亮現(xiàn)象，故B錯(cuò)C正確．自感系數(shù)越大，則產(chǎn)生的自感電流越大，燈泡更亮，故D錯(cuò)． 答案：C 3．磁電式儀表的線圈通常用鋁框當(dāng)骨架，把線圈繞在鋁框上，這樣做的目的是(　　) A．防止渦流而設(shè)計(jì)的 B．利用渦流而設(shè)計(jì)的 C．起電磁阻尼的作用 D．起電磁驅(qū)動(dòng)的作用 解析：線圈通電后，在安培力作用下發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，鋁框隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，并切割磁感線

4、產(chǎn)生感應(yīng)電流，就是渦流，渦流阻礙線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)，使線圈偏轉(zhuǎn)后較快停下來(lái)．所以，這樣做的目的是利用渦流來(lái)起電磁阻尼的作用． 答案：BC 圖2 4．一個(gè)由電阻均勻的導(dǎo)線繞制成的閉合線圈放在磁場(chǎng)中，如圖2所示，線圈平面與磁場(chǎng)方向成60°角，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻變化，下列方法可使感應(yīng)電流增加一倍的是(　　) A．把線圈匝數(shù)增加一倍 B．把線圈面積增加一倍 C．把線圈半徑增加一倍 D．改變線圈與磁場(chǎng)方向的夾角為另一定值 解析：設(shè)導(dǎo)線的電阻率為ρ，橫截面積為S0，線圈的半徑為r，則I＝＝＝＝··sinθ可見，將r增加一倍，I增加一倍；改變線圈與磁場(chǎng)方向的夾角，sinθ不能變?yōu)樵瓉?lái)的2倍(因

5、sinθ最大值為1)；若將線圈的面積增加一倍，半徑r增加(－1)倍，電流增加(－1)倍；I與線圈匝數(shù)無(wú)關(guān)．綜上所述，只有C項(xiàng)正確． 答案：C 圖3 5．如圖3所示，金屬棒ab置于水平放置的光滑框架cdef上，棒與框架接觸良好，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于ab棒斜向下．從某時(shí)刻開始磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻減小，同時(shí)施加一個(gè)水平方向上的外力F使金屬棒ab保持靜止，則F(　　) A．方向向右，且為恒力 B．方向向右，且為變力 C．方向向左，且為變力 D．方向向左，且為恒力 解析：因回路磁通量減小，由楞次定律知棒中電流由b到a；由左手定則可判定安培力的方向?yàn)橛蚁路?，由平衡條件推知外力F方向向左；磁感應(yīng)

6、強(qiáng)度B均勻減小，由E＝＝·S可得感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定，電流不變，F(xiàn)安＝BIl減小，故外力F也應(yīng)變小，C項(xiàng)正確． 答案：C 6.一矩形線框置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線框平面與磁場(chǎng)方向垂直．先保持線框的面積不變，將磁感應(yīng)強(qiáng)度在1 s時(shí)間內(nèi)均勻地增大到原來(lái)的兩倍．接著保持增大后的磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，在1 s時(shí)間內(nèi)，再將線框的面積均勻地減小到原來(lái)的一半．先后兩個(gè)過(guò)程中，線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的比值為(　　) A. 　　　　　　　　　 B. 1 C. 2 D. 4 解析：根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E＝＝，設(shè)初始時(shí)刻磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0，線圈面積為S0，則第一種情況下的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E1＝＝＝B0S0；則第二種情況下的感應(yīng)電動(dòng)

7、勢(shì)為E2＝＝＝B0S0，所以兩種情況下線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等，比值為1，故選項(xiàng)B正確． 答案：B 7．如圖4所示是法拉第做成的世界上第一臺(tái)發(fā)電機(jī)模型的原理圖．將銅盤放在磁場(chǎng)中，讓磁感線垂直穿過(guò)銅盤；圖中a、b導(dǎo)線與銅盤的中軸線處在同一平面內(nèi)；轉(zhuǎn)動(dòng)銅盤，就可以使閉合電路獲得電流．若圖中銅盤半徑為L(zhǎng)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，回路總電阻為R，從上往下看逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)銅盤的角速度為ω.則下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖4 A．回路中有大小和方向作周期性變化的電流 B．回路中電流大小恒定，且等于 C．回路中電流方向不變，且從b導(dǎo)線流進(jìn)燈泡，再?gòu)腶導(dǎo)線流向旋轉(zhuǎn)的銅盤 D．若將勻強(qiáng)磁場(chǎng)改為仍

8、然垂直穿過(guò)銅盤的按正弦規(guī)律變化的磁場(chǎng)，不轉(zhuǎn)動(dòng)銅盤，燈泡中也會(huì)有電流流過(guò) 解析：銅盤在轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中產(chǎn)生恒定的電流I＝，A錯(cuò)B對(duì)；由右手定則可知銅盤在轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中產(chǎn)生恒定的電流從b導(dǎo)線流進(jìn)燈泡，再?gòu)腶導(dǎo)線流向旋轉(zhuǎn)的銅盤，C正確；若將勻強(qiáng)磁場(chǎng)改為仍然垂直穿過(guò)銅盤的按正弦規(guī)律變化的磁場(chǎng)，不轉(zhuǎn)動(dòng)銅盤時(shí)閉合回路磁通量不發(fā)生變化，燈泡中沒有電流流過(guò)，D錯(cuò)誤． 答案：BC 8．如圖5所示是高頻焊接原理示意圖．線圈中通以高頻變化的電流時(shí)，待焊接的金屬工件中就產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流通過(guò)焊縫產(chǎn)生大量熱量，將金屬熔化，把工件焊接在一起，而工件其他部分發(fā)熱很少．以下說(shuō)法正確的是(　　) 圖5 A．電流變化

9、的頻率越高，焊縫處的溫度升高得越快 B．電流變化的頻率越低，焊縫處的溫度升高得越快 C．工件上只有焊縫處溫度升得很高是因?yàn)楹缚p處的電阻小 D．工件上只有焊縫處溫度升得很高是因?yàn)楹缚p處的電阻大 解析：在互感現(xiàn)象中產(chǎn)生的互感電動(dòng)勢(shì)的大小與電流的變化率成正比，電流變化的頻率越高，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大，由歐姆定律I＝知產(chǎn)生的渦流越大，又P＝I2R，R越大P越大，焊縫處的溫度升高得越快． 答案：AD 二、計(jì)算題(3×12′＝36′) 圖6 9.如圖6，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于紙面向里，大小隨時(shí)間的變化率＝k，k為負(fù)的常量．用電阻率為ρ、橫截面積為S的硬導(dǎo)線做成一邊長(zhǎng)為l的方框．將方框

10、固定于紙面內(nèi)，其右半部位于磁場(chǎng)區(qū)域中．求： (1)導(dǎo)線中感應(yīng)電流的大?。? (2)磁場(chǎng)對(duì)方框作用力的大小隨時(shí)間的變化率． 解析：(1)導(dǎo)線框的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為ε＝① ΔΦ＝l2ΔB② 導(dǎo)線框中的電流為I＝③ 式中R是導(dǎo)線框的電阻，根據(jù)電阻率公式有R＝ρ④ 聯(lián)立①②③④式，將＝k代入得I＝.⑤ (2)導(dǎo)線框所受磁場(chǎng)的作用力的大小為f＝BIl⑥ 它隨時(shí)間的變化率為＝Il⑦ 由⑤⑦式得＝.⑧ 答案：(1)　(2) 圖7 10．如圖7所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.1 T，金屬棒AD長(zhǎng)0.4 m，與框架寬度相同，電阻r＝1.3 Ω，框架電阻不計(jì)，電阻R1＝2 Ω，R2＝1 Ω

11、.當(dāng)金屬棒以5 m/s速度勻速向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，求： (1)流過(guò)金屬棒的感應(yīng)電流為多大？ (2)若圖中電容器C為0.3 μF，則電容器中儲(chǔ)存多少電荷量？ 解析：(1)棒產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)E＝Blv＝0.2 V 外電阻R＝＝ Ω 通過(guò)棒的感應(yīng)電流I＝＝0.1 A. (2)電容器兩板間的電壓U＝IR＝ V 帶電量Q＝CU＝2×10－8 C. 答案：(1)0.1 A　(2)2×10－8 C 11．(2020·重慶卷)有人設(shè)計(jì)了一種可測(cè)速的跑步機(jī)，測(cè)速原理如圖8所示．該機(jī)底面固定有間距為L(zhǎng)、長(zhǎng)度為d的平行金屬電極．電極間充滿磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，且接有電壓表和電阻R.絕緣橡膠帶上鍍有間距為d的平行細(xì)金屬條，磁場(chǎng)中始終僅有一根金屬條，且與電極接觸良好，不計(jì)金屬電阻．若橡膠帶勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，電壓表讀數(shù)為U，求： (1)橡膠帶勻速運(yùn)動(dòng)的速率； (2)電阻R消耗的電功率； (3)一根金屬條每次經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域克服安培力做的功． 圖8 解析：(1)設(shè)電動(dòng)勢(shì)為ε，橡膠帶運(yùn)動(dòng)速率為v. 由：ε＝BLv，ε＝U 得：v＝. (2)設(shè)電功率為P.P＝. (3)設(shè)電流強(qiáng)度為I，安培力為F，克服安培力做的功為W. 由I＝，F(xiàn)＝BIL，W＝Fd 得：W＝. 答案：(1)　(2)　(3)