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2019-2020年高考物理一輪復習 9.2法拉第電磁感應定律 自感現象課時提升作業(yè) 滬科版選修3-2
選擇題(本題共8小題,1～6題每小題6分,7、8題每小題7分,共50分。多選題已在題號后標出)
1.(2011廣東高考)將閉合多匝線圈置于僅隨時間變化的磁場中,線圈平面與磁場方向垂直,關于線圈中產生的感應電動勢和感應電流,下列表述正確的是
( )
A.感應電動勢的大小與線圈的匝數無關
B.穿過線圈的磁通量越大,感應電動勢越大
C.穿過線圈的磁通量變化越快,感應電動勢越大
D.感應電流產生的磁場方向與原磁場方向始終相同
2.如圖甲所示,n=50匝的圓形線圈M,它的兩端點a、b與內阻很大的電壓表相連,線圈中磁通量的變化規(guī)律如圖乙所示,則a、b兩點的電勢高低與電壓表的讀數為( )
A.φa>φb,20V B.φa>φb,10V
C.φa<φb,20V D.φa<φb,10V
3.(多選)如圖所示,一導線彎成半徑為a的半圓形閉合回路。虛線MN右側有磁感應強度為B的勻強磁場,方向垂直于回路所在的平面?；芈芬运俣葀向右勻速進入磁場,直徑CD始終與MN垂直。從D點到達邊界開始到C點進入磁場為止,下列結論正確的是( )
A.感應電流方向不變
B.CD段直導線始終不受安培力
C.感應電動勢最大值Em=Bav
D.感應電動勢平均值=πBav
4.如圖所示,平行導軌間有一等腰三角形的勻強磁場,細金屬棒PQ沿導軌從MN處勻速運動到M′N′過程中,棒上感應電動勢E隨時間t變化的圖像可能正確的是( )
5.(多選)如圖所示,空間存在兩個磁場,磁感應強度大小均為B,方向相反且垂直于紙面,MN、PQ為其邊界,OO′為其對稱軸。一導線折成邊長為l的正方形閉合回路abcd,回路在紙面內以恒定速度v0向右運動,當運動到關于OO′對稱的位置時( )
A.穿過回路的磁通量為零
B.回路中感應電動勢的大小為2Blv0
C.回路中感應電流的方向為順時針方向
D.回路中ab邊與cd邊所受安培力方向相同
6.光滑曲面與豎直平面的交線是拋物線,如圖所示,拋物線下半部分處在一個水平方向的勻強磁場中,磁場的上邊界是y=a的直線(圖中虛線所示),一個金屬塊從拋物線上y=b(b>a)處以速度v沿拋物線下滑,假設拋物線足夠長,金屬塊沿拋物線下滑后產生的焦耳熱總量是( )
A.mgb B.mv2+mgb
C.mg(b-a) D.mv2+mg(b-a)
7.如圖所示,正方形線框的左半側處在磁感應強度為B的勻強磁場中,磁場方向與線框平面垂直,線框的對稱軸MN恰與磁場邊緣平齊。若第一次將線框從磁場中以恒定速度v1向右勻速拉出,第二次以線速度v2讓線框繞軸MN勻速轉過90,兩次操作過程中,線框產生的平均感應電動勢相等,則( )
A.v1∶v2=2∶π B.v1∶v2=π∶2
C.v1∶v2=1∶2 D.v1∶v2=2∶1
8.(多選)如圖所示,電路中A和B是兩個完全相同的小燈泡,L是一個自感系數很大、直流電阻為零的電感線圈,C是電容很大的電容器。當S閉合與斷開時,對A、B的發(fā)光情況判斷正確的是( )
A.S閉合時,A立即亮,然后逐漸熄滅
B.S閉合時,B立即亮,然后逐漸熄滅
C.S閉合足夠長時間后,B發(fā)光而A不發(fā)光
D.S閉合足夠長時間后再斷開,B立即熄滅而A逐漸熄滅
強化專練(建議：25分鐘)
強化點1：法拉第電磁感應定律
1.圖中甲～丁所示分別為穿過某一閉合回路的磁通量Φ隨時間t變化的圖像,關于回路中產生的感應電動勢下列論述正確的是( )
A.圖甲中回路產生的感應電動勢恒定不變
B.圖乙中回路產生的感應電動勢一直在變大
C.圖丙中回路在0～t1時間內產生的感應電動勢小于在t1～t2時間內產生的感應電動勢
D.圖丁中回路產生的感應電動勢先變小再變大
2.矩形導線框abcd固定在勻強磁場中,磁感線的方向與導線框所在平面垂直。規(guī)定磁場的正方向垂直紙面向里,磁感應強度B隨時間t變化的規(guī)律如圖所示。若規(guī)定順時針方向為感應電流i的正方向,圖中的i-t圖正確的是( )
3.(xx海淀模擬)兩塊水平放置的金屬板間的距離為d,用導線與一個多匝線圈相連,線圈電阻為r,線圈中有豎直方向均勻變化的磁場,其磁通量的變化率為k,電阻R與金屬板連接,如圖所示。兩板間有一個質量為m、電荷量為+q的油滴恰好處于靜止狀態(tài),重力加速度為g,則線圈中的磁感應強度B的變化情況和線圈的匝數n分別為( )
A.磁感應強度B豎直向上且正在增強,n=
B.磁感應強度B豎直向下且正在增強,n=
C.磁感應強度B豎直向上且正在減弱,n=
D.磁感應強度B豎直向下且正在減弱,n=
強化點2：導體棒切割磁感線運動
4.一直升機停在南半球的地磁北極上空。該處地磁場的方向豎直向上,磁感應強度為B。直升機螺旋槳葉片的長度為L,螺旋槳轉動的頻率為f,順著地磁場的方向看螺旋槳,螺旋槳順時針方向轉動。螺旋槳葉片的近軸端為a,遠軸端為b。如果忽略a到轉軸中心線的距離,用E表示每個葉片中的感應電動勢,如圖所示,則( )
A.E=πfL2B,且a點電勢低于b點電勢
B.E=2πfL2B,且a點電勢低于b點電勢
C.E=πfL2B,且a點電勢高于b點電勢
D.E=2πfL2B,且a點電勢高于b點電勢
5.兩根平行的長直金屬導軌,其電阻不計,導線ab、cd跨在導軌上且與導軌接觸良好,如圖所示,ab的電阻大于cd的電阻,當cd在外力F1(大小)的作用下,勻速向右運動時,ab在外力F2(大小)的作用下保持靜止,那么在不計摩擦力的情況下(Uab、Ucd是導線與導軌接觸間的電勢差)( )
A.F1>F2,Uab>Ucd B.F1
Ucd D.F1=F2,Uab=Ucd
6.(多選)如圖所示是圓盤發(fā)電機的示意圖。銅盤安裝在水平的銅軸上,它的邊緣正好在兩磁極之間,兩塊銅片C、D分別與轉動軸和銅盤的邊緣接觸。若銅盤半徑為L,勻強磁場的磁感應強度為B,回路的總電阻為R,從左往右看,銅盤以角速度ω沿順時針方向勻速轉動。則( )
A.由于穿過銅盤的磁通量不變,故回路中無感應電流
B.回路中感應電流大小不變,為
C.回路中感應電流方向不變,為C→D→R→C
D.回路中有周期性變化的感應電流
強化點3：通電自感和斷電自感
7.(xx漯河模擬)如圖所示的電路中,三個燈泡L1、L2、L3的電阻關系為R1φb;E=n=50V=10V,因而電壓表的讀數為10V,電壓表測量的是電源的電動勢,即感應電動勢。故B正確。
【加固訓練】
一閉合圓形線圈放在勻強磁場中,線圈的軸線與磁場方向成30角,磁感應強度隨時間均勻變化。在下列方法中能使線圈中感應電流增加一倍的是( )
A.把線圈匝數增大一倍
B.把線圈面積增大一倍
C.把線圈半徑增大一倍
D.把線圈匝數減少到原來的一半
【解析】選C。設感應電流為I,電阻為R,匝數為n,線圈半徑為r,線圈面積為S,導線橫截面積為S′。
由法拉第電磁感應定律知E=n=n,
由閉合電路歐姆定律知I=,
由電阻定律知R=ρ,
則I=cos30,其中、ρ、S′均為恒量,所以I∝r,故選C。
3.【解題指南】(1)導線是否受安培力,可根據B、I、l的方向關系進行判斷。
(2)利用E=Blv求瞬時電動勢時需注意切割的有效長度。
【解析】選A、C、D。閉合回路進入磁場過程中,磁通量始終增加。感應電流的方向沿逆時針方向,A對。CD段的電流方向由D→C,安培力的方向垂直CD沿紙面向下,B錯。最大有效切割長度為a,感應電動勢的最大值Em=Bav,C對。ΔΦ=BS=B,Δt=,==πBav,D對。
4.【解析】選C。金屬棒在進入磁場前和經過磁場后,感應電動勢均為零。經過磁場時,有效切割長度先均勻增大后均勻減小,由E=Blv可知選C。
5.【解題指南】(1)穿過某個面的磁通量為凈磁感線的條數。
(2)本題中ab和cd邊切割產生的感應電動勢都為逆時針方向,在整個回路中相當于兩電源串聯。
【解析】選A、B、D。由于兩磁場的磁感應強度大小相等,方向相反,且回路此時關于OO′對稱,因而此時穿過回路的磁通量為零,A項正確;ab、cd均切割磁感線,相當于兩個電源,由右手定則知,回路中感應電流方向為逆時針方向,兩電源串聯,感應電動勢為2Blv0,B項正確,C項錯誤;由左手定則知ab、cd所受安培力方向均向左,D項正確。
6.【解析】選D。金屬塊在進出磁場過程中要產生感應電流,感應電流產生焦耳熱,機械能要減少,上升的最大高度不斷降低,最后剛好滑不出磁場后,就做往復運動永不停止。根據能量轉化與守恒定律,整個過程中產生的焦耳熱應等于機械能的損失,即Q=ΔE=mv2+mg(b-a),故D正確。
7.【解析】選A。第一次勻速拉出時平均感應電動勢E=Blv1,第二次勻速轉動
90時,ω=,所用時間t==,平均感應電動勢E=,因此v1∶v2=,選A。
【加固訓練】
(多選)用一根橫截面積為S、電阻率為ρ的硬質導線做成一個半徑為r的圓環(huán),ab為圓環(huán)的一條直徑。如圖所示,在ab的左側存在一個均勻變化的勻強磁場,磁場垂直圓環(huán)所在平面,方向如圖所示,磁感應強度大小隨時間的變化率=k(k<0)。則( )
A.圓環(huán)中感應電流的大小為
B.圖中a、b兩點的電勢差Uab=|kπr2|
C.圓環(huán)中產生逆時針方向的感應電流
D.圓環(huán)具有擴張趨勢
【解析】選B、D。根據電磁感應規(guī)律的推論可知,感應電流的磁場要阻礙磁通量減小,則題中圓環(huán)應擴張,D正確。圓環(huán)右半部分是整個電路的外電路,ab兩端電壓為外電壓,占整個電動勢的一半,Uab=E=||=||,則選項B正確。圓環(huán)中感應電流I===,故A錯。由于磁場減弱,在圓環(huán)中產生順時針方向的感應電流,故C錯。
8.【解析】選A、C。電容器的特性是“充電和放電”,在開始充電階段,相當于阻值很小的電阻,放電階段相當于電源。電感線圈的特性是“阻交流、通直流”,即電流不會突然變化,當電流突然增大時,相當于阻值很大的電阻,當電流突然減小時,相當于電源。因此,當開關剛閉合時,電容器對電流的阻礙作用小,線圈對電流的阻礙作用大,C和B組成的電路分壓作用小,A、L組成的電路分壓作用大,B燈較暗,A燈較亮。當開關閉合足夠長的時間后,電容器充電完成,線圈中電流為直流電,而其直流電阻很小,B燈較亮,A燈被短路,不發(fā)光;開關斷開瞬間,電容器和B組成的回路中,電容器放電,B燈逐漸變暗,A燈和線圈組成的回路中,線圈充當電源,A燈先變亮再熄滅,故選項A、C正確。
【加固訓練】
如圖所示的電路中,電容C和電感L的值都很大,L的電阻不計,A、B是完全相同的燈泡,當電鍵K閉合時,下面所敘述的情況中正確的是( )
A.A燈比B燈先亮,然后A燈熄滅
B.B燈比A燈先亮,然后B燈熄滅
C.A燈、B燈一起亮,然后A燈熄滅
D.A燈、B燈一起亮,然后B燈熄滅
【解析】選B。因A燈串接了一個電感L,由于電感阻礙電流的變化,故A燈后亮;而B燈串接了一個電容C,故B燈亮一下即熄滅,故B正確。
強化專練
1.【解析】選D。Φ-t圖像中斜率表示磁通量的變化率。圖甲中斜率為零,因此感應電動勢為零;圖乙中斜率不變,感應電動勢不變;圖丙中0～t1時間內斜率大于t1～t2時間內斜率,0～t1時間內感應電動勢大于t1～t2時間內感應電動勢;圖丁中斜率先變小后變大,感應電動勢先變小后變大。因此D正確。
2.【解析】選D。磁感應強度均勻變化,產生恒定的感應電流,A錯。第1s內,磁通量垂直于紙面向里均勻增強,由楞次定律可以判定感應電流方向為逆時針,為負,C錯。同理可判定,第4s內感應電流方向為逆時針,為負,故B錯,D正確。
3.【解題指南】(1)根據油滴在平行金屬板間處于靜止狀態(tài),判斷極板帶電情況。
(2)磁感應強度向上或向下時,分別利用楞次定律和法拉第電磁感應定律判斷磁場變化情況,進而求出n。
【解析】選D。由于油滴帶正電,所以上極板帶負電,當磁場向上增強時,線圈上端感應電動勢為負極;磁場向下減弱時,線圈上端感應電動勢為負極。油滴處于靜止狀態(tài),mg=q,U=,則線圈感應電動勢E=(R+r)=,由法拉第電磁感應定律E=n,n==,選D。
4.【解析】選A。由右手定則可以判斷a點電勢低于b點電勢(四指指向高電勢端),螺旋槳轉動頻率為f,則角速度為ω=2πf,由E=Bωl2可知E=πBfL2,因此選A。
【加固訓練】
如圖所示,用鋁板制成U形框,將一質量為m的帶電小球用絕緣細線懸掛在框的上方,使整體在勻強磁場中沿垂直于磁場方向向左以速度v勻速運動,懸線拉力為FT,則( )
A.懸線豎直,FT=mg
B.懸線豎直,FT>mg
C.懸線豎直,FTE2,a端為正 B.E1>E2,b端為正
C.E1
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2019-2020年高考物理一輪復習
9.2法拉第電磁感應定律
自感現象課時提升作業(yè)
滬科版選修3-2
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