《2020版广西高考物理人教版一轮复习考点规范练：32 法拉第电磁感应定律 自感 涡流 Word版含解析.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020版广西高考物理人教版一轮复习考点规范练：32 法拉第电磁感应定律 自感 涡流 Word版含解析.pdf（10页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、考点规范练考点规范练 32 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律 自感自感 涡流涡流 考点规范练第考点规范练第 62 页页 一、单项选择题 1.如图所示,三个相同的金属圆环内存在着不同的有界匀强磁场,虚线表示环的某条直径,已知所有磁 场的磁感应强度随时间的变化关系都满足 B=kt,磁场方向如图所示。测得 A 环内感应电流为 I,则 B 环和 C环内感应电流分别为( ) A.IB=I,IC=0 B.IB=I,IC=2I C.IB=2I,IC=2I D.IB=2I,IC=0 答案 D 解析 C环中穿过圆环的磁感线完全抵消,磁通量为零,保持不变,所以没有感应电流产生,则 IC=0。根 据法拉第电磁感
2、应定律得 E=n=nS=kS,S 是有效面积,可得 ES,所以 A、B 中感应电动势之比 EAEB=12,根据欧姆定律得,IB=2IA=2I。选项 D 正确。 2.如图所示,a、b 两个闭合正方形线圈用同样的导线制成,匝数均为 10 匝,边长 la=3lb,图示区域内有 垂直纸面向里的匀强磁场,且磁感应强度随时间均匀增大,不考虑线圈之间的相互影响,则( ) A.两线圈内产生顺时针方向的感应电流 B.a、b线圈中感应电动势之比为 91 C.a、b线圈中感应电流之比为 34 D.a、b线圈中电功率之比为 31 答案 B 解析由楞次定律可判断,两线圈中产生的感应电流均沿逆时针方向,选项 A 错误;由
3、 E=nS,S=l2,R= ,I= ,P=,可知 EaEb=91,IaIb=31,PaPb=271,选项 B 正确,选项 C、D 错误。 2 3.如图甲所示,一个圆形线圈的匝数 n=100,线圈面积 S=200 cm2,线圈的电阻 r=1 ,线圈外接一个阻 值 R=4 的电阻。把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中,磁感应强度随时间变化规律 如图乙所示。下列说法正确的是( ) A.线圈中的感应电流方向为顺时针方向 B.电阻 R两端的电压随时间均匀增大 C.线圈电阻 r 消耗的功率为 410-4 W D.前 4 s内通过 R 的电荷量为 410-4 C 答案 C 解析由楞次定律可知,线圈中
4、的感应电流方向为逆时针方向,选项 A 错误;根据法拉第电磁感应定律, 产生的感应电动势恒定为 E=0.1V,电阻 R 两端的电压不随时间变化,选项 B 错误;回路中电流 I=0.02A,线圈电阻 r 消耗的功率为 P=I2r=410-4W,选项 C 正确;前 4s 内通过 R 的电荷量为 + q=It=0.08C,选项 D 错误。 4.如图所示,A、B 是两个完全相同的灯泡,D 是理想二极管,L 是带铁芯的线圈,其电阻忽略不计。下 列说法正确的是( ) A.S 闭合瞬间,A 先亮 B.S闭合瞬间,A、B 同时亮 C.S断开瞬间,B 逐渐熄灭 D.S 断开瞬间,A 闪亮一下,然后逐渐熄灭 答案
5、D 解析 D是理想二极管,具有单向导通、反向截止作用,S闭合瞬间,A 不亮,故 A、B 错误;S 断开瞬间,B 立即熄灭,A闪亮一下,然后逐渐熄灭,故 C错误,D 正确。 5. 如图所示,半径为 r 的金属圆盘在垂直于盘面的匀强磁场 B 中,绕 O 轴以角速度 沿逆时针方向匀速 转动,则通过电阻 R 的电流的大小和方向是(金属圆盘的电阻不计)( ) A.由 c到 d,I=B.由 d 到 c,I= 2 2 C.由 c到 d,I=D.由 d到 c,I= 2 2 2 2 答案 D 解析由右手定则判定通过电阻 R的电流的方向是由 d 到 c,金属圆盘产生的感应电动势 E= Br2,所 1 2 以通过电
6、阻 R 的电流大小是 I=。选项 D 正确。 2 2 6. 如图所示的电路中,L是一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈,D1、D2和 D3是 3 个完全相同的灯 泡,E 是内阻不计的电源。在 t=0 时刻,闭合开关 S,电路稳定后在 t1时刻断开开关 S。规定以电路稳 定时流过 D1、D2的电流方向为正方向,分别用 I1、I2表示流过 D1和 D2的电流,则下图中能定性描述 电流 I随时间 t 变化关系的是( ) 答案 C 解析 L 的直流电阻不计,电路稳定后通过 D1的电流是通过 D2、D3电流的 2 倍。闭合开关瞬间,D2立 即变亮,由于 L 的阻碍作用,D1逐渐变亮,即 I1逐渐变大。在
7、 t1时刻断开开关 S,L 产生自感电动势,与 D1、D2和 D3形成回路,所以通过 D2、D3的电流反向,且是从 I1逐渐减小的,I1方向不变,故选 C。 二、多项选择题 7.电磁炉通过电子线路产生交变磁场,把铁锅放在炉面上时,在铁锅底部产生交变的电流。它具有升 温快、效率高、体积小、安全性好等优点。下列关于电磁炉的说法正确的是( ) A.电磁炉面板可采用陶瓷材料,发热部分为铁锅底部 B.电磁炉面板可采用金属材料,通过面板发热加热锅内食品 C.电磁炉可以用陶瓷器皿作为锅具对食品加热 D.可以通过改变电子线路的频率来改变电磁炉的功率 答案 AD 解析电磁炉是利用电磁感应原理制成的电气烹饪器具。
8、由高频感应加热线圈(即励磁线圈)、高频电 力转换装置、控制器及铁磁材料锅底炊具等部分组成。使用时,加热线圈中通入交变电流,线圈周围 便产生一交变磁场,交变磁场的磁感线大部分通过金属锅体,在锅底中产生大量涡流,从而产生烹饪所 需的热。所以电磁炉发热部分需要用铁锅底部,而不能用陶瓷材料。面板如果发生电磁感应要损失 电能,故电磁炉面板要用绝缘材料制作,可采用陶瓷材料,A 正确,B、C 错误。锅体中涡流的强弱与磁 场变化的快慢有关,D 正确。 8. 如图所示,正方形线框的边长为 l,电容器的电容为 C。正方形线框的一半放在垂直于纸面向里的匀强 磁场中,当磁感应强度以 k为变化率均匀减小时,下列说法正确
9、的是( ) A.线框产生的感应电动势大小为 kl2 B.电压表没有读数 C.a点的电势高于 b点的电势 D.电容器所带的电荷量为零 答案 BC 解析由于线框的一半放在磁场中,因此线框产生的感应电动势大小为,A 错误;由于线框所产生的感 2 2 应电动势是恒定的,且线框连接了一个电容器,相当于电路断路,没有电流通过电压表(电压表的工作 原理是电流流过表头),所以电压表两端无电压,电压表没有读数,B 正确;根据楞次定律可以判断,a 点 的电势高于 b 点的电势,C正确;由 C= 可知,电容器所带电荷量 Q=C,D 错误。 2 2 9.如图所示,竖直光滑导轨上端接入一定值电阻 R,C1和 C2是半径
10、都为 a 的两圆形磁场区域,其区域内 的磁场方向都垂直于导轨平面向外,区域 C1中磁场的磁感应强度随时间按 B1=b+kt(k0)变化,C2中 磁场的磁感应强度恒为 B2;一质量为 m、电阻为 r、长度为 l 的金属杆 AB 穿过区域 C2的圆心垂直地 跨放在两导轨上,且与导轨接触良好,并恰能保持静止。则( ) A.通过金属杆的电流大小为 2 B.通过金属杆的电流方向为从 B 到 A C.定值电阻的阻值为 R=-r 223 D.整个电路的热功率 P= 22 答案 BCD 解析根据题述金属杆恰能保持静止,由平衡条件可得 mg=B2I2a,通过金属杆的电流大小为 I=,选 22 项 A错误;由楞次
11、定律可知,通过金属杆的电流方向为从 B 到 A,选项 B 正确;根据区域 C1中磁场的磁 感应强度随时间按 B1=b+kt(k0)变化,可知=k,C1中磁场变化产生的感应电动势 E=a2=ka2, 1 1 由闭合电路欧姆定律得 E=I(r+R),联立解得定值电阻的阻值为 R=-r,选项 C 正确;整个电路的 223 热功率 P=EI=ka2,选项 D 正确。 22 = 22 10.半径分别为 r 和 2r的同心圆形导轨固定在同一水平面内,一长为 r、电阻为 R 的均匀金属棒 AB 置于圆导轨上面,BA 的延长线通过圆导轨圆心 O,装置的俯视图如图所示,整个装置位于一匀强磁场 中,磁感应强度的大
12、小为 B,方向竖直向下。在两环之间接阻值为 R 的定值电阻和电容为 C 的电容器。 金属棒在水平外力作用下以角速度 绕 O 逆时针匀速转动,在转动过程中始终与导轨保持良好接触。 导轨电阻不计。下列说法正确的是( ) A.金属棒中电流从 B 流向 A B.金属棒两端电压为 Br2 3 4 C.电容器的 M 板带负电 D.电容器所带电荷量为 CBr2 3 2 答案 AB 解析根据右手定则可知金属棒中电流从 B流向 A,A 正确;金属棒转动产生的电动势为 E=Br + 2 2 Br2,切割磁感线的金属棒相当于电源,金属棒两端电压相当于电源的路端电压,因而 U=E= 3 2 + 3 4 Br2,B正确
13、;金属棒 A 端相当于电源正极,电容器 M 板带正电,C 错误;由 C= 可得电容器所带电荷量 为 Q= CBr2,D 错误。 3 4 三、非选择题 11.轻质细线吊着一质量为 m=0.42 kg、边长为 l=1 m、匝数 n=10 的正方形线圈,其总电阻为 r=1 。 在线圈的中间位置以下区域分布着磁场,如图甲所示。磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度大小随时 间变化关系如图乙所示,整个过程线圈不翻转,重力加速度 g 取 10 m/s2。 (1)判断线圈中产生的感应电流的方向是顺时针还是逆时针; (2)求线圈的电功率; (3)求在 t=4 s时轻质细线上的拉力大小。 答案(1)逆时针 (2)0.
14、25 W (3)1.2 N 解析(1)由楞次定律知感应电流的方向为逆时针方向。 (2)由法拉第电磁感应定律得 E=n=n l2=0.5V 1 2 则 P=0.25W。 2 (3)I= =0.5A F安=nBIl,方向向上, 当 t=4s时,磁感应强度 B=0.6T 则 F安+F拉=mg 联立解得 F拉=1.2N。 12.如图所示,两条相距 l的光滑平行金属导轨位于同一水平面(纸面)内,其左端接一阻值为 R 的 电阻;一与导轨垂直的金属棒置于两导轨上;在电阻、导轨和金属棒中间有一面积为 S 的区域,区域中 存在垂直于纸面向里的均匀磁场,磁感应强度大小 B1随时间 t 的变化关系为 B1=kt,式
15、中 k 为常量;在 金属棒右侧还有一匀强磁场区域,区域左边界 MN(虚线)与导轨垂直,磁场的磁感应强度大小为 B0,方 向也垂直于纸面向里。某时刻,金属棒在一外加水平恒力的作用下从静止开始向右运动,在 t0时刻恰 好以速度 v0越过 MN,此后向右做匀速运动。金属棒与导轨始终相互垂直并接触良好,它们的电阻均 忽略不计。求: (1)在 t=0 到 t=t0时间间隔内,流过电阻的电荷量的绝对值; (2)在时刻 t(tt0)穿过回路的总磁通量和金属棒所受外加水平恒力的大小。 答案(1) (2)B0lv0(t-t0)+ktS (B0lv0+kS) 0 0 解析(1)在金属棒未越过 MN 之前,t时刻穿
16、过回路的磁通量为=ktS 设在从 t时刻到 t+t的时间间隔内,回路磁通量的变化量为 ,流过电阻 R 的电荷量为 q。 根据法拉第电磁感应定律有 E=- 根据欧姆定律有 i= 根据电流的定义有 i= 联立式得|q|=t 由式得,在 t=0 到 t=t0的时间间隔内,流过电阻 R 的电荷量 q 的绝对值为|q|=。 0 (2)当 tt0时,金属棒已越过 MN。由于金属棒在 MN 右侧做匀速运动,有 f=F 式中,f是外加水平恒力,F是匀强磁场施加的安培力。设此时回路中的电流为 I,F 的大小为 F=B0lI 此时金属棒与 MN 之间的距离为 s=v0(t-t0) 匀强磁场穿过回路的磁通量为=B0ls 回路的总磁通量为t=+ 式中,仍如式所示。由式得,在时刻 t(tt0)穿过回路的总磁通量为t=B0lv0(t- t0)+ktS 在 t到 t+t的时间间隔内,总磁通量的改变 t为 t=(B0lv0+kS)t 由法拉第电磁感应定律得,回路感应电动势的大小为 Et=| 由欧姆定律有 I= 联立式得 f=(B0lv0+kS)。 0