2022年高考物理一轮总复习 9.2法拉第电磁感应定律 自感现象随堂集训

2022年高考物理一轮总复习 9.2法拉第电磁感应定律 自感现象随堂集训 考向一C. t1 s时，金属杆对挡板P的压力大小为0.1 ND. t3 s时，金属杆对挡板H的压力大小为0.2 N解析：据已知B(0.40.2t) T可知t1 s时，正方向的磁场在减弱，由楞次定律可判定电流方向为由C到D，A项正确。同理可判定B项错误。t1 s时感应电动势ESsin300.1 V，IE/R1 A，安培力F安BIL0.2 N，对杆受力分析如图。对挡板P的压力大小为FNFNF安cos600.1 N，C项正确。同理可得t3 s时对挡板H的压力大小为0.1 N，D项错误。答案：AC2. xx课标全国卷如图，均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里，磁感应强度大小为B0。使该线框从静止开始绕过圆心O、垂直于半圆面的轴以角速度匀速转动半周，在线框中产生感应电流。现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化。为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率的大小应为()A. B. C. D. 解析：线框转动过程中，等效于长度为半径R的导体棒绕O点转动切割磁感线，其产生的感应电动势EB0R；线框静止不动时，根据法拉第电磁感应定律可知导线框产生的感应电动势为E。根据题意有EE，可得，选项C正确。答案：C3. xx课标全国卷半径分别为r和2r的同心圆形导轨固定在同一水平面内，一长为r、质量为m且质量分布均匀的直导体棒AB置于圆导轨上面，BA的延长线通过圆导轨中心O，装置的俯视图如图所示。整个装置位于一匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，方向竖直向下。在内圆导轨的C点和外圆导轨的D点之间接有一阻值为R的电阻(图中未画出)。直导体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。设导体棒与导轨之间的动摩擦因数为，导体棒和导轨的电阻均可忽略。重力加速度大小为g。求：(1)通过电阻R的感应电流的方向和大小；(2)外力的功率。解析：(1)方法一：在t时间内，导体棒扫过的面积为St(2r)2r2根据法拉第电磁感应定律，导体棒上感应电动势的大小为根据右手定则，感应电流的方向是从B端流向A端。因此，通过电阻R的感应电流的方向是从C端流向D端。由欧姆定律可知，通过电阻R的感应电流的大小I满足I联立式得I方法二：Br BrBr2I由右手定则判得通过R的感应电流从CD方法三：取tTBr2I由右手定则判得通过R的感应电流从CD(2)方法一：在竖直方向有mg2N0式中，由于质量分布均匀，内、外圆导轨对导体棒的正压力大小相等，其值为N。两导轨对运行的导体棒的滑动摩擦力均为fN在t时间内，导体棒在内、外圆导轨上扫过的弧长分别为l1rt和l22rt克服摩擦力做的总功为Wff(l1l2)在t时间内，消耗在电阻R上的功为WRI2Rt根据能量转化和守恒定律知，外力在t时间内做的功为WWfWR外力的功率为P由至式得Pmgr方法二：由能量守恒PPRPf在竖直方向2Nmg，则Nmg，得fNmgPfmgrmg2rmgrPRI2R所以Pmgr答案：(1)方向：由C端到D端(2)mgr 考向二4. xx江苏高考(多选)如图所示，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来。若要缩短上述加热时间，下列措施可行的有()A. 增加线圈的匝数B. 提高交流电源的频率C. 将金属杯换为瓷杯D. 取走线圈中的铁芯解析：该装置的工作原理是，线圈内变化的电流产生变化的磁场，从而使金属杯体内产生涡流，再把电能转化为内能，使杯内的水发热。交流电源的频率一定时，线圈产生的磁场越强，杯体内磁通量变化就越快，产生的涡流就越大，增加线圈的匝数会使线圈产生的磁场增强，而取走线圈中的铁芯会使线圈产生的磁场减弱，故A对、D错。交流电源的频率增大，杯体内磁通量变化加快，产生的涡流增大，故B正确。瓷为绝缘材料，不能产生涡流，故C错。答案：AB 考向三5. xx四川高考(多选)如图所示，边长为L、不可形变的正方形导线框内有半径为r的圆形磁场区域，其磁感应强度B随时间t的变化关系为Bkt(常量k0)。回路中滑动变阻器R的最大阻值为R0，滑动片P位于滑动变阻器中央，定值电阻R1R0、R2。闭合开关S，电压表的示数为U，不考虑虚线MN右侧导体的感应电动势，则()A. R2两端的电压为B. 电容器的a极板带正电C. 滑动变阻器R的热功率为电阻R2的5倍D. 正方形导线框中的感应电动势为kL2解析：由法拉第电磁感应定律EnnS有Ekr2，D错误；因k0，由楞次定律知线框内感应电流沿逆时针方向，故电容器b极板带正电，B错误；由题图知外电路结构为R2与R的右半部并联，再与R的左半部、R1相串联，故R2两端电压U2U，A正确；设R2消耗的功率为PIU2，则R消耗的功率P2I2U2IU25P，故C正确。答案：AC6. xx浙江高考某同学设计一个发电测速装置，工作原理如图所示。一个半径为R0.1 m的圆形金属导轨固定在竖直平面上，一根长为R的金属棒OA，A端与导轨接触良好，O端固定在圆心处的转轴上。转轴的左端有一个半径为rR/3的圆盘，圆盘和金属棒能随转轴一起转动。圆盘上绕有不可伸长的细线，下端挂着一个质量为m0.5 kg的铝块。在金属导轨区域内存在垂直于导轨平面向右的匀强磁场，磁感应强度B0.5 T。a点与导轨相连，b点通过电刷与O端相连。测量a、b两点间的电势差U可算得铝块速度。铝块由静止释放，下落h0.3 m时，测得U0.15 V。(细线与圆盘间没有滑动，金属棒、导轨、导线及电刷的电阻均不计，重力加速度g10 m/s2)(1)测U时，与a点相接的是电压表的“正极”还是“负极”？(2)求此时铝块的速度大小；(3)求此下落过程中铝块机械能的损失。解析：(1)由右手定则知，金属棒产生的感应电动势的方向由OA，故A端电势高于O端电势，与a点相接的是电压表的“正极”。(2)由电磁感应定律得UEBR2UBR2vrR所以v2 m/s(3)Emghmv2E0.5 J答案：(1)正极(2)2 m/s(3)0.5 J【模拟题组提考能】1. xx长沙模拟如图所示，闭合导线框的质量可以忽略不计，将它从如图所示的位置匀速拉出匀强磁场。若第一次用0.3 s时间拉出，外力所做的功为W1，通过导线截面的电荷量为q1；第二次用0.9 s时间拉出，外力所做的功为W2，通过导线截面的电荷量为q2，则()A. W1W2，q1q2 B. W1W2，q1q2 D. W1W2，q1q2解析：设线框长为L1，宽为L2，第一次拉出速度为v1，第二次拉出速度为v2，则v13v2。匀速拉出磁场时，外力所做的功恰等于克服安培力所做的功，有W1F1L1BI1L2L1，同理W2，故W1W2，又由于两次拉出线框的过程中，磁通量的变化量相等，即12，由q得q1q2，选项C正确。答案：C2. xx广东肇庆一模如图所示，水平放置的平行金属导轨MN和PQ之间接有定值电阻R，导体棒ab长为L且与导轨接触良好，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，现使导体棒ab匀速向右运动，下列说法正确的是()A. 导体棒ab两端的感应电动势越来越小B. 导体棒ab中的感应电流方向是abC. 导体棒ab所受安培力方向水平向右D. 导体棒ab所受合力做功为零解析：ab棒切割磁感线产生的感应电动势的大小EBLv，由于棒匀速运动，v不变，又因为B、L不变，所以棒ab产生的感应电动势不变，A错误；根据右手定则可知，ab棒中的电流方向从b到a，B错误；根据左手定则判断知，棒ab所受安培力方向向左，C错误；棒ab做匀速运动，动能不变，根据动能定理可知合力做功为零，D正确。答案：D3. xx河北石家庄一模如图所示的电路中，A、B、C是三个完全相同的灯泡，L是一个自感系数较大的线圈，其直流电阻与灯泡电阻相同。下列说法正确的是()A. 闭合开关S，A灯逐渐变亮B. 电路接通稳定后，流过B灯的电流是流过C灯电流的C. 电路接通稳定后，断开开关S，C灯立即熄灭D. 电路接通稳定后，断开开关S，A、B、C灯过一会儿才熄灭，且A灯亮度比B、C灯亮度高解析：电路中A灯与线圈并联后与B灯串联，再与C灯并联。S闭合时，线圈的自感系数较大，自感电动势很大，故三个灯同时立即发光，由于线圈的电阻与灯泡电阻相同，电路稳定后，流过A灯的电流是流过C灯电流的，A灯逐渐变暗，故A、B错误。电路接通稳定后，断开开关S，由于线圈中电流减小，产生自感电动势，阻碍电流的减小，线圈中电流不会立即消失，这个自感线圈与A、B、C三灯构成闭合回路，三灯都要过一会儿再熄灭。由于B、C串联后同A并联，流过A灯的电流大于流过B、C两灯的电流，故A灯比B、C两灯的亮度高，所以D正确，C错误。答案：D