高考物理总复习 9.2 法拉第电磁感应定律 自感 涡流（选考部分B版）

第2讲 法拉第电磁感应定律 自感 涡流课时作业一、选择题1如图，一轻质横杆两侧各固定一金属环，横杆可绕中心点自由转动，一条形磁铁插向其中一个小环，取出后又插向另一个小环，看到的现象是()A磁铁插向左环，横杆发生转动B磁铁插向右环，横杆发生转动C无论磁铁插向左环还是右环，横杆都不发生转动D无论磁铁插向左环还是右环，横杆都发生转动解析左环没有闭合，在磁铁插入过程中，不产生感应电流，故横杆不发生转动。右环闭合，在磁铁插入过程中，产生感应电流，横杆将发生转动，故选项B正确。答案B2如图所示为高频电磁炉的工作示意图，它是采用电磁感应原理产生涡流加热的，它利用变化的电流通过线圈产生变化的磁场，当变化的磁场通过含铁质锅的底部时，即会产生无数小涡流，使锅体本身自行高速升温，然后再加热锅内食物。电磁炉工作时产生的电磁波，完全被线圈底部的屏蔽层和顶板上的含铁质锅所吸收，不会泄漏，对人体健康无危害。关于电磁炉，以下说法中正确的是()A电磁炉是利用变化的磁场在食物中产生涡流对食物加热的B电磁炉是利用变化的磁场产生涡流，使含铁质锅底迅速升温，进而对锅内食物加热的C电磁炉是利用变化的磁场使食物中的极性水分子振动和旋转来对食物加热的D电磁炉跟电炉一样是让电流通过电阻丝产生热量来对食物加热的解析电磁炉的工作原理是利用变化的电流通过线圈产生变化的磁场，变化的磁场通过含铁质锅的底部产生无数小涡流，使锅体温度升高后加热食物，故选项A、D错误，B正确；而选项C是微波炉的加热原理，C错误。答案B3如图所示，电感线圈L的自感系数足够大，其电阻忽略不计，LA、LB是两个相同的灯泡，且在下列实验中不会烧毁，电阻R2阻值约等于R1的两倍，则()A闭合开关S时，LA、LB同时达到最亮，且LB更亮一些B闭合开关S时，LA、LB均慢慢亮起来，且LA更亮一些C断开开关S时，LA慢慢熄灭，LB马上熄灭D断开开关S时，LA慢慢熄灭，LB闪亮后才慢慢熄灭解析由于灯泡LA与线圈L和R1串联，灯泡LB与电阻R2串联，当S闭合瞬间，通过线圈的电流突然增大，线圈产生自感电动势，阻碍电流的增大，所以LB比LA先亮，A、B项错误；由于LA所在的支路电阻阻值较小，故稳定时电流较大，即LA更亮一些，当S断开瞬间，线圈产生自感电动势，两灯组成的串联电路中，电流从线圈中开始减小，即从IA减小，故LA慢慢熄灭，LB闪亮后才慢慢熄灭。C错误，D正确。答案D4(2015海南单科，2)如图，空间有一匀强磁场，一直金属棒与磁感应强度方向垂直，当它以速度v沿与棒和磁感应强度都垂直的方向运动时，棒两端的感应电动势大小为E，将此棒弯成两段长度相等且相互垂直的折线，置于与磁感应强度相垂直的平面内，当它沿两段折线夹角平分线的方向以速度v运动时，棒两端的感应电动势大小为E。则等于()A B C1 D解析设折弯前导体切割磁感线的长度为L，运动产生的感应电动势为EBLv；折弯后，导体切割磁感线的有效长度为LL，故产生的感应电动势为EBLvBLvE，所以，B正确。答案B5(2015重庆理综，4)如图为无线充电技术中使用的受电线圈示意图，线圈匝数为n，面积为S。若在t1到t2时间内，匀强磁场平行于线圈轴线向右穿过线圈，其磁感应强度大小由B1均匀增加到B2，则该段时间线圈两端a和b之间的电势差ab()A恒为 B从0均匀变化到C恒为 D从0均匀变化到解析由于磁感应强度均匀增大，故ab为定值，由楞次定律可得ab，故由法拉第电磁感应定律得ab，故C项正确。答案C6(2016宁波市联考)(多选)单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间t的关系图象如图所示，则()A在t0时刻，线圈中磁通量最大，感应电动势也最大B在t1102 s时刻，感应电动势最大C在t2102 s时刻，感应电动势为零D在02102 s时间内，线圈中感应电动势的平均值为零解析由法拉第电磁感应定律知E，故t0及t2102 s时刻，E0，A错，C对；t1102 s，E最大，B对；02102 s，0，E0，D错。答案BC二、非选择题7(2015江苏单科，13)做磁共振(MRI)检查时，对人体施加的磁场发生变化时会在肌肉组织中产生感应电流。某同学为了估算该感应电流对肌肉组织的影响，将包裹在骨骼上的一圈肌肉组织等效成单匝线圈，线圈的半径r5.0 cm，线圈导线的截面积A0.80 cm2，电阻率1.5 m。如图所示，匀强磁场方向与线圈平面垂直，若磁感应强度B在0.3 s内从1.5 T均匀地减为零，求：(计算结果保留一位有效数字)(1)该圈肌肉组织的电阻R；(2)该圈肌肉组织中的感应电动势E；(3)0.3 s内该圈肌肉组织中产生的热量Q。解析(1)由电阻定律R，代入数据解得R6103 (2)感应电动势Er2，代入数据解得E4102 V(3)由焦耳定律得Qt，代入数据解得Q8108 J答案(1)6103 (2)4102 V(3)8108 J8(2016湖州市联考)在范围足够大，方向竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度B0.2 T，有一水平放置的光滑U形金属框架，宽度l0.4 m，如图所示，框架上放置一质量为0.05 kg、电阻为1 的金属杆cd，框架电阻不计。若杆cd以恒定加速度a2 m/s2由静止开始做匀变速运动，则：(1)在5 s内平均感应电动势是多少？(2)第5 s末，回路中的电流是多大？(3)第5 s末，作用在cd杆上的水平外力是多大？解析(1)在5 s内金属杆通过的位移xat225 m故5 s内的平均速度5 m/s所以产生的平均感应电动势Bl0.4 V(2)第5 s末金属杆的速度vat10 m/s此时回路中的瞬时感应电动势EBlv故回路中的感应电流I0.8 A(3)杆cd做匀加速运动时，由牛顿第二定律有FF安ma则FBIlma0.164 N。答案(1)0.4 V(2)0.8 A(3)0.164 N9轻质细线吊着一质量为m0.42 kg、边长为L1 m、匝数n10的正方形线圈，其总电阻为r1 。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。(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t4 s时轻质细线的拉力大小。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Enn L20.5 V则P0.25 W(3)I0.5 AF安nBILF安F线mg联立解得F线1.2 N答案(1)逆时针(2)0.25 W(3)1.2 N10(2016东北三校联考)如图甲所示，足够长的光滑导轨倾角为30，间距L1 m，电阻不计，恒定的非匀强磁场方向垂直于斜面向下，电阻R1 ，导体棒ab质量m0.25 kg，其电阻r1 ，垂直于导轨放置。现导体棒ab从磁场上边界由静止下滑，测得导体棒所到达位置的磁感应强度B与导体棒在该位置速度之间的关系如图乙所示。(g取10 m/s2)(1)求导体棒下滑2 s时的速度和位移；(2)求导体棒下滑2 s内回路中产生的焦耳热。解析(1)由题图乙可知，棒下滑的任意状态有B2v0.5 T2ms1对棒下滑过程中某一状态由牛顿第二定律得mgsin 30ma代入数据可得导体棒的加速度a4 m/s2可见导体棒在斜面上做a4 m/s2的匀加速直线运动棒在2 s内的位移xat28 m2 s末的速度vat8 m/s(2)由能量守恒得mgxsin 30mv2Q代入数据解得Q2 J。答案(1)8 m/s8 m(2)2 J11(2016诸暨市期末)如图所示为某发电装置通道的结构示意图。它的通道的长度为d，高度为h，宽度为l，通道的上下两壁为绝缘板，前后两壁为导体板，左右为分别为液体的进口端和出口端，两导体板与负载电阻R连接。通道置于磁感应强度为B、方向垂直绝缘板向上的匀强磁场中，磁场仅限于管道区域，通道内充满电阻率为的导电液体(液体有大量的正、负离子)，外界加在管道进出口两端的压强差为p，导电液体以恒定速度v流动，流动过程中受到通道壁阻力的作用。(1)判断管道前后两壁电势的高低；(2)求导电液体受到安培力的大小与方向；(3)求导体液体所受的阻力。解析(1)前壁电势高(或后壁电势低；或前壁电势高于后壁)。(2)根据左手定则可知：导电液体受到的安培力方向与速度方向相反。感应电动势大小EBlv导体液体的电阻r感应电流大小I安培力大小FBIlF(3)由力的平衡可知：PhlFf则：fphlFphl答案(1)前壁电势高(2)，与导电液体的速度v方向相反(3)phl