2019-2020年高考物理一轮复习 课时跟踪训练32 法拉第电磁感应定律、自感和涡流.doc

2019-2020年高考物理一轮复习 课时跟踪训练32 法拉第电磁感应定律、自感和涡流一、选择题1.(xx江苏卷)如图所示，一正方形线圈的匝数为n，边长为a，线圈平面与匀强磁场垂直，且一半处在磁场中在t时间内，磁感应强度的方向不变，大小由B均匀地增大到2B.在此过程中，线圈中产生的感应电动势为 ()A. B. C. D.解析：本题考查法拉第电磁感应定律的应用根据法拉第电磁感应定律可得，EnSna2，B正确答案：B2(xx新课标全国卷)如图(甲)所示，线圈ab、cd绕在同一软铁芯上，在ab线圈中通以变化的电流，用示波器测得线圈cd间电压如图(乙)所示，已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比， 则下列描述线圈ab中电流随时间变化关系的图中，可能正确的是()解析：由法拉第电磁感应定律得ENNS，又BI，故E，由乙图可知it图象中的斜率应不为0，且在00.5 s、0.51.5 s、1.52.5 s各段时间内斜率不变分析图象可知，只有C正确答案：C3(多选)(xx江苏卷)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：考查涡流现象、影响感应电动势大小的因素及分析问题的能力增大线圈的匝数，可以增大通过金属杯的磁通量及磁通量的变化率，从而增大金属杯中产生感应电流的大小，增大加热功率，缩短加热时间，A正确提高交流电的频率，最大磁通量不变，但交替变化快也能提高磁通量的变化率，产生更大的感应电流，达到缩短加热时间的目的，B正确瓷杯是绝缘体，不能产生感应电流，不能加热，C错误取走铁芯，金属杯中的磁通量变小，磁通量的变化率也变小，从而导致加热功率变小，加热时间加长，D错误答案：AB4(多选)一个面积S4102 m2、匝数n100的线圈放在匀强磁场，磁场方向垂直于线圈平面，磁感应强度B随时间t变化的规律如图所示，则下列判断正确的是()A在开始的2 s内穿过线圈的磁通量变化率等于0.08 Wb/sB在开始的2 s内穿过线圈的磁通量的变化量等于零C在开始的2 s内线圈中产生的感应电动势等于8 VD在第3 s末线圈中的感应电动势等于零解析：由图知，前2 s内2 T/s，所以24102 Wb/s0.08 Wb/s，A选项正确；在开始的2 s内磁感应强度B由2 T减到0，又从0向相反方向增加到2 T，所以这2 s内的磁通量的变化量B1SB2S2BS224102 Wb0.16 Wb，B选项错；开始的2 s内En1000.08 V8 V，C选项正确；第3 s末的感应电动势等于2 s4 s内的平均感应电动势，EnnS10024102 V8 V，D选项错误答案：AC5有人把自行车进行了改装，在后车轮上装上了一个小型发电机，想看电视时，就骑在自行车上不停地蹬车，可供电视、照明用电发电机原理如图甲所示，在匀强磁场中，磁感应强度为B，放置一个有固定转轴的发电轮，如图乙所示，发电轮平面与磁感应强度垂直，发电轮半径为r，轮轴和轮缘为两个输出电极，该发电机输出电压接一理想变压器，再给一小灯泡供电，则下列说法中正确的是()A当人蹬车的速度增大时，小灯泡两端的电压降低B当人蹬车的速度增大时，小灯泡两端的电压不变C小灯泡的功率与发电机转速无关D小灯泡的功率随发电机转速的增大而增大解析：转轮发电机的电动势为EBr2，蹬车的速度增大时，角速度增大，电动势增大，输入电压和输入功率增大，D正确答案：D6如图所示，一段导线弯曲成半径为R的半圆形闭合回路虚线MN、PQ间有磁感应强度为B的匀强磁场，磁场的宽度等于R，方向垂直于回路所在的平面现让回路以速度v向右匀速穿过磁场，直径CD始终与MN垂直关于此过程，下列结论中正确的是()A穿过的过程中，回路中感应电流一直不为零B感应电流的方向一直不变C感应电动势先增大后减小再增大再减小D感应电动势最大值Em2BRv解析：当回路的圆心到磁场的中间时，回路中的感应电动势为零，电流为零，A项错误；磁通量先向里增大，后向里减小，根据楞次定律，感应电流的方向先沿逆时针方向后沿顺时针方向，B项错误；当回路的圆心到MN或PQ上时，切割磁感线的有效长度最长，感应电动势最大为BRv，D项错误；在穿过磁场的过程中，回路切割磁感线的有效长度应先变大，后变小，再变大，再变小，因此感应电动势先增大后减小再增大再减小，C项正确答案：C7有一个匀强磁场边界是EF，在EF右侧无磁场，左侧是匀强磁场区域，如图甲所示现有一个闭合的金属线框以恒定速度从EF右侧水平进入匀强磁场区域线框中的电流随时间变化的it图象如图乙所示，则可能的线框是下列四个选项中的()解析：由图乙可知，电流先是均匀增加，后均匀减小，又il，所以金属线框切割磁感线的有效长度应先是均匀增加，后均匀减小，A项符合；B、C项线框中间部分进入磁场后切割磁感线的有效长度不变；D项有效长度不是均匀地增加和减小答案：A8(多选)如图所示，是研究自感通电实验的电路图，L1、L2是两个规格相同的小灯泡，闭合电键调节电阻R，使两个灯泡的亮度相同，调节可变电阻R1，使它们都正常发光，然后断开电键S.重新闭合电键S，则()A闭合瞬间，L1立刻变亮，L2逐渐变亮B闭合瞬间，L2立刻变亮，L1逐渐变亮C稳定后，L和R两端电势差一定相同D稳定后，L1和L2两端电势差不相同解析：根据题设条件可知，闭合电键调节电阻R，使两个灯泡的亮度相同，说明此时电阻R的阻值与线圈L的电阻一样大，断开电键再重新闭合电键的瞬间，根据自感原理，可判断L2立刻变亮，而L1逐渐变亮，A项错误，B项正确；稳定后，自感现象消失，根据题设条件可判断线圈L和R两端的电势差一定相同，L1和L2两端电势差也相同，所以C项正确，D项错误答案：BC9(多选)如图所示，水平放置的U形框架上接一个阻值为R0的电阻，放在垂直纸面向里的、场强大小为B的匀强磁场中，一个半径为L、质量为m的半圆形硬导体AC在水平向右的恒定拉力F的作用下，由静止开始运动距离d后速度达到v，半圆形硬导体AC的电阻为r，其余电阻不计下列说法正确的是()A此时AC两端电压为UAC2BLvB此时AC两端电压为UACC此过程中电路产生的电热为QFdmv2D此过程中通过电阻R0的电荷量为q解析：AC的感应电动势为：E2BLv，两端电压为UAC，A错、B对；由功能关系得Fdmv2QW，C错；此过程中平均感应电流为，通过电阻R0的电荷量为qt，D对答案：BD10.(xx江西省九所重点中学高三联考)如图所示，虚线为磁感应强度大小均为B的两匀强磁场的分界线，实线MN为它们的理想下边界长为L的正方形线圈电阻为R，边与MN重合，且可以绕过a点并垂直线圈平面的轴以角速度匀速转动，则下列说法正确的是()A从图示的位置开始逆时针转动180的过程中，线框中感应电流方向始终为逆时针B从图示的位置开始顺时针转动90到180这段时间内，因线圈完全在磁场中，故无感应电流C从图示的位置顺时针转动180的过程中，线框中感应电流的最大值为D从图示的位置开始顺时针方向转动270的过程中，通过线圈的电量为解析：在线圈转过180的过程中，穿过线框的磁通量先增大后减小，则由楞次定律可知，电流的方向应先为逆时针后为顺时针，故A错误；顺时针转动90到180过程中，由于磁通量发生了变化，故线圈中有感应电流产生，故B错误；从图示的位置顺时针转动180的过程中，当bd与边界重合时，则bcd与bad均切割磁感线，则感应电动势最大值为E2B(L)22BL2，线框中感应电流的最大值为，故C正确；顺时针转动270时，线框内的磁通量的变化量0，故通过线圈的电量为0，故D错误答案：C二、非选择题11.(xx江苏淮安市高三调研)如图所示，相距L0.4 m、电阻不计的两平行光滑金属导轨水平放置，一端与阻值R0.15 的电阻相连，导轨处于磁感应强度B0.5 T的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面质量m0.1 kg、电阻r0.05 的金属棒置于导轨上，并与导轨垂直t0时起棒在水平外力F作用下以初速度v02 m/s、加速度a1 m/s2沿导轨向右匀加速运动求：(1)t1 s时回路中的电流；(2)t1 s时外力F大小；(3)第1 s内通过棒的电荷量解析：(1)t1 s时，棒的速度为：v1v0at3 m/s此时由于棒运动切割产生的电动势为：EBLv10.6 V根据闭合电路欧姆定律可知，此时回路中的感应电流为：I3 A(2)对棒，根据牛顿第二定律有：FILBma解得t1 s时外力F大小为：FILBma0.7 N(3)在t1 s时间内，棒的位移为：xv0tat2根据法拉第电磁感应定律可知，在这段时间内，棒切割平均感应电动势为：根据闭合电路欧姆定律可知，在这段时间内，回路中的平均感应电流为：在第1 s时间内，通过棒的电荷量为：qt联立以上各式解得：q2.5 C答案：(1)3 A(2)0.7 N(3)2.5 C12(xx深圳市高三第二次调研)如图甲所示，静止在粗糙水平面上的正三角形金属线框，匝数N10、总电阻R2.5 、边长L0.3 m，处在两个半径均为r的圆形匀强磁场区域中，线框顶点与右侧圆形中心重合，线框底边中点与左侧圆形中心重合磁感应强度B1垂直水平面向外，大小不变、B2垂直水平面向里，大小随时间变化，B1、B2的值如图乙所示线框与水平面间的最大静摩擦力f0.6 N ，(取3)，求：(1)t0时刻穿过线框的磁通量；(2)线框滑动前的电流强度及电功率；(3)经过多长时间线框开始滑动及在此过程中产生的热量解析：(1)设磁场向下穿过线框磁通量为正，由磁通量的定义得t0时B2r2B1r20.005 Wb(2)根据法拉第电磁感应定律ENNr20.25 VI0.1 API2R0.025 W(3)右侧线框每条边受到的安培力F1NB2IrN(25t)Ir因两个力互成120，两条边的合力大小仍为F1，左侧线框受力F22NB1Ir线框受到的安培力的合力F安F1F2当安培力的合力等于最大静摩擦力时线框就要开始滑动F安f即F安N(25t)Ir2NB1Irf解得t0.4 s.QI2Rt0.01 J.答案：(1)0.005 Wb(2)0.1 A0.025 W(3)0.01 J