(新课改省份专用)2020版高考物理一轮复习 课时跟踪检测(三十三)法拉第电磁感应定律 自感 涡流(含解析).doc

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课时跟踪检测(三十三) 法拉第电磁感应定律 自感 涡流A级基础小题练熟练快1(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:选AB当电磁铁接通交流电源时,金属杯处在变化的磁场中产生涡电流发热,使水温升高。要缩短加热时间,需增大涡电流,即增大感应电动势或减小电阻。增加线圈匝数、提高交变电流的频率都是为了增大感应电动势。瓷杯不能产生涡电流,取走铁芯会导致磁性减弱,所以选项A、B正确,C、D错误。2(2016北京高考)如图所示,匀强磁场中有两个导体圆环a、b,磁场方向与圆环所在平面垂直。磁感应强度B随时间均匀增大。两圆环半径之比为21,圆环中产生的感应电动势分别为Ea和Eb。不考虑两圆环间的相互影响。下列说法正确的是()AEaEb41,感应电流均沿逆时针方向BEaEb41,感应电流均沿顺时针方向CEaEb21,感应电流均沿逆时针方向DEaEb21,感应电流均沿顺时针方向解析:选B由楞次定律知,题中圆环感应电流产生的磁场与原磁场方向相反,故感应电流沿顺时针方向。由法拉第电磁感应定律知E,由于两圆环半径之比RaRb21,所以EaEb41,选项B正确。3.(2018德州模拟)如图所示,长为L的金属导线弯成一圆环,导线的两端接在电容为C的平行板电容器上,P、Q为电容器的两个极板。磁场方向垂直于环面向里,磁感应强度以BB0kt(k0)随时间变化。t0时,P、Q两极板电势相等,两极板间的距离远小于环的半径。经时间t,电容器的P极板()A不带电 B所带电荷量与t成正比C带正电,电荷量是 D带负电,电荷量是解析:选D磁感应强度均匀增加,回路中产生的感应电动势的方向为逆时针方向,Q板带正电,P板带负电,A错误;由L2R,得R,感应电动势ESkR2,解得E,电容器上的电荷量QCE,B、C错误,D正确。4.如图所示,两根相距为l的平行直导轨ab、cd,b、d间连有一固定电阻R,导轨电阻可忽略不计。MN为放在ab和cd上的一导体杆,与ab垂直,其电阻也为R。整个装置处于匀强磁场中,磁感应强度的大小为B,磁场方向垂直于导轨所在平面(垂直纸面向里)。现对MN施力使它沿导轨方向以速度v水平向右做匀速运动。令U表示MN两端电压的大小,下列说法正确的是()AUBlv,流过固定电阻R的感应电流由b经R到dBUBlv,流过固定电阻R的感应电流由d经R到bCMN受到的安培力大小FA,方向水平向右DMN受到的安培力大小FA,方向水平向左解析:选A根据电磁感应定律,MN产生的电动势EBlv,由于MN的电阻与外电路电阻相同,所以MN两端的电压UEBlv,根据右手定则,流过固定电阻R的感应电流由b经R到d,故A正确,B错误;MN受到的安培力大小FABIlBl,方向水平向左,故C、D错误。5.(2018河南洛阳一中模拟)如图所示为安检门原理图,左边门框中有一通电线圈,右边门框中有一接收线圈。工作过程中某段时间通电线圈中存在顺时针方向均匀增大的电流(从左向右看),则()A无金属片通过时,接收线圈中的感应电流方向为顺时针B无金属片通过时,接收线圈中的感应电流增大C有金属片通过时,接收线圈中的感应电流方向为顺时针D有金属片通过时,接收线圈中的感应电流大小发生变化解析:选D当左侧线圈中通有不断增大的顺时针方向的电流时,可知穿过右侧线圈的磁通量向右,且增大,根据楞次定律,右侧线圈中产生逆时针方向的电流,即使有金属片通过时,接收线圈中的感应电流方向仍然为逆时针,故A、C错误;通电线圈中存在顺时针方向均匀增大的电流,则通电线圈中的磁通量均匀增大,所以穿过右侧线圈中的磁通量均匀增大,则磁通量的变化率是定值,由法拉第电磁感应定律可知,接收线圈中的感应电流不变,故B错误;有金属片通过时,穿过金属片中的磁通量发生变化,金属片中也会产生感应电流,感应电流的方向与接收线圈中的感应电流的方向相同,所以也会将该空间中的磁场的变化削弱一些,引起接收线圈中的感应电流大小发生变化,故D正确。6.某同学为了验证断电自感现象,找来带铁芯的线圈L、小灯泡A、开关S和电池组E,用导线将它们连接成如图所示的电路。检查电路后,闭合开关S,小灯泡发光;再断开开关S,小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象。虽经多次重复,仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象,可能的原因是()A电源的内阻偏大 B线圈电阻偏大C小灯泡电阻偏大 D线圈的自感系数较大解析:选B灯泡能否发生闪亮,取决于通过灯泡的电流有没有增大,与电源的内阻无关,故A错误。线圈电阻偏大,稳定时流过灯泡的电流大于流过线圈的电流,断开开关时,根据楞次定律,流过灯泡的电流从线圈原来的电流逐渐减小,灯泡不发生闪亮现象,故B正确。小灯泡电阻偏大,稳定时流过灯泡的电流小于流过线圈的电流,断开开关时,根据楞次定律,流过灯泡的电流从线圈原来的电流逐渐减小,灯泡将发生闪亮现象,故C错误。线圈的自感系数较大,产生的自感电动势较大,但不能改变稳定时灯泡和线圈中电流的大小,故D错误。B级保分题目练通抓牢7(多选)(2019盐城调研)如图甲所示,水平放置的平行金属导轨连接一个平行板电容器C和电阻R,导体棒MN放在导轨上且接触良好,整个装置放于垂直导轨平面的磁场中,磁感应强度B的变化情况如图乙所示(图示磁感应强度方向为正),MN始终保持静止,则0t2时间()A电容器C的电荷量大小始终没变B电容器C的a板先带正电后带负电CMN所受安培力的大小始终不变DMN所受安培力的方向先向右后向左解析:选AD由题图乙可知,磁感应强度均匀变化,产生恒定电动势,由C可知,感应电动势不变,电容器的电压U不变,则电荷量大小不变,故A正确;根据楞次定律可知MN中的感应电流方向由N到M,电容器的a极板一直带正电,故B错误;感应电流不变,由于磁感应强度的大小先减小后增大,MN所受安培力FBIL,所以安培力的大小先减小后增大,方向先向右后向左,故C错误,D正确。8(多选)如图所示,一导线弯成直径为d的半圆形闭合回路,虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场,方向垂直于回路所在的平面。回路以速度v向右匀速进入磁场,直径CD始终与MN垂直。从D点到达边界开始到C点进入磁场为止,下列说法中正确的是()A感应电流方向为逆时针方向BCD段直导线始终不受安培力C感应电动势的最大值EBdvD感应电动势的平均值Bdv解析:选AD线圈进磁场过程,垂直平面向里的磁通量逐渐增大,根据楞次定律“增反减同”,感应电流方向为逆时针方向,选项A正确;CD端导线电流方向与磁场垂直,根据左手定则判断,安培力竖直向下,选项B错误;线圈进磁场切割磁感线的有效长度是初、末位置的连线,进磁场过程,有效切割长度最长为半径,所以感应电动势最大值为,选项C错误;感应电动势的平均值,选项D正确。9.(2019天津模拟)一匝由粗细均匀的同种导线绕成的矩形导线框abcd固定不动,其中矩形区域efcd存在磁场(未画出),磁场方向与线圈平面垂直,磁感应强度大小B随时间t均匀变化,且k(k0)。已知abfc4L,bc5L,且L长度的导线电阻为r,则导线框abcd中的电流为()A. B.C. D.解析:选A电路中的总电阻为R18r,电路中的感应电动势为ES16kL2,导线框abcd中的电流为I,选项A正确。10(2019济宁调研)如图甲所示,一个电阻值为R、匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连接成闭合回路,线圈的半径为r1。在线圈中半径为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场,磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图乙所示(规定图甲中B的方向为正方向)。图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0,导线的电阻不计。求0t1时间内:(1)通过电阻R1的电流大小和方向;(2)通过电阻R1的电荷量q及电阻R1上产生的热量。解析:(1)根据楞次定律可知,通过R1的电流方向为由b到a。根据法拉第电磁感应定律得,线圈中的电动势En根据闭合电路欧姆定律得,通过R1的电流I。(2)通过R1的电荷量qIt1R1上产生的热量QI2R1t1。答案:(1)由b到a(2)C级难度题目适情选做11(多选)半径为a、右端开小口的导体圆环和长为2a的导体直杆,单位长度的电阻均为R0。圆环水平固定放置,整个内部区域分布着竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为B。杆在圆环上以速度v平行于直径CD向右做匀速直线运动,杆始终有两点与圆环良好接触。从圆环中心O开始,杆的位置由确定,如图所示。则()A0时,杆产生的感应电动势为2BavB时,杆产生的感应电动势为BavC0时,杆受到的安培力大小为D时,杆受到的安培力大小为解析:选AD根据法拉第电磁感应定律可得EBlv,其中l为有效长度,当0时,l2a,则E2Bav,选项A正确;当时,la,则EBav,故选项B错误;根据通电直导线在磁场中所受安培力大小的计算公式可得FBIl,根据闭合电路欧姆定律可得I,当0时,l2a,E2Bav,rR(2)aR0,解得F,选项C错误;当时,la,EBav,rRaR0,解得F,故选项D正确。12(多选)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AB金属棒两端电压为Br2C电容器的M板带负电D电容器所带电荷量为CBr2解析:选AB根据右手定则可知金属棒中电流从B流向A,选项A正确;金属棒转动产生的电动势为EBrBr2,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UEBr2,选项B正确;金属棒A端相当于电源正极,电容器M板带正电,选项C错误;由C可得电容器所带电荷量为QCBr2,选项D错误。13.(2019淮北模拟)如图所示,MN、PQ是两根足够长的光滑平行金属导轨,导轨间距为d,导轨所在平面与水平面成角,M、P间接阻值为R的电阻。匀强磁场的方向与导轨所在平面垂直,磁感应强度大小为B。质量为m、阻值为r、长度为d的金属棒放在两导轨上,在平行于导轨的拉力作用下,以速度v匀速向上运动。已知金属棒与导轨始终垂直并且保持良好接触,导轨电阻不计,重力加速度为g。求:(1)金属棒产生的感应电动势E;(2)通过电阻R的电流I;(3)拉力F的大小。解析:(1)根据法拉第电磁感应定律得EBdv。(2)根据闭合电路欧姆定律得I。(3)金属棒的受力情况如图所示,根据牛顿第二定律有FF安mgsin 0,又因为F安BId,所以Fmgsin 。答案:(1)Bdv(2)(3)mgsin
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