2020高考物理復(fù)習(xí) 金版教程 第9章第2單元 法拉第電磁感應(yīng)定律自感和渦流練習(xí)

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1、限時(shí)規(guī)范特訓(xùn) (時(shí)間：45分鐘　分值：100分) 1．[2020·廣東物理卷]將閉合多匝線圈置于僅隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)中，線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直．關(guān)于線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，下列表述正確的是(　　) A．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與線圈的匝數(shù)無(wú)關(guān) B．穿過(guò)線圈的磁通量越大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大 C．穿過(guò)線圈的磁通量變化越快，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大 D．感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向始終相同 解析： 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E＝N，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與線圈的匝數(shù)、磁通量的變化率(磁通量變化的快慢)成正比，所以A、B選項(xiàng)錯(cuò)誤，C選項(xiàng)正確；因不知原磁場(chǎng)變化趨勢(shì)(增強(qiáng)或減弱)，故無(wú)法用楞次定律確定感應(yīng)電

2、流產(chǎn)生的磁場(chǎng)的方向，D選項(xiàng)錯(cuò)誤. 答案：C 2．[2020·云南省昆明市高三摸底理綜卷]如圖甲所示，100匝線圈(圖中只畫(huà)了1匝)兩端A、B與一電壓表相連．線圈內(nèi)有一垂直指向紙內(nèi)方向的磁場(chǎng)，線圈中的磁通量在按圖乙所示規(guī)律變化．下列關(guān)于電壓表的說(shuō)法正確的是(　　) A．電壓表讀數(shù)為50 V B．電壓表讀數(shù)為150 V C．電壓表“＋”接線柱接A端 D．電壓表“＋”接線柱接B端 解析：E＝n＝100× V＝50 V，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；根據(jù)楞次定律可判斷，A端電勢(shì)高于B端，所以電壓表“＋”接線柱接A端，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤．本題答案為AC. 答案：AC 3．[2020·廣西梧州

3、、玉林高三聯(lián)考理綜卷]邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形金屬框在水平恒力F作用下運(yùn)動(dòng)，穿過(guò)方向如圖所示的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域．磁場(chǎng)區(qū)域的寬度為d(d>L)．已知ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，線框的加速度恰好為零．則線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程和從磁場(chǎng)另一側(cè)穿出的過(guò)程相比較，正確的是(　　) A．金屬框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向相反 B．金屬框所受的安培力方向相反 C．進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程所用的時(shí)間等于穿出磁場(chǎng)過(guò)程的時(shí)間 D．進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程的發(fā)熱量少于穿出磁場(chǎng)過(guò)程的發(fā)熱量 解析：根據(jù)楞次定律可判斷，線框進(jìn)入和穿出磁場(chǎng)的過(guò)程中感應(yīng)電流的方向分別為順時(shí)針和逆時(shí)針，選項(xiàng)A正確；根據(jù)左手定則，進(jìn)入時(shí)，金屬框的ab邊受到的安培力方向向左，穿出時(shí)，ab

4、邊的對(duì)邊受到的安培力方向也向左，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，線框做勻速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)速度為v0，則F安＝＝F，完全進(jìn)入磁場(chǎng)后做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)ab邊到達(dá)磁場(chǎng)的右邊界時(shí)，速度v1＞v0，安培力大于恒力F，線框穿出時(shí)做加速度逐漸減小的減速運(yùn)動(dòng)，穿出時(shí)的速度可能大于(a≠0)或等于(a＝0)v0，進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的時(shí)間t1＝L/v0，穿出磁場(chǎng)時(shí)的平均速度＞v0，所以t2＝L/＜t1，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；線框的發(fā)熱量等于克服安培力做的功，進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程，安培力等于恒力F，所以Q1＝FL，穿出磁場(chǎng)的過(guò)程，安培力可能一直大于恒力，也可能先大于恒力后等于恒力，不管哪種情況，安培力做的功都大于恒力做的功，所以Q2＞FL＝Q1，

5、選項(xiàng)D正確．本題答案為AD. 答案：AD 4. [2020·海南]如圖，EOF和E′O′F′為空間一勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊界，其中EO∥E′O′，F(xiàn)O∥F′O′，且EO⊥OF；OO′為∠EOF的角平分線，OO′間的距離為l；磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里．一邊長(zhǎng)為l的正方形導(dǎo)線框沿O′O方向勻速通過(guò)磁場(chǎng)，t＝0時(shí)刻恰好位于圖示位置．規(guī)定導(dǎo)線框中感應(yīng)電流沿逆時(shí)針?lè)较驎r(shí)為正，則感應(yīng)電流i與時(shí)間t的關(guān)系圖線可能正確的是(　　) 解析：本題考查楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用． 導(dǎo)線框左邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)由楞次定律可以判斷感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较颍蔆D錯(cuò)誤；當(dāng)導(dǎo)線框左邊全部進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，切割長(zhǎng)度不變，感應(yīng)電流大

6、小不變，當(dāng)導(dǎo)線框左邊剛好全部出磁場(chǎng)時(shí)，導(dǎo)線框右邊剛好全部進(jìn)入磁場(chǎng)，此后可以全部在磁場(chǎng)中切割磁感線運(yùn)動(dòng)一段距離，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流不變，所以A錯(cuò)誤，B正確． 答案：B 5．物理實(shí)驗(yàn)中，常用一種叫做“沖擊電流計(jì)”的儀器測(cè)定通過(guò)電路的電荷量，如圖所示，探測(cè)線圈與沖擊電流計(jì)串聯(lián)后可用來(lái)測(cè)定磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度．已知線圈匝數(shù)為n，面積為S，線圈與沖擊電流計(jì)組成的回路電阻為R.若將線圈放在被測(cè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，開(kāi)始線圈平面與磁場(chǎng)垂直，現(xiàn)把探測(cè)線圈翻轉(zhuǎn)180°，沖擊電流計(jì)測(cè)出通過(guò)線圈的電荷量為q，由上述數(shù)據(jù)可測(cè)出被測(cè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 (　　)

7、 A.　　　　　　 B. C. D. 解析：由E＝n，I＝，q＝IΔt，得q＝，當(dāng)線圈翻轉(zhuǎn)180°時(shí)，ΔΦ＝2BS，故B＝，故選A. 答案：A 6.如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直于電路所在平面，導(dǎo)體棒ab與電路接觸良好．當(dāng)導(dǎo)體棒ab在外力F作用下從左向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，若不計(jì)摩擦和導(dǎo)線的電阻，整個(gè)過(guò)程中，燈泡L未被燒毀，電容器C未被擊穿，則該過(guò)程中(　　) A．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)將變大 B．燈泡L的亮度變大 C．電容器C的上極板帶負(fù)電 D．電容器兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度將減小 解析：當(dāng)導(dǎo)體棒ab在外力F作用下從左向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，由右手定則，導(dǎo)體棒a端的電勢(shì)高，電容

8、器C的上極板帶正電；由公式E＝BLv，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)將變大，導(dǎo)體棒兩端的電壓變大，燈泡L的亮度變大，由E＝U/d，電容器兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度將變大．故A、B正確，C、D錯(cuò)． 答案：AB 7.如圖所示，E為電池，L是電阻可忽略不計(jì)、自感系數(shù)足夠大的線圈，D1、D2是兩個(gè)規(guī)格相同且額定電壓足夠大的燈泡，S是控制電路的開(kāi)關(guān)．對(duì)于這個(gè)電路，下列說(shuō)法中正確的是 (　　) A．剛閉合開(kāi)關(guān)S的瞬間，通過(guò)D1、D2的電流大小相等 B．剛閉合開(kāi)關(guān)S的瞬間，通過(guò)D1、D2的電流大小不相等 C．閉合開(kāi)關(guān)S待電路達(dá)到穩(wěn)定，D1熄滅，D2比原來(lái)更亮 D．閉合開(kāi)關(guān)S待電路達(dá)到穩(wěn)定，再將S斷開(kāi)瞬間，D2

9、立即熄滅，D1閃亮一下再熄滅 解析：開(kāi)關(guān)S閉合的瞬間，線圈L可看做暫時(shí)的斷路，故通過(guò)兩燈泡的電流相等，且同時(shí)亮，A對(duì)B錯(cuò)；電路穩(wěn)定后，由于線圈直流電阻忽略不計(jì)，將燈泡D1短路，燈泡D2獲得更多電壓，會(huì)更亮．C對(duì)；若斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，此時(shí)線圈與燈泡D1構(gòu)成回路，繼續(xù)對(duì)其供電，燈泡D1將閃亮一下后再逐漸熄滅，燈泡D2無(wú)法形成回路將立即熄滅，D對(duì)． 答案：ACD 8.[2020·陜西省西安八校高三上學(xué)期聯(lián)考]如圖所示，在豎直平面內(nèi)有兩根平行金屬導(dǎo)軌，上端與電阻R相連，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直導(dǎo)軌平面．一質(zhì)量為m的金屬棒以初速度v0沿導(dǎo)軌豎直向上運(yùn)動(dòng)，上升到某一高度后又返回到原處，整個(gè)過(guò)程金屬棒與

10、導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌與棒的電阻不計(jì)．下列說(shuō)法正確的是(　　) A．回到出發(fā)點(diǎn)的速度v大于初速度v0 B．通過(guò)R的最大電流上升過(guò)程小于下落過(guò)程 C．電阻R上產(chǎn)生的熱量上升過(guò)程大于下落過(guò)程 D．所用時(shí)間上升過(guò)程大于下落過(guò)程 解析：金屬棒在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，機(jī)械能不斷轉(zhuǎn)化為熱能，所以回到出發(fā)點(diǎn)的速度v小于初速度v0，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；設(shè)金屬棒運(yùn)動(dòng)的速度為v，長(zhǎng)度為l，那么感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝Blv，通過(guò)R的電流I＝E/R＝Blv/R，可見(jiàn)，當(dāng)金屬棒運(yùn)動(dòng)速度v大時(shí)，通過(guò)R的電流大，因?yàn)榻饘侔粼谶\(yùn)動(dòng)過(guò)程中，機(jī)械能不斷轉(zhuǎn)化為熱能，所以運(yùn)動(dòng)到同一高度處，上升時(shí)的速度大于下降時(shí)的速度，所以通過(guò)R的最大電流上升過(guò)程大于下

11、落過(guò)程，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；同一高度處金屬棒上升時(shí)受到的安培力大于下降時(shí)受到的安培力，由于上升和下降的高度相同，所以上升過(guò)程克服安培力所做的功大于下降時(shí)克服安培力做的功，故電阻R上產(chǎn)生的熱量上升過(guò)程大于下落過(guò)程．C正確；研究金屬棒的上升過(guò)程時(shí)，可以采取逆向思維法，把上升過(guò)程看做金屬棒從最高點(diǎn)自由下落，顯然，下落的加速度a1＞g＞a2，其中a2為金屬棒返回下落時(shí)的加速度，顯然，下落相同高度，t1＜t2，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 答案：C 9．[2020·河南省開(kāi)封高中高三定位測(cè)試]如圖甲所示，一個(gè)閉合矩形金屬線圈abcd從一定高度釋放，且在下落過(guò)程中線圈平面始終在豎直平面上．在它進(jìn)入一個(gè)有直線邊界的足夠大的勻強(qiáng)

12、磁場(chǎng)的過(guò)程中，取線圈dc邊剛進(jìn)磁場(chǎng)時(shí)t＝0，則描述其運(yùn)動(dòng)情況的圖線可能是圖乙中的(　　) 解析：設(shè)dc邊長(zhǎng)為l，若t＝0時(shí)刻，線框速度為v0，此時(shí)線框受到的安培力恰好等于重力，即F安＝＝mg，線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程將做勻速直線運(yùn)動(dòng)，完全進(jìn)入磁場(chǎng)后，安培力消失，線框只受重力，做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)圖象如選項(xiàng)A所示；若t＝0時(shí)刻線框速度小于v0，此時(shí)安培力也小于重力，線框開(kāi)始做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)，若線框足夠?qū)挘诰€框完全進(jìn)入磁場(chǎng)前的某一時(shí)刻，速度增大到v0，加速度減為零，線框又開(kāi)始做勻速直線運(yùn)動(dòng)，直到完全進(jìn)入磁場(chǎng)，線框開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)圖象如選項(xiàng)C所示；若t＝0時(shí)刻線框速度大于

13、v0，此時(shí)安培力大于重力，線框開(kāi)始做加速度逐漸減小的減速運(yùn)動(dòng)，若線框足夠?qū)?，在線框完全進(jìn)入磁場(chǎng)前的某一時(shí)刻，速度減小到v0，加速度減為零，線框又開(kāi)始做勻速直線運(yùn)動(dòng)，直到完全進(jìn)入磁場(chǎng)，線框開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)圖象如選項(xiàng)B所示． 答案：ABC 10．[2020·北京卷] 某同學(xué)為了驗(yàn)證斷電自感現(xiàn)象，自己找來(lái)帶鐵心的線圈L、小燈泡A、開(kāi)關(guān)S和電池組E，用導(dǎo)線將它們連接成如圖所示的電路．檢查電路后，閉合開(kāi)關(guān)S，小燈泡發(fā)光；再斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，小燈泡僅有不顯著的延時(shí)熄滅現(xiàn)象．雖經(jīng)多次重復(fù)，仍未見(jiàn)老師演示時(shí)出現(xiàn)的小燈泡閃亮現(xiàn)象，他冥思苦想找不出原因．你認(rèn)為最有可能造成小燈泡未閃亮的原因是 (　　)

14、 A．電源的內(nèi)阻較大 B．小燈泡電阻偏大 C．線圈電阻偏大 D. 線圈的自感系數(shù)較大 解析： 電路達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)后，設(shè)通過(guò)線圈L和燈A的電流分別為I1和I2，當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，電流I2立即消失，但是線圈L和燈A組成了閉合回路，由于L的自感作用，I1不會(huì)立即消失，而是在回路中逐漸減弱并維持短暫的時(shí)間，通過(guò)回路的電流從I1開(kāi)始衰減，如果開(kāi)始I1>I2，則燈A會(huì)閃亮一下，即當(dāng)線圈的直流電阻RL

15、場(chǎng)區(qū)域內(nèi)，線框的右邊緊貼著邊界．t＝0時(shí)刻對(duì)線框施加一水平向右的外力F，讓線框從靜止開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)時(shí)間t0穿出磁場(chǎng)．圖乙所示為外力F隨時(shí)間t變化的圖象．若線框質(zhì)量為m、電阻R及圖象中的F0、t0均為已知量，則根據(jù)上述條件，請(qǐng)你推出： (1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的表達(dá)式； (2)線框左邊剛離開(kāi)磁場(chǎng)前瞬間的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E的表達(dá)式． 解析：(1)線框運(yùn)動(dòng)的加速度：a＝?、? 線框邊長(zhǎng)：l＝at　② 線框離開(kāi)磁場(chǎng)前瞬間速度：v＝at0?、? 由牛頓第二定律知：3F0－＝ma?、? 解①②③④式得，B＝　⑤ (2)線框離開(kāi)磁場(chǎng)前瞬間感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：E＝Blv?、? 解①②③⑤⑥式得：E＝.

16、 12．[2020·全國(guó)卷] 如圖所示，兩根足夠長(zhǎng)的金屬導(dǎo)軌ab、cd豎直放置，導(dǎo)軌間距離為L(zhǎng)，電阻不計(jì)．在導(dǎo)軌上端并接兩個(gè)額定功率均為P、電阻均為R的小燈泡．整個(gè)系統(tǒng)置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與導(dǎo)軌所在平面垂直．現(xiàn)將一質(zhì)量為m、電阻可以忽略的 金屬棒MN從圖示位置由靜止開(kāi)始釋放．金屬棒下落過(guò)程中保持水平，且與導(dǎo)軌接觸良好．已知某時(shí)刻后兩燈泡保持正常發(fā)光．重力加速度為g.求： (1)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大??； (2)燈泡正常發(fā)光時(shí)導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)速率． 解析： (1)設(shè)小燈泡的額定電流為I0，有 P＝IR① 由題意，在金屬棒沿導(dǎo)軌豎直下落的某時(shí)刻后，小燈泡保持正常發(fā)光，流經(jīng)MN的電流為 I＝2I0② 此時(shí)金屬棒MN所受的重力和安培力相等，下落的速度達(dá)到最大值，有 mg＝BLI③ 聯(lián)立①②③式得 B＝④ (2)設(shè)燈泡正常發(fā)光時(shí)，導(dǎo)體棒的速率為v，由電磁感應(yīng)定律與歐姆定律得 E＝BLv⑤ E＝RI0⑥ 聯(lián)立①②③④⑤⑥式得 v＝