2022年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第九章 第2講 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感和渦流課時作業(yè)

2022年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第九章 第2講 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感和渦流課時作業(yè)一、選擇題(在題后給的選項中，第14題只有一項符合題目要求，第59題有多項符合題目要求)1如圖K921所示，平行導(dǎo)軌間距為d，一端跨接一個電阻R，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B，方向垂直于平行金屬導(dǎo)軌所在平面一根金屬棒與導(dǎo)軌成角放置，金屬棒與導(dǎo)軌的電阻均不計當(dāng)金屬棒沿垂直于棒的方向以恒定的速度v在金屬導(dǎo)軌上滑行時，通過電阻R的電流是()圖K921A.B.C.D.【答案】D【解析】電流應(yīng)等于感應(yīng)電動勢除以電阻R，問題在于感應(yīng)電動勢應(yīng)如何計算能夠引起感應(yīng)電流的電動勢是MN間產(chǎn)生的電動勢，所以有效切割長度應(yīng)為.而用已知參數(shù)表示為d/sin ，所以有效切割長度Ld/sin .則EBLv，I，所以D正確2如圖K922所示，MN、PQ為兩平行金屬導(dǎo)軌，M、P間連有一阻值為R的電阻，導(dǎo)軌處于勻強磁場中，磁感應(yīng)強度為B，磁場方向與導(dǎo)軌所在平面垂直，圖中磁場垂直紙面向里有一金屬圓環(huán)沿兩導(dǎo)軌滑動，速度為v，與導(dǎo)軌接觸良好，圓環(huán)的直徑d與兩導(dǎo)軌間的距離相等設(shè)金屬環(huán)與導(dǎo)軌的電阻均可忽略，當(dāng)金屬環(huán)向右做勻速運動時()圖K922A沒有感應(yīng)電流通過金屬環(huán)B有感應(yīng)電流通過電阻R，大小為C有感應(yīng)電流通過電阻R，大小為D沒有感應(yīng)電流通過電阻R【答案】B【解析】本題容易誤選AD，因為有的同學(xué)認為穿過金屬環(huán)的磁通量沒有變化，所以沒有感應(yīng)電流或者是誤選C，認為圓環(huán)切割磁感線的感應(yīng)電動勢E2Bdv.事實上，當(dāng)金屬環(huán)向右做勻速運動時，依題意，將圓環(huán)轉(zhuǎn)換為并聯(lián)電源模型，如圖所示因此，感應(yīng)電動勢EBdv，感應(yīng)電流I.3如圖K923所示，磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，半徑為r的金屬圓環(huán)垂直于勻強磁場，跨過金屬圓環(huán)的直導(dǎo)線繞圓環(huán)圓心O以角速度沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動，則通過電阻R的電流的方向和大小是(不計其它導(dǎo)體的電阻)()圖K923A由c到d，IBr2/RB由d到c，IBr2/RC由c到d，IBr2/(2R)D由d到c，IBr2/(2R)【答案】D【解析】直導(dǎo)線在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，其產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小為EBr2.由右手定則可知其方向由外指向圓心，故通過電阻R的電流IBr2/(2R)，方向由d到c，故選項D項4如圖K924是用電流傳感器(相當(dāng)于電流表，其電阻可以忽略不計)研究自感現(xiàn)象的實驗電路，圖中兩個電阻的阻值均為R，L是一個自感系數(shù)足夠大的自感線圈，其直流電阻值也為R.圖K925是某同學(xué)畫出的在t0時刻開關(guān)S切換前后，通過傳感器的電流隨時間變化的圖象關(guān)于這些圖象，下列說法中正確的是()圖K924圖K925A甲是開關(guān)S由斷開變?yōu)殚]合，通過傳感器1的電流隨時間變化的情況B乙是開關(guān)S由斷開變?yōu)殚]合，通過傳感器2的電流隨時間變化的情況C丙是開關(guān)S由閉合變?yōu)閿嚅_，通過傳感器2的電流隨時間變化的情況D丁是開關(guān)S由閉合變?yōu)閿嚅_，通過傳感器2的電流隨時間變化的情況【答案】C【解析】開關(guān)S由斷開變?yōu)殚]合瞬間，流過自感線圈的電流為零，流過傳感器1、2的電流均為；閉合電路穩(wěn)定后，流過傳感器1的電流為，流過傳感器2的電流為；開關(guān)斷開后，流過傳感器1的電流立即變?yōu)榱?，流過傳感器2的電流方向相反，從逐漸變?yōu)榱阌梢陨戏治隹芍?，選項C正確5如圖K926甲、乙所示的電路中，電阻R和自感線圈L的電阻值都很小且小于燈A的電阻，接通S，使電路達到穩(wěn)定，燈泡A發(fā)光，則()圖K926A在電路甲中，斷開S，A將漸漸變暗B在電路甲中，斷開S，A將先變得更亮，然后漸漸變暗C在電路乙中，斷開S，A將漸漸變暗D在電路乙中，斷開S，A將先變得更亮，然后漸漸變暗【答案】AD【解析】在電路甲中，燈A和線圈L串聯(lián)，它們的電流相同，斷開S時，線圈上產(chǎn)生自感電動勢，阻礙原電流的減小，但流過燈A的電流仍逐漸減小，從而燈A只能漸漸變暗；在電路乙中，電阻R和燈A串聯(lián)，燈A的電阻大于線圈L的電阻，電流則小于線圈L中的電流，斷開S時，電源不再給燈供電，而線圈產(chǎn)生自感電動勢阻礙電流的減小，通過R、A形成回路，燈A中的電流突然變大，燈A變得更亮，然后漸漸變暗故選項A、D正確6(xx年深圳五校聯(lián)考)如圖K927所示，將條形磁鐵插入閉合線圈，第一次用時0.2 s，第二次用時0.5 s，并且兩次磁鐵的起始和終止位置相同，則()圖K927A兩次線圈中的磁通量變化相同B第一次電流表的最大偏轉(zhuǎn)角較大C第二次電流表的最大偏轉(zhuǎn)角較大D若斷開開關(guān)K，電流表均不偏轉(zhuǎn)，故兩次線圈兩端均無感應(yīng)電動勢【答案】AB【解析】線圈中磁通量變化相同故A正確感應(yīng)電動勢的大小與磁通量的變化率成正比，磁通量的變化率大，感應(yīng)電動勢大，產(chǎn)生的感應(yīng)電流大故B正確，C錯誤斷開電鍵，電流表不偏轉(zhuǎn)，知感應(yīng)電流為零，但感應(yīng)電動勢不為零故D錯誤故選AB.7閉合回路由電阻R與導(dǎo)線組成，其內(nèi)部磁場方向如圖K928甲所示，大小按圖K928乙變化，則回路中()甲乙圖K928A電流方向為順時針方向B電流強度越來越大C磁通量的變化率恒定不變D產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢越來越大【答案】AC【解析】由楞次定律可以判斷電流方向為順時針方向，A項正確；由法拉第電磁感應(yīng)定律EN可得，ENS ，由題圖可知是恒量，所以電動勢恒定，D項錯誤；根據(jù)歐姆定律，電路中電流是不變的，B項錯誤；由于磁場均勻增加，線圈面積不變，所以磁通量的變化率恒定不變，C項正確8(xx年湛江模擬)光滑金屬導(dǎo)軌寬L0.4m，電阻不計，均勻變化的磁場穿過整個軌道平面，如圖K929甲所示磁場的磁感應(yīng)強度隨時間變化的情況如圖乙所示金屬棒ab的電阻為1，自t0時刻起，從導(dǎo)軌最左端以v1m/s的速度向右勻速運動，則()圖K929A1s末回路中電動勢為0.8VB1s末ab棒所受磁場力為0.64NC1s末回路中電動勢為1.6VD1s末ab棒所受磁場力為1.28N【答案】CD【解析】1s末磁場強度為B2T，回路中電動勢EBLv·S(2×0.4×12×1×1×0.4) V1.6V，則選項A錯誤，C正確；回路中的電流I1.6A，桿受的安培力FBIL1.28N，則選項B錯誤，D正確9在北半球，地磁場的水平分量由南向北，豎直分量豎直向下如圖K9210所示，北京平安大街上，某人騎車從東往西行走，下列說法正確的是()圖K9210A自行車左車把的電勢比右車把的電勢高B自行車左車把的電勢比右車把的電勢低C圖中輻條AB，此時A端比B端的電勢高D圖中輻條AB，此時A端比B端的電勢低【答案】AD【解析】某人騎車從東往西行走，車把切割地磁場的豎直分量，由右手定則知左車把的電勢高而輻條在轉(zhuǎn)動時切割地磁場的水平分量，由右手定則知B端的電勢高二、非選擇題10(xx年天津卷)如圖K9211所示，一對光滑的平行金屬導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi)，導(dǎo)軌間距 l0.5 m，左端接有阻值 R0.3 的電阻一質(zhì)量 m0.1 kg，電阻r0.1 的金屬棒MN放置在導(dǎo)軌上，整個裝置置于豎直向上的勻強磁場中，磁場的磁感應(yīng)強度B0.4 T棒在水平向右的外力作用下，由靜止開始以a2 m/s2的加速度做勻加速運動，當(dāng)棒的位移 x9 m 時撤去外力，棒繼續(xù)運動一段距離后停下來，已知撤去外力前后回路中產(chǎn)生的焦耳熱之比Q1Q221.導(dǎo)軌足夠長且電阻不計，棒在運動過程中始終與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌保持良好接觸求：圖K9211(1)棒在勻加速運動過程中，通過電阻R的電荷量q；(2)撤去外力后回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q2；(3)外力做的功WF.【答案】(1)4.5 C(2)1.8 J(3)5.4 J【解析】(1)設(shè)棒勻加速運動的時間為t，回路的磁通量變化量為，回路中的平均感應(yīng)電動勢為，由法拉第電磁感應(yīng)定律，得，其中Blx.設(shè)回路中的平均電流為，由閉合電路的歐姆定律，得.則通過電阻R的電荷量qt.聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)得q4.5 C(2)設(shè)撤去外力時棒的速度為v，對棒的勻加速運動過程，由運動學(xué)公式，得v22aqx.設(shè)棒在撤去外力后的運動過程中安培力做功為W，由動能定理，得W0mv2.撤去外力后回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q2W.聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)得Q21.8 J(3)由題意知撤去外力前、后回路中產(chǎn)生的焦耳熱之比Q1Q221，可得Q13.6 J在棒運動的整個過程中，由功能關(guān)系可知WFQ1Q2.由式得WF5.4 J.11(xx年汕頭調(diào)研)如圖K9212所示，兩根平行金屬導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi)，間距為l，導(dǎo)軌左端連接一個電阻一根質(zhì)量為m、電阻為r的金屬桿ab垂直放置在導(dǎo)軌上在桿的右方距桿為d處有一個勻強磁場，磁場方向垂直于軌道平面向下，磁感應(yīng)強度為B.對桿施加一個大小為F、方向平行于導(dǎo)軌的恒力，使桿從靜止開始運動，已知桿到達磁場區(qū)域時速度為v，之后進入磁場恰好做勻速運動不計導(dǎo)軌的電阻，假定導(dǎo)軌與桿之間存在恒定的阻力求：(1)導(dǎo)軌對桿ab的阻力大小f；(2)桿ab中通過的電流及其方向；(3)導(dǎo)軌左端所接電阻的阻值R.圖K9212【答案】見解析【解析】(1)桿進入磁場前做勻加速運動，有Ffma，v22ad解得導(dǎo)軌對桿的阻力fF.(2)桿進入磁場后做勻速運動，有FfF安，桿ab所受的安培力F安IBl，解得桿ab中通過的電流I.桿中的電流方向自a流向b(3)桿產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢EBlv，桿中的感應(yīng)電流I，解得導(dǎo)軌左端所接電阻阻值Rr.12在圖K9213甲中，直角坐標(biāo)系xOy的、象限內(nèi)有勻強磁場，第象限內(nèi)的磁感應(yīng)強度大小為2B，第象限內(nèi)的磁感應(yīng)強度大小為B，磁感應(yīng)強度的方向均垂直于紙面向里現(xiàn)將半徑為l，圓心角為90°的扇形導(dǎo)線框OPQ以角速度繞O點在紙面內(nèi)沿逆時針勻速轉(zhuǎn)動，導(dǎo)線框回路電阻為R.(1)求導(dǎo)線框中感應(yīng)電流最大值(2)在圖K9213乙中畫出導(dǎo)線框勻速轉(zhuǎn)動一周的時間內(nèi)感應(yīng)電流I隨時間t變化的圖象(規(guī)定與甲圖中線框的位置相對應(yīng)的時刻為t0，以逆時針方向為正方向)圖K9213【答案】(1)(2)見解析【解析】(1)線框從圖甲位置開始(t0)轉(zhuǎn)過90°的過程中，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢由EBLvBL2，有E1·2B··l2，由閉合電路歐姆定律，得回路電流I1.聯(lián)立以上各式解得I1，方向由右手定則可知為逆時針同理可求得線框進入第 象限的過程中，回路電流I2，方向為順時針方向同理可求得線框進入第 象限的過程中，回路電流I3，方向為逆時針方向同理可求得線框進入第 象限的過程中，回路電流I4，方向為順時針方向故感應(yīng)電流最大值為Im.(2)線框做勻速圓周運動的周期T，由(1)可知It圖象如圖所示