（通用版）2020版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 考點(diǎn)規(guī)范練32 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感 渦流 新人教版.docx

考點(diǎn)規(guī)范練32法拉第電磁感應(yīng)定律自感渦流一、單項(xiàng)選擇題1.如圖所示,三個相同的金屬圓環(huán)內(nèi)存在著不同的有界勻強(qiáng)磁場,虛線表示環(huán)的某條直徑,已知所有磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間的變化關(guān)系都滿足B=kt,磁場方向如圖所示。測得A環(huán)內(nèi)感應(yīng)電流為I,則B環(huán)和C環(huán)內(nèi)感應(yīng)電流分別為()A.IB=I,IC=0B.IB=I,IC=2IC.IB=2I,IC=2ID.IB=2I,IC=0答案D解析C環(huán)中穿過圓環(huán)的磁感線完全抵消,磁通量為零,保持不變,所以沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生,則IC=0。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得E=nt=nBtS=kS,S是有效面積,可得ES,所以A、B中感應(yīng)電動勢之比EAEB=12,根據(jù)歐姆定律得,IB=2IA=2I。選項(xiàng)D正確。2.如圖所示,a、b兩個閉合正方形線圈用同樣的導(dǎo)線制成,匝數(shù)均為10匝,邊長la=3lb,圖示區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,且磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間均勻增大,不考慮線圈之間的相互影響,則()A.兩線圈內(nèi)產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流B.a、b線圈中感應(yīng)電動勢之比為91C.a、b線圈中感應(yīng)電流之比為34D.a、b線圈中電功率之比為31答案B解析由楞次定律可判斷,兩線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流均沿逆時針方向,選項(xiàng)A錯誤;由E=nBtS,S=l2,R=lS,I=ER,P=E2R,可知EaEb=91,IaIb=31,PaPb=271,選項(xiàng)B正確,選項(xiàng)C、D錯誤。3.如圖甲所示,一個圓形線圈的匝數(shù)n=100,線圈面積S=200 cm2,線圈的電阻r=1 ,線圈外接一個阻值R=4 的電阻。把線圈放入一方向垂直線圈平面向里的勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間變化規(guī)律如圖乙所示。下列說法正確的是()A.線圈中的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r針方向B.電阻R兩端的電壓隨時間均勻增大C.線圈電阻r消耗的功率為410-4 WD.前4 s內(nèi)通過R的電荷量為410-4 C答案C解析由楞次定律可知,線圈中的感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r針方向,選項(xiàng)A錯誤;根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢恒定為E=nSBt=0.1V,電阻R兩端的電壓不隨時間變化,選項(xiàng)B錯誤;回路中電流I=ER+r=0.02A,線圈電阻r消耗的功率為P=I2r=410-4W,選項(xiàng)C正確;前4s內(nèi)通過R的電荷量為q=It=0.08C,選項(xiàng)D錯誤。4.如圖所示,A、B是兩個完全相同的燈泡,D是理想二極管,L是帶鐵芯的線圈,其電阻忽略不計。下列說法正確的是()A.S閉合瞬間,A先亮B.S閉合瞬間,A、B同時亮C.S斷開瞬間,B逐漸熄滅D.S斷開瞬間,A閃亮一下,然后逐漸熄滅答案D解析D是理想二極管,具有單向?qū)?、反向截止作?S閉合瞬間,A不亮,故A、B錯誤;S斷開瞬間,B立即熄滅,A閃亮一下,然后逐漸熄滅,故C錯誤,D正確。5.如圖所示,半徑為r的金屬圓盤在垂直于盤面的勻強(qiáng)磁場B中,繞O軸以角速度沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動,則通過電阻R的電流的大小和方向是(金屬圓盤的電阻不計)()A.由c到d,I=Br2RB.由d到c,I=Br2RC.由c到d,I=Br22RD.由d到c,I=Br22R答案D解析由右手定則判定通過電阻R的電流的方向是由d到c,金屬圓盤產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=12Br2,所以通過電阻R的電流大小是I=Br22R。選項(xiàng)D正確。6.如圖所示的電路中,L是一個自感系數(shù)很大、直流電阻不計的線圈,D1、D2和D3是3個完全相同的燈泡,E是內(nèi)阻不計的電源。在t=0時刻,閉合開關(guān)S,電路穩(wěn)定后在t1時刻斷開開關(guān)S。規(guī)定以電路穩(wěn)定時流過D1、D2的電流方向?yàn)檎较?分別用I1、I2表示流過D1和D2的電流,則下圖中能定性描述電流I隨時間t變化關(guān)系的是()答案C解析L的直流電阻不計,電路穩(wěn)定后通過D1的電流是通過D2、D3電流的2倍。閉合開關(guān)瞬間,D2立即變亮,由于L的阻礙作用,D1逐漸變亮,即I1逐漸變大。在t1時刻斷開開關(guān)S,L產(chǎn)生自感電動勢,與D1、D2和D3形成回路,所以通過D2、D3的電流反向,且是從I1逐漸減小的,I1方向不變,故選C。二、多項(xiàng)選擇題7.電磁爐通過電子線路產(chǎn)生交變磁場,把鐵鍋放在爐面上時,在鐵鍋底部產(chǎn)生交變的電流。它具有升溫快、效率高、體積小、安全性好等優(yōu)點(diǎn)。下列關(guān)于電磁爐的說法正確的是()A.電磁爐面板可采用陶瓷材料,發(fā)熱部分為鐵鍋底部B.電磁爐面板可采用金屬材料,通過面板發(fā)熱加熱鍋內(nèi)食品C.電磁爐可以用陶瓷器皿作為鍋具對食品加熱D.可以通過改變電子線路的頻率來改變電磁爐的功率答案AD解析電磁爐是利用電磁感應(yīng)原理制成的電氣烹飪器具。由高頻感應(yīng)加熱線圈(即勵磁線圈)、高頻電力轉(zhuǎn)換裝置、控制器及鐵磁材料鍋底炊具等部分組成。使用時,加熱線圈中通入交變電流,線圈周圍便產(chǎn)生一交變磁場,交變磁場的磁感線大部分通過金屬鍋體,在鍋底中產(chǎn)生大量渦流,從而產(chǎn)生烹飪所需的熱。所以電磁爐發(fā)熱部分需要用鐵鍋底部,而不能用陶瓷材料。面板如果發(fā)生電磁感應(yīng)要損失電能,故電磁爐面板要用絕緣材料制作,可采用陶瓷材料,A正確,B、C錯誤。鍋體中渦流的強(qiáng)弱與磁場變化的快慢有關(guān),D正確。8.如圖所示,正方形線框的邊長為l,電容器的電容為C。正方形線框的一半放在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場中,當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度以k為變化率均勻減小時,下列說法正確的是()A.線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小為kl2B.電壓表沒有讀數(shù)C.a點(diǎn)的電勢高于b點(diǎn)的電勢D.電容器所帶的電荷量為零答案BC解析由于線框的一半放在磁場中,因此線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小為kl22,A錯誤;由于線框所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢是恒定的,且線框連接了一個電容器,相當(dāng)于電路斷路,沒有電流通過電壓表(電壓表的工作原理是電流流過表頭),所以電壓表兩端無電壓,電壓表沒有讀數(shù),B正確;根據(jù)楞次定律可以判斷,a點(diǎn)的電勢高于b點(diǎn)的電勢,C正確;由C=QU可知,電容器所帶電荷量Q=Ckl22,D錯誤。9.如圖所示,豎直光滑導(dǎo)軌上端接入一定值電阻R,C1和C2是半徑都為a的兩圓形磁場區(qū)域,其區(qū)域內(nèi)的磁場方向都垂直于導(dǎo)軌平面向外,區(qū)域C1中磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間按B1=b+kt(k>0)變化,C2中磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度恒為B2;一質(zhì)量為m、電阻為r、長度為l的金屬桿AB穿過區(qū)域C2的圓心垂直地跨放在兩導(dǎo)軌上,且與導(dǎo)軌接觸良好,并恰能保持靜止。則()A.通過金屬桿的電流大小為mgB2lB.通過金屬桿的電流方向?yàn)閺腂到AC.定值電阻的阻值為R=2kB2a3mg-rD.整個電路的熱功率P=kamg2B2答案BCD解析根據(jù)題述金屬桿恰能保持靜止,由平衡條件可得mg=B2I2a,通過金屬桿的電流大小為I=mg2aB2,選項(xiàng)A錯誤;由楞次定律可知,通過金屬桿的電流方向?yàn)閺腂到A,選項(xiàng)B正確;根據(jù)區(qū)域C1中磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間按B1=b+kt(k>0)變化,可知B1t=k,C1中磁場變化產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=B1ta2=ka2,由閉合電路歐姆定律得E=I(r+R),聯(lián)立解得定值電阻的阻值為R=2kB2a3mg-r,選項(xiàng)C正確;整個電路的熱功率P=EI=ka2mg2aB2=kamg2B2,選項(xiàng)D正確。10.半徑分別為r和2r的同心圓形導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi),一長為r、電阻為R的均勻金屬棒AB置于圓導(dǎo)軌上面,BA的延長線通過圓導(dǎo)軌圓心O,裝置的俯視圖如圖所示,整個裝置位于一勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B,方向豎直向下。在兩環(huán)之間接阻值為R的定值電阻和電容為C的電容器。金屬棒在水平外力作用下以角速度繞O逆時針勻速轉(zhuǎn)動,在轉(zhuǎn)動過程中始終與導(dǎo)軌保持良好接觸。導(dǎo)軌電阻不計。下列說法正確的是()A.金屬棒中電流從B流向AB.金屬棒兩端電壓為34Br2C.電容器的M板帶負(fù)電D.電容器所帶電荷量為32CBr2答案AB解析根據(jù)右手定則可知金屬棒中電流從B流向A,A正確;金屬棒轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的電動勢為E=Brr+2r2=32Br2,切割磁感線的金屬棒相當(dāng)于電源,金屬棒兩端電壓相當(dāng)于電源的路端電壓,因而U=RR+RE=34Br2,B正確;金屬棒A端相當(dāng)于電源正極,電容器M板帶正電,C錯誤;由C=QU可得電容器所帶電荷量為Q=34CBr2,D錯誤。三、非選擇題11.輕質(zhì)細(xì)線吊著一質(zhì)量為m=0.42 kg、邊長為l=1 m、匝數(shù)n=10的正方形線圈,其總電阻為r=1 。在線圈的中間位置以下區(qū)域分布著磁場,如圖甲所示。磁場方向垂直紙面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時間變化關(guān)系如圖乙所示,整個過程線圈不翻轉(zhuǎn),重力加速度g取10 m/s2。(1)判斷線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向是順時針還是逆時針;(2)求線圈的電功率;(3)求在t=4 s時輕質(zhì)細(xì)線上的拉力大小。答案(1)逆時針(2)0.25 W(3)1.2 N解析(1)由楞次定律知感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r針方向。(2)由法拉第電磁感應(yīng)定律得E=nt=n12l2Bt=0.5V則P=E2r=0.25W。(3)I=Er=0.5AF安=nBIl,方向向上,當(dāng)t=4s時,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.6T則F安+F拉=mg聯(lián)立解得F拉=1.2N。12.如圖所示,兩條相距l(xiāng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌位于同一水平面(紙面)內(nèi),其左端接一阻值為R的電阻;一與導(dǎo)軌垂直的金屬棒置于兩導(dǎo)軌上;在電阻、導(dǎo)軌和金屬棒中間有一面積為S的區(qū)域,區(qū)域中存在垂直于紙面向里的均勻磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B1隨時間t的變化關(guān)系為B1=kt,式中k為常量;在金屬棒右側(cè)還有一勻強(qiáng)磁場區(qū)域,區(qū)域左邊界MN(虛線)與導(dǎo)軌垂直,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0,方向也垂直于紙面向里。某時刻,金屬棒在一外加水平恒力的作用下從靜止開始向右運(yùn)動,在t0時刻恰好以速度v0越過MN,此后向右做勻速運(yùn)動。金屬棒與導(dǎo)軌始終相互垂直并接觸良好,它們的電阻均忽略不計。求:(1)在t=0到t=t0時間間隔內(nèi),流過電阻的電荷量的絕對值;(2)在時刻t(t>t0)穿過回路的總磁通量和金屬棒所受外加水平恒力的大小。答案(1)kt0SR(2)B0lv0(t-t0)+ktS(B0lv0+kS)B0lR解析(1)在金屬棒未越過MN之前,t時刻穿過回路的磁通量為=ktS設(shè)在從t時刻到t+t的時間間隔內(nèi),回路磁通量的變化量為,流過電阻R的電荷量為q。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有E=-t根據(jù)歐姆定律有i=ER根據(jù)電流的定義有i=qt聯(lián)立式得|q|=kSRt由式得,在t=0到t=t0的時間間隔內(nèi),流過電阻R的電荷量q的絕對值為|q|=kt0SR。(2)當(dāng)t>t0時,金屬棒已越過MN。由于金屬棒在MN右側(cè)做勻速運(yùn)動,有f=F式中,f是外加水平恒力,F是勻強(qiáng)磁場施加的安培力。設(shè)此時回路中的電流為I,F的大小為F=B0lI此時金屬棒與MN之間的距離為s=v0(t-t0)勻強(qiáng)磁場穿過回路的磁通量為=B0ls回路的總磁通量為t=+式中,仍如式所示。由式得,在時刻t(t>t0)穿過回路的總磁通量為t=B0lv0(t-t0)+ktS在t到t+t的時間間隔內(nèi),總磁通量的改變t為t=(B0lv0+kS)t由法拉第電磁感應(yīng)定律得,回路感應(yīng)電動勢的大小為Et=|tt|由歐姆定律有I=EtR聯(lián)立式得f=(B0lv0+kS)B0lR。