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《创新设计》2017年高考物理(人教版、全国I)一轮复习习题:第9章 基础课时25法拉第电磁感应定律 自感 涡流 WORD版含答案.doc

上传人:高**** 文档编号:132997 上传时间:2024-05-25 格式:DOC 页数:9 大小:257.50KB
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资源描述

1、基础课时25法拉第电磁感应定律自感涡流一、单项选择题1.(2015重庆理综,4)如图1为无线充电技术中使用的受电线圈示意图,线圈匝数为n,面积为S。若在t1到t2时间内,匀强磁场平行于线圈轴线向右穿过线圈,其磁感应强度大小由B1均匀增加到B2,则该段时间线圈两端a和b之间的电势差ab()图1A.恒为 B.从0均匀变化到C.恒为 D.从0均匀变化到解析由于磁感应强度均匀增大,故ab为定值,由楞次定律可得ab,故由法拉第电磁感应定律得ab,故C项正确。答案C2.如图2所示的电路,开关原先闭合,电路处于稳定状态,在某一时刻突然断开开关S,则通过电阻R1中的电流I1随时间变化的图线可能是下图中的()图

2、2解析开关S原来闭合时,电路处于稳定状态,流过R1的电流方向向左,大小为I1,与R1并联的R2和线圈L支路中的电流I2的方向也是向左。当某一时刻开关S突然断开时,L中向左的电流要减小,由于自感现象,线圈L产生自感电动势,在回路“LR1AR2”中形成感应电流,电流通过R1的方向与原来相反,变为向右,并从I2开始逐渐减小到零,故D图正确。答案D3.如图3所示,半径为r的金属圆盘在垂直于盘面的匀强磁场B中,绕O轴以角速度沿逆时针方向匀速转动,则通过电阻R的电流的方向和大小是(金属圆盘的电阻不计)()图3A.由c到d,I B.由d到c,IC.由c到d,I D.由d到c,I解析由右手定则判定通过电阻R的

3、电流的方向是由d到c;而金属圆盘产生的感应电动势EBr2,所以通过电阻R的电流大小是I。选项D正确。答案D4.如图4所示,水平放置的平行金属导轨MN和PQ之间接有定值电阻R,导体棒ab长为l且与导轨接触良好,整个装置处于竖直向上的匀强磁场中,现使导体棒ab向右匀速运动,下列说法正确的是()图4A.导体棒ab两端的感应电动势越来越小B.导体棒ab中的感应电流方向是abC.导体棒ab所受安培力方向水平向右D.导体棒ab所受合力做功为零解析由于导体棒匀速运动,磁感应强度及长度不变,由EBLv可知,运动中感应电动势不变;由楞次定律可知,导体棒中的电流方向由b指向a;由左手定则可知,导体棒所受安培力方向

4、水平向左;由于匀速运动,棒的动能不变,由动能定理可知,合力做的功等于零。选项A、B、C错误,D正确。答案D5.如图5均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框,半圆直径与磁场边缘重合;磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里,磁感应强度大小为B0。使该线框从静止开始绕过圆心O、垂直于半圆面的轴以角速度匀速转动半周,在线框中产生感应电流。现使线框保持图中所示位置,磁感应强度大小随时间线性变化。为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流,磁感应强度随时间的变化率的大小应为()图5A. B. C. D.解析当线框绕过圆心O的转动轴以角速度匀速转动时,由于面积的变化产生感应电动势,从而产生感应电流。设半圆的半

5、径为r,导线框的电阻为R,即I1。当线框不动,磁感应强度变化时,I2,因I1I2,可得,选项C正确。答案C6.如图6甲所示,边长为L2.5 m、质量为m0.5 kg的正方形绝缘金属线框平放在光滑的水平桌面上,磁感应强度B0.8 T的匀强磁场方向竖直向上,金属线框的一边ab与磁场的边界MN重合。在力F作用下金属线框由静止开始向左运动,在5 s时从磁场中拉出,力F做功1.92 J,并测得金属线框中的电流随时间变化的图象如图乙所示。已知金属线框的总电阻为R4 ,则下列说法中正确的是()图6A.金属线框从磁场中拉出的过程中,线框中的感应电流方向为badcbB.t2 s时,金属线框的速度为2 m/sC.

6、金属框从磁场拉出过程线框中产生的焦耳热是2 JD.金属框从磁场拉出过程线框中产生的焦耳热是1.67 J解析由楞次定律(或右手定则),线框中感应电流的方向为abcda,A错误;设t2.0 s时的速度为v,据题意有BLvIR,解得v m/s0.4 m/s,B错误;由BLvIR,QWFmv2得QWFm()21.92 J0.5()2 J1.67 J,C错误,D正确。答案D二、多项选择题7.(2014江苏单科,7)如图7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()图7A.增加线圈的匝数 B.提高交流电源的频率C.将金属杯

7、换为瓷杯 D.取走线圈中的铁芯解析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。答案AB8.(2015山东理综,17)如图8,一均匀金属圆盘绕通过其圆心且与盘面垂直的轴逆时针匀速转动。现施加一垂直穿过圆盘的有界匀强磁场,圆盘开始减速。在圆盘减速过程中,以下说法正确的是()图8A.处于磁场中的圆盘部分,靠近圆心处电势高B.所加磁场越强越易使圆盘停止转动C.若所加磁场反向,圆盘将加速

8、转动D.若所加磁场穿过整个圆盘,圆盘将匀速转动解析由右手定则可知,处于磁场中的圆盘部分,靠近圆心处电势高,选项A正确;根据EBLv可知所加磁场越强,则感应电动势越大,感应电流越大,产生的阻碍圆盘转动的安培力越大,则圆盘越容易停止转动,选项B正确;若加反向磁场,安培力仍是阻力,阻碍圆盘的转动,故圆盘仍减速转动,选项C错误;若所加磁场穿过整个圆盘,穿过圆盘的磁通量没有变化,则圆盘中无感应电流,不产生安培力,圆盘匀速转动,选项D正确。答案ABD9.(2016广东七校联考)如图9所示,在磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中,有一水平放置的U形导轨,导轨左端连接一阻值为R的电阻,导轨电阻不计。导轨间

9、距离为L,在导轨上垂直放置一根长度为L的金属棒MN,金属棒与导轨接触良好,电阻为r,用外力拉着金属棒向右以速度v做匀速运动。则金属棒运动过程中()图9A.金属棒中的电流方向为由N到MB.电阻R两端的电压为BLvC.金属棒受到的安培力大小为D.电阻R产生焦耳热的功率为解析由右手定则可知金属棒MN中的电流方向为由N到M,故A正确;MN产生的感应电动势为EBLv,则电阻R两端的电压为U,故B错误;回路中感应电流大小为I,金属棒MN受到的安培力大小为FBIL,故C正确;电阻R产生焦耳热的功率为PI2R()2R,故D错误。答案AC10.(2016山东莱州一中期末)如图10所示,两根间距为l的光滑平行金属

10、导轨与水平面夹角为,导轨电阻不计,图中虚线下方区域内存在磁感应强度为B的匀强磁场,磁场方向垂直于导轨面向上。两质量均为m、长均为l、电阻均为R的金属杆垂直于导轨放置,且与导轨接触良好。开始时金属杆ab处在与磁场上边界相距l的位置,金属杆cd处在导轨的最下端,被与导轨垂直的两根小柱挡住。现将金属杆ab由静止释放,金属杆ab刚进入磁场便开始做匀速直线运动,已知重力加速度为g,则()图10A.金属杆ab进入磁场时的感应电流方向为由b到aB.金属杆ab进入磁场时的速度大小为C.金属杆ab进入磁场后产生的感应电动势为D.金属杆ab进入磁场后金属杆cd对两根小柱的压力大小为零解析由右手定则可知,金属杆ab

11、进入磁场时的感应电流方向为由b到a,选项A正确;金属杆下滑进入磁场过程,由动能定理得mglsin mv2,解得v,选项B正确;金属杆ab在磁场中做匀速直线运动,有mgsin BIl,其中I,得E,选项C错误;金属杆ab进入磁场后在金属杆cd中产生由c到d的电流,由左手定则可知,cd受到沿导轨平面向下的安培力,故cd对两根小柱的压力大小不为零,选项D错误。答案AB三、非选择题11.(2015浙江理综,24)小明同学设计了一个“电磁天平”,如图11甲所示,等臂天平的左臂为挂盘,右臂挂有矩形线圈,两臂平衡。线圈的水平边长L0.1 m,竖直边长H0.3 m,匝数为N1。线圈的下边处于匀强磁场内,磁感应

12、强度B01.0 T,方向垂直线圈平面向里。线圈中通有可在02.0 A范围内调节的电流I。挂盘放上待测物体后,调节线圈中电流使天平平衡,测出电流即可测得物体的质量。(重力加速度取g10 m/s2)图11(1)为使电磁天平的量程达到0.5 kg,线圈的匝数N1至少为多少?(2)进一步探究电磁感应现象,另选N2100匝、形状相同的线圈,总电阻R10 ,不接外电流,两臂平衡。如图乙所示,保持B0不变,在线圈上部另加垂直纸面向外的匀强磁场,且磁感应强度B随时间均匀变大,磁场区域宽度d0.1 m。当挂盘中放质量为0.01 kg的物体时,天平平衡,求此时磁感应强度的变化率。解析(1)题中“电磁天平”中的线圈

13、受到安培力FN1B0IL由天平平衡可知:mgN1B0IL代入数据解得:N125匝(2)由电磁感应定律得:EN2N2Ld由欧姆定律得:I线圈受到的安培力FN2B0IL由天平平衡可得:mgNB0代入数据可得0.1 T/s答案(1)25匝(2)0.1 T/s12.如图12甲所示,一个阻值为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。金属线圈的半径为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。图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0。导线的电阻不计。求0至t1时间内:图12(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)穿过闭合线圈的磁场的面积为Sr由题图乙可知,磁感应强度B的变化率的大小为根据法拉第电磁感应定律得:EnnS由闭合电路欧姆定律可知流过电阻R1的电流为:I根据楞次定律可以判断,流过电阻R1的电流方向从b到a。(2)0至t1时间内通过电阻R1的电荷量为qIt1电阻R1上产生的热量为QI2R1t1。答案(1)方向从b到a(2)

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