【金版學(xué)案】2016屆高考物理一輪習(xí)題第十章電磁反應(yīng)第2課法拉第電磁感應(yīng)定律自感_02

1、【金版學(xué)案】2016屆高考物理一輪習(xí)題第十章電磁反應(yīng)第2課法拉第電磁感應(yīng)定律自感_02 第2課 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感 考點(diǎn)一 法拉第電磁感應(yīng)定律 1感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) (1)概念：在中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì) (2)產(chǎn)生條件：穿過回路的發(fā)生改變，與電路是否閉合 (3)方向判斷：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向用或判斷 2法拉第電磁感應(yīng)定律 (1)內(nèi)容：電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過這一電路的磁通量變化率成正比 (2)公式：n為線圈匝數(shù) (3)感應(yīng)電流與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系：遵守定律，即I (4)導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)： 考點(diǎn)二 自感、渦流 1自感現(xiàn)象 由于通過導(dǎo)體自身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象 2自感電動(dòng)勢(shì) (1)

2、定義：在中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) (2)表達(dá)式： (3)自感系數(shù)L：相關(guān)因素：與線圈的、等因素有關(guān) 單位：亨利(H)，常用單位還有毫亨(mH)、微亨(H) 1 mH3H，1 H6H., 1 1如圖所示，電路中A、B是完全相同的燈泡，L是一帶鐵芯的線圈開關(guān)S原來(lái)閉合，則開關(guān)S斷開的瞬間(D ) AL中的電流方向改變，燈泡B立即熄滅 BL中的電流方向不變，燈泡B要過一會(huì)兒才熄滅 CL中的電流方向改變，燈泡A比B熄滅的慢 DL中的電流方向不變，燈泡A比B熄滅的慢 解析：當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)L與燈泡A組成回路，由于自感，L中的電流由原來(lái)數(shù)值逐漸減小，電流方向不變，A燈熄滅要慢些，B燈電流瞬間消失，立即熄滅，正確的

3、選項(xiàng)為 D. 2如圖所示的區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.電阻為R、半徑為L(zhǎng)、圓心角為45 °的扇形閉合導(dǎo)線框繞垂直于紙面的O軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)(O軸位于磁場(chǎng)邊界)則線框內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的有效值為(D ) BL22BL2A. 2R2R 2 2BL2BL2 D.4R4R 11解析：線框轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為.進(jìn)磁場(chǎng)的過程用時(shí)周期，出磁場(chǎng)的過程用時(shí)88 12BL2出磁場(chǎng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小都為I，則轉(zhuǎn)動(dòng)一周產(chǎn)生的感應(yīng)電流的有效值滿足：R ?1BL2?2BL21IRT?2R×4，解得I4R，D項(xiàng)正確 ?R2 課時(shí)作業(yè) 一、單項(xiàng)選擇題 1自然界的電、熱和磁等現(xiàn)象都是相互聯(lián)系的

4、，很多物理學(xué)家為尋找它們之間的聯(lián)系做出了貢獻(xiàn)下列說(shuō)法不正確的是(B) A奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，揭示了電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象之間的聯(lián)系 B歐姆發(fā)現(xiàn)了歐姆定律，說(shuō)明了熱現(xiàn)象和電現(xiàn)象之間存在聯(lián)系 C法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，揭示了磁現(xiàn)象和電現(xiàn)象之間的聯(lián)系 D焦耳發(fā)現(xiàn)了電流的熱效應(yīng)，定量得出了電能和內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系 解析：奧斯特實(shí)驗(yàn)和法拉第電磁感應(yīng)現(xiàn)象揭示了磁和電之間的聯(lián)系，A、C對(duì)；焦耳發(fā)現(xiàn)了電流的熱效應(yīng)，給出的焦耳定律公式能定量計(jì)算熱量，揭示電與熱的定量關(guān)系，D對(duì)；歐姆定律是電路規(guī)律，不能說(shuō)明熱現(xiàn)象和電現(xiàn)象之間存在聯(lián)系，B錯(cuò) 2下列說(shuō)法中正確的是(C) A自感電動(dòng)勢(shì)越大，自感系數(shù)越大 B線圈中的電流

5、變化越快，自感系數(shù)也越大 C插有鐵芯時(shí)線圈的自感系數(shù)會(huì)變大 D線圈的自感系數(shù)與電流的大小、電流變化的快慢、是否有鐵芯等都無(wú)關(guān) 解析：線圈的自感系數(shù)由線圈本身決定，與線圈的長(zhǎng)短、匝數(shù)的多少、粗細(xì)以及有無(wú)鐵芯有關(guān)，與電流大小、變化快慢、自感電動(dòng)勢(shì)的大小均無(wú)關(guān)故選C項(xiàng) 3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(C) A感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與線圈的匝數(shù)無(wú)關(guān) 3 B穿過線圈的磁通量越大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大 C穿過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：由EnA、B錯(cuò)誤，C正確B原與B

6、感的方向可相同亦可相反，D錯(cuò)誤 t 4一直升機(jī)停在南半球的地磁極上空該處地磁場(chǎng)的方向豎直向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.直升機(jī)螺旋槳葉片的長(zhǎng)度為l，螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率為f，順著地磁場(chǎng)的方向看螺旋槳，螺旋槳按順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)螺旋槳葉片的近軸端為a，遠(yuǎn)軸端為b，如 圖所示如果忽略a到轉(zhuǎn)軸中心線的距離，用E表示每個(gè)葉片中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，則(A) AEfl2B，且a點(diǎn)電勢(shì)低于b點(diǎn)電勢(shì) BE2fl2B，且a點(diǎn)電勢(shì)低于b點(diǎn)電勢(shì) CEfl2B，且a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì) DE2fl2B，且a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì) l解析：葉片轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EBlvBlfl2B；據(jù)右手定則判2 定a點(diǎn)電勢(shì)低于b點(diǎn)電勢(shì)，故選項(xiàng)A正確

7、5在如圖所示的電路中，a、b為兩個(gè)完全相同的燈泡，L 為自感線 圈，E為電源，S為開關(guān)關(guān)于兩燈泡點(diǎn)亮和熄滅的先后次序，下列說(shuō)法正 確的是(C) A合上開關(guān)，a先亮，b后亮；斷開開關(guān)，a、b同時(shí)熄滅 B合上開關(guān)，b先亮，a后亮；斷開開關(guān)，a先熄滅，b后熄滅 C合上開關(guān)，b先亮，a后亮；斷開開關(guān)，a、b同時(shí)熄滅 D合上開關(guān)，a、b同時(shí)亮；斷開開關(guān)，b先熄滅，a后熄滅 解析：合上開關(guān)，b燈先亮，由于L的自感作用，a燈逐漸變亮；斷開開關(guān)，線圈L和燈b、a組成串聯(lián)回路，a、b一起變暗直至熄滅故選C. 二、不定項(xiàng)選擇題 I6關(guān)于EL(CD) t A自感電動(dòng)勢(shì)與電流的變化量成正比 B自感電動(dòng)勢(shì)與自感系數(shù)成正

8、比 C自感電動(dòng)勢(shì)與自感系數(shù)、電流的變化量沒有直接關(guān)系 D自感電動(dòng)勢(shì)與電流的變化率成正比 4 解析：一個(gè)量與幾個(gè)量有關(guān)系時(shí)，談?wù)搩蓚€(gè)量之間是正比還是反比關(guān)系，一定要保持其他量不變才行，故A、B錯(cuò)，C對(duì)自感電動(dòng)勢(shì)與電流的變化率成正比，這是對(duì)的，D對(duì) 7某地的地磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的豎直分量方向向下，大小為4.5×105 T一靈敏電壓表 連接在當(dāng)?shù)厝牒：佣蔚膬砂?，河?00 m，該河段漲潮和落潮時(shí)有海水(視為導(dǎo)體)流過設(shè)落潮時(shí)，海水自西向東流，流速為2 m/s.下列說(shuō)法正確的是(AC) A河北岸的電勢(shì)較高 B河南岸的電勢(shì)較高 C電壓表記錄的電壓為9 mV D電壓表記錄的電壓為5 mV 解析：海水

9、在落潮時(shí)自西向東流，該過程可以理解為：自西向東運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體棒在切割豎直向下的磁場(chǎng)根據(jù)右手定則，右岸即北岸是正極電勢(shì)高，南岸電勢(shì)低，A對(duì)B錯(cuò)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律EBLv4.5×105×100×2 V9×103 V，C對(duì)D錯(cuò) 8將一磁鐵緩慢或迅速地插到閉合線圈中的同一位置，兩次發(fā)生變化的物理量不同的是(BC) A磁通量的變化量 B磁通量的變化率 C感應(yīng)電流的電流大小 D流過線圈導(dǎo)體橫截面中的電荷量 解析：迅速插時(shí)磁通量變化率大，產(chǎn)生的感應(yīng)電流大，B、C對(duì)；兩種方法，磁通量都是增加，磁通量變化量相同q 橫截面中的電荷量相同 9如圖所示，理想變壓器左線圈與導(dǎo)軌相

10、連接，導(dǎo)體棒ab 可在導(dǎo)軌上滑動(dòng)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，以下說(shuō)法正確的是(BCD) Aab棒勻速向右滑，c、d兩點(diǎn)中c點(diǎn)電勢(shì)高 Bab棒勻加速右滑，c、d兩點(diǎn)中d點(diǎn)電勢(shì)高 Cab棒勻減速右滑，c、d兩點(diǎn)中c點(diǎn)電勢(shì)高 Dab棒勻加速左滑，c、d兩點(diǎn)中c點(diǎn)電勢(shì)高 解析：ab棒勻速向右滑，產(chǎn)生的感應(yīng)電流是恒定的，cd中沒有電流流過，A錯(cuò)；ab棒勻加速右滑，左線圈中向下的磁場(chǎng)增加，右線圈向上的磁場(chǎng)增加，感應(yīng)電流產(chǎn)生向下的 5 R 磁場(chǎng)，電流從d通過電燈到c，B對(duì)；ab棒勻加速左滑，左線圈中向上的磁場(chǎng)增加，右線圈向下的磁場(chǎng)增加，感應(yīng)電流產(chǎn)生向上的磁場(chǎng)，電流從c通過電燈到d，D對(duì)；ab棒勻減速右滑，左線圈

11、中向下的磁場(chǎng)減弱，右線圈向上的磁場(chǎng)減弱，感應(yīng)電流產(chǎn)生向上的磁場(chǎng)，電流從c通過電燈到d，C對(duì) 10穿過閉合回路的磁通量隨時(shí)間t變化的圖象分別如圖甲、乙、丙、丁所示，下列關(guān)于回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的論述，正確的是(ABC ) A圖甲中回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零 B圖乙中回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為一定值 C圖丙中回路在0t0時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大于在t02t0時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) D圖丁中回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可能恒定不變 解析：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等于磁通量的變化率，在磁通量的圖象上磁通量的變化率等于切線的斜率，甲的斜率為零，乙的斜率為一定值，A對(duì)、B對(duì)；圖丙中回路在0t0時(shí)間內(nèi)的斜率大于t02t0時(shí)間內(nèi)的斜率

12、，C對(duì)丁圖中的斜率先減小再增大，D錯(cuò)誤 三、非選擇題 11如圖所示，U形金屬框水平放置，右端與豎直墻壁相連，導(dǎo)體棒ab與框架的兩臂垂直放置，ab與框架構(gòu)成邊長(zhǎng)l1.0 m的正方形，整個(gè)回路的電阻R2 .質(zhì)量m1 kg的物體c置于水平地面上，并通過輕繩繞過定滑輪與ab相連，當(dāng)豎直向上的磁場(chǎng)按Bkt(k為恒量)均勻變化時(shí)，物體c對(duì)地面的壓力F隨時(shí)間t變化的圖象如圖所示不考慮一切摩擦，取g10 m/s2. 6 (1)在圖中用箭頭標(biāo)出ab棒中感應(yīng)電流的方向； (2)求出k的值 解析：(1)感應(yīng)電流方向由b指向a. (2)EBSkl2， tt Ekl2回路中的感應(yīng)電流I RR ab所受安培力： kl2k

13、2l3tFBIl×l. RR t5 s時(shí)，安培力大小等于c的重力10 N，即： k2×13×510，得k2 V/m2(或2 T/s) 2 答案：(1)由b指向a (2)2 V/m2(或2 T/s) 12如圖(1)甲所示是某人設(shè)計(jì)的一種振動(dòng)發(fā)電裝置，它的結(jié)構(gòu)是一個(gè)半徑為r0.1 m的有20匝的線圈套在輻射狀永久磁鐵槽中，磁場(chǎng)的磁感線均沿半徑方向均勻分布，如圖(1)乙所示在線圈所在位置磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小均為0.2 T，線圈的電阻為2 ，它的引出線接有8 的小燈泡L.外力推動(dòng)線圈框架的P端，使線圈做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，便有電流通過小燈泡當(dāng)線圈向右的位移隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖(2)所

14、示時(shí)：取x向右為正，試求： 7 (1)在圖(3)中畫出感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的圖象(在圖(1)中取電流經(jīng)L由CD為正)； (2)每一次推動(dòng)線圈運(yùn)動(dòng)過程中的作用力大??； (3)該發(fā)電機(jī)輸出的功率(摩擦等損耗不計(jì)) x解析：(1)從圖(2)可以看出，線圈往返的每次運(yùn)動(dòng)都是勻速直線運(yùn)動(dòng)，其速度為vt 0.08m/s0.8 m/s. 0.1 線圈做切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)： E2EnBLvnBv2r20×0.2×0.8×2×3.14×0.1 V2 V，感應(yīng)電流IAR1R282 0.2 A. 根據(jù)右手定則可得，當(dāng)線圈沿x正方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向

15、為負(fù)，可得到如圖所示的圖象 (2)由于線圈每次運(yùn)動(dòng)都是勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以每次運(yùn)動(dòng)過程中推力須等于安培力，即FFnnBILnBI2r20×0.2×0.2×2×3.14×0.1 N0.5 N. 8 (3)發(fā)電機(jī)的輸出功率即小燈泡的電功率 PI2R20.22×8 W0.32 W. 答案：(1)見解析圖 (2)0.5 N (3)0.32 W 13如圖(A)所示，固定于水平桌面上的金屬架cdef，處在一豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B0，金屬棒ab擱在框架上，可無(wú)摩擦地滑動(dòng)，此時(shí)adeb構(gòu)成一個(gè)邊長(zhǎng)為l的正方形，金屬棒的電阻為r，其余

16、部分的電阻不計(jì)從t0的時(shí)刻起，磁場(chǎng)開始均勻增加，磁感應(yīng)強(qiáng)度變化率的大小為k?k?B.求： t? (1)用垂直于金屬棒的水平拉力F使金屬棒保持靜止，寫出F的大小隨時(shí)間t變化的關(guān)系式 (2)如果豎直向下的磁場(chǎng)是非均勻增大的(即k不是常數(shù))，金屬棒以速度v0向什么方向勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，可使金屬棒中始終不產(chǎn)生感應(yīng)電流，寫出該磁感應(yīng)強(qiáng)度Bt隨時(shí)間t變化的關(guān)系式 (3)如果非均勻變化磁場(chǎng)在0t1時(shí)間內(nèi)的方向豎直向下，在t1t2時(shí)間內(nèi)的方向豎直向上，若t0時(shí)刻和t1時(shí)刻磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小均為B0，且adeb的面積均為l2.當(dāng)金屬棒按圖 (B)中的規(guī)律運(yùn)動(dòng)時(shí)，為使金屬棒中始終不產(chǎn)生感應(yīng)電流，請(qǐng)?jiān)趫D(C)中畫出變化的磁場(chǎng)的磁 lt1t0t2t1<. 感應(yīng)強(qiáng)度Bt隨時(shí)間變化的圖象?v ? 9 解析：(1)E Ekl2I， rrBkl2， tt 因?yàn)榻饘侔羰冀K靜止，在t時(shí)刻磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為BtB0kt，所以F外FABIl kl2kl3k2l2(B0k