2022版高考物理一輪復(fù)習(xí)第10章電磁感應(yīng)第2講法拉第電磁感應(yīng)定律自感和渦流訓(xùn)練含解析

第2講法拉第電磁感應(yīng)定律自感和渦流知識穩(wěn)固練習(xí)1．如下圖，鐵芯右邊繞有一個線圈，線圈兩端與滑動變阻器、電池組連成回路．左邊的鐵芯上套有一個環(huán)面積為0.02m2、電阻為0.1Ω的金屬環(huán)．鐵芯的橫截面積為0.01mA．金屬環(huán)中感應(yīng)電流方向是逆時針方向，感應(yīng)電動勢大小為4.0×10－3VB．金屬環(huán)中感應(yīng)電流方向是順時針方向，感應(yīng)電動勢大小為4.0×10－3VC．金屬環(huán)中感應(yīng)電流方向是逆時針方向，感應(yīng)電動勢大小為2.0×10－3VD．金屬環(huán)中感應(yīng)電流方向是順時針方向，感應(yīng)電動勢大小為2.0×10－3V【答案】C【解析】根據(jù)右手螺旋定那么可知，螺線管中的磁場方向豎直向上，所以通過金屬環(huán)的磁場方向豎直向下．當(dāng)磁場均勻增大時，根據(jù)楞次定律可知，感應(yīng)電流的方向是逆時針方向．E＝eq\f(ΔBS,Δt)＝eq\,1)V＝2×10－3V．故C正確．2．(2021年鹽城質(zhì)檢)如圖甲所示，圓形的剛性金屬線圈與一平行板電容器連接．線圈內(nèi)存在垂直于線圈平面的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的關(guān)系如圖乙所示(以圖示方向為正方向)．t＝0時刻，平行板電容器間一帶正電的粒子(重力可忽略不計)由靜止釋放．假設(shè)粒子運動未碰到極板，不計線圈內(nèi)部磁場變化對外部空間的影響．以下粒子在板間運動的速度圖像和位移圖像(以向上為正方向)正確的選項是()ABCD【答案】C3．(2021年西城二模)如圖甲所示，線圈abcd固定于勻強磁場中，磁場方向垂直紙面向外，磁感應(yīng)強度隨時間的變化情況如圖乙所示．以下關(guān)于ab邊所受安培力隨時間變化的F－t圖像(規(guī)定安培力方向向右為正)正確的選項是()ABCD【答案】C【解析】由楞次定律可知，感應(yīng)電流的方向為adcba.根據(jù)電磁感應(yīng)定律有E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝neq\f(ΔB,Δt)S，根據(jù)I＝neq\f(ΔB,RΔt)S，電流為定值．根據(jù)左手定那么，ab邊所受安培力的方向向右．由F＝BIL可知，安培力均勻增加，C正確．4．(2021年衡陽月考)如下圖，勻強磁場中有兩個導(dǎo)體圓環(huán)a、b，磁場方向與圓環(huán)所在平面垂直．磁感應(yīng)強度B隨時間均勻增大．兩圓環(huán)半徑之比為2∶1，圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢分別為Ea和Eb.不考慮兩圓環(huán)間的相互影響，以下說法正確的選項是()A．Ea∶Eb＝4∶1，感應(yīng)電流均沿逆時針方向B．Ea∶Eb＝4∶1，感應(yīng)電流均沿順時針方向C．Ea∶Eb＝2∶1，感應(yīng)電流均沿逆時針方向D．Ea∶Eb＝2∶1，感應(yīng)電流均沿順時針方向【答案】B【解析】根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔB,Δt)S，根據(jù)題意可得eq\f(Sa,Sb)＝eq\f(4,1)，故Ea∶Eb＝4∶1．感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場要阻礙原磁場的增大，即感應(yīng)電流產(chǎn)生向里的感應(yīng)磁場，根據(jù)楞次定律可得，感應(yīng)電流均沿順時針方向，B正確．5．高考使用的金屬探測器，是在考生入場前統(tǒng)一使用的合法預(yù)防考生作弊的輔助檢測設(shè)備．其結(jié)構(gòu)原理圖可簡化為以下圖．探測器運用的是電磁感應(yīng)原理，發(fā)射線圈(外環(huán))產(chǎn)生垂直于線圈平面、大小和方向交替變化的磁場，內(nèi)環(huán)線圈是接收線圈，用來收集被查金屬目標(biāo)發(fā)出的磁場(接收線圈能完全屏蔽發(fā)射線圈產(chǎn)生的磁場)．隨著磁場方向的反復(fù)變化，它會與所遇的任何導(dǎo)體物發(fā)生作用，導(dǎo)致目標(biāo)物自身也會產(chǎn)生微弱的磁場，來自目標(biāo)物的磁場進入內(nèi)環(huán)線圈被接收到后，檢測器會發(fā)出報警聲．某一時刻發(fā)射線圈發(fā)射一向下的磁場，那么以下說法正確的選項是()A．如果發(fā)射線圈發(fā)射的向下磁場增強，那么金屬物中產(chǎn)生的渦流俯視時呈順時針方向B．如果發(fā)射線圈發(fā)射的向下磁場增強，那么金屬物中渦流產(chǎn)生的磁場也增強C．金屬物發(fā)出的磁場穿過接收線圈時，在接收線圈中會產(chǎn)生一個微弱的電流，探測器相應(yīng)的元件就是依據(jù)這一信號電流報警的D．金屬物發(fā)出的磁場穿過接收線圈時，如果在接收線圈中產(chǎn)生的微弱電流，俯視時呈逆時針方向，那么金屬物發(fā)出的穿過接收線圈的磁場方向向上【答案】C【解析】當(dāng)發(fā)射線圈發(fā)射的向下磁場增強，根據(jù)楞次定律，那么感應(yīng)磁場向上，依據(jù)右手螺旋定那么，那么感應(yīng)電流方向俯視呈逆時針方向，故A錯誤；如果發(fā)射線圈發(fā)射的向下磁場增強，那么金屬物中產(chǎn)生渦流，而不能確定渦流的磁場強弱，故B錯誤；當(dāng)接收線圈中產(chǎn)生一個微弱的電流，那么探測器相應(yīng)的元件因這一信號電流而發(fā)出報警聲，故C正確；如果接收線圈中產(chǎn)生的微弱電流俯視呈沿逆時針方向，那么金屬物發(fā)出的穿過接收線圈的磁場可能方向向上、大小減弱，也可能方向向下、大小增強，故D錯誤．6．(多項選擇)(2021年衡水名校模擬)如下圖，一個電阻值為R、匝數(shù)為n的圓形金屬線圈與阻值為2R的電阻R1連接成閉合回路，其余電阻不計．線圈的半徑為r1．在線圈中半徑為r2的圓形區(qū)域內(nèi)存在方向垂直于線圈平面向里的磁場，磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的關(guān)系式B＝10－4t(T)．在0至2s時間內(nèi)，以下說法正確的選項是()A．通過電阻R1上的電流方向由a到bB．通過電阻R1上的電流大小為eq\f(4nπr\o\al(2,2),3R)C．通過電阻R1上的電荷量為eq\f(8nπr\o\al(2,1),3R)D．電阻R1上產(chǎn)生的熱量為eq\f(64n2π2r\o\al(4,2),9R)【答案】BD【解析】根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝neq\f(ΔB,Δt)S，S＝πr2，由閉合電路歐姆定律有I＝eq\f(E,R＋2R).聯(lián)立以上各式解得通過電阻R1的電流大小為I＝eq\f(4nπr\o\al(2,2),3R).根據(jù)楞次定律可知，流經(jīng)R1的電流方向由b到a，故A錯誤，B正確．q＝It1＝eq\f(8nπr\o\al(2,2),3R)，故C錯誤．電阻R1上產(chǎn)生的熱量為Q＝I2(2R)t＝eq\f(64n2π2r\o\al(4,2),9R)，故D正確．綜合提升練習(xí)7．(2021年南京調(diào)研)如下圖的電路中，A1和A2是完全相同的燈泡，線圈L的直流電阻忽略不計．以下說法正確的選項是()A．閉合開關(guān)S時，A2先亮，A1后亮，最后A1比A2亮B．閉合開關(guān)S時，A1和A2始終一樣亮C．?dāng)嚅_開關(guān)S時，A2立即熄滅，A1過一會兒才熄滅D．?dāng)嚅_開關(guān)S時，A1和A2都要過一會兒才熄滅【答案】D【解析】閉合開關(guān)S時，A2立即正常發(fā)光，線圈中電流要增大，由于自感電動勢的阻礙，燈泡A1中電流只能逐漸增大，即A2先亮，A1后亮，最后一樣亮，A、B錯誤；斷開開關(guān)S時，A2原來的電流立即減小為零，線圈中產(chǎn)生自感電動勢，兩燈泡串聯(lián)和線圈組成回路，回路中電流從原來的值逐漸減小到零，那么A1和A2都要過一會兒才熄滅，C錯誤，D正確．8．(多項選擇)如下圖是用電流傳感器(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.以下圖是某同學(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像．關(guān)于這些圖像，以下說法正確的選項是()A．甲圖是開關(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．乙圖是開關(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C．丙圖是開關(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．丁圖是開關(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】BC【解析】開關(guān)S斷開或閉合時，電路中電流要發(fā)生突變，但是由于自感現(xiàn)象的存在，電流只能逐漸變化，最終到達穩(wěn)定．開關(guān)S由閉合變?yōu)閿嚅_時，通過傳感器1的電流立即減為0，由于自感現(xiàn)象的存在，通過L的電流不能突變．開關(guān)由斷開到閉合，傳感器1的電流先逐漸增大后不變．故B、C正確．9．如下圖，在絕緣光滑水平面上有一個邊長為L的單匝正方形線框abcd.其在外力的作用下以恒定的速度v向右運動進入磁感應(yīng)強度為B的有界勻強磁場區(qū)域．線框進入磁場的過程中線框平面保持與磁場方向