【優(yōu)化探究】2022屆高三物理一輪復(fù)習(xí)知能檢測：10-2法拉第電磁感應(yīng)定律-

[隨堂演練]1．(2022年阜陽模擬)電磁爐是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生的渦流，使鍋體發(fā)熱從而加熱食物，下列相關(guān)的說法中正確的是()A.鍋體中渦流的強(qiáng)弱與磁場變化的頻率有關(guān)B．電磁爐中通入電壓足夠高的直流電也能正常工作C．金屬或環(huán)保絕緣材料制成的鍋體都可以利用電磁爐來烹飪食物D．電磁爐的上表面一般都用金屬材料制成，以加快熱傳遞、削減熱損耗解析：渦流是高頻溝通電產(chǎn)生的磁場引起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，故選項A正確、B錯誤；電磁爐表面一般用絕緣材料制成，避開產(chǎn)生渦流，鍋體用金屬制成利用渦流加熱食物，故選項C、D錯誤．答案：A2．矩形導(dǎo)線框abcd固定在勻強(qiáng)磁場中，如圖甲所示，磁感線的方向與導(dǎo)線框所在平面垂直，規(guī)定磁場的正方向垂直于紙面對里，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t變化的規(guī)律如圖乙所示，則()A．從0到t1時間內(nèi)，導(dǎo)線框中電流的方向為adcbaB．從0到t1時間內(nèi)，導(dǎo)線框中電流越來越小C．從t1到t2時間內(nèi)，導(dǎo)線框中電流越來越大D．從t1到t2時間內(nèi)，導(dǎo)線框bc邊受到安培力大小保持不變解析：從0到t1時間內(nèi)，垂直于紙面對里的磁感應(yīng)強(qiáng)度減小，磁通量減小，依據(jù)楞次定律可推斷，導(dǎo)線框內(nèi)產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流，故A項正確；由公式E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝Seq\f(ΔB,Δt)，I＝eq\f(E,R)，由于磁場均勻減小，eq\f(ΔB,Δt)為一恒定值，線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小不變，故B、C項錯誤；磁感應(yīng)強(qiáng)度B均勻變化，由公式F＝BILbc知：bc邊受的安培力是變化的，故D項錯誤．答案：A3．(2021年高考北京理綜)如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面對里的勻強(qiáng)磁場中，金屬桿MN在平行金屬導(dǎo)軌上以速度v向右勻速滑動，MN中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E1；若磁感應(yīng)強(qiáng)度增為2B，其他條件不變，MN中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢變?yōu)镋2.則通過電阻R的電流方向及E1與E2之比E1∶E2分別為()A．c→a,2∶1 B．a(chǎn)→c,2∶1C．a(chǎn)→c,1∶2 D．c→a,1∶2解析：金屬桿垂直平動切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E＝Blv，推斷金屬桿切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向可用右手定則．由右手定則推斷可得，電阻R上的電流方向為a→c，由E＝Blv知，E1＝Blv，E2＝2Blv，則E1∶E2＝1∶2，故選項C正確．答案：C4．如圖所示，勻強(qiáng)磁場的方向垂直于電路所在平面，導(dǎo)體棒ab與電路接觸良好．當(dāng)導(dǎo)體棒ab在外力F作用下從左向右做勻加速直線運(yùn)動時，若不計摩擦和導(dǎo)線的電阻，整個過程中，燈泡L未被燒毀，電容器C未被擊穿，則該過程中()A．感應(yīng)電動勢將不變B．燈泡L的亮度變大C．電容器C的上極板帶負(fù)電D．電容器兩極板間的電場強(qiáng)度將減小解析：當(dāng)導(dǎo)體棒ab在外力F作用下從左向右做勻加速直線運(yùn)動時，由右手定則知，導(dǎo)體棒a端的電勢高，電容器C的上極板帶正電；由公式E＝BLv知，感應(yīng)電動勢將變大，導(dǎo)體棒兩端的電壓變大，燈泡L的亮度變大，由于場強(qiáng)E＝eq\f(U,d)，電容器兩極板間的電場強(qiáng)度將變大．故B正確，A、C、D錯．答案：B[限時檢測](時間：45分鐘，滿分：100分)[命題報告·老師用書獨具]學(xué)問點題號法拉第電磁感應(yīng)定律的理解2、3、7E＝nΔΦ/Δt的應(yīng)用5、9、11E＝Blv的應(yīng)用1、4、6、8導(dǎo)體棒切割類綜合分析10、12一、選擇題(本題共10小題，每小題7分，共70分，每小題只有一個選項正確，把正確選項前的字母填在題后的括號內(nèi))1．如圖所示，平行導(dǎo)軌間距為d，一端跨接一個電阻R，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)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θ角放置，金屬棒與導(dǎo)軌的電阻均不計．當(dāng)金屬棒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()A.eq\f(Bdv,R) B.eq\f(Bdvsinθ,R)C.eq\f(Bdvcosθ,R) D.eq\f(Bdv,Rsinθ)解析：導(dǎo)體棒與磁場垂直，速度與磁場垂直且與棒長度方向垂直，由E＝Blv，l＝eq\f(d,sinθ)得I＝eq\f(E,R)＝eq\f(Bdv,Rsinθ)，D正確．答案：D2．(2022年合肥模擬)下圖中甲～丁所示分別為穿過某一閉合回路的磁通量Φ隨時間t變化的圖象，關(guān)于回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢下列論述正確的是()A．圖甲中回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢恒定不變B．圖乙中回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢始終在變大C．圖丙中回路在0～t1時間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢小于在t1～t2時間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢D．圖丁中回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢先變小再變大解析：磁通量Φ隨時間t變化的圖象中，斜率表示感應(yīng)電動勢，所以圖甲中不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，圖乙中產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電動勢，圖丙中0～t1時間內(nèi)的感應(yīng)電動勢大于t1～t2時間內(nèi)的感應(yīng)電動勢，圖丁中感應(yīng)電動勢先變小再變大．答案：D3．將閉合多匝線圈置于僅隨時間變化的磁場中，線圈平面與磁場方向垂直，關(guān)于線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流，下列表述正確的是()A．感應(yīng)電動勢的大小與線圈的匝數(shù)無關(guān)B．穿過線圈的磁通量越大，感應(yīng)電動勢越大C．穿過線圈的磁通量變化越快，感應(yīng)電動勢越大D．感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向與原磁場方向始終相同解析：由法拉第電磁感應(yīng)定律E＝nΔΦ,Δt)知，感應(yīng)電動勢的大小與線圈匝數(shù)有關(guān)，A錯；感應(yīng)電動勢正比于eq\f(ΔΦ,Δt)，與磁通量的大小無直接關(guān)系，B錯誤，C正確；依據(jù)楞次定律知，感應(yīng)電流的磁場總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，即“增反減同”，D錯誤．答案：C4.某地的地磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的豎直重量方向向下，大小為4.5×10－5T．一靈敏電壓表連接在當(dāng)?shù)厝牒：佣蔚膬砂?，河?00m，該河段漲潮和落潮時有海水(視為導(dǎo)體)流過．設(shè)落潮時，海水自西向東流，流速為2m/s.下列說法正確的是()A．電壓表記錄的電壓為5mV，河南岸的電勢較高B．電壓表記錄的電壓為9mV，河北岸的電勢較高C．電壓表記錄的電壓為9mV，河南岸的電勢較高D．電壓表記錄的電壓為5mV，河北岸的電勢較高解析：由E＝Blv＝4.5×10－5×100×2V＝9×10－3V．再由右手定則可推斷河北岸電勢高，故B項正確．答案：B5．如圖所示，P、Q是兩根豎直且足夠長的金屬桿(電阻忽視不計)，處在垂直紙面對里的勻強(qiáng)磁場B中，MN是一個螺線管，它的繞線方法沒有畫出，P、Q的輸出端a、b和MN的輸入端c、d之間用導(dǎo)線相連，A是在MN的正下方水平放置在地面上的金屬圓環(huán)．現(xiàn)將金屬棒ef由靜止釋放，在下滑中始終與P、Q桿良好接觸且無摩擦．在金屬棒釋放后下列說法正確的是()A．A環(huán)中有大小不變的感應(yīng)電流B．A環(huán)中有越來越大的感應(yīng)電流C．A環(huán)對地面的壓力先減小后增大至恒定值D．A環(huán)對地面的壓力先增大后減小至恒定值解析：金屬棒ef從靜止釋放后，產(chǎn)生感應(yīng)電流I＝eq\f(Blv,R)，受力分析得mg－BIl＝ma，故其做a減小的加速運(yùn)動，當(dāng)a＝0后做勻速運(yùn)動．MN螺線管上的電流I＝eq\f(Blv,R)，隨v增大而增大，故A上產(chǎn)生與螺線管上相反的感應(yīng)電流，由于反向電流相互排斥，A環(huán)受到斥力，故對地面的壓力增大，當(dāng)ef勻速運(yùn)動時，電路中電流恒定，A環(huán)上不再產(chǎn)生感應(yīng)電流，對地面的壓力大小等于重力．C項錯誤，D項正確．由于A環(huán)上產(chǎn)生的I感正比于MN上電流的變化率，MN上電流的變化率由eq\f(Δv,Δt)打算，由此知IA漸漸減小，A、B項錯誤。答案：D6．如圖所示，長為L的金屬導(dǎo)線上端懸于C點，下端系一小球A，在豎直向下的勻強(qiáng)磁場中做圓錐擺運(yùn)動，轉(zhuǎn)動方向如圖所示，導(dǎo)線與豎直方向的夾角為θ，擺球的角速度為ω，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則金屬導(dǎo)線中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的高電勢端及大小為()A．C點eq\f(1,2)BL2ω B．C點eq\f(1,2)BL2ωsin2θC．A點eq\f(1,2)BL2ω D．A點eq\f(1,2)BL2ωsin2θ解析：由右手定則可推斷φC＞φA，即C端的電勢高于A端的電勢；金屬導(dǎo)線切割磁感線的有效長度為Lsinθ，所以導(dǎo)線中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為：E＝eq\f(1,2)B(Lsinθ)2ω＝eq\f(1,2)BL2ωsin2θ，故B正確．答案：B7．如圖所示，在方向垂直紙面對里，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場區(qū)域中有一個由均勻?qū)Ь€制成的單匝矩形線框abcd，線框以恒定的速度v沿垂直磁場方向向右運(yùn)動，運(yùn)動中線框dc邊始終與磁場右邊界平行，線框邊長ad＝l，cd＝2l.線框?qū)Ь€的總電阻為RA．流過線框截面的電量為eq\f(2Bl2,R)B．線框中的電流在ad邊產(chǎn)生的熱量為eq\f(2l3B2v,3R)C．線框所受安培力的合力為eq\f(2B2l2v,R)D．a(chǎn)d間的電壓為eq\f(Blv,3)解析：線框離開磁場的過程中，感應(yīng)電動勢E＝2Blv，由電路學(xué)問可知ad間的電壓為eq\f(Blv,3)，線框所受安培力的合力為F＝BI(2l)＝eq\f(4B2l2v,R)，產(chǎn)生的熱量Q＝I2Rt，t＝eq\f(l,v)，Qad＝eq\f(Q,6)，所以Qad＝eq\f(2l3B2v,3R).通過的電量q＝eq\f(ΔΦ,R)＝eq\f(2Bl2,R).答案：C8．如圖所示，金屬三角形導(dǎo)軌COD上放有一根金屬棒MN，拉動MN使它以速度v在勻強(qiáng)磁場中向右勻速平動，若導(dǎo)軌和金屬棒都是粗細(xì)相同的均勻?qū)w，它們的電阻率相同，則在MN運(yùn)動過程中閉合電路的()A．感應(yīng)電動勢保持不變B．感應(yīng)電流漸漸增大C．感應(yīng)電流將保持不變D．感應(yīng)電流漸漸減小解析：拉動MN使它以速度v在勻強(qiáng)磁場中向右勻速平動，t時刻，導(dǎo)體棒切割磁感線的有效長度l＝vttanα，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E＝Blv＝Bv2ttanα，感應(yīng)電動勢漸漸增大，選項A錯誤；粗細(xì)相同的均勻?qū)w，它們的電阻率相同，單位長度電阻相同，設(shè)為R，回路總電阻R總＝R(vttanα＋vt/cosα＋vt)＝R(tanα＋1/cosα＋1)vt，產(chǎn)生的感應(yīng)電流I＝E/R總是一恒量，選項C正確，B、D錯誤．答案：C9．在豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，水平放置一個不變形的單匝金屬圓線圈，線圈所圍的面積為0.1m2，線圈電阻為1Ω.規(guī)定線圈中感應(yīng)電流I的正方向從上往下看是順時針方向，如圖甲所示．磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間tA．在時間0～2s內(nèi)，I的最大值為0.02AB．在時間3～5s內(nèi)，I的大小越來越小C．前2s內(nèi)，通過線圈某截面的總電荷量為0.01CD．第3s內(nèi)，線圈的發(fā)熱功率最大解析：線圈所圍面積不變，因磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t的變化，引起磁通量的變化．由法拉第電磁感應(yīng)定律，E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(nSΔB,Δt)，其大小由圖象的斜率打算，在t＝0時，斜率最大，且eq\f(ΔB,Δt)＝0.1T/s，則Im＝0.01A，A錯誤；在時間3～5s內(nèi)，eq\f(ΔB,Δt)確定，產(chǎn)生恒定電流，B錯誤；第3s內(nèi)，eq\f(ΔB,Δt)＝0，沒有感應(yīng)電流，D錯誤；前2s內(nèi)，q＝eq\x\to(I)t＝eq\f(\x\to(E),R)·t＝eq\f(ΔB·S,R)＝0.01C，C正確.答案：C10．如圖所示，足夠長的光滑導(dǎo)軌傾斜放置，其下端連接一個定值電阻R，勻強(qiáng)磁場垂直于導(dǎo)軌所在平面，將ab棒在導(dǎo)軌上無初速度釋放，當(dāng)ab棒下滑到穩(wěn)定狀態(tài)時，速度為v，電阻R上消耗的功率為P.導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒電阻不計．下列推斷正確的是()A．導(dǎo)體棒的a端比b端電勢低B．a(chǎn)b棒在達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)前做加速度減小的加速運(yùn)動C．若磁感應(yīng)強(qiáng)度增大為原來的2倍，其他條件不變，則ab棒下滑到穩(wěn)定狀態(tài)時速度將變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)D．若換成一根質(zhì)量為原來2倍的導(dǎo)體棒，其他條件不變，則ab棒下滑到穩(wěn)定狀態(tài)時的功率將變?yōu)樵瓉淼?倍解析：導(dǎo)體棒下滑切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢相當(dāng)于電源，由右手定則知a端為正極，b端為負(fù)極，A項錯誤．感應(yīng)電動勢E＝BLv，I＝eq\f(E,R)，對ab受力分析有mgsinθ－eq\f(B2L2v,R)＝ma，則知導(dǎo)體棒做加速度減小的加速運(yùn)動，當(dāng)a＝0時，mgsinθ＝eq\f(B2L2vm,R)，得：vm＝eq\f(mgRsinθ,B2L2)，若B增大為原來的2倍，穩(wěn)定狀態(tài)時速度變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,4)，所以B項正確，C項錯．若質(zhì)量增大為原來的2倍，導(dǎo)體棒穩(wěn)定時的速度為原來的2倍，R的功率P＝eq\f(B2L2v2,R)，可知功率變?yōu)樵瓉淼?倍，D項錯．答案：B二、非選擇題(本題共2小題，共30分，解答時應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟，有數(shù)值計算的要注明單位)11．(15分)如圖所示，固定在勻強(qiáng)磁場中的水平導(dǎo)軌ab、cd的間距L1＝0.5m，金屬棒ad與導(dǎo)軌左端bc的距離為L2＝0.8m，整個閉合回路的電阻為R＝0.2Ω，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0＝1T的勻強(qiáng)磁場豎直向下穿過整個回路．a(chǎn)d桿通過滑輪和輕繩連接著一個質(zhì)量為m＝0.04kg的物體，不計一切摩擦，現(xiàn)使磁場以eq\f(ΔB,Δt)＝0.2T/s的變化率均勻地增大．求：(1)金屬棒上電流的方向．(2)感應(yīng)電動勢的大?。?3)物體剛好離開地面的時間(g＝10m/s2)．解析：(1)由楞次定律可以推斷，金屬棒上的電流由a到d.(2)由法拉第電磁感應(yīng)定律得：E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝Seq\f(ΔB,Δt)＝0.08V(3)物體剛好離開地面時，其受到的拉力F＝mg而拉力F又等于棒所受的安培力．即mg＝F安＝BIL1其中B＝B0＋eq\f(ΔB,Δt)