【高考總動員】2022屆高三物理一輪復習課時提升練27法拉第電磁感應定律-自感現象-

課時提升練(二十七)法拉第電磁感應定律自感現象(限時：45分鐘)A組對點訓練——鞏固基礎學問題組一對E＝neq\f(ΔΦ,Δt)的理解應用1．穿過閉合回路的磁通量Φ隨時間t變化的圖象分別如圖9-2-18①～④所示，下列關于回路中產生的感應電動勢的論述，正確的是()圖9-2-18A．圖①中，回路產生的感應電動勢恒定不變B．圖②中，回路產生的感應電動勢始終在變大C．圖③中，回路在0～t1時間內產生的感應電動勢小于在t1～t2時間內產生的感應電動勢D．圖④中，回路產生的感應電動勢先變小再變大【解析】在圖①中，eq\f(ΔΦ,Δt)＝0，感應電動勢為零，故選項A錯；在圖②中，eq\f(ΔΦ,Δt)為肯定值，故感應電動勢不變，選項B錯；在圖③中，0～t1內的|eq\f(ΔΦ,Δt)|比t1～t2內的|eq\f(ΔΦ,Δt)|大，選項C錯；在圖④中，圖線上各點切線斜率的確定值先變小后變大，故選項D對．【答案】D2．如圖9-2-19甲所示，電路的左側是一個電容為C的電容器，電路的右側是一個環(huán)形導體，環(huán)形導體所圍的面積為S.在環(huán)形導體中有一垂直紙面對里的勻強磁場，磁感應強度的大小隨時間變化的規(guī)律如圖9-2-19乙所示，則在0～t0時間內電容器()甲乙圖9-2-19A．上極板帶正電，所帶電荷量為eq\f(CSB2－B1,t0)B．上極板帶正電，所帶電荷量為eq\f(CB2－B1,t0)C．上極板帶負電，所帶電荷量為eq\f(CSB2－B1,t0)D．上極板帶負電，所帶電荷量為eq\f(CB2－B1,t0)【解析】由題圖乙可知eq\f(ΔB,Δt)＝eq\f(B2－B1,t0)，B增大，依據楞次定律，感應電流沿逆時針方向，故電容器上極板帶正電，E＝neq\f(SΔB,Δt)＝eq\f(SB2－B1,t0)，Q＝CE＝eq\f(CSB2－B1,t0)，A正確．【答案】A3．如圖9-2-20所示，Q是單匝金屬線圈，MN是一個螺線管，它的繞線方法沒有畫出，Q的輸出端a、b和MN的輸入端c、d之間用導線相連，P是在MN的正下方水平放置的用細導線繞制的軟彈簧線圈．若在Q所處的空間加上與環(huán)面垂直的變化磁場，發(fā)覺在t1至t2時間段內彈簧線圈處于收縮狀態(tài)，則所加磁場的磁感應強度的變化狀況可能是()圖9-2-20【解析】在t1至t2時間段內彈簧線圈處于收縮狀態(tài)，說明此段時間內穿過線圈的磁通量變大，既穿過線圈的磁場的磁感應強度變大，則螺線管中電流變大，單匝金屬線圈Q產生的感應電動勢變大，所加磁場的磁感應強度的變化率變大，即B-t圖線的斜率變大，選項D正確．【答案】D題組二對E＝Blv的理解應用4．(2022·湖北八校聯考)如圖9-2-21所示，在國慶60周年閱兵盛典上，我國預警機“空警－2000”在天安門上空時機翼保持水平，以4.5×102km/h的速度自東向西飛行．該機的翼展(兩翼尖之間的距離)為50m，北京地區(qū)地磁場的豎直重量向下，大小為4.7×圖9-2-21A．兩翼尖之間的電勢差為2.9VB．兩翼尖之間的電勢差為1.1VC．飛行員左方翼尖的電勢比右方翼尖的電勢高D．飛行員左方翼尖的電勢比右方翼尖的電勢低【解析】飛機的飛行速度4.5×102km/h＝125m/s，飛機兩翼間的電動勢為E＝BLv＝4.7×10－5×【答案】C5．(多選)(2022·北京十八中模擬)如圖9-2-22所示，一導線彎成半徑為a的半圓形閉合回路．虛線MN右側有磁感應強度為B的勻強磁場，方向垂直于回路所在的平面．回路以速度v向右勻速進入磁場，直徑CD始終與MN垂直．從D點到達邊界開頭到C點進入磁場為止，下列結論正確的是()圖9-2-22A．感應電流方向不變B．CD段直導線始終不受安培力C．感應電動勢最大值Em＝BavD．感應電動勢平均值eq\x\to(E)＝eq\f(1,4)πBav【解析】由楞次定律可判定閉合回路中產生的感應電流方向始終不變，選項A正確；CD段電流方向是由D指向C，依據左手定則可知，CD段受到安培力，且方向豎直向下，選項B錯誤；當閉合回路有一半進入磁場時，產生的感應電動勢最大，Em＝Bav，選項C正確；由法拉第電磁感應定律得eq\x\to(E)＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(πBav,4)，選項D正確．【答案】ACD6．如圖9-2-23所示，金屬三角形導軌COD上放一根金屬棒MN，拉動MN使它以速度v在勻強磁場中向右勻速平動，若導軌和金屬棒都是粗細相同的均勻導體，它們的電阻率相同，則在MN運動過程中閉合電路的()圖9-2-23A．感應電動勢保持不變B．感應電流漸漸增大C．感應電流將保持不變D．感應電流漸漸減小【解析】拉動MN使它以速度v在勻強磁場中向右勻速平動，t時刻，導體棒切割磁感線的有效長度L＝vttanα，產生的感應電動勢E＝BLv＝Bv2ttanα，感應電動勢漸漸增大，選項A錯誤；粗細相同的均勻導體，它們的電阻率相同，單位長度電阻相同，設為R，回路總電阻R總＝R(vttanα＋vt/cosα＋vt)＝R(tanα＋1/cosα＋1)vt，產生的感應電流I＝E/R總是一恒量，選項C正確，B、D錯誤．【答案】C題組三自感和渦流7．(多選)(2022·江蘇蘇北四校調研)關于渦流，下列說法中正確的是()圖9-2-24A．真空冶煉爐是利用渦流來熔化金屬的裝置B．家用電磁爐鍋體中的渦流是由恒定磁場產生的C．阻尼擺搖擺時產生的渦流總是阻礙其運動D．變壓器的鐵芯用相互絕緣的硅鋼片疊成能減小渦流【解析】真空冶煉爐是用渦流來熔化金屬對其進行冶煉的，爐內放入被冶煉的金屬，線圈內通入高頻交變電流，這時被冶煉的金屬中產生渦流就能被熔化，故A正確；電磁爐利用高頻電流在電磁爐內部線圈中產生磁場，當含鐵質鍋具放置爐面時，鐵磁性鍋體被磁化，鍋具即切割交變磁感線而在鍋具底部產生交變的渦流，恒定磁場不會產生渦流，故B錯誤；阻尼擺搖擺時產生的渦流總是阻礙其運動，當金屬板從磁場中穿過時，金屬板板內感應出渦流會對金屬板的運動產生阻礙作用．故C正確；在整塊導體內部發(fā)生電磁感應而產生感應電流的現象稱為渦流現象，要損耗能量，不用整塊的硅鋼鐵芯，其目的是為了減小鍋流，故D正確．【答案】ACD8．如圖9-2-25所示的電路中，電源的電動勢為E，內阻為r，電感L的電阻不計，電阻R的阻值大于燈泡D的阻值．在t＝0時刻閉合開關S.經過一段時間后，在t＝t1時刻斷開S.下列表示A、B兩點間電壓UAB隨時間t變化的圖象中，正確的是()圖9-2-25【解析】S閉合時，由于電感L有感抗，經過一段時間電流穩(wěn)定時L電阻不計，可見電路的外阻是從大變小的過程．由U外＝eq\f(R外,R外＋r)E可知U外也是從大變小的過程，所以A、C錯誤．t1時刻斷開S，由于自感在L、R、D構成的回路中，電流從B向A，中間流過D，所以t1時刻UAB反向，B正確．【答案】BB組深化訓練——提升應考力量9．(多選)如圖9-2-26所示是圓盤發(fā)電機的示意圖．銅盤安裝在水平的銅軸上，它的邊緣正好在兩磁極之間，兩塊銅片C、D分別與轉動軸和銅盤的邊緣接觸．若銅盤半徑為L，勻強磁場的磁感應強度為B，回路的總電阻為R，從左往右看，銅盤以角速度ω沿順時針方向勻速轉動．則()圖9-2-26A．由于穿過銅盤的磁通量不變，故回路中無感應電流B．回路中感應電流大小不變，為eq\f(BL2ω,2R)C．回路中感應電流方向不變，為C→D→R→CD．回路中有周期性變化的感應電流【解析】把銅盤看作閉合回路的一部分，在銅盤以角速度ω沿順時針方向勻速轉動時，銅盤切割磁感線產生感應電動勢，回路中有感應電流，選項A錯誤；銅盤切割磁感線產生的感應電動勢為E＝eq\f(1,2)BL2ω，依據閉合電路歐姆定律，回路中感應電流I＝eq\f(E,R)＝eq\f(BL2ω,2R)，由右手定則可推斷出感應電流方向為C→D→R→C，選項B、C正確，D錯誤．【答案】BC10．(多選)如圖9-2-27所示的電路中，電容器的電容為C、帶電荷量為q，線圈匝數為n、橫截面積為S、電阻為r，線圈處于一個磁感應強度均勻減小的磁場中，磁感應強度方向水平向右且與線圈平面垂直，電路中兩個定值電阻的阻值分別為r和2r.則下列說法正確的是()圖9-2-27A．電容器上極板帶正電B．電容器下極板帶正電C．磁感應強度隨時間的變化率為eq\f(q,nSC)D．磁感應強度隨時間的變化率為eq\f(2q,nSC)【解析】由題圖可知，向右的磁場均勻減小，依據楞次定律，外電路r中的電流自右向左，所以電容器下極板帶正電，A錯、B對；由C＝eq\f(q,U)得：電容器兩端的電壓即電源的路端電壓U＝eq\f(q,C)，又由閉合電路歐姆定律可知：感應電動勢E＝2U＝eq\f(2q,C)，依據法拉第電磁感應定律有E＝neq\f(ΔB,Δt)S，聯立得：eq\f(ΔB,Δt)＝eq\f(2q,nSC)，C錯、D對．【答案】BD11．(2022·河南鄭州猜測)如圖9-2-28所示，兩根平行且光滑的金屬軌道固定在斜面上，斜面與水平面之間的夾角α＝53°，軌道上端接一只阻值為R＝0.4Ω的電阻，在軌道間存在垂直于軌道平面斜向上的勻強磁場，磁場的磁感應強度B＝0.5T，兩軌道之間的距離為L＝40cm，且軌道足夠長，電阻不計．現將一質量為m＝3g，有效電阻為r＝1.0Ω的金屬桿ab放在軌道上，且與兩軌道垂直，然后由靜止釋放，(g＝10m/s2)求：圖9-2-28(1)金屬桿ab下滑過程中可達到的最大速率；(2)金屬桿ab達到最大速率以后，電阻R每秒內產生的電熱．【解析】(1)當達到最大速度vm時，依據牛頓其次定律得mgsinα＝F安依據法拉第電磁感應定律，E＝BLvm依據閉合電路歐姆定律，I＝eq\f(BLvm,R＋r)依據安培力公式F安＝BIL解得vm＝0.84m/s.(2)依據能的轉化和守恒定律，達到最大速度后，電路中每秒鐘產生的熱量為Q＝mgvmsinα＝2.01×10－2J金屬桿每秒鐘產生的熱量為QR＝eq\f(R,R＋r)Q＝5.76×10－3J.【答案】(1)0.84m/s(2)5.76×10－3J12．(2022·山東濟南模擬)如圖9-2-29甲所示，不計電阻的平行金屬導軌豎直放置，導軌間距為L＝1m，上端接有電阻R＝3Ω，虛線OO′下方是垂直于導軌平面對里的勻強磁場．現將質量m＝0.1kg、電阻r＝1Ω的金屬桿ab從OO′上方某處垂直導軌由靜止釋放，桿下落過程中始終與導軌保持良好接觸，桿下落過程中的v-t圖象如圖9-2-29乙