【高考總動(dòng)員】2022屆高三物理一輪復(fù)習(xí)課時(shí)提升練27法拉第電磁感應(yīng)定律-自感現(xiàn)象-

課時(shí)提升練(二十七)法拉第電磁感應(yīng)定律自感現(xiàn)象(限時(shí)：45分鐘)A組對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練——鞏固基礎(chǔ)學(xué)問(wèn)題組一對(duì)E＝neq\f(ΔΦ,Δt)的理解應(yīng)用1．穿過(guò)閉合回路的磁通量Φ隨時(shí)間t變化的圖象分別如圖9-2-18①～④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()圖9-2-18A．圖①中，回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定不變B．圖②中，回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)始終在變大C．圖③中，回路在0～t1時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)小于在t1～t2時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)D．圖④中，回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)先變小再變大【解析】在圖①中，eq\f(ΔΦ,Δt)＝0，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，故選項(xiàng)A錯(cuò)；在圖②中，eq\f(ΔΦ,Δt)為肯定值，故感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不變，選項(xiàng)B錯(cuò)；在圖③中，0～t1內(nèi)的|eq\f(ΔΦ,Δt)|比t1～t2內(nèi)的|eq\f(ΔΦ,Δt)|大，選項(xiàng)C錯(cuò)；在圖④中，圖線上各點(diǎn)切線斜率的確定值先變小后變大，故選項(xiàng)D對(duì)．【答案】D2．如圖9-2-19甲所示，電路的左側(cè)是一個(gè)電容為C的電容器，電路的右側(cè)是一個(gè)環(huán)形導(dǎo)體，環(huán)形導(dǎo)體所圍的面積為S.在環(huán)形導(dǎo)體中有一垂直紙面對(duì)里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖9-2-19乙所示，則在0～t0時(shí)間內(nèi)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(fù)電，所帶電荷量為eq\f(CSB2－B1,t0)D．上極板帶負(fù)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(jù)楞次定律，感應(yīng)電流沿逆時(shí)針?lè)较颍孰娙萜魃蠘O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(gè)螺線管，它的繞線方法沒(méi)有畫(huà)出，Q的輸出端a、b和MN的輸入端c、d之間用導(dǎo)線相連，P是在MN的正下方水平放置的用細(xì)導(dǎo)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(chǎng)，發(fā)覺(jué)在t1至t2時(shí)間段內(nèi)彈簧線圈處于收縮狀態(tài)，則所加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化狀況可能是()圖9-2-20【解析】在t1至t2時(shí)間段內(nèi)彈簧線圈處于收縮狀態(tài)，說(shuō)明此段時(shí)間內(nèi)穿過(guò)線圈的磁通量變大，既穿過(guò)線圈的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度變大，則螺線管中電流變大，單匝金屬線圈Q產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變大，所加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率變大，即B-t圖線的斜率變大，選項(xiàng)D正確．【答案】D題組二對(duì)E＝Blv的理解應(yīng)用4．(2022·湖北八校聯(lián)考)如圖9-2-21所示，在國(guó)慶60周年閱兵盛典上，我國(guó)預(yù)警機(jī)“空警－2000”在天安門(mén)上空時(shí)機(jī)翼保持水平，以4.5×102km/h的速度自東向西飛行．該機(jī)的翼展(兩翼尖之間的距離)為50m，北京地區(qū)地磁場(chǎng)的豎直重量向下，大小為4.7×圖9-2-21A．兩翼尖之間的電勢(shì)差為2.9VB．兩翼尖之間的電勢(shì)差為1.1VC．飛行員左方翼尖的電勢(shì)比右方翼尖的電勢(shì)高D．飛行員左方翼尖的電勢(shì)比右方翼尖的電勢(shì)低【解析】飛機(jī)的飛行速度4.5×102km/h＝125m/s，飛機(jī)兩翼間的電動(dòng)勢(shì)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(dǎo)線彎成半徑為a的半圓形閉合回路．虛線MN右側(cè)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直于回路所在的平面．回路以速度v向右勻速進(jìn)入磁場(chǎng)，直徑CD始終與MN垂直．從D點(diǎn)到達(dá)邊界開(kāi)頭到C點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)為止，下列結(jié)論正確的是()圖9-2-22A．感應(yīng)電流方向不變B．CD段直導(dǎo)線始終不受安培力C．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值Em＝BavD．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(chǎn)生的感應(yīng)電流方向始終不變，選項(xiàng)A正確；CD段電流方向是由D指向C，依據(jù)左手定則可知，CD段受到安培力，且方向豎直向下，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；當(dāng)閉合回路有一半進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，Em＝Bav，選項(xiàng)C正確；由法拉第電磁感應(yīng)定律得eq\x\to(E)＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(πBav,4)，選項(xiàng)D正確．【答案】ACD6．如圖9-2-23所示，金屬三角形導(dǎo)軌COD上放一根金屬棒MN，拉動(dòng)MN使它以速度v在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中向右勻速平動(dòng)，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(dòng)過(guò)程中閉合電路的()圖9-2-23A．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(dòng)MN使它以速度v在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中向右勻速平動(dòng)，t時(shí)刻，導(dǎo)體棒切割磁感線的有效長(zhǎng)度L＝vttanα，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝BLv＝Bv2ttanα，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)漸漸增大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；粗細(xì)相同的均勻?qū)w，它們的電阻率相同，單位長(zhǎng)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(xiàng)C正確，B、D錯(cuò)誤．【答案】C題組三自感和渦流7．(多選)(2022·江蘇蘇北四校調(diào)研)關(guān)于渦流，下列說(shuō)法中正確的是()圖9-2-24A．真空冶煉爐是利用渦流來(lái)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(chǎng)產(chǎn)生的C．阻尼擺搖擺時(shí)產(chǎn)生的渦流總是阻礙其運(yùn)動(dòng)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(lái)熔化金屬對(duì)其進(jìn)行冶煉的，爐內(nèi)放入被冶煉的金屬，線圈內(nèi)通入高頻交變電流，這時(shí)被冶煉的金屬中產(chǎn)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(nèi)部線圈中產(chǎn)生磁場(chǎng)，當(dāng)含鐵質(zhì)鍋具放置爐面時(shí)，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(chǎn)生交變的渦流，恒定磁場(chǎng)不會(huì)產(chǎn)生渦流，故B錯(cuò)誤；阻尼擺搖擺時(shí)產(chǎn)生的渦流總是阻礙其運(yùn)動(dòng)，當(dāng)金屬板從磁場(chǎng)中穿過(guò)時(shí)，金屬板板內(nèi)感應(yīng)出渦流會(huì)對(duì)金屬板的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生阻礙作用．故C正確；在整塊導(dǎo)體內(nèi)部發(fā)生電磁感應(yīng)而產(chǎn)生感應(yīng)電流的現(xiàn)象稱(chēng)為渦流現(xiàn)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(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，電感L的電阻不計(jì)，電阻R的阻值大于燈泡D的阻值．在t＝0時(shí)刻閉合開(kāi)關(guān)S.經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，在t＝t1時(shí)刻斷開(kāi)S.下列表示A、B兩點(diǎn)間電壓UAB隨時(shí)間t變化的圖象中，正確的是()圖9-2-25【解析】S閉合時(shí)，由于電感L有感抗，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間電流穩(wěn)定時(shí)L電阻不計(jì)，可見(jiàn)電路的外阻是從大變小的過(guò)程．由U外＝eq\f(R外,R外＋r)E可知U外也是從大變小的過(guò)程，所以A、C錯(cuò)誤．t1時(shí)刻斷開(kāi)S，由于自感在L、R、D構(gòu)成的回路中，電流從B向A，中間流過(guò)D，所以t1時(shí)刻UAB反向，B正確．【答案】BB組深化訓(xùn)練——提升應(yīng)考力量9．(多選)如圖9-2-26所示是圓盤(pán)發(fā)電機(jī)的示意圖．銅盤(pán)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(zhuǎn)動(dòng)軸和銅盤(pán)的邊緣接觸．若銅盤(pán)半徑為L(zhǎng)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，回路的總電阻為R，從左往右看，銅盤(pán)以角速度ω沿順時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)．則()圖9-2-26A．由于穿過(guò)銅盤(pán)的磁通量不變，故回路中無(wú)感應(yīng)電流B．回路中感應(yīng)電流大小不變，為eq\f(BL2ω,2R)C．回路中感應(yīng)電流方向不變，為C→D→R→CD．回路中有周期性變化的感應(yīng)電流【解析】把銅盤(pán)看作閉合回路的一部分，在銅盤(pán)以角速度ω沿順時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，銅盤(pán)切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，回路中有感應(yīng)電流，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；銅盤(pán)切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E＝eq\f(1,2)BL2ω，依據(jù)閉合電路歐姆定律，回路中感應(yīng)電流I＝eq\f(E,R)＝eq\f(BL2ω,2R)，由右手定則可推斷出感應(yīng)電流方向?yàn)镃→D→R→C，選項(xiàng)B、C正確，D錯(cuò)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(shù)為n、橫截面積為S、電阻為r，線圈處于一個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻減小的磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向水平向右且與線圈平面垂直，電路中兩個(gè)定值電阻的阻值分別為r和2r.則下列說(shuō)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(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化率為eq\f(q,nSC)D．磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化率為eq\f(2q,nSC)【解析】由題圖可知，向右的磁場(chǎng)均勻減小，依據(jù)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(cuò)、B對(duì)；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(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝2U＝eq\f(2q,C)，依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有E＝neq\f(ΔB,Δt)S，聯(lián)立得：eq\f(ΔB,Δt)＝eq\f(2q,nSC)，C錯(cuò)、D對(duì)．【答案】BD11．(2022·河南鄭州猜測(cè))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(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5T，兩軌道之間的距離為L(zhǎng)＝40cm，且軌道足夠長(zhǎng)，電阻不計(jì)．現(xiàn)將一質(zhì)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(guò)程中可達(dá)到的最大速率；(2)金屬桿ab達(dá)到最大速率以后，電阻R每秒內(nèi)產(chǎn)生的電熱．【解析】(1)當(dāng)達(dá)到最大速度vm時(shí)，依據(jù)牛頓其次定律得mgsinα＝F安依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，E＝BLvm依據(jù)閉合電路歐姆定律，I＝eq\f(BLvm,R＋r)依據(jù)安培力公式F安＝BIL解得vm＝0.84m/s.(2)依據(jù)能的轉(zhuǎn)化和守恒定律，達(dá)到最大速度后，電路中每秒鐘產(chǎn)生的熱量為Q＝mgvmsinα＝2.01×10－2J金屬桿每秒鐘產(chǎn)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(jì)南模擬)如圖9-2-29甲所示，不計(jì)電阻的平行金屬導(dǎo)軌豎直放置，導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)＝1m，上端接有電阻R＝3Ω，虛線OO′下方是垂直于導(dǎo)軌平面對(duì)里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．現(xiàn)將質(zhì)量m＝0.1kg、電阻r＝1Ω的金屬桿ab從OO′上方某處垂直導(dǎo)軌由靜止釋放，桿下落過(guò)程中始終與導(dǎo)軌保持良好接觸，桿下落過(guò)程中的v-t圖象如圖9-2-29乙