金板学案高考物理一轮复习 第10章 第2课 法拉第电磁感应定律 自感练习.doc

第2课法拉第电磁感应定律自感1感应电动势(1)概念：在电磁感应现象中产生的电动势(2)产生条件：穿过回路的磁通量发生改变，与电路是否闭合无关(3)方向判断：感应电动势的方向用楞次定律或右手定则判断2法拉第电磁感应定律(1)内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量变化率成正比(2)公式：en，其中n为线圈匝数(3)感应电流与感应电动势的关系：遵守闭合电路欧姆定律，即i(4)导体切割磁感线时的感应电动势：切割方式电动势表达式说明垂直切割eblv导体棒与磁场方向垂直，磁场为匀强磁场式中l为导体切割磁感线的有效长度旋转切割中导体棒的平均速度等于中点位置的线速度l倾斜切割eblvsin (为v与b的夹角)旋转切割(以一端为轴)eblbl21自感现象由于通过导体自身的电流发生变化而产生的电磁感应现象2自感电动势(1)定义：在自感现象中产生的感应电动势(2)表达式：el(3)自感系数l：相关因素：与线圈的形状、长短、匝数以及是否有铁芯等因素有关单位：亨利(h)，常用单位还有毫亨(mh)、微亨(h)1 mh103h，1 h106h.,1如图所示，电路中a、b是完全相同的灯泡，l是一带铁芯的线圈开关s原来闭合，则开关s断开的瞬间(d)al中的电流方向改变，灯泡b立即熄灭bl中的电流方向不变，灯泡b要过一会儿才熄灭cl中的电流方向改变，灯泡a比b熄灭的慢dl中的电流方向不变，灯泡a比b熄灭的慢解析：当开关s断开时l与灯泡a组成回路，由于自感，l中的电流由原来数值逐渐减小，电流方向不变，a灯熄灭要慢些，b灯电流瞬间消失，立即熄灭，正确的选项为d.2如图所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为b.电阻为r、半径为l、圆心角为45 的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的o轴以角速度匀速转动(o轴位于磁场边界)则线框内产生的感应电流的有效值为(d)a.b.c. d.解析：线框转动的角速度为.进磁场的过程用时周期，出磁场的过程用时周期，进、出磁场时产生的感应电流大小都为i，则转动一周产生的感应电流的有效值满足：i2rtrt，解得i，d项正确课时作业一、单项选择题1自然界的电、热和磁等现象都是相互联系的，很多物理学家为寻找它们之间的联系做出了贡献下列说法不正确的是(b)a奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电现象和磁现象之间的联系b欧姆发现了欧姆定律，说明了热现象和电现象之间存在联系c法拉第发现了电磁感应现象，揭示了磁现象和电现象之间的联系d焦耳发现了电流的热效应，定量得出了电能和内能之间的转换关系解析：奥斯特实验和法拉第电磁感应现象揭示了磁和电之间的联系，a、c对；焦耳发现了电流的热效应，给出的焦耳定律公式能定量计算热量，揭示电与热的定量关系，d对；欧姆定律是电路规律，不能说明热现象和电现象之间存在联系，b错2下列说法中正确的是(c)a自感电动势越大，自感系数越大b线圈中的电流变化越快，自感系数也越大c插有铁芯时线圈的自感系数会变大d线圈的自感系数与电流的大小、电流变化的快慢、是否有铁芯等都无关解析：线圈的自感系数由线圈本身决定，与线圈的长短、匝数的多少、粗细以及有无铁芯有关，与电流大小、变化快慢、自感电动势的大小均无关故选c项3将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，关于线圈中产生的感应电动势和感应电流，下列表述正确的是(c)a感应电动势的大小与线圈的匝数无关b穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大c穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大d感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同解析：由en，a、b错误，c正确b原与b感的方向可相同亦可相反，d错误4一直升机停在南半球的地磁极上空该处地磁场的方向竖直向上，磁感应强度为b.直升机螺旋桨叶片的长度为l，螺旋桨转动的频率为f，顺着地磁场的方向看螺旋桨，螺旋桨按顺时针方向转动螺旋桨叶片的近轴端为a，远轴端为b，如图所示如果忽略a到转轴中心线的距离，用e表示每个叶片中的感应电动势，则(a)aefl2b，且a点电势低于b点电势be2fl2b，且a点电势低于b点电势cefl2b，且a点电势高于b点电势de2fl2b，且a点电势高于b点电势解析：叶片转动切割磁感线产生的感应电动势eblvblfl2b；据右手定则判定a点电势低于b点电势，故选项a正确5在如图所示的电路中，a、b为两个完全相同的灯泡，l 为自感线圈，e为电源，s为开关关于两灯泡点亮和熄灭的先后次序，下列说法正确的是(c)a合上开关，a先亮，b后亮；断开开关，a、b同时熄灭b合上开关，b先亮，a后亮；断开开关，a先熄灭，b后熄灭c合上开关，b先亮，a后亮；断开开关，a、b同时熄灭d合上开关，a、b同时亮；断开开关，b先熄灭，a后熄灭解析：合上开关，b灯先亮，由于l的自感作用，a灯逐渐变亮；断开开关，线圈l和灯b、a组成串联回路，a、b一起变暗直至熄灭故选c.二、不定项选择题6关于el的说法，正确的是(cd)a自感电动势与电流的变化量成正比b自感电动势与自感系数成正比c自感电动势与自感系数、电流的变化量没有直接关系d自感电动势与电流的变化率成正比解析：一个量与几个量有关系时，谈论两个量之间是正比还是反比关系，一定要保持其他量不变才行，故a、b错，c对自感电动势与电流的变化率成正比，这是对的，d对7某地的地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下，大小为4.5105 t一灵敏电压表连接在当地入海河段的两岸，河宽100 m，该河段涨潮和落潮时有海水(视为导体)流过设落潮时，海水自西向东流，流速为2 m/s.下列说法正确的是(ac)a河北岸的电势较高b河南岸的电势较高c电压表记录的电压为9 mvd电压表记录的电压为5 mv解析：海水在落潮时自西向东流，该过程可以理解为：自西向东运动的导体棒在切割竖直向下的磁场根据右手定则，右岸即北岸是正极电势高，南岸电势低，a对b错根据法拉第电磁感应定律eblv4.51051002 v9103 v，c对d错8将一磁铁缓慢或迅速地插到闭合线圈中的同一位置，两次发生变化的物理量不同的是(bc)a磁通量的变化量b磁通量的变化率c感应电流的电流大小d流过线圈导体横截面中的电荷量解析：迅速插时磁通量变化率大，产生的感应电流大，b、c对；两种方法，磁通量都是增加，磁通量变化量相同q，总电阻和磁通量变化量分别相同，故流过线圈导体横截面中的电荷量相同9如图所示，理想变压器左线圈与导轨相连接，导体棒ab 可在导轨上滑动，磁场方向垂直纸面向里，以下说法正确的是(bcd)aab棒匀速向右滑，c、d两点中c点电势高bab棒匀加速右滑，c、d两点中d点电势高cab棒匀减速右滑，c、d两点中c点电势高dab棒匀加速左滑，c、d两点中c点电势高解析：ab棒匀速向右滑，产生的感应电流是恒定的，cd中没有电流流过，a错；ab棒匀加速右滑，左线圈中向下的磁场增加，右线圈向上的磁场增加，感应电流产生向下的磁场，电流从d通过电灯到c，b对；ab棒匀加速左滑，左线圈中向上的磁场增加，右线圈向下的磁场增加，感应电流产生向上的磁场，电流从c通过电灯到d，d对；ab棒匀减速右滑，左线圈中向下的磁场减弱，右线圈向上的磁场减弱，感应电流产生向上的磁场，电流从c通过电灯到d，c对10穿过闭合回路的磁通量随时间t变化的图象分别如图甲、乙、丙、丁所示，下列关于回路中产生的感应电动势的论述，正确的是(abc)a图甲中回路产生的感应电动势为零b图乙中回路产生的感应电动势为一定值c图丙中回路在0t0时间内产生的感应电动势大于在t02t0时间内产生的感应电动势d图丁中回路产生的感应电动势可能恒定不变解析：感应电动势等于磁通量的变化率，在磁通量的图象上磁通量的变化率等于切线的斜率，甲的斜率为零，乙的斜率为一定值，a对、b对；图丙中回路在0t0时间内的斜率大于t02t0时间内的斜率，c对丁图中的斜率先减小再增大，d错误三、非选择题11如图所示，u形金属框水平放置，右端与竖直墙壁相连，导体棒ab与框架的两臂垂直放置，ab与框架构成边长l1.0 m的正方形，整个回路的电阻r2 .质量m1 kg的物体c置于水平地面上，并通过轻绳绕过定滑轮与ab相连，当竖直向上的磁场按bkt(k为恒量)均匀变化时，物体c对地面的压力f随时间t变化的图象如图所示不考虑一切摩擦，取g10 m/s2.(1)在图中用箭头标出ab棒中感应电流的方向；(2)求出k的值解析：(1)感应电流方向由b指向a.(2)eskl2，回路中的感应电流i，ab所受安培力：fbilktl.t5 s时，安培力大小等于c的重力10 n，即：10，得k2 v/m2(或2 t/s)答案：(1)由b指向a(2)2 v/m2(或2 t/s)12如图(1)甲所示是某人设计的一种振动发电装置，它的结构是一个半径为r0.1 m的有20匝的线圈套在辐射状永久磁铁槽中，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布，如图(1)乙所示在线圈所在位置磁感应强度b的大小均为0.2 t，线圈的电阻为2 ，它的引出线接有8 的小灯泡l.外力推动线圈框架的p端，使线圈做往复运动，便有电流通过小灯泡当线圈向右的位移随时间变化的规律如图(2)所示时：取x向右为正，试求：(1)在图(3)中画出感应电流随时间变化的图象(在图(1)中取电流经l由cd为正)；(2)每一次推动线圈运动过程中的作用力大小；(3)该发电机输出的功率(摩擦等损耗不计)解析：(1)从图(2)可以看出，线圈往返的每次运动都是匀速直线运动，其速度为v m/s0.8 m/s.线圈做切割磁感线运动产生的感应电动势：enblvnbv2r200.20.823.140.1 v2 v，感应电流i a0.2 a.根据右手定则可得，当线圈沿x正方向运动时，产生的感应电流方向为负，可得到如图所示的图象(2)由于线圈每次运动都是匀速直线运动，所以每次运动过程中推力须等于安培力，即ffnnbilnbi2r200.20.223.140.1 n0.5 n.(3)发电机的输出功率即小灯泡的电功率pi2r20.228 w0.32 w.答案：(1)见解析图(2)0.5 n(3)0.32 w13如图(a)所示，固定于水平桌面上的金属架cdef，处在一竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度的大小为b0，金属棒ab搁在框架上，可无摩擦地滑动，此时adeb构成一个边长为l的正方形，金属棒的电阻为r，其余部分的电阻不计从t0的时刻起，磁场开始均匀增加，磁感应强度变化率的大小为k.求：(1)用垂直于金属棒的水平拉力f使金属棒保持静止，写出f的大小随时间t变化的关系式(2)如果竖直向下的磁场是非均匀增大的(即k不是常数)，金属棒以速度v0向什么方向匀速运动时，可使金属棒中始终不产生感应电流，写出该磁感应强度bt随时间t变化的关系式(3)如果非均匀变化磁场在0t1时间内的方向竖直向下，在t1t2时间内的方向竖直向上，若t0时刻和t1时刻磁感应强度的大小均为b0，且adeb的面积均为l2.当金属棒按图(b)中的规律运动时，为使金属棒中始终不产生感应电流，请在图(c)中画出变化的磁场的磁感应强度bt随时间变化的图象.解析：(1)eskl2，i，因为金属棒始终静止，在t时刻磁场的磁