2019版高考物理一轮复习第十章电磁感应配餐作业29法拉第电磁感应定律自感和涡流

配餐作业(二十九)法拉第电磁感觉定律自感和涡流组·基础稳固题1．如下图是描绘电磁炉工作原理的表示图。炉子的内部有一个金属线圈，当电流通过线圈时，会产生磁场，这个磁场的大小和方向是不停变化的，这个变化的磁场又会惹起放在电磁炉上边的铁质(或钢质)锅底内产生感觉电流，因为锅底有电阻，所以感觉电流又会在锅底产生热效应，这些热能便起到加热物体的作用进而煮熟。因为电磁炉是以电磁感觉产生电流，利用电流的热效应产生热量，所以不是全部的锅或用具都合用。以下说法正确的选项是( )A．最好使用铝锅或铜锅B．最好使用平底不锈钢锅或铁锅C．最好使用陶瓷锅或耐热玻璃锅D．在电磁炉与铁锅之间放一层白纸后没法加热分析采用陶瓷锅或耐热玻璃锅没法形成涡流，C项错误；A、B项中均能形成涡流，铜和铝的电阻率小，电热少，效率低，相对来说采用平底不锈钢锅或铁锅为最正确，A项错误，B项正确；因为线圈产生的磁场能穿透白纸抵达锅底，在铁锅中产生涡流，可以加热，D项错误。答案B2．(多项选择)单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量Φ随时间t的关系图象如下图，则( )A．在t＝0时刻，线圈中磁通量最大，感觉电动势也最大B．在t＝1×10－2s时刻，感觉电动势最大C．在t＝2×10－2s时刻，感觉电动势为零D．在0～2×10－2s时间内，线圈中感觉电动势的均匀值为零1分析由法拉第电磁感觉定律知E∝Φ，故t＝0及t＝2×10－2s时刻，E＝0，A错，tC对；t＝1×10－2s，E最大，B项对；0～2×10－2s，Φ≠0，E≠0，D项错。答案BC3．(多项选择)如下图是研究通电自感实验的电路图，A、A是两个规格同样的小灯泡，12闭合开关S，调理电阻R，使两个灯泡的亮度同样，调理可变电阻R，使它们都正常发光，1而后断开开关S，再从头闭合开关S，则()A．闭合瞬时，A1马上变亮，A2渐渐变亮B．闭合瞬时，A2马上变亮，A1渐渐变亮C．稳固后，L和R两头电势差必定同样D．稳固后，A1和A2两头电势差不同样分析依据题设条件可知，闭合开关S，调理电阻R，使两个灯泡的亮度同样，说明此时电阻R接入电路的阻值与线圈L的电阻同样大，断开开关S，再从头闭合开关S的瞬时，依据自感原理，可判断A2马上变亮，而A1渐渐变亮，B项正确，A项错误；稳固后，自感现象消逝，依据题设条件，可判断线圈L和R两头的电势差必定同样，A1和A2两头电势差也同样，所以，C项正确，D项错误。答案BC4．如图甲所示，圆滑导轨水平搁置在斜向下且与水平方向夹角为60°的匀强磁场中，匀强磁场的磁感觉强度B随时间t的变化规律如图乙所示(规定斜向下为B的正方向)，导体棒ab垂直导轨搁置且与导轨接触优秀，除导体棒电阻R的阻值外，其他电阻不计，导体棒ab在水平外力作用下一直处于静止状态。规定a→b的方向为电流的正方向，水平向右的方向为外力的正方向，则在0～t1时间内，能正确反应流过导体棒ab的电流I和导体棒ab所受水平外力F随时间t变化的图象是( )2分析由楞次定律可判断回路中的电流方向一直为b→a，由法拉第电磁感觉定律可判定回路中的电流大小恒定，故A、B项错；由F安＝BIl可得F安随B的变化而变化，在0～t0时间内，F安方向水平向右，故外力F与F安等值反向，方向水平向左，为负值；在t0～t1时间内，F安方向改变，故外力F方向也改变，为正当，综上所述，D项正确。答案D如下图，两块水平搁置的金属板距离为d，用导线、开关K与一个n匝的线圈连结，线圈置于方向竖直向上的均匀变化的磁场B中。两板间放一台小型压力传感器，压力传感器上表面绝缘，在其上表面静止搁置一个质量为m、电荷量为q的带正电小球。K没有闭合时传感器有示数，K闭合时传感器示数变成本来的一半。则线圈中磁场B的变化状况和磁通量的变化率分别为( )A．正在加强，Φ＝mgdB．正在加强，ΔΦ＝mgdt2qt2nqC．正在减弱，ΦmgdD．正在减弱，ΔΦmgdt＝2qt＝2nq分析依据K闭合时传感器示数变成本来的一半，推出带正电小球受向上的电场力，即上极板带负电，下极板带正电，线圈感觉电动势的方向从上极板经线圈流向下极板，依据安培定章知感觉电流磁场的方向向下，与原磁场方向相反，又由楞次定律得线圈中磁场正在增Emg强；对小球受力剖析得qd＝2，此中感觉电动势3E＝nΔΦΦmgdt，代入得t＝2nq，故B项正确。答案B6．如下图，用一条横截面积为S的硬导线做成一个边长为L的正方形线框，把正方形线框的一半固定在均匀增大的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，磁感觉强度大小随时间的变化率B＝k(k>0)，虚线ab与正方形线框的一条对角线重合，导线的电阻率为ρ。t则以下说法正确的选项是()A．线框中产生顺时针方向的感觉电流B．线框拥有扩充的趋向2kBL2SC．若某时刻的磁感觉强度为B，则线框遇到的安培力为8ρkL2D．线框中ab两点间的电势差大小为2分析依据楞次定律判断线框中感觉电流产生的磁场方向向外，再由安培定章判断线框的感觉电流方向为逆时针，A项错误；依据楞次定律阻挡磁通量变化的含义可知线框应当有缩短的趋向，B项错误；线框中产生的感觉电动势为E＝Φ＝S′B＝kL2Et2，电流为I＝，tR线框的总电阻为＝ρ·4L，磁场中两条边每条遇到的安培力为F安＝BIL，而线框遇到的安RS22培力是这两个安培力的协力，所以有F＝2F安，联立以上各式可得F＝8ρ，C项正确；kL2a、b两点间的电势差应当是电源的路端电压，是电动势的一半即Uab＝4，D项错误。答案C7.(多项选择)如下图，在水平圆滑绝缘桌面上成立直角坐标系xOy，第一象限内存在垂直桌面向上的磁场，磁场的磁感觉强度B沿x轴正方向均匀增大且B＝k，一边长为a、电阻x为R的单匝正方形线圈ABCD在第一象限内以速度v沿x轴正方向匀速运动，运动中AB边始终与x轴平行，则以下判断正确的选项是()4A．线圈中的感觉电流沿逆时针方向ka2vB．线圈中感觉电流的大小为RC．为保持线圈匀速运动，可对线圈施加大小为k2a4vR的水平外力D．线圈不行能有两条边所受安培力大小相等分析由楞次定律得感觉电流沿顺时针方向，A项错误；设线圈向右挪动一段距离l，则经过线圈的磁通量变化为ΔΦ＝l·B·a2＝l·a2k，而所需时间为t＝l，依据xv法拉第电磁感觉定律，感觉电动势为E＝Φ2v，故感觉电流大小为Eka2v，B项t＝kaI＝＝RR正确；线圈匀速运动时，外力与安培力均衡，由均衡条件得＝(2－1)Ia＝2I＝k2a4v，CFBBkaR项正确；线圈的AB、CD两条边所受安培力大小相等，D项错误。答案BC8.(2018·中原名校质量考评)(多项选择)如图甲所示，圆滑“∠”形金属支架ABC固定在水平面里，支架处在垂直于水平面向下的匀强磁场中，一金属导体棒EF放在支架上，用一轻杆将导体棒与墙固定连结，导体棒与金属支架接触优秀，磁场随时间变化的规律如图乙所示，则以下说法正确的选项是( )A．t1时刻轻杆对导体棒的作使劲最大B．t2时刻轻杆对导体棒的作使劲为零C．t2到t3时间内，轻杆对导体棒的作使劲先增大后减小D．t2到t4时间内，轻杆对导体棒的作使劲方向不变5分析t1时刻磁感觉强度的变化率为零，所以回路中的感觉电流为零，导体棒遇到的安培力为零，所以轻杆对导体棒的作使劲为零，A项错误；t2时刻回路中的感觉电流不为零，但磁感觉强度为零，所以导体棒遇到的安培力为零，轻杆对导体棒的作使劲为零，B项正确；t2时刻杆对导体棒的作使劲为零，t3时刻杆对导体棒的作使劲也为零，过程中不为零，所以C项正确；t2到t3时间内，磁感觉强度增大，所以回路有缩短的趋向，导体棒遇到的安培力向左，轻杆对导体棒的作使劲向右，同理剖析，t3到t4时间内，杆对导体棒的作使劲向左，D项错误。答案BC【修养立意】考察数学在物理中的运用，是高考要求的五大能力之一，此题考察电磁感觉与二次函数的联合。B组·能力提高题9．如下图，已知大线圈的面积为2×10－3m2，小探测线圈有2000匝，小线圈的面积为5×10－4m2。整个串连回路的电阻是1000Ω，当电键S反向时测得Q＝5.0×10－7C。则被测处的磁感觉强度为( )A．1.25×10－4TB．5×10－4TC．2.5×10－4TD．1×10－3TEnΔΦQΔΦt分析由I＝R＝R，I＝t，得感觉电荷量公式Q＝nR，Φ＝2BS，联立得Q－4B＝R2nS，代入数据得B＝2.5×10T，故C对。答案C10．英国物理学家麦克斯韦以为，磁场变化时会在空间激发感生电场，如下图，一个半径为r的绝缘细圆环水平搁置，环内存在竖直向上的匀强磁场B，环上套一带电荷量为＋6q的小球。已知磁感觉强度B随时间均匀增添，其变化率为k，若小球在环上运动一周，则感生电场对小球的作使劲所做功的大小是( )1222A．0B.2rqkC．2πrqkD．πrqk分析变化的磁场产生的感生电动势为E＝B22tπr＝kπr，小球在环上运动一周感生2电场对其所做的功W＝qE＝πrqk，D项正确，A、B、C项错误。11．CD、EF是两条水平搁置的电阻可忽视的平行金属导轨，导轨间距为L，在水平导轨的左边存在磁感觉强度方向垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁感觉强度大小为B，磁场地区的长度为d，如下图。导轨的右端接有一电阻R，左端与一曲折的圆滑轨道光滑连结。将一阻值也为R的导体棒从曲折轨道上h高处由静止开释，导体棒最后恰巧停在磁场的右界限处。已知导体棒与水平导轨接触优秀，且动摩擦因数为μ，则以下说法正确的选项是( )Bd2ghA．电阻R的最大电流为RBdLB．流过电阻R的电荷量为RC．整个电路中产生的焦耳热为mgh1D．电阻R中产生的焦耳热为2mg(h－μd)分析由题图可知，导体棒刚进入磁场的瞬时速度最大，产生的感觉电流最大，由机械12E＝BLvBL2ghR的电荷量为q＝It能守恒有mgh＝2mv，所以I＝22R＝2R，A项错误；流过R7ΦBLdQ＝mgh－μmgd，＝2R＝2R，B项错误；由能量守恒定律可知整个电路中产生的焦耳热为11C项错误；因为导体棒的电阻也为R，则电阻R中产生的焦耳热为2Q＝2mg(h－μd)，D项正确。答案D12.(2017·天津)如下图，两根平行金属导轨置于水平面内，导轨之间接有电阻R。金属棒ab与两导轨垂直并保持优秀接触，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下。现使磁感觉强度随时间均匀减小，ab一直保持静止，以下说法正确的选项是( )A．ab中的感觉电流方向由b到aB．ab中的感觉电流渐渐减小C．ab所受的安培力保持不变D．ab所受的静摩擦力渐渐减小分析磁感觉强度随时间均匀减小，依据楞次定律判断回路中产生顺时针的电流，ab中的感觉电流方向由a到，故A项错误；依据法拉第电磁感觉定律，＝Φ＝B，bEntntS电阻必定，I＝nBS，磁通量随时间的变化率为定值，ab中的感觉电流不变，故B项错t·R误；安培力F＝BIL，磁感觉强度减小，安培力减小，故C项错误；ab一直保持静止说明静摩擦力和安培力为一对均衡力，故摩擦力渐渐减小，故D项正确。答案D13．(2017·江苏)如下图，两条相距d的平行金属导轨位于同一水平面内，其右端接一阻值为R的电阻。质量为的金属杆静置在导轨上，其左边的矩形匀强磁场地区的mMNPQ磁感觉强度大小为B、方向竖直向下。当该磁场地区以速度v0匀速地向右扫过金属杆后，金属杆的速度变成v。导轨和金属杆的电阻不计，导轨圆滑且足够长，杆在运动过程中一直与导轨垂直且两头与导轨保持优秀接触。求：8MN刚扫过金属杆时，杆中感觉电流的大小I。MN刚扫过金属杆时，杆的加快度大小a。PQ刚要走开金属杆时，感觉电流的功率P。分析(1)MN刚扫过金属杆时，杆上产生的感觉电动势E＝Bdv0,E感觉电流I＝R，Bdv0联立以上两式得I＝R。MN刚扫过金属杆时，杆遇到的安培力F＝BId，由牛顿第二定律F＝ma，B2d2v0联立以上两式得a＝mR。PQ刚要走开金属杆时，金属杆切割磁感线的速度v′＝v0－v，则感觉电动势′＝(0－)，EBdvvE′2电功率P＝R，B2d2v0－v2解得P＝R。Bdv0B2d2v0答案(1)R(2)mRB2d2v0－v2(3)R14．如下图，两条相距l的圆滑平行金属导轨位于同一水平面(纸面)内，其左端接一阻值为R的电阻；一与导轨垂直的金属棒置于两导轨上；在电阻、导轨和金属棒中间有一面积为S的地区，地区中存在垂直于纸面向里的均匀磁场，磁感觉强度大小B1随时间t的变化关系为1＝kt，式中k为常量；在金属棒右边还有一匀强磁场地区，地区左界限(虚线)BMN与导轨垂直，磁场的磁感觉强度大小为B0，方向也垂直于纸面向里。某时刻，金属棒在一外加水平恒力的作用下从静止开始向右运动，在t0时刻恰巧以速度v0超出MN，今后向右做匀速运动。金属棒与导轨一直互相垂直并接触优秀，它们的电阻均忽视不计。求：9在t＝0到t＝t0时间间隔内，流过电阻的电荷量的绝对值。在时刻t(t>t0)穿过回路的总磁通量和金属棒所受外加水平恒力的大小。分析(1)在金属棒未超出MN以前，t时刻穿过回路的磁通量为Φ＝ktS，①设在从t时刻到t＋t的时间间隔内，回路磁通量的变化量为ΔΦ，流过电阻R的电q。由法拉第电磁感觉定律有ε＝Φ荷量为t，②由欧姆定律有i＝εR，③q由电流的定义有i＝t，④kS联立①②③④式得|q|＝Rt，⑤kt0S由⑤式得，在t＝0到t＝t0的时间间隔内，流过电阻R的电荷量q的绝对值为|q|＝R。⑥(2)当t>0时，金属棒已超出，因为金属棒在右边做匀速运动，有f＝，⑦tMNMNF式中，f是外加水平恒力，F是匀强磁场施加的安培力。设此时回路中的电