《2020高考物理單元卷 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2020高考物理單元卷 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感(10頁珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、第四模塊 第9章 第2單元一、選擇題1關(guān)于線圈的自感系數(shù),下面說法正確的是()A線圈的自感系數(shù)越大,自感電動(dòng)勢(shì)就一定越大B線圈中電流等于零時(shí),自感系數(shù)也等于零C線圈中電流變化越快,自感系數(shù)越大D線圈的自感系數(shù)由線圈本身的因素及有無鐵芯決定解析:自感系數(shù)是由線圈自身的匝數(shù)、大小、形狀、有無鐵芯等因素決定,故BC錯(cuò)D對(duì);電動(dòng)勢(shì)不僅由自感系數(shù)決定,還與電流變化快慢有關(guān),故A錯(cuò)答案:D2如圖18甲所示,水平面上的平行導(dǎo)軌MN、PQ上放著兩根導(dǎo)體棒ab、cd,兩棒間用絕緣絲線系住開始,勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于紙面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化如圖18乙所示I和FT分別表示流過導(dǎo)體棒中的電流和絲線的拉力則在t0時(shí)
2、刻()圖18AI0,F(xiàn)T0 BI0,F(xiàn)T0CI0,F(xiàn)T0 DI0,F(xiàn)T0解析:t0時(shí)刻,磁場(chǎng)變化,磁通量變化,故I0;由于B0,故ab、cd受安培力均為零,絲線的拉力為零故C正確答案:C3如圖19豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,將一水平放置的金屬棒ab以水平速度v0拋出,設(shè)整個(gè)過程中,棒的取向不變,且不計(jì)空氣阻力,則金屬棒運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小變化情況應(yīng)是圖19()A越來越大B越來越小C保持不變D無法判斷解析:豎直速度不切割磁感線,只有水平速度切割磁感線,所以EBlv0,故C正確答案:C4如圖20所示,平行導(dǎo)軌間距為d,一端跨接一個(gè)電阻R,勻強(qiáng)磁場(chǎng)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
3、面一根金屬棒與導(dǎo)軌成角放置,金屬棒與導(dǎo)軌的電阻均不計(jì)當(dāng)金屬棒沿垂直于棒的方向以恒定的速度v在金屬導(dǎo)軌上滑行時(shí),通過電阻R的電流是()A. B.C. D.圖20解析:電流應(yīng)等于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)除以電阻R,問題在于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)應(yīng)如何計(jì)算能夠引起感應(yīng)電流的電動(dòng)勢(shì)是MN間產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì),所以有效切割長(zhǎng)度應(yīng)為.而用已知參數(shù)表示應(yīng)為,所以有效切割長(zhǎng)度l.則EBlv,I,所以選項(xiàng)D正確答案:D5物理實(shí)驗(yàn)中,常用一種叫做“沖擊電流計(jì)”的儀器測(cè)定通過電路的電荷量,如圖21所示,探測(cè)線圈與沖擊電流計(jì)串聯(lián)后可用來測(cè)定磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度已知線圈匝數(shù)為n,面積為S,線圈與沖擊電流計(jì)組成的回路電阻為R.若將線圈放在被測(cè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,開
4、始線圈平面與磁場(chǎng)垂直,現(xiàn)把探測(cè)線圈翻轉(zhuǎn)180,沖擊電流計(jì)測(cè)出通過線圈的電荷量為q,圖21由上述數(shù)據(jù)可測(cè)出被測(cè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為()A. B.C. D.解析:由En,I,qIt,得q,當(dāng)線圈翻轉(zhuǎn)180時(shí),2BS,故B,故選A.答案:A6如圖22(a)、(b)所示的電路中,電阻R和自感線圈L的電阻值都很小,且小于燈A的電阻,接通S,使電路達(dá)到穩(wěn)定,燈泡A發(fā)光,則()圖22A在電路(a)中,斷開S后,A將逐漸變暗B在電路(a)中,斷開S后,A將先變得更亮,然后逐漸變暗C在電路(b)中,斷開S后,A將逐漸變暗D在電路(b)中,斷開S后,A將先變得更亮,然后漸漸變暗解析:(a)電路中,燈A和線圈L串聯(lián),
5、電流相同,斷開S時(shí),線圈上產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì),阻礙原電流的減小,通過R、A形成回路,漸漸變暗(b)電路中電阻R和燈A串聯(lián),燈A的電阻大于線圈L的電阻,電流則小于線圈L中的電流,斷開S時(shí),電源不給燈供電,而線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的減小,通過R、A形成回路,燈A中電流比原來大,變得更亮,然后漸漸變暗所以選項(xiàng)AD正確答案:AD7(2020年北師大)如圖23所示,等腰直角三角形OPQ區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng),另有一等腰直角三角形導(dǎo)線框ABC以恒定的速度沿垂直于磁場(chǎng)方向穿過磁場(chǎng),穿越過程中速度方向始終與AB邊垂直,且保持AC平行于OQ.關(guān)于線框中的感應(yīng)電流,以下說法正確的是()A開始進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)感應(yīng)電流最小B開
6、始進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)感應(yīng)電流最大C開始進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)感應(yīng)電流沿順時(shí)針方向D開始穿出磁場(chǎng)時(shí)感應(yīng)電流沿順時(shí)針方向圖23解析:本題考查導(dǎo)體棒切割磁感線的有效長(zhǎng)度和電磁感應(yīng)產(chǎn)生感應(yīng)電流方向的判斷導(dǎo)體切割磁感線的有效長(zhǎng)度就是產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的導(dǎo)體兩端點(diǎn)的連線在切割速度v的垂直方向上投影的長(zhǎng)度,所以剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)電流最大,之后一直減小,A、B項(xiàng)錯(cuò)誤;由楞次定律知整個(gè)過程感應(yīng)電流的磁場(chǎng)向外,故電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向,D項(xiàng)正確答案:D8(2020年山東卷)如圖24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
7、界開始到C點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)為止,下列結(jié)論正確的是()圖24A感應(yīng)電流方向不變BCD段直導(dǎo)線始終不受安培力C感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值EmBavD感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)平均值Bav解析:導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),由右手定則可知,感應(yīng)電流方向不變,A正確感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值即切割磁感線等效長(zhǎng)度最大時(shí)的電動(dòng)勢(shì),故EmBav,C正確 Ba2 t 由得Bav,D正確答案:ACD9如圖25所示是測(cè)定自感系數(shù)很大的線圈L直流電阻的電路,L兩端并聯(lián)一只電壓表,用來測(cè)自感線圈的直流電壓,在測(cè)量完畢后,將電路解體時(shí)應(yīng)先()圖25A斷開S1B斷開S2C拆除電流表D拆除電阻R解析:當(dāng)S1、S2均閉合時(shí),電壓表與線圈L并聯(lián);當(dāng)S2閉合而S1斷開時(shí)
8、,電壓表與線圈L串聯(lián),所以在干路斷開前后自感線圈L中電流方向相同而電壓表中電流方向相反只要不斷開S2,線圈L與電壓表就會(huì)組成回路,在斷開干路時(shí),L中產(chǎn)生與原來電流同方向的自感電流,使電壓表中指針反向轉(zhuǎn)動(dòng)而可能損壞電壓表正確答案為B.答案:B10(2020年山東卷)兩根足夠長(zhǎng)的光滑導(dǎo)軌豎直放置,間距為L(zhǎng),底端接阻值為R的電阻將質(zhì)量為m的金屬棒懸掛在一個(gè)固定的輕彈簧下端,金屬棒和導(dǎo)軌接觸良好,導(dǎo)軌所在平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直,如圖26所示,除電阻R外其余電阻不計(jì)現(xiàn)將金屬棒從彈簧原長(zhǎng)位置由靜止釋放,則()圖26A釋放瞬間金屬棒的加速度等于重力加速度gB金屬棒向下運(yùn)動(dòng)時(shí),流過電阻R的電流方向
9、為abC金屬棒的速度為v時(shí),所受的安培力大小為FD電阻R上產(chǎn)生的總熱量等于金屬棒重力勢(shì)能的減少解析:在釋放的瞬間,速度為零,不受安培力的作用,只受到重力,A對(duì)由右手定則可得,電流的方向從b到a,B錯(cuò)當(dāng)速度為v時(shí),產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為EBlv,受到的安培力為FBIL,計(jì)算可得F,C對(duì)在運(yùn)動(dòng)的過程中,是彈簧的彈性勢(shì)能、金屬棒的重力勢(shì)能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化,D錯(cuò)答案:AC二、計(jì)算題圖2711位于豎直平面內(nèi)的矩形平面導(dǎo)線框abdc,ab長(zhǎng)L11.0 m,bd長(zhǎng)L20.5 m,線框的質(zhì)量m0.2 kg,電阻R2 .其下方有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,該區(qū)域的上、下邊界PP和QQ均與ab平行兩邊界間距離為H,HL2,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)
10、度B1.0 T,方向與線框平面垂直。如圖27所示,令線框的dc邊從離磁場(chǎng)區(qū)域上邊界PP的距離為h0.7 m處自由下落已知線框的dc邊進(jìn)入磁場(chǎng)以后,ab邊到達(dá)邊界PP之前的某一時(shí)刻線框的速度已達(dá)到這一階段的最大值問從線框開始下落,到dc邊剛剛到達(dá)磁場(chǎng)區(qū)域下邊界QQ的過程中,磁場(chǎng)作用于線框的安培力所做的總功為多少?(g取10 m/s2)解析:本題中重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能和動(dòng)能,而安培力做的總功使重力勢(shì)能一部分轉(zhuǎn)化為電能,電能的多少等于安培力做的功依題意,線框的ab邊到達(dá)磁場(chǎng)邊界PP之前的某一時(shí)刻線框的速度達(dá)到這一階段速度最大值,以v0表示這一最大速度,則有EBL1v0線框中電流I作用于線框上的安培力F
11、BL1I速度達(dá)到最大值條件是Fmg所以v04 m/s.dc邊繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)過程中,直至線框的ab邊達(dá)到磁場(chǎng)的上邊界PP,線框保持速度v0不變,故從線框自由下落至ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)過程中,由動(dòng)能定理得:mg(hL2)W安mvW安mvmg(hL2)0.8 Jab邊進(jìn)入磁場(chǎng)后,直到dc邊到達(dá)磁場(chǎng)區(qū)下邊界QQ過程中,作用于整個(gè)線框的安培力為零,安培力做功也為零,線框只在重力作用下做加速運(yùn)動(dòng),故線框從開始下落到dc邊剛到達(dá)磁場(chǎng)區(qū)域下邊界QQ過程中,安培力做的總功即為線框自由下落至ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)過程中安培力所做的功W安0.8 J負(fù)號(hào)表示安培力做負(fù)功答案:0.8 J12如圖28所示,平行導(dǎo)軌置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻
12、強(qiáng)磁場(chǎng)中(方向垂直于紙面向里),間距為L(zhǎng),左端電阻為R,其余電阻不計(jì),導(dǎo)軌右端接一電容為C的電容器現(xiàn)有一長(zhǎng)2L的金屬棒ab放在導(dǎo)軌上,ab以a為軸順時(shí)針以角速度轉(zhuǎn)過90的過程中,通過R的電荷量為多少?圖28解析:設(shè)ab棒以a為軸旋轉(zhuǎn)到b端剛脫離導(dǎo)軌的過程中,通過R的電荷量為Q1,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律和閉合電路的歐姆定律得:,SLLL2由電流定義I得Q1在這一過程中電容器充電的總電荷量QCCUm,Um為ab棒在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值即UmB2L(2L)2BLI2,解得:Q22BL2C當(dāng)ab棒脫離導(dǎo)軌后C對(duì)R放電,通過R的電荷量為Q2,所以整個(gè)過程中通過R的總電荷量為:QQ1Q2BL2(2C)答案:BL2(2C)