2022年高考物理大一輪復習 第九章 第2講 法拉第電磁感應定律 自感和渦流練習選擇題(每題6分,共30分)1.(xx江蘇蘇北四市二次調研)(多選)關于渦流,下列說法中正確是()A.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.阻尼擺擺動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2.(xx山西忻州四校第一次聯考)如圖所示的勻強磁場中有一根彎成45°的金屬線POQ,其所在平面與磁場垂直,長直導線MN與金屬線緊密接觸,起始時OA=l0,且MNOQ,所有導線單位長度電阻均為r,MN運動的速度為v,使MN勻速運動的外力為F,則外力F隨時間變化的規(guī)律圖正確的是()3.(xx廣東深圳南山質檢)(多選)如圖,A、B是相同的白熾燈,L是自感系數很大、電阻可忽略的自感線圈。下面說法正確的是()A.閉合開關S時,A、B燈同時亮,且正常發(fā)光B.閉合開關S時,B燈比A燈先亮,最后一樣亮C.閉合開關S時,A燈比B燈先亮,最后一樣亮D.斷開開關S時,A燈與B燈同時慢慢熄滅4.(xx江蘇蘇南五校聯考)如圖所示,鐵芯右邊繞有一個線圈,線圈兩端與滑動變阻器、電池組連成回路。左邊的鐵芯上套有一個環(huán)面積為0.02 m2、電阻為0.1 的金屬環(huán)。鐵芯的橫截面積為0.01 m2,且假設磁場全部集中在鐵芯中,金屬環(huán)與鐵芯截面垂直。調節(jié)滑動變阻器的滑動頭,使鐵芯中的磁感應強度每秒均勻增加0.2 T,則從上向下看()A.金屬環(huán)中感應電流方向是逆時針方向,感應電動勢大小為4.0×1 VB.金屬環(huán)中感應電流方向是順時針方向,感應電動勢大小為4.0×1 VC.金屬環(huán)中感應電流方向是逆時針方向,感應電動勢大小為2.0×1 VD.金屬環(huán)中感應電流方向是順時針方向,感應電動勢大小為2.0×1 V5.(xx河北石家莊質檢)法拉第發(fā)明了世界上第一臺發(fā)電機法拉第圓盤發(fā)電機。如圖所示,紫銅做的圓盤水平放置在豎直向下的勻強磁場中,圓盤圓心處固定一個搖柄,邊緣和圓心處各與一個黃銅電刷緊貼,用導線將電刷與電流表連接起來形成回路。轉動搖柄,使圓盤逆時針勻速轉動,電流表的指針發(fā)生偏轉。下列說法正確的是()A.回路中電流大小變化,方向不變B.回路中電流大小不變,方向變化C.回路中電流的大小和方向都周期性變化D.回路中電流方向不變,從b導線流進電流表B組xx年模擬·提升題組時間:45分鐘分值:50分一、選擇題(共6分)1.(xx浙江溫州十校聯考)(多選)如圖甲所示,正六邊形導線框abcdef放在勻強磁場中靜止不動,磁場方向與線框平面垂直,磁感應強度B隨時間t的變化關系如圖乙所示。t=0時刻,磁感應強度B的方向垂直紙面向里,設產生的感應電流順時針方向為正、豎直邊cd所受安培力的方向水平向左為正。則下面關于感應電流I和cd邊所受安培力F隨時間t變化的圖象中正確的是()二、非選擇題(共44分)2.(xx福建泉州一中質檢)(14分)如圖所示,兩根平行金屬導軌固定在同一水平面內,間距為l,導軌左端連接一個電阻。一根質量為m、電阻為r的金屬桿ab垂直放置在導軌上。在桿的右方距桿為d處有一個勻強磁場,磁場方向垂直于導軌平面向下,磁感應強度為B。對桿施加一個大小為F、方向平行于導軌的恒力,使桿從靜止開始運動,已知桿到達磁場區(qū)域時速度為v,之后進入磁場恰好做勻速運動。不計導軌的電阻,假定導軌與桿之間存在恒定的阻力。求:(1)導軌對桿ab的阻力大小f;(2)桿ab中通過的電流及其方向;(3)導軌左端所接電阻的阻值R。3.(xx浙江溫州八校聯考)(14分)如圖所示,相距為L的兩條足夠長光滑平行金屬導軌固定在水平面上,導軌由兩種材料組成。PG右側部分單位長度電阻為r0,且PQ=QH=GH=L。PG左側導軌與導體棒電阻均不計。整個導軌處于勻強磁場中,磁場方向垂直于導軌平面向下,磁感應強度為B。質量為m的導體棒AC在恒力F作用下從靜止開始運動,在到達PG之前導體棒AC已經勻速。(1)求當導體棒勻速運動時回路中的電流;(2)若導體棒運動到PQ中點時速度大小為v1,試計算此時導體棒的加速度;(3)若導體棒初始位置與PG相距為d,運動到QH位置時速度大小為v2,試計算整個過程回路中產生的焦耳熱。4.(xx天津十二區(qū)縣重點學校聯考)(16分)如圖甲所示,兩根足夠長、電阻不計的光滑平行金屬導軌相距為L1=2 m,導軌平面與水平面成=30°角,上端連接阻值R=1.5 的電阻;質量為m=0.4 kg、阻值r=0.5 的勻質金屬棒ab放在兩導軌上,距離導軌最上端為L2=4 m,棒與導軌垂直并保持良好接觸。整個裝置處于一勻強磁場中,該勻強磁場方向與導軌平面垂直,磁感應強度大小隨時間變化的情況如圖乙所示。(g=10 m/s2)(1)保持ab棒靜止,在04 s內,通過金屬棒ab的電流大小和方向;(2)為了保持ab棒靜止,需要在棒的中點施加一垂直于棒且平行于導軌平面的外力F,求2 s時外力F的大小和方向;(3)5 s后撤去外力,金屬棒由靜止開始向下滑動,滑行1.1 m恰好勻速運動,求在此過程中電阻R上產生的焦耳熱。第2講法拉第電磁感應定律自感和渦流A組xx年模擬·基礎題組選擇題1.ACD用來冶煉金屬的真空冶煉爐,爐外有線圈,線圈中通入高頻交變電流,爐內的金屬中產生渦流,渦流產生的熱量使金屬熔化,所以A正確;家用電磁爐鍋體中的渦流是由交變電流產生的變化的磁場而引起的,不是由恒定的磁場引起的,故B錯誤;阻尼擺的鋁片以一定速度掠過磁場時切割磁感線產生渦流,渦流在磁場中受合力方向與擺動方向相反,從而阻礙其運動,故C正確;用絕緣的硅鋼片做鐵芯,是為了減小渦流,減小能量損失,所以D正確。2.C經過時間t,MN距O點的距離為l0+vt,MN的有效切割長度也為l0+vt,此時MN產生的感應電動勢:E=B(l0+vt)v;整個回路的電阻R=(2+)(l0+vt)r;回路的電流I=;MN受到的拉力等于安培力:F=BIL=B(l0+vt)=(l0+vt),故選項C正確。3.CD閉合開關S時,通過L的電流突然增大,L產生自感電動勢,阻礙電流的增大,故B燈逐漸亮起來,而A燈立即亮起來,最后兩燈一樣亮,A、B錯誤,C正確;斷開開關,L中的電流突然減小,L產生自感電動勢,阻礙原電流的減小,自感線圈L和A、B燈組成一個閉合回路,所以A、B燈同時慢慢熄滅,D正確。4.C鐵芯內的磁通量的變化情況處處相同,金屬環(huán)的有效面積即鐵芯的橫截面積,根據電磁感應定律有E=n=1×0.2×0.01 V=2×1 V,又根據楞次定律,知金屬環(huán)中電流方向為逆時針方向,C正確。5.D圓盤在磁場中切割磁感線產生恒定的感應電動勢E=BR2,由右手定則判斷得a端為負極、b端為正極,所以只有D項正確。B組xx年模擬·提升題組一、選擇題1.AC由楞次定律和法拉第電磁感應定律可得02 s內感應電流沿順時針方向,電流大小恒定,cd邊受到的安培力方向向右,由F=BIl知,電流恒定,磁感應強度均勻減小,則安培力均勻減小;23 s內感應電流沿順時針方向,安培力向左,隨磁感應強度均勻增大;34 s內感應電流沿逆時針方向,cd邊受到的安培力向右,隨磁感應強度均勻減小;46 s內感應電流沿逆時針方向,cd邊受到的安培力向左,隨磁感應強度均勻增大,A和C正確。二、非選擇題2.答案(1)F-(2)方向為ab(3)-r解析(1)桿進入磁場前做勻加速運動,有F-f=mav2=2ad解得導軌對桿的阻力f=F-(2)桿進入磁場后做勻速運動,有F=f+FB桿ab所受的安培力FB=IBl解得桿ab中通過的電流I=桿中的電流方向自a流向b(3)桿產生的感應電動勢E=Blv桿中的感應電流I=解得導軌左端所接電阻阻值R=-r3.答案(1)(2)-,方向水平向左(3)F(L+d)-m解析(1)導體棒勻速,則:F=F安根據安培力公式F安=ILB解得:I=(2)導體棒進入PQ右側后,回路中電阻減小,電流增大,導體棒做減速運動。設導體棒的加速度為a,則:F安'-F=maF安'=I'LB根據閉合電路歐姆定律有:I'=根據法拉第電磁感應定律有:E=BLv1解得:a=-,方向水平向左(3)對導體棒整個運動過程應用功能關系,有:F(L+d)=m+Q解得:Q=F(L+d)-m4.答案(1)1 A方向:ba(2)1 N方向平行于導軌平面向上(3)1.5 J解析(1)在04 s內,由法拉第電磁感應定律得:E=2 V由閉合電路歐姆定律得:I=1 A根據楞次定律和安培定則可知ab棒中的電流方向由ba(2)當t=2 s時,ab棒受到沿斜面向上的安培力F安=BIL1=1 N對ab棒受力分析,由平衡條件得:F=mg sin -F安=1 N方向平行于導軌平面向上(3)ab棒沿導軌勻速下滑切割磁感線產生感應電動勢,有:E'=B'L1v產生的感應電流I'=棒下滑至速度穩(wěn)定時,棒兩端電壓也恒定,此時ab棒受力平衡,有:mg sin 30°=B'I'L1得v=1 m/s由動能定理得mg·x·sin -W安=mv2Q總=W安=mgx sin -mv2=2 JQR=Q總=1.5 J