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2019-2020年高三物理一輪總復習第9章《電磁感應》2法拉第電磁感應定律自感現(xiàn)象課時作業(yè)新人教版 一、選擇題 1．將閉合多匝線圈置于僅隨時間變化的磁場中，線圈平面與磁場方向垂直，關于線圈中產生的感應電動勢和感應電流，下列表述正確的是(　　) A．感應電動勢的大小與線圈的匝數(shù)無關 B．穿過線圈的磁通量越大，感應電動勢越大 C．穿過線圈的磁通量變化越快，感應電動勢越大 D．感應電流產生的磁場方向與原磁場方向始終相同 【解析】　根據法拉第電磁感應定律E＝N＝NS，顯然，感應電動勢的大小與線圈的匝數(shù)、磁通量的變化率有關，而與磁通量的大小無關，并且穿過線圈的磁通量變化越快，感應電動勢越大，選項AB錯誤，C正確；根據楞次定律，感應電流產生的磁場方向與原磁場變化的方向相反，即“增反減同”，選項D錯誤．本題答案為C. 【答案】　C 2．(多選)(xx四川聯(lián)考) 某合作探究學習小組在探究線圈中感應電流的影響因素時，設計如圖所示的實驗裝置，讓一個閉合圓線圈放在勻強磁場中，線圈的軸線與磁場方向成30角，磁感應強度隨時間均勻變化，則下列說法中正確的是(　　) A．若把線圈的匝數(shù)增大一倍，線圈內感應電流大小不變 B．若把線圈的面積增大一倍，線圈內感應電流變?yōu)樵瓉淼?倍 C．改變線圈軸線與磁場方向的夾角大小，線圈內感應電流可能變?yōu)樵瓉淼?倍 D．把線圈的半徑增大一倍，線圈內感應電流變?yōu)樵瓉淼?倍 【解析】　由法拉第電磁感應定律E＝nS可知，若線圈的匝數(shù)增大一倍，感應電動勢與線圈的總電阻都增大一倍，線圈中的電流不變，A正確；若線圈的面積增大一倍，感應電動勢增大一倍，但線圈的電阻增大，線圈內的感應電流并不是原來的2倍，B錯誤；E＝nScos30，故無論如何改變線圈軸線與磁場的方向夾角，都不可能使線圈內的感應電流變?yōu)樵瓉淼?倍，C錯誤；若線圈的半徑增大一倍，則面積是原來的4倍，電阻是原來的2倍，線圈內感應電流變?yōu)樵瓉淼?倍，D正確． 【答案】　AD 3. (多選)如圖所示為新一代炊具——電磁爐，無煙、無明火、無污染、不產生有害氣體、無微波輻射、高效節(jié)能等是電磁爐的優(yōu)勢所在．電磁爐是利用電流通過線圈產生磁場，當磁場的磁感線通過含鐵質鍋底部時，即會產生無數(shù)小渦流，使鍋體本身自行高速發(fā)熱，然后再加熱鍋內食物．下列相關說法中正確的是(　　) A．鍋體中的渦流是由恒定的磁場產生的 B．恒定磁場越強，電磁爐的加熱效果越好 C．鍋體中的渦流是由變化的磁場產生的 D．提高磁場變化的頻率，可提高電磁爐的加熱效果 【解析】　由電磁感應原理可知，鍋體中的渦流是由變化的磁場產生的，提高磁場變化的頻率，產生的感應電動勢變大，可提高電磁爐的加熱效果，故C、D正確． 【答案】　CD 4. 如圖所示，在O點正下方有一個具有理想邊界的磁場，銅球在A點由靜止釋放，向右擺至最高點B，不考慮空氣阻力，則下列說法正確的是(　　) A．A、B兩點在同一水平線上 B．A點高于B點 C．A點低于B點 D．銅球將做等幅擺動 【解析】　銅球進磁場和出磁場的過程中，都有渦流產生，阻礙銅球的擺動，從而有機械能轉化為內能，A點高于B點，最終銅球將在磁場中做等幅擺動，故選項B正確． 【答案】　B 5. (多選)如圖所示，兩根足夠長的光滑金屬導軌水平平行放置，間距為L＝1 m，cd間、de間、cf間分別接著阻值為R＝10 Ω的電阻．一阻值為R＝10 Ω的導體棒ab以速度v＝4 m/s勻速向左運動，導體棒與導軌接觸良好；導軌所在平面存在磁感應強度大小為B＝0.5 T，方向豎直向下的勻強磁場．下列說法中正確的是(　　) A．導體棒ab中電流的流向為由b到a B．cd兩端的電壓為1 V C．de兩端的電壓為1 V D．fe兩端的電壓為1 V 【解析】　導體棒ab以速度v＝4 m/s勻速向左運動，由右手定則可判斷出導體棒ab中電流的流向為由a到b，A錯誤；由法拉第電磁感應定律知，產生的感應電動勢E＝BLv＝2 V，感應電流I＝E/2R＝0.1 A，cd兩端的電壓為U1＝IR＝1 V，B正確；由于de間沒有電流，cf間沒有電流，de兩端的電壓為零，fe兩端的電壓為1 V，C錯誤，D正確． 【答案】　BD 6．(多選)在如圖甲所示電路中，螺線管匝數(shù)n＝1 500匝，橫截面積S＝20 cm2.螺線管導線電阻r＝1.0 Ω，R1＝4.0 Ω，R2＝5.0 Ω，C＝30 μF.在一段時間內，穿過螺線管的磁感應強度B按如圖乙所示規(guī)律變化，則下列說法中正確的是(　　) A．螺線管中產生的感應電動勢為1 V B．閉合開關S，電路中電流穩(wěn)定后，電阻R1消耗的功率為510－2 W C．電路中電流穩(wěn)定后電容器下極板帶正電 D．開關S斷開后，流經R2的電荷量為1.810－5 C 【解析】　根據法拉第電磁感應定律E＝＝nS，得E＝1.2 V，選項A錯；根據全電路歐姆定律I＝＝0.12 A，由P＝I2R1，得R1消耗的功率P＝5.7610－2 W，選項B錯；由楞次定律知選項C對；S斷開后，流經R2的電荷量即為S閉合時C板上所帶電荷量Q，電容器兩端的電壓U＝IR2＝0.6 V，流經R2的電荷量Q＝CU＝1.810－5 C，選項D對． 【答案】　CD 7．(多選)(xx鎮(zhèn)江模擬)如圖所示的電路中，L是一個自感系數(shù)很大、直流電阻不計的線圈，D1、D2和D3是三個完全相同的燈泡，E是內阻不計的電源．在t＝0時刻，閉合開關S，電路穩(wěn)定后在t1時刻斷開開關S.規(guī)定以電路穩(wěn)定時流過D1、D2的電流方向為正方向，分別用I1、I2表示流過D1和D2的電流，則下圖中能定性描述電流I隨時間t變化關系的是(　　) 【解析】　電路穩(wěn)定時即t1時刻之前，I1>I2，電流方向均是從上到下；斷開開關S后，D1、D2、D3形成閉合回路，流過D1的電流方向不變，大小逐漸減小，流過D2的電流方向從下往上，即發(fā)生突變，其大小也突然增大到I1，并從I1逐漸減小到零，B、C正確． 【答案】　BC 8．磁卡的磁條中有用于存儲信息的磁極方向不同的磁化區(qū)，刷卡器中有檢測線圈．當以速度v0刷卡時，在線圈中產生感應電動勢，其E－t關系如圖所示．如果只將刷卡速度改為，線圈中的E－t關系圖可能是(　　) 【解析】　由E－t圖象可知，刷卡速度為v0時，產生感應電動勢的最大值為E0，所用時間為t0；當刷卡速度變?yōu)闀r，根據E＝Blv可知，此時產生感應電動勢的最大值E＝，由于刷卡器及卡的長度未變，故刷卡時間變?yōu)?t0，D項正確． 【答案】　D 9. 如圖所示，矩形金屬框置于勻強磁場中，ef為一導體棒，可在ab與cd間滑動并接觸良好．設磁感應強度為B，ac長為L，在Δt時間內向左勻速滑過距離Δd，由法拉第電磁感應定律E＝n可知，下列說法正確的是(　　) A．當ef向左滑動時，左側面積減少LΔd，右側面積增加LΔd，因此E＝ B．當ef向左滑動時，左側面積減少LΔd，右側面積增加LΔd，互相抵消，因此E＝0 C．在公式E＝n中，在切割磁感線情況下，ΔΦ＝BΔS，ΔS應是導體棒切割磁感線掃過的面積，因此E＝BLΔd/Δt D．在切割磁感線的情況下，只能用E＝BLv計算，不能用E＝n計算 【解析】　本題中由于導體棒是勻速切割磁感線，所以產生的感應電動勢是恒定的，因而任一時刻產生的瞬時感應電動勢等于平均感應電動勢．因此感應電動勢有兩種求法，(1)由E＝BLv＝BL；(2)由法拉第電磁感應定律知E＝＝＝，式子中ΔS為導體棒切割磁感線掃過的面積．故C正確． 【答案】　C 10．(多選) 如圖所示，在線圈上端放置一盛有冷水的金屬杯，現(xiàn)接通交流電源，過了幾分鐘，杯內的水沸騰起來．若要縮短上述加熱時間，下列措施可行的有 (　　) A．增加線圈的匝數(shù) B．提高交流電源的頻率 C．將金屬杯換為瓷杯 D．取走線圈中的鐵芯 【解析】　根據題意，金屬杯產生了渦流使水溫度升高，要縮短加熱時間，應使渦流增大．根據法拉第電磁感應定律，增加線圈匝數(shù)，提高交變電流的頻率，均可使渦流增大，選項A、B正確；換為瓷杯，不能產生渦流，選項C錯誤；取走鐵芯，使渦流減小，選項D錯誤． 【答案】　AB 二、非選擇題 11. 如圖所示，固定的光滑金屬導軌間距為L，導軌電阻不計，上端a、b間接有阻值為R的電阻，導軌平面與水平面的夾角為θ，且處在磁感應強度大小為B、方向垂直于導軌平面向上的勻強磁場中．質量為m、電阻為r的導體棒與固定彈簧相連后放在導軌上．初始時刻，彈簧恰處于自然長度，導體棒具有沿軌道向上的初速度v0.整個運動過程中導體棒始終與導軌垂直并保持良好接觸．已知彈簧的勁度系數(shù)為k，彈簧的中心軸線與導軌平行． (1)求初始時刻通過電阻R的電流I的大小和方向； (2)當導體棒第一次回到初始位置時，速度變?yōu)関，求此時導體棒的加速度大小a； (3)導體棒最終靜止時彈簧的彈性勢能為Ep，求導體棒從開始運動直到停止的過程中，電阻R上產生的焦耳熱Q. 【解析】　(1)初始時刻，導體棒產生的感應電動勢E1＝BLv0 通過R的電流大小I1＝＝ 電流方向為b→a (2)回到初始位置時，導體棒產生的感應電動勢為E2＝BLv 感應電流I2＝＝ 導體棒受到的安培力大小F＝BIL＝，方向沿斜面向上 根據牛頓第二定律，有：mgsinθ－F＝ma 解得　a＝gsinθ－ (3)導體棒最終靜止，有：mgsinθ＝kx 壓縮量x＝ 設整個過程回路產生的焦耳熱為Q0，根據能量守恒定律，有： mv＋mgxsinθ＝Ep＋Q0 Q0＝mv＋－Ep 電阻R上產生的焦耳熱 Q＝Q0＝ 【答案】　(1)　方向由b到a　(2)gsinθ－　(3) 12．(xx江蘇聯(lián)考) 如圖所示，不計電阻的U形導軌水平放置，導軌寬l＝0.5 m，左端連接阻值為0.4 Ω的電阻R.在導軌上垂直于導軌放一阻值為0.1 Ω的導體棒MN，并用水平輕繩通過定滑輪吊著質量m＝2.4 g的重物，圖中L＝0.8 m．開始時重物與水平地面接觸并處于靜止．整個裝置處于豎直向上的勻強磁場中，磁感應強度B0＝0.5 T，并且以＝0.1 T/s的速度在增大．不計摩擦阻力，求至少經過多長時間才能將重物吊起？(g取10 m/s2) 【解析】　以MN為研究對象，有BIl＝FT；以重物為研究對象，有FT＋FN＝mg.由于B在增大，安培力BIl增大，繩的拉力FT增大，地面的支持力FN減小，當FN＝0時，重物將被吊起． 此時BIl＝mg① 又B＝B0＋t＝0.5＋0.1t(T)② 由法拉第電磁感應定律有：E＝Ll③ 由歐姆定律有：I＝④ 將已知數(shù)據代入以上四式聯(lián)立解得t＝1 s. 【答案】　1 s 13．某同學設計一個發(fā)電測速裝置，工作原理如圖所示．一個半徑為R＝0.1 m的圓形金屬導軌固定在豎直平面上，一根長為R的金屬棒OA，A端與導軌接觸良好，O端固定在圓心處的轉軸上．轉軸的左端有一個半徑為r＝的圓盤，圓盤和金屬棒能隨轉軸一起轉動．圓盤上繞有不可伸長的細線，下端掛著一個質量為m＝0.5 kg的鋁塊．在金屬導軌區(qū)域內存在垂直于導軌平面向右的勻強磁場，磁感應強度B＝0.5 T．a點與導軌相連，b點通過電刷與O端相連．測量a、b兩點間的電勢差U可算得鋁塊速度．鋁塊由靜止釋放，下落h＝0.3 m時，測得U＝0.15 V．(細線與圓盤間沒有滑動，金屬棒、導軌、導線及電刷的電阻均不計，重力加速度g＝10 m/s2) (1)測U時，與a點相接的是電壓表的“正極”還是“負極”？ (2)求此時鋁塊的速度大小； (3)求此下落過程中鋁塊機械能的損失． 【解析】　(1)正極 (2)由電磁感應定律得U＝E＝ ΔΦ＝BR2Δθ U＝BωR2 v＝rω＝ωR，所以v＝＝2 m/s (3)ΔE＝mgh－mv2 ΔE＝0.5 J 【答案】　(1)正極　(2)2 m/s　(3)0.5 J