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  • 2021-05-22 发布

【物理】2020届一轮复习人教版法拉第电磁感应定律 自感课时作业

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‎2020届一轮复习人教版 法拉第电磁感应定律 自感 课时作业 ‎1. 如图所示,由导体棒ab和矩形线框cdef组成的“10”图案在匀强磁场中一起向右匀速平动,匀强磁场的方向垂直线框平面向里,磁感应强度B随时间均匀增大,则下列说法正确的是(  )‎ A.导体棒的a端电势比b端电势高,电势差Uab在逐渐增大 B.导体棒的a端电势比b端电势低,电势差Uab在逐渐增大 C.线框cdef中有顺时针方向的电流,电流大小在逐渐增大 D.线框cdef中有逆时针方向的电流,电流大小在逐渐增大 答案 A 解析 对于导体棒ab,由于磁感应强度B随时间均匀增大,所以Uab=Blv逐渐增大,由右手定则知a端电势高于b端电势,A正确,B错误;对于矩形线框,依题意可知、S都不变,由法拉第电磁感应定律E=·S知线框中产生的感应电动势大小不变,由闭合电路欧姆定律知线框中的感应电流大小不变,C、D错误。‎ ‎2. A、B两闭合圆形导线环用相同规格的导线制成,它们的半径之比rA∶rB=2∶1,在两导线环包围的空间内存在一正方形边界的匀强磁场区域,磁场方向垂直于两导线环所在的平面,如图所示。当磁场的磁感应强度随时间均匀增大的过程中,流过两导线环的感应电流大小之比为(  )‎ A.=1 B.=2 C.= D.= 答案 D 解析 匀强磁场的磁感应强度随时间均匀增大,即不变,E==·S(S 为磁场区域面积),由于及S均相同,可得两导线环产生的感应电动势相等,即=1,I=,R=ρ(S′为导线的横截面积),l=2πr,所以====。D正确。‎ ‎3. 如图,一匝数为N、面积为S、总电阻为R的圆形线圈,放在磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直于线圈平面。当线圈由原位置翻转180°的过程中,通过线圈导线横截面的电荷量为(  )‎ A. B. C. D. 答案 B 解析 由法拉第电磁感应定律E=N,可求出感应电动势的大小,再由闭合电路欧姆定律I=,可求出感应电流的大小,根据电荷量公式q=IΔt,可得q=N。由于开始线圈平面与磁场垂直,现把线圈翻转180°,则有ΔΦ=2BS,所以由上述公式可得通过线圈导线横截面的电荷量q=,B正确,A、C、D错误。‎ ‎4. (多选)如图是生产中常用的一种延时继电器的示意图,铁芯上有两个线圈A和B,线圈A跟电源连接,线圈B的两端接在一起,构成一个闭合回路。下列说法中正确的是(  )‎ A.闭合开关S时,B中产生图示方向的感应电流 B.闭合开关S时,B中产生与图示方向相反的感应电流 C.断开开关S时,电磁铁会继续吸住衔铁D一小段时间 D.断开开关S时,弹簧K立即将衔铁D拉起 答案 BC 解析 闭合开关S时,由楞次定律知B中产生与图示方向相反的感应电流,A错误,B正确;断开开关S时,B中磁通量变化产生感应电流,电磁铁会继续吸住衔铁D一小段时间,C正确,D错误。‎ ‎5. (多选)如图所示,L是自感系数很大的、用铜导线绕成的线圈,其电阻可以忽略不计,开关S原来是闭合的。当开关S断开瞬间,则(  )‎ A.L中的电流方向不变 B.灯泡D要过一会儿才熄灭 C.灯泡D立即熄灭 D.电容器将放电 答案 AC 解析 S断开时,由于自感电动势,L中的电流沿原方向缓慢减小,对C充电(C两端电压原来为零),而电流不通过灯泡D,故灯泡立即熄灭,A、C正确。‎ ‎6.在半径为r、电阻为R的圆形导线框内,以竖直直径为界,左、右两侧分别存在着方向如图甲所示的匀强磁场。以垂直纸面向外的方向为磁场的正方向,两部分磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示。则0~t0时间内,导线框中(  )‎ A.没有感应电流 B.感应电流方向为逆时针 C.感应电流大小为 D.感应电流大小为 答案 C 解析 根据楞次定律可知,导线框左边产生的感应电流沿顺时针方向,导线框右边产生的感应电流也沿顺时针方向,则整个导线框中的感应电流沿顺时针方向,A、B错误;由法拉第电磁感应定律可知,导线框中产生的感应电动势为导线框左、右两边产生的感应电动势之和,即E=2×S=2×=,由闭合电路欧姆定律可得,感应电流大小为I= ‎=,C正确,D错误。‎ ‎7. 如图所示,半径为R的圆形导轨处在垂直于圆平面的匀强磁场中,磁场的磁感应强度为B,方向垂直于纸面向里。一根长度略大于导轨直径的导体棒MN以速率v在圆导轨上从左端滑到右端,电路中的定值电阻为r,其余电阻不计。导体棒与圆形导轨接触良好。求:‎ ‎(1)在滑动过程中通过电阻r上的电流的平均值;‎ ‎(2)MN从左端到右端的整个过程中,通过r的电荷量;‎ ‎(3)当MN通过圆导轨中心时,通过r的电流是多少?‎ 答案 (1) (2) (3) 解析 导体棒从左向右滑动的过程中,切割磁感线产生感应电动势,对电阻r供电。‎ ‎(1)计算平均电流,应该用法拉第电磁感应定律,先求出平均感应电动势。‎ 整个过程磁通量的变化为ΔΦ=BS=BπR2,‎ 所用的时间Δt=,‎ 代入公式=,‎ 得平均电流为==。‎ ‎(2)电荷量的运算应该用平均电流,q=Δt=。‎ ‎(3)当MN通过圆形导轨中心时,切割磁感线的有效长度最大,为l=2R,根据E=Blv得E=B·2Rv,此时通过r的电流为I==。‎ ‎[真题模拟练]‎ ‎8.(2018·全国卷Ⅰ) 如图,导体轨道OPQS固定,其中PQS是半圆弧,Q为半圆弧的中点,O为圆心。轨道的电阻忽略不计。OM是有一定电阻、可绕O转动的金属杆,M端位于PQS上,OM与轨道接触良好。空间存在与半圆所在平面垂直的匀强磁场,磁感应强度的大小为B。现使OM从OQ位置以恒定的角速度逆时针转到OS位置并固定(过程Ⅰ);再使磁感应强度的大小以一定的变化率从B增加到B′(过程Ⅱ)。在过程Ⅰ、Ⅱ中,流过OM的电荷量相等,则等于(  )‎ A. B. C. D.2‎ 答案 B 解析 通过导体横截面的电荷量为:q=·Δt=·Δt=n,过程Ⅰ流过OM的电荷量为:q1=;过程Ⅱ流过OM的电荷量:q2=,依题意有:q1=q2,即:B·πr2=(B′-B)·πr2,解得:=,正确答案为B。‎ ‎9.(2018·全国卷Ⅲ)(多选)如图a,在同一平面内固定有一长直导线PQ和一导线框R,R在PQ的右侧。导线PQ中通有正弦交流电流i,i的变化如图b所示,规定从Q到P为电流的正方向。导线框R中的感应电动势(  )‎ A.在t=时为零 B.在t=时改变方向 C.在t=时最大,且沿顺时针方向 D.在t=T时最大,且沿顺时针方向 答案 AC 解析 由图b可知,导线PQ中电流在t=时达到最大值,变化率为零,导线框R中磁通量变化率为零,根据法拉第电磁感应定律,在t=时导线框中产生的感应电动势为零,A正确;在t=时,导线PQ中电流图象斜率正负不变,导致导线框R 中磁通量变化率的正负不变,根据楞次定律,所以在t=时,导线框中产生的感应电动势方向不变,B错误;由于在t=时,导线PQ中电流图象斜率最大,电流变化率最大,导致导线框R中磁通量变化率最大,根据法拉第电磁感应定律,在t=时导线框中产生的感应电动势最大,由楞次定律可判断出感应电动势的方向为顺时针方向,C正确;由楞次定律可判断出在t=T时感应电动势的方向为逆时针方向,D错误。‎ ‎10.(2016·全国卷Ⅱ) (多选)法拉第圆盘发电机的示意图如图所示。铜圆盘安装在竖直的铜轴上,两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触。圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中。圆盘旋转时,关于流过电阻R的电流,下列说法正确的是(  )‎ A.若圆盘转动的角速度恒定,则电流大小恒定 B.若从上向下看,圆盘顺时针转动,则电流沿a到b的方向流动 C.若圆盘转动方向不变,角速度大小发生变化,则电流方向可能发生变化 D.若圆盘转动的角速度变为原来的2倍,则电流在R上的热功率也变为原来的2倍 答案 AB 解析 设圆盘的半径为r,圆盘转动的角速度为ω,则圆盘转动产生的电动势为E=Bl=Br·=Bωr2,可知,转动的角速度恒定,电动势恒定,电流恒定,A正确;根据右手定则可知,从上向下看,圆盘顺时针转动,圆盘中电流由边缘指向圆心,即电流沿a到b的方向流动,B正确;圆盘转动方向不变,产生的电流方向不变,C错误;若圆盘转动的角速度变为原来的2倍,则电动势变为原来的2倍,电流变为原来的2倍,由P=I2R可知,电阻R上的热功率变为原来的4倍,D错误。‎ ‎11.(2018·潍坊高三统考)(多选) 如图所示,等边三角形导体框abc边长为l,bd⊥ac,导体框绕轴bd以角速度ω匀速转动,导体框所在空间有竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场。下列说法正确的是(  )‎ A.导体框中无感应电流 B.导体框中产生正弦交变电流 C.a、d两点间电势差为0‎ D.a、d两点间电压为Bωl2‎ 答案 AD 解析 由于导体框平面始终与磁场方向平行,则穿过导体框的磁通量始终为零,即导体框中无感应电流,A正确,B错误;由导体棒在磁场中转动切割磁感线产生感应电动势可知,a、d两点间的电压为E=Bω2=Bωl2,C错误,D正确。‎ ‎12.(2018·潍坊高三统考) 如图所示,平行金属导轨宽度L=1 m,固定在水平面内,左端A、C间接有R=4 Ω的电阻,金属棒DE质量m=0.36 kg,电阻r=1 Ω,垂直导轨放置,金属棒与导轨间的动摩擦因数为μ=0.5,到AC的距离x=1.5 m。匀强磁场与水平面成37°角斜向左上方,与金属棒垂直,磁感应强度随时间t变化的规律是B=(1+2t) T。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,不计导轨电阻,sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10 m/s2,则经多长时间金属棒开始滑动?‎ 答案 12 s 解析 回路中的感应电动势 E=Lxsin37°‎ 感应电流I= 对金属棒受力分析,有 FA=BIL FAsin37°=μN N=mg+FAcos37°‎ 又B=(1+2t) T,‎ 联立解得t=12 s。‎

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