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  • 2021-05-26 发布

【物理】2020届一轮复习人教版 法拉第电磁感应定律 自感 涡流课时作业

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‎2020届一轮复习人教版  法拉第电磁感应定律 自感 涡流 课时作业 ‎ (建议用时:40分钟)‎ ‎[基础对点练]‎ 题组一:法拉第电磁感应定律的应用 ‎1.(多选)(2016·江苏高考)电吉他中电拾音器的基本结构如图所示,磁体附近的金属弦被磁化,因此弦振动时,在线圈中产生感应电流,电流经电路放大后传送到音箱发出声音。下列说法正确的有(  )‎ A.选用铜质弦,电吉他仍能正常工作 B.取走磁体,电吉他将不能正常工作 C.增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势 D.弦振动过程中,线圈中的电流方向不断变化 BCD [铜不能被磁化,铜质弦不能使电吉他正常工作,选项A错误;取走磁体后,弦的振动无法通过电磁感应转化为电信号,音箱不能发声,选项B正确;增加线圈匝数,根据法拉第电磁感应定律E=N知,线圈的感应电动势变大,选项C正确;弦振动过程中,线圈中感应电流的磁场方向发生变化,则感应电流的方向不断变化,选项D正确。]‎ ‎2.(多选)(2019·惠州模拟)目前无线电力传输技术已经比较成熟,如图所示为一种非接触式电源供应系统。这种系统基于电磁感应原理可无线传输电力,两个感应线圈可以放置在左右相邻或上下相对的位置,利用这一原理可以实现对手机进行无线充电。下列说法正确的是(  )‎ A.若A线圈中输入电流,B线圈中就会产生感应电动势 B.只有A线圈中输入变化的电流,B线圈中才会产生感应电动势 C.A中电流越大,B中感应电动势越大 D.A中电流变化越快,B中感应电动势越大 BD [根据法拉第电磁感应定律,只有A线圈中输入变化的电流,B线圈中才会产生感应电动势,若A线圈中输入恒定电流,B线圈中不会产生感应电动势,选项A错误,B正确;根据法拉第电磁感应定律,A线圈中电流变化越快,B线圈中感应电动势越大,选项D正确,C错误。]‎ ‎3.(2016·北京高考)如图所示,匀强磁场中有两个导体圆环a、b,磁场方向与圆环所在平面垂直。磁感应强度B随时间均匀增大。两圆环半径之比为2∶1,圆环中产生的感应电动势分别为Ea和Eb。不考虑两圆环间的相互影响。下列说法正确的是(  )‎ A.Ea∶Eb=4∶1,感应电流均沿逆时针方向 B.Ea∶Eb=4∶1,感应电流均沿顺时针方向 C.Ea∶Eb=2∶1,感应电流均沿逆时针方向 D.Ea∶Eb=2∶1,感应电流均沿顺时针方向 B [由楞次定律知,题中圆环感应电流产生的磁场与原磁场方向相反,故感应电流沿顺时针方向。由法拉第电磁感应定律知E===,由于两圆环半径之比Ra∶Rb=2∶1,所以Ea∶Eb=4∶1,选项B正确。]‎ ‎4.(2019·德州模拟)如图所示,长为L的金属导线弯成一圆环,导线的两端接在电容为C的平行板电容器上,P、Q为电容器的两个极板,磁场方向垂直于环面向里,磁感应强度以B=B0+Kt(K>0)随时间变化。t=0时,P、Q两极板电势相等,两极板间的距离远小于环的半径。经时间t,电容器的P极板(  )‎ A.不带电 B.所带电荷量与t成正比 C.带正电,电荷量是 D.带负电,电荷量是 D [磁感应强度均匀增加,回路中产生的感应电动势的方向为逆时针方向,Q板带正电,P板带负电,A、C错误;E=·S=K·πR2,L=2πR,R=,解得E=,电容器上的电荷量Q=CE=,B错误,D正确。]‎ 题组二:动生电动势的产生及应用 ‎5.如图所示,半径为r的金属圆盘在垂直于盘面的匀强磁场B中,绕O轴以角速度ω沿逆时针方向匀速运动,则通过电阻R的电流的方向和大小是(金属圆盘的电阻不计)(  )‎ A.由c到d,I=  B.由d到c,I= C.由c到d,I= D.由d到c,I= D [由右手定则判定通过电阻R的电流的方向是由d到c;而金属圆盘产生的感应电动E=Br2ω,所以通过电阻R的电流大小是I=,选项D正确。]‎ ‎6.如图所示,两根相距为l的平行直导轨ab、cd,b、d间连有一固定电阻R,导轨电阻可忽略不计。MN为放在ab和cd上的一导体杆,与ab垂直,其电阻也为R。整个装置处于匀强磁场中,磁感应强度的大小为B,磁场方向垂直于导轨所在平面(垂直纸面向里)。现对MN施力使它沿导轨方向以速度v 水平向右做匀速运动。令U表示MN两端电压的大小,下列说法正确的是(  )‎ A.U=Blv,流过固定电阻R的感应电流由b经R到d B.U=Blv,流过固定电阻R的感应电流由d经R到b C.MN受到的安培力大小FA=,方向水平向右 D.MN受到的安培力大小FA=,方向水平向左 A [根据电磁感应定律,MN产生的电动势E=Blv,由于MN的电阻与外电路电阻相同,所以MN两端的电压U=E=Blv,根据右手定则,流过固定电阻R的感应电流由b经R到d,故A正确,B错误;MN受到的安培力大小FA=,方向水平向左,故C、D错误。]‎ ‎7.(多选)(2019·浏阳模拟)如图所示,一导线弯成直径为d的半圆形闭合回路,虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场,方向垂直于回路所在的平面,回路以速度v向右匀速进入磁场,直径CD始终与MN垂直。从D点到达边界开始到C点进入磁场为止,下列说法中正确的是(  )‎ A.感应电流方向为逆时针方向 B.CD段直导线始终不受安培力 C.感应电动势的最大值E=Bdv D.感应电动势的平均值=πBdv AD [线圈进磁场过程,垂直平面向里的磁通量逐渐增大,根据楞次定律“增反减同” ,感应电流方向为逆时针方向,选项A正确。根据左手定则判断,CD 段直导线电流方向与磁场垂直,所受安培力方向竖直向下,选项B错误。线圈进磁场切割磁感线的有效长度是线圈与MN交点的连线,进磁场过程中,有效切割长度最长为半径,所以感应电动势最大为Bv,选项C错误。感应电动势平均值===,选项D正确。]‎ 题组三:自感现象 ‎8.(多选)如图所示,灯泡A、B与定值电阻的阻值均为R,L是自感系数较大的线圈,当S1闭合、S2断开且电路稳定时,A、B两灯亮度相同,再闭合S2,待电路稳定后将S1断开,下列说法中正确的是(  )‎ A.B灯立即熄灭 B.A灯将比原来更亮一下后熄灭 C.有电流通过B灯,方向为c→d D.有电流通过A灯,方向为b→a AD [S1闭合、S2断开且电路稳定时,A、B两灯一样亮,说明两个支路中的电流相等,这时线圈L没有自感作用,可知线圈L的电阻也为R,在S2、S1都闭合且稳定时,IA=IB,当S2闭合、S1突然断开时,由于线圈的自感作用,流过A灯的电流方向变为b→a,但A灯不会出现比原来更亮一下再熄灭的现象,故选项D正确,B错误;由于定值电阻R没有自感作用,故断开S1时,B灯立即熄灭,选项A正确,C错误。]‎ ‎[考点综合练]‎ ‎9.(多选)(2019·遵义模拟)如图甲所示,水平放置的平行金属导轨连接一个平行板电容器C和电阻R,导体棒MN放在导轨上且接触良好,整个装置放于垂直导轨平面的磁场中,磁感应强度B的变化情况如图乙所示(图甲所示磁感应强度方向为正),MN始终保持静止,则0~t2时间(  )‎ 甲      乙 A.电容器C的电荷量大小始终没变 B.电容器C的a板先带正电后带负电 C.MN所受安培力的大小始终没变 D.MN所受安培力的方向先向右后向左 AD [由题图乙可知,磁感应强度均匀变化,产生恒定电动势,由C=可知,感应电动势不变,电容器的电压U不变,则电荷量大小不变,故A正确;根据楞次定律可知MN中的感应电流方向由N到M,电容器的a极板一直带正电,故B错误;感应电流不变,由于磁感应强度的大小变化,MN所受安培力F=BIL的大小先减小后增大,方向先向右后向左,故C错误,D正确。]‎ ‎10.(2019·长沙模拟)如图所示,闭合导线框的质量可以忽略不计,将它从如图所示的位置匀速拉出匀强磁场。若第一次用0.3 s时间拉出,外力所做的功为W1,通过导线截面的电荷量为q1;第二次用0.9 s时间拉出,外力所做的功为W2,通过导线截面的电荷量为q2,则(  )‎ A.W1W2,q1=q2 D.W1>W2,q1>q2‎ C [两次拉出的速度之比v1∶v2=3∶1,电动势之比E1∶E2=3∶1,电流之比I1∶I2=3∶1,则电荷量之比q1∶q2=(I1t1)∶(I2t2)=1∶1。安培力之比F1∶F2=3∶1,则外力做功之比W1∶W2=3∶1,故C正确。]‎ ‎11.(多选)如图甲所示,abcd是匝数为100匝、边长为10 cm、总电阻为0.1 Ω的正方形闭合导线圈,放在与线圈平面垂直的图示匀强磁场中,磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示,则以下说法正确的是(  )‎ 甲         乙 A.导线圈中产生的是交变电流 B.在t=2.5 s时导线圈产生的感应电动势为1 V C.在0~2 s内通过导线横截面的电荷量为20 C D.在t=1 s时,导线圈内电流的瞬时功率为10 W ACD [在0~2 s内,磁感应强度变化率为=1 T/s,根据法拉第电磁感应定律,产生的感应电动势为E1=nS=100×0.12×1 V=1 V;在2~3 s内,磁感应强度变化率为=2 T/s,根据法拉第电磁感应定律,产生的感应电动势为E2=nS=100×0.12×2 V=2 V。导线圈中产生的感应电流为方波交变电流,选项A正确;在t=2.5 s时,产生的感应电动势为E2=2 V,选项B错误;在0~2 s内,感应电流I==10 A,通过导体横截面的电荷量为q=IΔt=20 C,选项C正确;在t=1 s时,导线圈内感应电流的瞬时功率P=UI=I2R=102×0.1 W=10 W,选项D正确。]‎ ‎12.(多选)(2019·绵阳模拟)如图所示是法拉第制作的世界上第一台发电机的模型原理图。把一个半径为r的铜盘放在磁感应强度大小为B的匀强磁场中,使磁感线水平向右垂直穿过铜盘,铜盘安装在水平的铜轴上,两块铜片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘接触,G为灵敏电流表。现使铜盘按照图示方向以角速度ω匀速转动,则下列说法中正确的是(  )‎ A.C点电势一定高于D点电势 B.圆盘中产生的感应电动势大小为Bωr2‎ C.电流表中的电流方向为由a到b D.若铜盘不转动,使所加磁场磁感应强度均匀增大,在铜盘中可以产生涡旋电流 BD [把铜盘看成由中心指向边缘的无数条铜棒组合而成,当铜盘转动时,每根铜棒都在切割磁感线,相当于电源,由右手定则知,盘边缘为电源正极,中心为电源负极,C点电势低于D点电势,选项A错误;此电源对外电路供电,电流由b经电流表再从a流向铜盘,选项C错误;铜盘转动切割磁感线,相当于电源,回路中感应电动势为E=Brv=Brωr=Bωr2,选项B正确;若铜盘不转动,使所加磁场磁感应强度均匀增大,在铜盘中产生感生环形电场,使铜盘中的自由电荷在电场力的作用下定向移动,形成环形电流,选项D正确。]‎ ‎13.(2019·葫芦岛模拟)如图甲所示,用粗细均匀的导线制成的一只圆形金属圈,现被一根绝缘丝线悬挂在竖直平面内处于静止状态,已知金属圈的质量为m=0.1 kg,半径为r=0.1 m,导线单位长度的阻值为ρ=0.1 Ω/m。金属圈的上半部分处在一方向垂直圈面向里的有界匀强磁场中,磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示。金属圈下半部分在磁场外。已知从t=0时刻起,测得经过10 s丝线刚好被拉断。重力加速度g取10 m/s2。求:‎ 甲         乙 ‎(1)金属圈中感应电流的大小及方向;‎ ‎(2)丝线所能承受的最大拉力F;‎ ‎(3)此过程中金属圈中产生的焦耳热Q。‎ 解析:(1)由楞次定律可知,金属圈中电流方向为逆时针方向 由题图乙知=0.8 T/s 金属圈的电阻为R=2πrρ 金属圈中感应电流I==·=·=0.8× A=0.2 A。‎ ‎(2)t时刻磁感应强度B= t 金属圈受到的安培力F安=BI·2r 丝线的拉力F=F安+mg=2BIr+mg 当t=10 s时,代入数据得F=1.32 N。‎ ‎(3)金属圈中产生的焦耳热Q=I2Rt 代入数据得Q≈0.025 J。‎ 答案:见解析

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