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  • 2021-05-27 发布

专题9-2+法拉第电磁感应定律 自感和涡流(题型专练)-2019年高考物理热点题型和提分秘籍

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‎1.如图所示是描述电磁炉工作原理的示意图。炉子的内部有一个金属线圈,当电流通过线圈时,会产生磁场,这个磁场的大小和方向是不断变化的,这个变化的磁场又会引起放在电磁炉上面的铁质(或钢质)锅底内产生感应电流,由于锅底有电阻,所以感应电流又会在锅底产生热效应,这些热能便起到加热物体的作用从而煮食。因为电磁炉是以电磁感应产生电流,利用电流的热效应产生热量,所以不是所有的锅或器具都适用。以下说法正确的是 (  )‎ A.最好使用铝锅或铜锅 B.最好使用平底不锈钢锅或铁锅 C.最好使用陶瓷锅或耐热玻璃锅 D.在电磁炉与铁锅之间放一层白纸后无法加热 答案:B ‎2.如图甲所示,一个圆形线圈的匝数N=100,线圈面积S=200cm2,线圈的电阻r=1Ω,线圈外接一个阻值R=4Ω的电阻,把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中,磁感应强度随时间变化规律如图乙方所示。下列说法中正确的是 (  )‎ A.线圈中的感应电流方向为顺时针方向 B.电阻R两端的电压随时间均匀增大 C.线圈电阻r消耗的功率为4×10-4W D.前4 s内通过R的电荷量为4×10-4C 答案:C 解析:由图可知,穿过线圈的磁通量变大,由楞次定律可得:线圈产生的感应电流逆时针,故A错误.根据法拉第电磁感应定律,可知,磁通量的变化率恒定,所以电动势恒定,则电阻两端的电压恒定,故B错误;由法拉第电磁感应定律:E=N=N=100××0.02 V=0.1‎ ‎ V,由闭合电路欧姆定律,可知电路中的电流为I== A=0.02A,所以线圈电阻r消耗的功率P=I2R=0.022×1 W=4×10-4 W,故C正确;前4s内通过R的电荷量Q=It=0.02×4 C=0.08C,故D错误。 ‎ ‎ 16.如图所示,一电阻为R的导线弯成边长为L的等边三角形闭合回路.虚线MN右侧有磁感应强度大小为B的匀强磁场,方向垂直于闭合回路所在的平面向里.下列对三角形导线以速度v向右匀速进入磁场过程中的说法正确的是(  ) ‎ 图10218‎ A.回路中感应电流方向为顺时针方向 B.回路中感应电动势的最大值E=BLv C.回路中感应电流的最大值I=RBLv D.导线所受安培力的大小可能不变 ‎【答案】B 【解析】在进入磁场的过程中,闭合回路中磁通量增加,根据楞次定律,闭合回路中产生的感应电流方向为逆时针方向,A错误;等效切割磁感线的导线最大长度为Lsin 60°=L,感应电动势的最大值E=BLv,B正确;感应电流的最大值I==BLv,C错误;在进入磁场的过程中,等效切割磁感线的导线长度变化,产生的感应电动势和感应电流大小变化,根据安培力公式可知,导线所受安培力大小一定变化,D错误.‎ ‎17.(多选)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 ‎18.如图所示,导体杆OP在作用于OP中点且垂直于OP的力作用下,绕O轴沿半径为r的光滑的半圆形框架在匀强磁场中以一定的角速度转动,磁场的磁感应强度为B,方向垂直于框架平面,AO间接有电阻R,杆和框架电阻不计,回路中的总电功率为P,则 (  ) ‎ A.外力的大小为2Br B.外力的大小为Br C.导体杆旋转的角速度为 D.导体杆旋转的角速度为 ‎19.如图所示,竖直平面内有一金属环,半径为a,总电阻为R(指拉直时两端的电阻),磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过环平面,在环的最高点A用铰链连接长度为‎2a、电阻为的导体棒AB,AB由水平位置紧贴环面摆下,当摆到竖直位置时,B点的线速度为v,则这时AB两端的电压大小为(  )‎ A. B. C. D.Bav ‎【答案】A 【解析】当摆到竖直位置时,棒上产生的感应电动势为E=B·‎2a =2Ba=Bav,而AB两端的电压为路端电压,根据闭合电路欧姆定律得:AB两端电压为U=I·=×=Bav,故A正确.‎ ‎20.图甲和图乙是教材中演示自感现象的两个电路图,L1和L2为电感线圈.实验时,断开开关S1瞬间,灯A1突然闪亮,随后逐渐变暗;闭合开关S2,灯A2逐渐变亮,而另一个相同的灯A3立即变亮,最终A2与A3的亮度相同.下列说法正确的是(  )‎ A.图甲中,A1与L1的电阻值相同 B.图甲中,闭合S1,电路稳定后,A1中电流大于L1中电流 C.图乙中,变阻器R与L2的电阻值相同 D.图乙中,闭合S2瞬间,L2中电流与变阻器R中电流相等 ‎【答案】C 【解析】A错:断开开关S1瞬间,线圈L1产生自感电动势,阻碍电流的减小,通过L1的电流反向通过灯A1,灯A1突然闪亮,随后逐渐变暗,说明IL1>IA1,即RL1<RA1.‎ B错:图甲中,闭合S1,电路稳定后,因为RL1<RA1,所以A1中电流小于L1中电流.‎ C对:闭合开关S2,灯A2逐渐变亮,而另一个相同的灯A3立即变亮,最终A2与A3的亮度相同,说明变阻器R与L2的电阻值相同.‎ D错:闭合S2瞬间,通过L2的电流增大,由于电磁感应,线圈L2产生自感电动势,阻碍电流的增大,则L2中电流与变阻器R中电流不相等.‎ ‎21.(多选)涡流检测是工业上无损检测的方法之一.如图所示,线圈中通以一定频率的正弦交流电,靠近待测工件时,工件内会产生涡流,同时线圈中的电流受涡流影响也会发生变化.下列说法中正确的是(  )‎ A.涡流的磁场总是要阻碍穿过工件磁通量的变化 B.涡流的频率等于通入线圈的交流电频率 C.通电线圈和待测工件间存在周期性变化的作用力 D.待测工件可以是塑料或橡胶制品 ‎22.(多选)如图所示,电阻不计的导体棒AB置于光滑导轨上,处于匀强磁场区域.L1、L2为完全相同的两个灯泡,L为自感系数无穷大、直流电阻不计的自感线圈.当导体棒AB以速度v向右匀速运动且电路达到稳定时,L中电流为I,t1时刻棒AB突然在导轨上停止运动.设L中的电流为i(取向下为正),L1的电流为i1(取向右为正),L2的电流为i2(取向下为正).下列电流随时间的变化图正确的是(  ) ‎ ‎23.(多选)图甲为磁控健身车,图乙为其车轮处结构示意图,在金属飞轮的外侧有一些磁铁(与飞轮不接触),人用力蹬车带动飞轮旋转时,磁铁会对飞轮产生阻碍,拉动旋钮拉线可以改变磁铁与飞轮间的距离.下列说法正确的有(  )‎ A.飞轮受到的阻力主要来源于磁铁对它的安培力 B.飞轮转速一定时,磁铁越靠近飞轮,飞轮受到的阻力越小 C.磁铁和飞轮间的距离一定时,飞轮转速越大,受到的阻力越小 D.磁铁和飞轮间的距离一定时,飞轮转速越大,内部的涡流越强 ‎【答案】AD 【解析】根据题意,人用力蹬车带动飞轮旋转时,磁铁会对飞轮产生阻碍,则飞轮受到的阻力主要来源于磁铁对它的安培力,选项A正确;飞轮转速一定时,磁铁越靠近飞轮,飞轮受到安培力越大,阻力越大,选项B错误;磁铁和飞轮间的距离一定时,飞轮转速越大,磁通量的变化率越大,则内部的涡流越强,产生的安培力越大,受到的阻力越大,选项C错误,D正确.故选A、D.‎ ‎24.一半径为r、质量为m、电阻为R的金属圆环用一根长为L的绝缘轻细杆悬挂于O1点,杆所在直线过圆环圆心,在O1点的正下方有一半径为L+2r的圆形匀强磁场区域,其圆心O2与O1点在同一竖直线上,O1点在圆形磁场区域边界上,如图所示.现使绝缘轻细杆从水平位置由静止释放,下摆过程中金属圆环所在平面始终与磁场垂直,已知重力加速度为g,不计空气阻力及其他摩擦阻力,则下列说法正确的是(  ) ‎ A.金属圆环最终会静止在O1点的正下方 B.金属圆环在整个过程中产生的焦耳热为mgL C.金属圆环在整个过程中产生的焦耳热为mg(L+2r)‎ D.金属圆环在整个过程中产生的焦耳热为mg(L+r)‎ ‎25.如图所示,两根相距l=‎0.4 m、电阻不计的平行光滑金属导轨水平放置,一端与阻值R=0.15 Ω的电阻相连.导轨间x>0一侧存在沿x方向均匀增大的稳恒磁场,其方向与导轨平面垂直,变化率k=0.5 T/m,x=0处磁场的磁感应强度B0=0.5 T.一根质量m=‎0.1 kg、电阻r=0.05 Ω的金属棒置于导轨上,并与导轨垂直.棒在外力作用下从x=0处以初速度v0=‎2 m/s沿导轨向右运动,运动过程中电阻上消耗的功率不变.求:‎ ‎ (1)回路中的电流;‎ ‎(2)金属棒在x=‎2 m处的速度;‎ ‎(3)金属棒从x=0运动到x=‎2 m过程中安培力做功的大小.‎ ‎【解析】(1)电阻上消耗的功率不变,即回路电流不变,在x=0处有E=B0lv0=0.4 V,I==‎2 A.‎ ‎(2)由题意,磁感应强度B=B0+kx 考虑到电流恒定,在x=‎2 m处有= 得v= m/s.‎ ‎(3)导体棒受到的安培力 F=BIl=(B0+kx)Il=0.4(1+x)‎ 安培力随位置线性变化,则安培力做功 WF= [B0+(B0+kx)]Ilx 代入数据得WF=1.6 J.‎ ‎【答案】(1)‎2 A (2) m/s (3)1.6 J ‎26.如图甲所示,光滑导轨宽0.4m,ab为金属棒,均匀变化的磁场垂直穿过轨道平面,磁场的变化情况如图乙所示,金属棒ab的电阻为1Ω,导轨电阻不计。t=0时刻,ab棒从导轨最左端,以v=1m/s的速度向右匀速运动,求1s末回路中的感应电流及金属棒ab受到的安培力。‎ 答案:1.6A 1.28N,方向向左 ‎27.如图所示,不计电阻的U形导轨水平放置,导轨宽l=0.5m,左端连接阻值为0.4Ω的电阻R。在导轨上垂直于导轨放一电阻为0.1Ω的导体棒MN,并用水平轻绳通过定滑轮吊着质量m=2.4g的重物,图中L=0.8m,开始时重物与水平地面接触并处于静止。整个装置处于竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度B0=0.5T,并且以=0.1T/s的变化率在增大。不计摩擦阻力,求至少经过多长时间才能将重物吊起?(g取10m/s2)‎ 答案:1s