22屆高中物理一輪總復(fù)習(xí) 課時練31　法拉第電磁感應(yīng)定律及其應(yīng)用-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

課時練31　法拉第電磁感應(yīng)定律及其應(yīng)用基礎(chǔ)對點(diǎn)練1.(法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用)半徑為R的圓形線圈共有n匝,總阻值為R0,其中心位置處半徑為r的虛線范圍內(nèi)有勻強(qiáng)磁場,磁場方向垂直線圈平面,如圖所示,若初始的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,在時間t內(nèi)均勻減小為0,則通過圓形線圈的電流為????????????? (　　)　　　　　　　　　　　　　　　　A.nBπR2 B.nBπr2 C. D.2.(轉(zhuǎn)動切割磁感線)如圖所示,金屬棒MN以角速度ω繞過O點(diǎn)的豎直軸在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn),空間存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場。已知MO>NO,則????????????? (　　)A.M點(diǎn)電勢高于N點(diǎn)B.N點(diǎn)電勢高于O點(diǎn)C.磁感應(yīng)強(qiáng)度B加倍時M、N兩點(diǎn)間電勢差也加倍D.角速度ω加倍時M、N兩點(diǎn)間電勢差變?yōu)樵瓉淼?/span>4倍3.(自感)在生產(chǎn)實(shí)際中,有些高壓直流電路中含有自感系數(shù)很大的線圈,當(dāng)電路中的開關(guān)S由閉合到斷開時,線圈會產(chǎn)生很高的自感電動勢,使開關(guān)S處產(chǎn)生電弧,危及操作人員的人身安全,為了避免電弧的產(chǎn)生,可在線圈處并聯(lián)一個元件,下列方案可行的是(　　)4.(法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用)如圖所示,某同學(xué)在電磁爐面板上豎直放置一紙質(zhì)圓筒,圓筒上套一環(huán)形輕質(zhì)鋁箱,電磁爐產(chǎn)生的交變磁場的頻率、強(qiáng)度及鋁箔厚度可以調(diào)節(jié)?，F(xiàn)給電磁爐通電,發(fā)現(xiàn)鋁箱懸浮了起來。若只改變其中一個變量,則????????????? (　　)A.增強(qiáng)磁場,鋁箔懸浮高度將不變B.鋁箔越薄,鋁箔中產(chǎn)生的感應(yīng)電流越大C.增大頻率,鋁箱中產(chǎn)生的感應(yīng)電流增大D.在剛斷開電源產(chǎn)生如圖磁場的瞬間,鋁箱中會產(chǎn)生如圖所示的電流5.(渦流)電磁爐又名電磁灶,是現(xiàn)代廚房革命的產(chǎn)物,它無需明火或傳導(dǎo)式加熱而讓熱直接在鍋底產(chǎn)生,因此熱效率得到了極大的提高,是一種高效節(jié)能廚具。如圖所示是描述電磁爐工作原理的示意圖,下列說法正確的是(　　)A.電磁爐通電線圈加直流電,電流越大,電磁爐加熱效果越好B.電磁爐原理是通電線圈加交流電后,在鍋底產(chǎn)生渦流,進(jìn)而發(fā)熱工作C.在鍋和電磁爐中間放一絕緣物質(zhì),電磁爐不能起到加熱作用D.電磁爐的鍋不能用陶瓷鍋或耐熱玻璃鍋,主要原因是這些材料的導(dǎo)熱性能較差6.(多選)(導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的分析與計(jì)算)如圖所示,兩根足夠長、電阻不計(jì)且相距l=0.2 m的平行金屬導(dǎo)軌固定在傾角θ=37°的絕緣斜面上,頂端接有一盞額定電壓U=4 V的小燈泡,兩導(dǎo)軌間有一磁感應(yīng)強(qiáng)度B=5 T、方向垂直斜面向上的勻強(qiáng)磁場。今將一根長為2l、質(zhì)量m=0.2 kg、電阻r=1.0 Ω的金屬棒垂直于導(dǎo)軌放置在頂端附近無初速度釋放,且始終與導(dǎo)軌垂直,金屬棒與導(dǎo)軌接觸良好,金屬棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)μ=0.25。已知金屬棒下滑到速度穩(wěn)定時,小燈泡恰能正常發(fā)光,重力加速度g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,則(　　)A.金屬棒剛開始運(yùn)動時的加速度大小為3 m/s2B.金屬棒剛開始運(yùn)動時的加速度大小為4 m/s2C.金屬棒穩(wěn)定下滑時的速度大小為9.6 m/sD.金屬棒穩(wěn)定下滑時的速度大小為4.8 m/s素養(yǎng)綜合練 7.(多選)邊長為L的單匝正方形導(dǎo)線框abcd放在絕緣的光滑水平桌面上,其右端相距s處有邊界PQ,在PQ左側(cè)存在垂直于線框面向下的勻強(qiáng)磁場。現(xiàn)用水平向右的恒力F使線框由靜止向右運(yùn)動,且線框運(yùn)動過程中ad邊始終與PQ保持垂直,線框全部離開磁場前已做勻速直線運(yùn)動,已知磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,線框質(zhì)量為m,電阻為R,邊長為L。下列說法正確的是(　　)A.cd邊離開磁場時線框中的感應(yīng)電動勢大小為BLB.cd邊離開磁場時線框的加速度大小為C.線框全部離開磁場過程中,通過線框某一橫截面的電荷量為D.線框全部離開磁場過程中,線框中產(chǎn)生的熱量為F(s+L)-8.(多選)如圖甲所示,線圈兩端a、b與一電阻R相連,線圈內(nèi)有垂直于線圈平面向里的磁場,t=0時起,穿過線圈的磁通量按圖乙所示的規(guī)律變化,下列說法正確的是(　　)A.0.5t0時刻,R中電流方向?yàn)橛?/span>a到bB.1.5t0時刻,R中電流方向?yàn)橛?/span>a到bC.0~t0時間內(nèi)R的電流小于t0~2t0時間內(nèi)R的電流D.0~t0時間內(nèi)R的電流大于t0~2t0時間內(nèi)R的電流9.(多選)如圖所示,一根長為l、橫截面積為S的閉合軟導(dǎo)線置于光滑水平面上,其材料的電阻率為ρ,導(dǎo)線內(nèi)單位體積的自由電子數(shù)為n,電子的電荷量為e,空間存在垂直紙面向里的磁場。某時刻起磁場開始減弱,磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間的變化規(guī)律是B=B0-kt,當(dāng)軟導(dǎo)線形狀穩(wěn)定時,磁場方向仍然垂直紙面向里,此時(　　)A.軟導(dǎo)線將圍成一個圓形B.軟導(dǎo)線將圍成一個正方形C.導(dǎo)線中的電流為D.導(dǎo)線中自由電子定向移動的速率為10.(多選)(2020黑龍江哈爾濱高三三模)輕質(zhì)細(xì)線吊著一質(zhì)量為m=0.32 kg、邊長為L=0.8 m、匝數(shù)n=10的正方形線圈,總電阻為R=1 Ω。如圖甲所示,邊長為的正方形磁場區(qū)域?qū)ΨQ分布在線圈下方的兩側(cè),磁場方向垂直紙面向里,大小隨時間變化如圖乙所示。從t=0開始經(jīng)t0時間細(xì)線開始松弛,g取10 m/s2,則(　　) A.t=0時刻穿過線圈的磁通量為0.8 WbB.在前t0時間內(nèi)線圈中產(chǎn)生的電動勢為0.4 VC.t=0時刻的線圈受到的安培力為0.016 ND.t0的數(shù)值為2 s11.如圖甲所示是一個電磁阻尼現(xiàn)象演示裝置,鋼鋸條上端固定在支架上,下端固定有強(qiáng)磁鐵,將磁鐵推開一個角度釋放,它會在豎直面內(nèi)擺動較長時間;如圖乙所示,若在其正下方固定一銅塊(不與磁鐵接觸),則擺動迅速停止。關(guān)于實(shí)驗(yàn),以下分析與結(jié)論正確的是(　　)A.如果將磁鐵的磁極調(diào)換,重復(fù)實(shí)驗(yàn)將不能觀察到電磁阻尼現(xiàn)象B.用閉合的銅制線圈替代銅塊,重復(fù)實(shí)驗(yàn)將不能觀察到電磁阻尼現(xiàn)象C.在圖乙情況中,下擺和上擺過程中磁鐵和鋸條組成的系統(tǒng)機(jī)械能均減少D.在擺動過程中銅塊不受磁鐵的作用力12.(多選)(2020黑龍江大慶鐵人中學(xué)高三模擬)如圖所示,空間內(nèi)存在一水平向右的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,磁場中有一個形狀為等腰直角三角形的剛性金屬線框OO'P,OO'=OP=L,轉(zhuǎn)軸OO'沿豎直方向,線框總電阻為r。當(dāng)線框在外力作用下繞著OO'以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動時,線框上的P點(diǎn)先后經(jīng)過A、B兩點(diǎn),在A點(diǎn)時,P的速度與磁場方向相同,在B點(diǎn)時,P的速度與磁場方向垂直,則以下說法正確的是????????????? (　　)A.當(dāng)P點(diǎn)與A點(diǎn)重合時,O'、P兩點(diǎn)電勢差為UO'P=0B.當(dāng)P點(diǎn)與B點(diǎn)重合時,O'、P兩點(diǎn)電勢差為UO'P=C.金屬線框在轉(zhuǎn)動一圈的過程中電流方向改變一次D.從A點(diǎn)旋轉(zhuǎn)到B點(diǎn)的過程中,通過線框某橫截面積的電荷量為q= 參考答案課時練31　法拉第電磁感應(yīng)定律及其應(yīng)用1.D　由于線圈平面與磁場方向垂直,故穿過該面的磁通量為:Φ=BS,半徑為r的虛線范圍內(nèi)有勻強(qiáng)磁場,所以磁場的區(qū)域面積為:S=πr2即Φ=πBr2,由E=及I=可得I=,故選項(xiàng)D正確。2.C　由電磁感應(yīng)定律可得UON=ω ①UOM=ω ②由①②可得UNM=UOM-UON=B()ω>0因此N點(diǎn)電勢高于M點(diǎn)電勢,A錯誤;由右手定則可得:O點(diǎn)電勢高于N點(diǎn)電勢,O點(diǎn)電勢高于M點(diǎn)電勢,B錯誤;由于UNM=B()ω,因此當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B加倍時M、N兩點(diǎn)間電勢差也加倍,C正確;角速度ω加倍時M、N兩點(diǎn)間電勢差變?yōu)樵瓉淼?/span>2倍,D錯誤。3.D　由題意可知,當(dāng)斷開瞬間時,線圈中產(chǎn)生很高的自感電動勢,若不并聯(lián)元件,則會產(chǎn)生電弧,當(dāng)并聯(lián)電容器時,只能對電容器充電,仍不能解決電弧現(xiàn)象,故A錯誤;當(dāng)并聯(lián)發(fā)光二極管時,由于發(fā)光二極管有單向?qū)щ娦?/span>,B選項(xiàng)的二極管的接法與C選項(xiàng)的導(dǎo)線有一樣的作用,唯有D選項(xiàng),既能避免產(chǎn)生電弧,又能不影響電路,故D正確,B、C錯誤。4.C　鋁箔浮起,說明鋁箔受到豎直向上的安培力作用,磁場頻率不變,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E=n=nS,可知電動勢不變,所以鋁箔中感應(yīng)電流不變,增強(qiáng)磁場,根據(jù)F=BIL可知安培力增大,所以鋁箔的懸浮高度增大,A錯誤;鋁箔越薄,厚度對應(yīng)的橫截面積S越小,根據(jù)電阻定律R=ρ可知鋁箔的電阻越大,所以通過鋁箔的感應(yīng)電流變小,B錯誤;增大頻率,增大,鋁箔中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢增大,感應(yīng)電流增大,C正確;剛斷開電源瞬間,豎直向上的磁場減弱,根據(jù)楞次定律可知鋁箔中產(chǎn)生豎直向上的磁場,根據(jù)右手定則可知感應(yīng)電流與題圖中電流方向相反,D錯誤。5.B　電磁爐通電線圈加直流電,會產(chǎn)生恒定磁場,穿過鍋底的磁通量不會發(fā)生變化,不能產(chǎn)生渦流,所以沒有加熱效果,故選項(xiàng)A錯誤;電磁爐的原理是磁場感應(yīng)渦流加熱,即利用交變電流通過線圈產(chǎn)生交變磁場,所以電磁爐通過線圈加交流電后,在鍋底產(chǎn)生渦流,進(jìn)而發(fā)熱工作,故選項(xiàng)B正確;在鍋和電磁爐中間放一絕緣物質(zhì),不會影響渦流的產(chǎn)生,因此不會影響電磁爐的加熱作用,故選項(xiàng)C錯誤;金屬鍋?zhàn)陨懋a(chǎn)生無數(shù)小渦流而直接加熱鍋,陶瓷鍋或耐熱玻璃鍋屬于絕緣材料,不會產(chǎn)生渦流,而不是因?yàn)閷?dǎo)熱性能較差,故選項(xiàng)D錯誤。6.BD　金屬棒剛開始運(yùn)動時初速度為零,不受安培力作用,由牛頓第二定律得mgsin θ-μmgcos θ=ma,代入數(shù)據(jù)得a=4 m/s2,故選項(xiàng)A錯誤,選項(xiàng)B正確;設(shè)金屬棒穩(wěn)定下滑時速度為v,感應(yīng)電動勢為E(金屬棒的有效長度為l),回路中的電流為I,由平衡條件得mgsin θ=BIl+μmgcos θ,由閉合電路歐姆定律得I=,由法拉第電磁感應(yīng)定律得E=Blv,聯(lián)立解得v=4.8 m/s,故選項(xiàng)C錯誤,選項(xiàng)D正確。7.BCD　線框完全在磁場中時,穿過線框的磁通量不變,不產(chǎn)生感應(yīng)電流,線框不受安培力作用,對線框,由動能定理得:Fs=mv2,解得:v=,cd邊離開磁場時線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為:E=BLv=BL,故A錯誤;cd邊離開磁場時線框受到的安培力為:F安培=BIL=,對線框,由牛頓第二定律得:F-=ma,解得:a=,故B正確;根據(jù)電磁感應(yīng)電荷量推論公式q=,故C正確;線框離開磁場前已做勻速直線運(yùn)動,由平衡條件得:F=,解得線框離開磁場時的速度v'=,對線框,由能量守恒定律得:F(s+L)=mv'2+Q,解得:Q=F(s+L)-,故D正確;故選BCD。8.AC　由楞次定律可知0~t0時間內(nèi)線圈中的感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r針方向,t0~2t0時間內(nèi)線圈中感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r針方向,故A正確,B錯誤;根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律:E=N=NS,可知0~t0時間內(nèi)感應(yīng)電動勢是t0~2t0時間內(nèi)的,感應(yīng)電流為:I=,所以0~t0時間內(nèi)R中的電流是t0~2t0時間內(nèi)電流的,故C正確,D錯誤。9.AC　當(dāng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度減弱時,由楞次定律可知,軟管圍成的圖形的面積有擴(kuò)大的趨勢,結(jié)合周長相等時,圓的面積最大可知,最終軟導(dǎo)線圍成一個圓形,故A正確,B錯誤;設(shè)線圈圍成的圓形半徑為r,則有:l=2πr,圓形的面積為:S1=πr2,線圈的電阻為:R=ρ,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為:E=S1=k,感應(yīng)電流為:I=,而I=neSv,解得:v=,故C正確,D錯誤,故選AC。10.BD　t=0時刻穿過線圈的磁通量Φ=B0×S=1× Wb=0.08 Wb,A錯誤;由法拉第電磁感應(yīng)定律得E=n=nS=n×=0.4 V,B正確;線圈中的電流為I= A=0.4 A,t=0時刻的線圈受到的安培力F=nB0I=10×1×0.4× N=1.6 N,C錯誤;分析線圈受力可知,當(dāng)細(xì)線開始松弛時有F安=mg=0.32×10 N=3.2 N,又F安=nI·,I=,聯(lián)立解得=2 T,由圖像知=1+t0,解得t0=2 s。D正確。11.C　此現(xiàn)象的原理是當(dāng)磁鐵在銅塊上方擺動時,在銅塊中產(chǎn)生渦流,與磁場相互作用阻礙磁鐵的運(yùn)動;則如果將磁鐵的磁極調(diào)換,重復(fù)實(shí)驗(yàn)仍能觀察到電磁阻尼現(xiàn)象,選項(xiàng)A錯誤;用閉合的銅制線圈替代銅塊,仍能在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流,從而與磁鐵產(chǎn)生阻礙作用,則重復(fù)實(shí)驗(yàn)仍能觀察到電磁阻尼現(xiàn)象,選項(xiàng)B錯誤;在題圖乙情況中,下擺和上擺過程中均會產(chǎn)生渦流從而消耗機(jī)械能,則磁鐵和鋸條組成的系統(tǒng)機(jī)械能均減少,選項(xiàng)C正確;由上述分析可知,在擺動過程中銅塊對磁鐵有阻礙作用,同時銅塊也要受磁鐵的作用力,選項(xiàng)D錯誤。12.AD　當(dāng)P點(diǎn)與A點(diǎn)重合時,各邊都不切割磁感應(yīng)線,O'、P兩點(diǎn)的電勢差為UO'P=0,所以A正確;當(dāng)P點(diǎn)與B點(diǎn)重合時,線框有效切割長度為L,所以感應(yīng)電動勢大小為E=BLv=BL2ω,根據(jù)幾何關(guān)系可得O'P=L,所以O'、P兩點(diǎn)的電勢差為UO'P=E=(-1)BωL2,所以B錯誤;線框在轉(zhuǎn)動一整圈的過程中兩次經(jīng)過中性面,電流方向改變兩次,所以C錯誤;從A點(diǎn)旋轉(zhuǎn)到B點(diǎn)的過程中,磁通量的改變量為ΔΦ=BL2,根據(jù)q=I·Δt=,可得通過線框某橫截面的電荷量為q=,所以D正確。

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