2020(人教版)高考物理復(fù)習(xí) 課時過關(guān)題32 法拉第電磁感應(yīng)定律自感和渦流1.如圖所示為高頻電磁爐的工作示意圖,它是采用電磁感應(yīng)原理產(chǎn)生渦流加熱的,它利用變化的電流通過線圈產(chǎn)生變化的磁場,當(dāng)變化的磁場通過含鐵質(zhì)鍋的底部時,即會產(chǎn)生無數(shù)小渦流,使鍋體本身自行高速升溫,然后再加熱鍋內(nèi)食物.電磁爐工作時產(chǎn)生的電磁波,完全被線圈底部的屏蔽層和頂板上的含鐵質(zhì)鍋吸收,不會泄漏,對人體健康無危害.關(guān)于電磁爐,以下說法中正確的是(  ) A.電磁爐是利用變化的磁場在食物中產(chǎn)生渦流對食物加熱的B.電磁爐是利用變化的磁場產(chǎn)生渦流,使含鐵質(zhì)鍋底迅速升溫,進(jìn)而對鍋內(nèi)食物加熱的C.電磁爐是利用變化的磁場使食物中的極性水分子振動和旋轉(zhuǎn)來對食物加熱的D.電磁爐跟電爐一樣是讓電流通過電阻絲產(chǎn)生熱量來對食物加熱的  2.如圖,空間有一勻強(qiáng)磁場,一直金屬棒與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直,當(dāng)它以速度v沿與棒和磁感應(yīng)強(qiáng)度都垂直的方向運(yùn)動時,棒兩端的感應(yīng)電動勢大小為E,將此棒彎成兩段長度相等且相互垂直的折線,置于與磁感應(yīng)強(qiáng)度相垂直的平面內(nèi),當(dāng)它沿兩段折線夾角平分線的方向以速度v運(yùn)動時,棒兩端的感應(yīng)電動勢大小為E′.則等于(  ) A.             B.           C.1          D.  3.如圖所示,a、b兩個閉合正方形線圈用同樣的導(dǎo)線制成,匝數(shù)均為10匝,邊長la=3lb,圖示區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,且磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間均勻增大,不考慮線圈之間的相互影響,則(  ) A.兩線圈內(nèi)產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流B.a、b線圈中感應(yīng)電動勢之比為91C.a、b線圈中感應(yīng)電流之比為34D.a、b線圈中電功率之比為31   4.如圖所示,三個相同的金屬圓環(huán)內(nèi)存在著不同的有界勻強(qiáng)磁場,虛線表示環(huán)的某條直徑,已知所有磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間的變化關(guān)系都滿足B=kt,磁場方向如圖所示。測得A環(huán)內(nèi)感應(yīng)電流為I,則B環(huán)和C環(huán)內(nèi)感應(yīng)電流分別為(  ) A.IB=I,IC=0      B.IB=I,IC=2I     C.IB=2I,IC=2I     D.IB=2I,IC=0  5.如圖所示為感應(yīng)式發(fā)電機(jī),a、b、c、d是空間四個可用電刷與銅盤邊緣接觸的點,O1、O2是銅盤軸線導(dǎo)線的接線端,M、N是電流表的接線端.現(xiàn)在將銅盤轉(zhuǎn)動,能觀察到感應(yīng)電流的是(  ) A.將電流表的接線端M、N分別連接a、c位置B.將電流表的接線端M、N分別連接O1、a位置C.將電流表的接線端M、N分別連接O1、O2位置D.將電流表的接線端M、N分別連接c、d位置  6.在如圖所示電路中,L為電阻很小的線圈,G1和G2為零點在表盤中央的相同的電流表.開始時開關(guān)S閉合,電流表G1指針偏向右方,現(xiàn)將開關(guān)S斷開,則將出現(xiàn)的現(xiàn)象是(  ) A.G1和G2指針都立即回到零點B.G1指針立即回到零點,而G2指針緩慢地回到零點C.G1指針緩慢回到零點,而G2指針先立即偏向右方,然后緩慢地回到零點D.G1指針立即偏向左方,然后緩慢地回到零點,而G2指針緩慢地回到零點        7.如圖所示,勻強(qiáng)磁場中有一由半圓弧及其直徑構(gòu)成的導(dǎo)線框,半圓直徑與磁場邊緣重合;磁場方向垂直于半圓面(紙面)向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0.使該線框從靜止開始繞過圓心O、垂直于半圓面的軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動半周,在線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流.現(xiàn)使線框保持圖中所示位置,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時間線性變化.為了產(chǎn)生與線框運(yùn)動過程中同樣大小的電流,磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間的變化率的大小應(yīng)為(   ) A.            B.           C.           D.  8.如圖甲所示,導(dǎo)體棒MN置于水平導(dǎo)軌上,PQMN所圍的面積為S,PQ之間有阻值為R的電阻,不計導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻.導(dǎo)軌所在區(qū)域內(nèi)存在沿豎直方向的勻強(qiáng)磁場,規(guī)定磁場方向豎直向上為正方向,在0~2t0時間內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間的變化情況如圖乙所示,導(dǎo)體棒MN始終處于靜止?fàn)顟B(tài).下列說法正確的是(   ) A.在0~t0和t0~2t0時間內(nèi),導(dǎo)體棒受到導(dǎo)軌的摩擦力方向相同B.在0~t0時間內(nèi),通過導(dǎo)體棒的電流方向為N到MC.在t0~2t0時間內(nèi),通過電阻R的電流大小為D.在0~2t0時間內(nèi),通過電阻R的電荷量為  9.如圖,固定在水平桌面上的光滑金屬導(dǎo)軌cd、eg處于方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中,金屬桿ab與導(dǎo)軌接觸良好,在兩根導(dǎo)軌的端點d、e之間連接一電阻,其他部分電阻忽略不計,現(xiàn)用一水平向右的恒力F作用在金屬桿ab上,使金屬桿由靜止開始向右沿導(dǎo)軌滑動,滑動中桿ab始終垂直于導(dǎo)軌,金屬桿受到的安培力用F表示,則下列說法正確的是(  ) A.金屬桿ab做勻加速直線運(yùn)動B.金屬桿ab運(yùn)動時回路中有順時針方向的電流C.金屬桿ab所受到的F先不斷增大,后保持不變D.金屬桿ab克服安培力做功的功率與時間的平方成正比      10.如圖所示,長為L的金屬導(dǎo)線彎成一圓環(huán),導(dǎo)線的兩端接在電容為C的平行板電容器上,P、Q為電容器的兩個極板,磁場方向垂直于環(huán)面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度以B=B0+Kt(K>0)隨時間變化.t=0時,P、Q兩極板電勢相等,兩極板間的距離遠(yuǎn)小于環(huán)的半徑.經(jīng)時間t,電容器的P極板(  ) A.不帶電B.所帶電荷量與t成正比C.帶正電,電荷量是D.帶負(fù)電,電荷量是            、多選題11. (多選)如圖(a),在同一平面內(nèi)固定有一長直導(dǎo)線PQ和一導(dǎo)線框R,R在PQ的右側(cè).導(dǎo)線PQ中通有正弦交流電i,i的變化如圖(b)所示,規(guī)定從Q到P為電流正方向.導(dǎo)線框R中的感應(yīng)電動勢(  ) A在t=時為零B.在t=時改變方向C.在t=時最大,且沿順時針方向D.在t=T時最大,且沿順時針方向  12. (多選)如圖,兩根足夠長且光滑平行的金屬導(dǎo)軌PP′、QQ′傾斜放置,勻強(qiáng)磁場垂直于導(dǎo)軌平面向上,導(dǎo)軌的上端與水平放置的兩金屬板M、N相連,板間距離足夠大,板間有一帶電微粒,金屬棒ab水平跨放在導(dǎo)軌上,下滑過程中與導(dǎo)軌接觸良好.現(xiàn)同時由靜止釋放帶電微粒和金屬棒ab,則下列說法正確的是(  ) A金屬棒ab最終可能勻速下滑B.金屬棒ab一直加速下滑C.金屬棒ab下滑過程中M板電勢高于N板電勢D.帶電微粒不可能先向N板運(yùn)動后向M板運(yùn)動 13. (1)如圖甲所示,兩根足夠長的平行導(dǎo)軌,間距L=0.3 m,在導(dǎo)軌間有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度B1=0.5 T.一根直金屬桿MN以v=2 m/s的速度向右勻速運(yùn)動,桿MN始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好.桿MN的電阻r1=1 Ω,導(dǎo)軌的電阻可忽略.求桿MN中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E1;(2)如圖乙所示,一個匝數(shù)n=100的圓形線圈,面積S1=0.4 m2,電阻r2=1 Ω.在線圈中存在面積S2=0.3 m2垂直線圈平面(指向紙外)的勻強(qiáng)磁場區(qū)域,磁感應(yīng)強(qiáng)度B2隨時間t變化的關(guān)系如圖丙所示.求圓形線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E2;(3)將一個R=2 Ω的電阻分別與圖甲和圖乙中的a、b端相連接,然后b端接地.試判斷以上兩種情況中,哪種情況a端的電勢較高?并求出較高的電勢φa.          14.如圖所示,兩條相距l(xiāng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌位于同一水平面(紙面)內(nèi),其左端接一阻值為R的電阻;一與導(dǎo)軌垂直的金屬棒置于兩導(dǎo)軌上;在電阻、導(dǎo)軌和金屬棒中間有一面積為S的區(qū)域,區(qū)域中存在垂直于紙面向里的均勻磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B1隨時間t的變化關(guān)系為B1=kt,式中k為常量;在金屬棒右側(cè)還有一勻強(qiáng)磁場區(qū)域,區(qū)域左邊界MN(虛線)與導(dǎo)軌垂直,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0,方向也垂直于紙面向里。某時刻,金屬棒在一外加水平恒力的作用下從靜止開始向右運(yùn)動,在t0時刻恰好以速度v0越過MN,此后向右做勻速運(yùn)動。金屬棒與導(dǎo)軌始終相互垂直并接觸良好,它們的電阻均忽略不計。求: (1)在t=0到t=t0時間間隔內(nèi),流過電阻的電荷量的絕對值;(2)在時刻t(t>t0)穿過回路的總磁通量和金屬棒所受外加水平恒力的大小。         答案解析1.答案為:B解析:電磁爐的工作原理是利用變化的電流通過線圈產(chǎn)生變化的磁場,變化的磁場通過含鐵質(zhì)鍋的底部產(chǎn)生無數(shù)小渦流,使鍋體溫度升高后加熱食物,故選項A、D錯誤,B正確;而選項C是微波爐的加熱原理,C錯誤.]  2.答案為:B;解析:若直金屬棒的長為L,則彎成折線后,有效切割長度為L.根據(jù)E=BLv可知感應(yīng)電動勢的大小與有效切割長度成正比,故=,B正確.]  3.答案為:B;解析:由楞次定律可判斷,兩線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流均沿逆時針方向,選項A錯誤;由E=n S,S=l2,R=ρ ,I= ,P= ,可知EaEb=91,IaIb=31,PaPb=271,選項B正確,選項C、D錯誤。  4.答案為:D解析:C環(huán)中穿過圓環(huán)的磁感線完全抵消,磁通量為零,保持不變,所以沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生,則IC=0。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得E=n =n S=kS,S是有效面積,可得ES,所以A、B中感應(yīng)電動勢之比EAEB=12,根據(jù)歐姆定律得,IB=2IA=2I。選項D正確。  5.答案為:B;解析:當(dāng)銅盤轉(zhuǎn)動時,其切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,此時銅盤相當(dāng)于電源,銅盤邊緣和中心相當(dāng)于電源的兩個極,則要想觀察到感應(yīng)電流,M、N應(yīng)分別連接電源的兩個極即可,故可知只有B項正確.]  6.答案為:D;解析:當(dāng)開關(guān)斷開時,通過線圈的電流變小,導(dǎo)致線圈中產(chǎn)生瞬時感應(yīng)電動勢,阻礙電流的變小,所以使得G2的指針緩慢地回到零點,而流過G1的電流的方向與開始時電流的方向相反,所以指針先立即偏向左方,然后緩慢地回到零點.故A、B、C錯誤,D正確.]  7.答案為:C;解析:線框勻速轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E1=B0rv=B0r=B0ωr2.當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時間線性變化時,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E2==S=πr2·,要使兩次產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小相等,必須E1=E2,即B0ωr2=πr2·,解得=,選項C正確,A、B、D錯誤.]  8.答案為:B解析:在0~t0時間內(nèi)磁通量減小,根據(jù)楞次定律要阻礙磁通量的減小,導(dǎo)體棒有向右運(yùn)動的趨勢,摩擦力水平向左.在t0~2t0時間內(nèi)磁通量增大,同理可判斷導(dǎo)體棒有向左運(yùn)動的趨勢,摩擦力水平向右,選項A錯;0~t0時間內(nèi)豎直向上的磁通量減小,根據(jù)楞次定律感應(yīng)電流的磁場方向豎直向上,感應(yīng)電流的方向由N到M,選項B對;導(dǎo)體棒MN始終靜止,與導(dǎo)軌圍成的回路面積不變,根據(jù)電磁感應(yīng)定律可得感應(yīng)電動勢E==S,即感應(yīng)電動勢與B-t圖象斜率成正比,0~t0時間內(nèi)感應(yīng)電流大小I1==S=S,t0~2t0時間內(nèi)感應(yīng)電流大小I2==S=S,選項C錯;在0~2t0時間內(nèi),通過電阻R的電荷量q=I·Δt=·Δt=S·Δt==,選項D錯.]  9.答案為:C;解析:對金屬桿受力分析,根據(jù)牛頓第二定律有F-F=ma,即F-=ma,由于速度變化,所以加速度發(fā)生變化,故金屬桿做加速度逐漸減小的變加速運(yùn)動,不是做勻加速直線運(yùn)動,故A錯誤;根據(jù)楞次定律可知,金屬桿ab運(yùn)動時回路中有逆時針方向的感應(yīng)電流,故B錯誤;由F=可知,當(dāng)速度增大時,安培力增大,當(dāng)金屬桿受力平衡時,達(dá)到最大速度,其后開始做勻速運(yùn)動,安培力不變,故C正確;金屬桿克服安培力做功的瞬時功率P=I2R=2R=,故D錯誤.  10.答案為:D;解析:磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增加,回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的方向為逆時針方向,Q板帶正電,P板帶負(fù)電,A錯誤;E=·S=K·πR2,L=2πR,R=,解得E=.電容器上的電荷量Q=CE=,B、C錯誤,D正確.] 11.答案為:AC;解析:A對:在t=時,交流電圖線斜率為0,即磁場變化率為0,由E==S知,E=0.C對,B、D錯:在t=和t=T時,圖線斜率最大,在t=和t=T時感應(yīng)電動勢最大.之間,電流由Q向P減弱,導(dǎo)線在R處產(chǎn)生垂直紙面向里的磁場,且磁場減弱,由楞次定律知,R產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場方向也垂直紙面向里,即R中感應(yīng)電動勢沿順時針方向,同理可判斷在時,R中電動勢也為順時針方向,T到T時,R中電動勢為逆時針方向.  12.答案為:BC解析:金屬棒沿光滑導(dǎo)軌加速下滑,棒中有感應(yīng)電動勢,從而對電容器充電,充電電流通過金屬棒時金屬棒受安培力作用,只有金屬棒速度增大時才有充電電流,因此總有mgsinθ-BIl>0,金屬棒將一直加速,A錯、B對;由右手定則可知,金屬棒a端電勢高,則M板電勢高,C對;若微粒帶負(fù)電,則靜電力向上,與重力反向,開始時靜電力為0,微粒向下加速運(yùn)動,當(dāng)靜電力增大到大于重力時,微粒的加速度方向向上,D錯. 13.(1)桿MN做切割磁感線的運(yùn)動,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E1=B1Lv=0.3 V.(2)穿過圓形線圈的磁通量發(fā)生變化,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E2=nS2=4.5 V.(3)題圖甲中φab=0,題圖乙中φab=0,所以當(dāng)電阻R與題圖甲中的導(dǎo)軌相連接時,a端的電勢較高.此時通過電阻R的電流I=電阻R兩端的電勢差φa-φb=IRa端的電勢φa=IR=0.2 V.  14.解:(1)在金屬棒未越過MN之前,t時刻穿過回路的磁通量為Φ=ktS????????????? 設(shè)在從t時刻到t+Δt的時間間隔內(nèi),回路磁通量的變化量為ΔΦ,流過電阻R的電荷量為Δq。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有E=- 根據(jù)歐姆定律有i= ????????????? 根據(jù)電流的定義有i= 聯(lián)立①②③④式得|Δq|= Δt????????????? 式得,在t=0到t=t0的時間間隔內(nèi),流過電阻R的電荷量q的絕對值為|q|= 。(2)當(dāng)t>t0時,金屬棒已越過MN。由于金屬棒在MN右側(cè)做勻速運(yùn)動,有f=F式中,f是外加水平恒力,F是勻強(qiáng)磁場施加的安培力。設(shè)此時回路中的電流為I,F的大小為F=B0lI此時金屬棒與MN之間的距離為s=v0(t-t0)勻強(qiáng)磁場穿過回路的磁通量為Φ'=B0ls 回路的總磁通量為Φt=Φ+Φ' 式中,Φ仍如式所示。由①⑨  式得,在時刻t(t>t0)穿過回路的總磁通量為Φt=B0lv0(t-t0)+ktS 在t到t+Δt的時間間隔內(nèi),總磁通量的改變ΔΦt為ΔΦt=(B0lv0+kS)Δt 由法拉第電磁感應(yīng)定律得,回路感應(yīng)電動勢的大小為Et=| | 由歐姆定律有I=  聯(lián)立⑦⑧   式得f=(B0lv0+kS) 。    

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