2024屆一輪復(fù)習(xí)新人教版 第11章第2講　法拉第電磁感應(yīng)定律　渦流、自感 作業(yè)

第2講法拉第電磁感應(yīng)定律渦流、自感1.(2022·江蘇鹽城三模)如圖甲所示,一矩形線圈置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示。則線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的情況為(D)A.t1時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大B.t=0時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零C.t2時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零D.t1～t2時(shí)間內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)增大解析:由于線圈內(nèi)磁場(chǎng)面積一定、磁感應(yīng)強(qiáng)度變化,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=nS·ΔBΔt∝ΔBΔt。t1時(shí)刻磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率為零,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零,A錯(cuò)誤;t=0時(shí)刻磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率不為零,則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不為零,B錯(cuò)誤;t[備用](2022·江蘇南通模擬)如圖所示,固定于水平面上的金屬架abcd處在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,初始時(shí)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0。導(dǎo)體棒MN以恒定速度v向右運(yùn)動(dòng),從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí),為使棒MN中不產(chǎn)生感應(yīng)電流,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的示意圖應(yīng)為(D)解析:設(shè)初始時(shí)MN與bc間的距離為L(zhǎng),MN=d,則當(dāng)通過(guò)閉合回路的磁通量不變時(shí),MN棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流,有B0Ld=Bd(L+vt),所以B=B0LL+vt,變形得1B=2.(2022·廣東佛山模擬)渦流內(nèi)檢測(cè)技術(shù)是一項(xiàng)用來(lái)檢測(cè)各種金屬管道是否有破損的技術(shù)。如圖是檢測(cè)儀在管道內(nèi)運(yùn)動(dòng)及其工作原理剖面示意圖,當(dāng)激勵(lì)線圈中通以正弦交變電流時(shí),金屬管道壁內(nèi)會(huì)產(chǎn)生渦流,渦流磁場(chǎng)會(huì)影響檢測(cè)線圈的電流。以下有關(guān)渦流內(nèi)檢測(cè)儀的說(shuō)法正確的是(C)A.檢測(cè)線圈消耗功率等于激勵(lì)線圈輸入功率B.在管道內(nèi)某處檢測(cè)時(shí),如果只增大激勵(lì)線圈中交變電流的頻率,則檢測(cè)線圈的電流不變C.在管道內(nèi)某處檢測(cè)時(shí),如果只增大激勵(lì)線圈中交變電流的頻率,則檢測(cè)儀消耗功率將變大D.當(dāng)檢測(cè)儀從金屬管道完好處進(jìn)入到破損處檢測(cè)時(shí),管道壁中將產(chǎn)生更強(qiáng)的渦流解析:激勵(lì)線圈輸入功率大于檢測(cè)線圈消耗功率,管道壁中產(chǎn)生渦流,有一定的熱功率,P激勵(lì)=P檢測(cè)+P熱,A錯(cuò)誤;增大頻率,檢測(cè)線圈的磁通量變化率變大,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變大,則電流變大,B錯(cuò)誤;增大頻率,檢測(cè)線圈的功率和管道產(chǎn)生的熱功率變大,則檢測(cè)儀消耗功率將變大,C正確;當(dāng)檢測(cè)儀從金屬管道完好處進(jìn)入破損處檢測(cè)時(shí),厚度減小,則管道壁中產(chǎn)生的渦流變小,D錯(cuò)誤。3.(2022·北京西城區(qū)二模)如圖1所示,將線圈套在長(zhǎng)玻璃管上,線圈的兩端與電流傳感器(可看作理想電流表)相連。將強(qiáng)磁鐵從長(zhǎng)玻璃管上端由靜止釋放,磁鐵下落過(guò)程中將穿過(guò)線圈。實(shí)驗(yàn)觀察到如圖2所示的感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的圖像。下列說(shuō)法正確的是(B)A.t1～t3時(shí)間內(nèi),磁鐵受到線圈的作用力方向先向上后向下B.若將磁鐵兩極翻轉(zhuǎn)后重復(fù)實(shí)驗(yàn),將先產(chǎn)生負(fù)向感應(yīng)電流,后產(chǎn)生正向感應(yīng)電流C.若將線圈的匝數(shù)加倍,線圈中產(chǎn)生的電流峰值也將加倍D.若將線圈到玻璃管上端的距離加倍,線圈中產(chǎn)生的電流峰值也將加倍解析:根據(jù)楞次定律的“來(lái)拒去留”可知,t1～t3時(shí)間內(nèi),磁鐵受到線圈的作用力方向一直向上,故A錯(cuò)誤;若將磁鐵兩極翻轉(zhuǎn)后重復(fù)實(shí)驗(yàn),則穿過(guò)圓環(huán)的磁場(chǎng)方向相反,根據(jù)楞次定律可知,將先產(chǎn)生負(fù)向感應(yīng)電流,后產(chǎn)生正向感應(yīng)電流,故B正確;若將線圈的匝數(shù)加倍,E=NΔΦΔt,I=ER,因?yàn)殡娮枰布颖?線圈中產(chǎn)生的電流峰值不會(huì)加倍,故C錯(cuò)誤;若將線圈到玻璃管上端的距離加倍,如果沒(méi)有磁場(chǎng)力,根據(jù)mgh=4.(2023·海南?？谀M)(多選)如圖所示,電路中有兩個(gè)完全相同的燈泡L1、L2,電感線圈L的自感系數(shù)很大,直流電阻可忽略不計(jì),電源內(nèi)阻不計(jì)。第一次S2合向1,再閉合S1,電路穩(wěn)定后再斷開(kāi)S1;第二次S2合向2,再閉合S1,電路穩(wěn)定后再斷開(kāi)S1。則下列說(shuō)法正確的是(AC)A.第一次:閉合S1后,會(huì)看到L1、L2立即變亮,此后L2逐漸熄滅B.第一次:斷開(kāi)S1后,會(huì)看到L1逐漸熄滅,L2亮一下后立即熄滅C.第二次:閉合S1后,會(huì)看到L2立即變亮,L1逐漸變亮D.第二次:斷開(kāi)S1后,會(huì)看到L1逐漸熄滅,L2亮一下后立即熄滅解析:第一次閉合S1后,會(huì)看到L1、L2立即變亮,此后,隨著通過(guò)電感線圈的電流增大,逐漸將L2短路,L2逐漸熄滅;斷開(kāi)S1后,電感線圈與L2形成閉合回路,會(huì)看到L1立即熄滅,L2亮一下后逐漸熄滅,A正確,B錯(cuò)誤;第二次閉合S1后L2立即變亮,由于電感線圈的自感作用,L1逐漸變亮;斷開(kāi)S1后,兩燈泡與電感線圈形成閉合回路,此時(shí)通過(guò)小燈泡的電流不會(huì)大于斷開(kāi)開(kāi)關(guān)之前通過(guò)小燈泡的電流,L1、L2逐漸熄滅,C正確,D錯(cuò)誤。5.(2022·廣東佛山模擬)如圖甲,將一空的鋁質(zhì)易拉罐倒扣于筆尖上,在“”形木框兩側(cè)各固定一個(gè)強(qiáng)銣磁鐵,用電鉆控制木框勻速轉(zhuǎn)動(dòng),發(fā)現(xiàn)木框雖然不與易拉罐接觸,但易拉罐也會(huì)隨木框轉(zhuǎn)動(dòng),圖2為結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。則下列說(shuō)法正確的是(A)A.木框的轉(zhuǎn)速總比易拉罐的大B.易拉罐與木框的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反C.易拉罐與木框保持相同的轉(zhuǎn)速同方向轉(zhuǎn)動(dòng)D.兩個(gè)磁鐵必須異名磁極相對(duì)解析:根據(jù)電磁驅(qū)動(dòng)原理,易拉罐與木框的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同,木框的轉(zhuǎn)速總比易拉罐的大,A正確,B、C錯(cuò)誤;兩個(gè)磁鐵異名磁極或同名磁極相對(duì)均可,在磁極附近的易拉罐導(dǎo)體中都會(huì)產(chǎn)生渦流,在磁場(chǎng)中受安培力使易拉罐跟著木框轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái),D錯(cuò)誤。[備用](2022·江蘇南京三模)某風(fēng)速實(shí)驗(yàn)裝置由風(fēng)杯組系統(tǒng)(圖甲)和電磁信號(hào)產(chǎn)生系統(tǒng)(圖乙)兩部分組成。電磁信號(hào)產(chǎn)生器由圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)和固定于風(fēng)輪轉(zhuǎn)軸上的導(dǎo)體棒OA組成(O點(diǎn)連接風(fēng)輪轉(zhuǎn)軸),磁場(chǎng)半徑為L(zhǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直紙面向里。導(dǎo)體棒OA長(zhǎng)為1.5L,電阻為r,風(fēng)推動(dòng)風(fēng)杯組繞水平軸順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng),風(fēng)杯中心到轉(zhuǎn)軸距離為2L,導(dǎo)體棒每轉(zhuǎn)一周A端與彈性簧片接觸一次,接觸時(shí)產(chǎn)生的電流強(qiáng)度恒為I。圖中電阻為R,其余電阻不計(jì)。求:(1)當(dāng)導(dǎo)體棒與彈性簧片接觸時(shí),OA兩端電勢(shì)差UOA;(2)風(fēng)杯的速率v。解析:(1)根據(jù)題意可知,當(dāng)導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),相當(dāng)于電源,且O端相當(dāng)于電源的負(fù)極,則根據(jù)歐姆定律可知,OA兩端電勢(shì)差UOA數(shù)值上等于電路中的外電壓,則有UOA=-IR。(2)依題意有,電源電動(dòng)勢(shì)為12BL2結(jié)合閉合電路的歐姆定律有E=12BL2解得ω=2I則風(fēng)杯的速率為v=ω×2L=4I答案:(1)-IR(2)46.(2022·廣東汕頭三模)圖甲為某款“自發(fā)電”無(wú)線門鈴按鈕,其“發(fā)電”原理如圖乙所示,按下門鈴按鈕過(guò)程磁鐵靠近螺線管,松開(kāi)門鈴按鈕磁鐵遠(yuǎn)離螺線管回歸原位置。下列說(shuō)法正確的是(C)A.按下按鈕過(guò)程,螺線管P端電勢(shì)較高B.松開(kāi)按鈕過(guò)程,螺線管Q端電勢(shì)較高C.按住按鈕不動(dòng),螺線管沒(méi)有產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)D.按下和松開(kāi)按鈕過(guò)程,螺線管產(chǎn)生大小相同的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)解析:按下按鈕過(guò)程,穿過(guò)螺線管的磁通量向左增大,根據(jù)楞次定律可知螺線管中感應(yīng)電流從P端流入,從Q端流出,螺線管充當(dāng)電源,則Q端電勢(shì)較高,故A錯(cuò)誤;松開(kāi)按鈕過(guò)程,穿過(guò)螺線管的磁通量向左減小,根據(jù)楞次定律可知螺線管中感應(yīng)電流為從Q端流入,從P端流出,螺線管充當(dāng)電源,則P端電勢(shì)較高,故B錯(cuò)誤;按住按鈕不動(dòng),穿過(guò)螺線管的磁通量不變,螺線管不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),故C正確;按下和松開(kāi)按鈕過(guò)程中時(shí)間關(guān)系和速度關(guān)系未知,故螺線管中磁通量的變化率不一定相同,故螺線管產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不一定相同,故D錯(cuò)誤。7.(多選)如圖所示,在MN右側(cè)區(qū)域有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),其磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的關(guān)系為B=kt(k為大于零的常量)。一高為a、電阻為R的正三角形金屬線框向右勻速運(yùn)動(dòng)。在t=0時(shí)刻,線框底邊恰好到達(dá)MN處;在t=T時(shí)刻,線框恰好完全進(jìn)入磁場(chǎng)。在線框勻速進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中(AD)A.線框中的電流始終為逆時(shí)針?lè)较駼.線框中的電流先逆時(shí)針?lè)较?后順時(shí)針?lè)较駽.t=T2時(shí)刻,流過(guò)線框的電流大小為D.t=T2時(shí)刻,流過(guò)線框的電流大小為解析:線框進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程中,穿過(guò)線框的磁通量增加,根據(jù)楞次定律可知,線框中感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?故A正確,B錯(cuò)誤;線框勻速運(yùn)動(dòng)的速度v=aT,在t=T2時(shí)刻,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=kT2,處在磁場(chǎng)中線框的面積S=3a24,線框切割磁感線的有效長(zhǎng)度L=a3,動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)E1=BLv=3ka26,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,線框中的感生電動(dòng)勢(shì)E2=nΔBSΔ8.(2022·山西呂梁三模)(多選)如圖所示,間距L=1m、足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌固定在絕緣水平面上,其左端接一阻值R=1Ω的定值電阻。直線MN垂直于導(dǎo)軌,在其左側(cè)面積S=0.5m2的圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直于導(dǎo)軌所在平面向里的磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間的變化關(guān)系為B=6t(T),在其右側(cè)(含邊界MN)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B0=1T、方向垂直導(dǎo)軌所在平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。t=0時(shí),某金屬棒從MN處以v0=8m/s的初速度開(kāi)始水平向右運(yùn)動(dòng),已知金屬棒質(zhì)量m=1kg,與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2,導(dǎo)軌、金屬棒電阻不計(jì),金屬棒與導(dǎo)軌始終垂直且接觸良好,重力加速度g取10m/s2,下列說(shuō)法正確的是(ACD)A.t=0時(shí),閉合回路中有大小為5A的順時(shí)針?lè)较虻碾娏鰾.閉合回路中一直存在順時(shí)針?lè)较虻碾娏鰿.金屬棒在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的安培力方向先向左再向右D.金屬棒最終將以1m/s的速度勻速運(yùn)動(dòng)解析:t=0時(shí),金屬棒切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E1=B0Lv0=8V,MN左側(cè)變化的磁場(chǎng)使回路產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為E2=ΔBΔtS=3V,由楞次定律和右手定則知兩電動(dòng)勢(shì)反向,由于E1>E2,可知金屬棒中的電流方向由M→N,閉合回路中有順時(shí)針?lè)较虻碾娏鱅=E1-E2R=5A,選項(xiàng)A正確;金屬棒受到向左的安培力和摩擦力,向右減速,當(dāng)B0Lvμmg時(shí)金屬棒開(kāi)始勻速運(yùn)動(dòng),則B0E29.(2022·廣東廣州模擬)如圖所示,足夠長(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ豎直放置,一個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直穿過(guò)導(dǎo)軌平面,導(dǎo)軌的上端M與P間連接阻值為R=0.30Ω的電阻,導(dǎo)軌寬度L=0.40m。電阻為r=0.20Ω的金屬棒ab緊貼在導(dǎo)軌上,導(dǎo)軌電阻不計(jì),現(xiàn)使金屬棒ab由靜止開(kāi)始下滑,通過(guò)傳感器記錄金屬棒ab下滑的距離,其下滑距離與時(shí)間的關(guān)系如下表所示。時(shí)間t/s00.100.200.300.400.500.600.70下滑距離h