2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí)-課后限時(shí)集訓(xùn)26-法拉第電磁感應(yīng)定律-自感-渦流新人教版

2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí)課后限時(shí)集訓(xùn)26法拉第電磁感應(yīng)定律自感渦流新人教版2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí)課后限時(shí)集訓(xùn)26法拉第電磁感應(yīng)定律自感渦流新人教版PAGE8-2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí)課后限時(shí)集訓(xùn)26法拉第電磁感應(yīng)定律自感渦流新人教版2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí)課后限時(shí)集訓(xùn)26法拉第電磁感應(yīng)定律自感渦流新人教版年級(jí)：姓名：課后限時(shí)集訓(xùn)(二十六)(時(shí)間：40分鐘)1．(2020·全國(guó)卷Ⅱ·T14)管道高頻焊機(jī)可以對(duì)由鋼板卷成的圓管的接縫實(shí)施焊接。焊機(jī)的原理如圖所示，圓管通過(guò)一個(gè)接有高頻交流電源的線圈，線圈所產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)使圓管中產(chǎn)生交變電流，電流產(chǎn)生的熱量使接縫處的材料熔化將其焊接。焊接過(guò)程中所利用的電磁學(xué)規(guī)律的發(fā)現(xiàn)者為()A．庫(kù)侖 B．霍爾C．洛倫茲 D．法拉第D[高頻焊接利用的電磁學(xué)規(guī)律是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)者是法拉第，A、B、C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確。]2.(多選)如圖所示，閉合金屬導(dǎo)線框放置在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化。下列說(shuō)法正確的是()A．當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度增加時(shí)，線框中的感應(yīng)電流可能減小B．當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度增加時(shí)，線框中的感應(yīng)電流一定增大C．當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度減小時(shí)，線框中的感應(yīng)電流一定增大D．當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度減小時(shí)，線框中的感應(yīng)電流可能不變AD[線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E＝eq\f(ΔB,Δt)S，設(shè)線框的電阻為R，則線框中的電流I＝eq\f(E,R)＝eq\f(ΔB,Δt)·eq\f(S,R)，因?yàn)锽增大或減小時(shí)，eq\f(ΔB,Δt)可能減小，可能增大，也可能不變，故選項(xiàng)A、D正確。]3.如圖所示，abcd為水平放置的平行“”形光滑金屬導(dǎo)軌，間距為l，導(dǎo)軌間有垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，導(dǎo)軌電阻不計(jì)。已知金屬桿MN傾斜放置，與導(dǎo)軌成θ角，單位長(zhǎng)度的電阻為r，保持金屬桿以速度v沿平行于cd的方向滑動(dòng)(金屬桿滑動(dòng)過(guò)程中與導(dǎo)軌接觸良好)。則()A．電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為eq\f(Blv,sinθ)B．電路中感應(yīng)電流的大小為eq\f(Bvsinθ,r)C．金屬桿所受安培力的大小為eq\f(B2lvsinθ,r)D．金屬桿的發(fā)熱功率為eq\f(B2lv2,rsinθ)B[電路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝Blv，感應(yīng)電流I＝eq\f(E,R)＝eq\f(E,\f(l,sinθ)r)＝eq\f(Bvsinθ,r)，故A錯(cuò)誤，B正確；金屬桿所受安培力大小F＝BIeq\f(l,sinθ)＝eq\f(B2lv,r)，故C錯(cuò)誤；金屬桿的發(fā)熱功率P＝I2R＝I2eq\f(l,sinθ)r＝eq\f(B2lv2sinθ,r)，故D錯(cuò)誤。]4．如圖所示，圖甲和圖乙是教材中演示自感現(xiàn)象的兩個(gè)電路圖，L1和L2為電感線圈。實(shí)驗(yàn)時(shí)，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S1瞬間，燈A1突然閃亮，隨后逐漸變暗；閉合開(kāi)關(guān)S2，燈A2逐漸變亮，而另一個(gè)相同的燈A3立即變亮，最終A2與A3的亮度相同。下列說(shuō)法正確的是()甲乙A．圖甲中，A1與L1的電阻值相同B．圖甲中，閉合S1，電路穩(wěn)定后，A1中電流大于L1中電流C．圖乙中，變阻器R與L2的電阻值相同D．圖乙中，閉合S2瞬間，L2中電流與變阻器R中電流相等C[斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S1瞬間，線圈L1產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，阻礙電流的減小，通過(guò)L1的電流反向通過(guò)A1，燈A1突然閃亮，隨后逐漸變暗，說(shuō)明IL1>IA1，即RL1<RA1，故A錯(cuò)；題圖甲中，閉合開(kāi)關(guān)S1，電路穩(wěn)定后，因?yàn)镽L1<RA1，所以A1中電流小于L1中電流，故B錯(cuò)；題圖乙中，閉合開(kāi)關(guān)S2，燈A2逐漸變亮，而另一個(gè)相同的燈A3立即變亮，最終A2與A3的亮度相同，說(shuō)明變阻器R與L2的電阻值相同，故C對(duì)；閉合S2瞬間，通過(guò)L2的電流增大，由于電磁感應(yīng)，線圈L2產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，阻礙電流的增大，則L2中電流與變阻器R中電流不相等，故D錯(cuò)。]5．(多選)航母上飛機(jī)彈射起飛利用的電磁驅(qū)動(dòng)原理如圖所示。當(dāng)固定線圈上突然通過(guò)直流電流時(shí)，線圈左側(cè)的金屬環(huán)被彈射出去，現(xiàn)在線圈左側(cè)同一位置，先后放上用橫截面積相等的銅和鋁導(dǎo)線制成形狀、大小相同的兩個(gè)閉合環(huán)，電阻率ρ銅<ρ鋁，則合上開(kāi)關(guān)S的瞬間()A．從右側(cè)看，環(huán)中產(chǎn)生沿逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流B．銅環(huán)受到的安培力大于鋁環(huán)受到的安培力C．若將金屬環(huán)置于線圈的右側(cè)，環(huán)將向右彈射D．電池正負(fù)極調(diào)換后，金屬環(huán)仍能向左彈射BCD[線圈中電流為左側(cè)流入，磁場(chǎng)方向?yàn)橄蛴遥陂]合開(kāi)關(guān)的過(guò)程中，磁場(chǎng)變強(qiáng)，則由楞次定律可以知道，感應(yīng)電流由右側(cè)看為順時(shí)針，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；因?yàn)殂~環(huán)的電阻較小，故銅環(huán)中感應(yīng)電流較大，故銅環(huán)受到的安培力要大于鋁環(huán)，故B項(xiàng)正確；若環(huán)放在線圈右方，根據(jù)“來(lái)拒去留”可得，環(huán)將向右運(yùn)動(dòng)，故C項(xiàng)正確；電池正負(fù)極調(diào)換后，金屬環(huán)受力向左，故仍將向左彈出，故D項(xiàng)正確。]6.(多選)法拉第圓盤發(fā)電機(jī)的示意圖如圖所示。銅圓盤安裝在豎直的銅軸上，兩銅片P、Q分別與圓盤的邊緣和銅軸接觸。圓盤處于方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中。圓盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，關(guān)于流過(guò)電阻R的電流，下列說(shuō)法正確的是()A．若圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度恒定，則電流大小恒定B．若從上向下看，圓盤順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，則電流沿a到b的方向流動(dòng)C．若圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)方向不變，角速度大小發(fā)生變化，則電流方向可能發(fā)生變化D．若圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，則電流在R上的熱功率也變?yōu)樵瓉?lái)的2倍AB[由右手定則知，圓盤按如題圖所示的方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電流沿a到b的方向流動(dòng)，選項(xiàng)B正確；由感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝eq\f(1,2)Bl2ω知，角速度恒定，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定，電流大小恒定，選項(xiàng)A正確；角速度大小變化，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小變化，但感應(yīng)電流方向不變，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若ω變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，電流變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，由P＝I2R知，電流在R上的熱功率變?yōu)樵瓉?lái)的4倍，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。]7.(多選)如圖所示，一導(dǎo)線彎成直徑為d的半圓形閉合回路，虛線MN右側(cè)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直于回路所在的平面。回路以速度v向右勻速進(jìn)入磁場(chǎng)，直徑CD始終與MN垂直。從D點(diǎn)到達(dá)邊界開(kāi)始到C點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)為止，下列說(shuō)法中正確的是()A．感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较駼．CD段直導(dǎo)線始終不受安培力C．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值E＝BdvD．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值eq\x\to(E)＝eq\f(1,8)πBdvAD[線圈進(jìn)磁場(chǎng)過(guò)程，垂直平面向里的磁通量逐漸增大，根據(jù)楞次定律“增反減同”，感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?，選項(xiàng)A正確；CD端導(dǎo)線電流方向與磁場(chǎng)垂直，根據(jù)左手定則判斷，安培力豎直向下，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；線圈進(jìn)磁場(chǎng)切割磁感線的有效長(zhǎng)度是線圈與MN交點(diǎn)位置的連線，進(jìn)磁場(chǎng)過(guò)程，有效切割長(zhǎng)度最長(zhǎng)為半徑，所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值為eq\f(Bdv,2)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值eq\x\to(E)＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(B·\f(1,2)π\(zhòng)b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,2)))eq\s\up12(2),\f(d,v))＝eq\f(Bdπv,8)，選項(xiàng)D正確。]8．(多選)如圖甲所示的電路中，電阻R1＝R，R2＝2R，單匝圓形金屬線圈半徑為r2，圓心為O，線圈導(dǎo)線的電阻為R，其余導(dǎo)線的電阻不計(jì)。半徑為r1(r1＜r2)、圓心為O的圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直于線圈平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B隨t變化的關(guān)系圖象如圖乙所示，電容器的電容為C。閉合開(kāi)關(guān)S，t1時(shí)刻開(kāi)始電路中的電流穩(wěn)定不變，下列說(shuō)法正確的是()甲乙A．電容器上極板帶正電B．t1時(shí)刻，電容器所帶的電荷量為eq\f(CB1πr\o\al(2,1),4t1)C．t1時(shí)刻之后，線圈兩端的電壓為eq\f(3B1πr\o\al(2,1),4t1)D．t1時(shí)刻之后，R1兩端的電壓為eq\f(B2πr\o\al(2,2),4t2)AC[根據(jù)楞次定律可知，線圈中產(chǎn)生沿逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流，則電容器上極板帶正電，A項(xiàng)正確；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔB,Δt)S＝eq\f(B1,t1)πreq\o\al(2,1)＝eq\f(B1πr\o\al(2,1),t1)，則電流為I＝eq\f(E,R1＋R2＋R)＝eq\f(B1πr\o\al(2,1),4Rt1)，UR2＝I·2R＝eq\f(B1πr\o\al(2,1),2t1)，電容器所帶的電荷量Q＝CUR2＝eq\f(CB1πr\o\al(2,1),2t1)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；t1時(shí)刻之后，線圈兩端的電壓U＝I·(R1＋R2)＝eq\f(3B1πr\o\al(2,1),4t1)，C項(xiàng)正確；t1時(shí)刻之后，R1兩端的電壓為UR1＝I·R1＝eq\f(B1πr\o\al(2,1),4t1)＝eq\f(B2πr\o\al(2,1),4t2)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。]9.如圖所示，匝數(shù)為N、電阻為r、面積為S的圓形線圈P放置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與線圈平面垂直，線圈P通過(guò)導(dǎo)線與阻值為R的電阻以及兩平行金屬板相連，兩金屬板之間的距離為d，兩板間有垂直紙面的恒定勻強(qiáng)磁場(chǎng)。當(dāng)線圈P所在位置的磁場(chǎng)均勻變化時(shí)，一質(zhì)量為m、帶電荷量大小為q的油滴在兩金屬板之間的豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)。重力加速度為g，求：(1)流過(guò)電阻R的電流；(2)線圈P所在磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率。[解析](1)設(shè)兩金屬板之間的電壓為U，對(duì)金屬板之間的帶電油滴受力分析有：mg＝qeq\f(U,d)對(duì)電阻R，由歐姆定律得：U＝IR解得：I＝eq\f(mgd,qR)。(2)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得：E＝Neq\f(ΔΦ,Δt)＝Neq\f(ΔB,Δt)S根據(jù)閉合電路的歐姆定律得：I＝eq\f(E,R＋r)聯(lián)立解得：eq\f(ΔB,Δt)＝eq\f(mgdR＋r,NqRS)。[答案](1)eq\f(mgd,qR)(2)eq\f(mgdR＋r,NqRS)10．如圖甲所示，兩條阻值不計(jì)的足夠長(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ之間的距離L＝0.5m，N、Q兩端連接阻值R＝2.0Ω的電阻，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌所在平面向上，導(dǎo)軌平面與水平面的夾角θ＝30°。一質(zhì)量m＝0.40kg、阻值r＝1.0Ω的金屬棒垂直于導(dǎo)軌放置并用絕緣細(xì)線跨過(guò)光滑的定滑輪與質(zhì)量M＝0.80kg的重物相連，細(xì)線與金屬導(dǎo)軌平行。金屬棒沿導(dǎo)軌向上滑行的速度v與時(shí)間t之間的關(guān)系如圖乙所示，已知在0～0.3s內(nèi)通過(guò)金屬棒的電荷量是0.3～0.6s內(nèi)通過(guò)金屬棒的電荷量的eq\f(2,3)，g取10m/s2，求：甲乙(1)0～0.3s內(nèi)金屬棒通過(guò)的位移。(2)0～0.6s內(nèi)金屬棒產(chǎn)生的熱量。[解析](1)在0.3～0.6s內(nèi)通過(guò)金屬棒的電荷量是q1＝I1t1＝eq\f(BLvt1,R＋r)在0～0.3s內(nèi)通過(guò)金屬棒的電荷量q2＝eq\f(ΔΦ,R＋r)＝eq\f(BΔS,R＋r)＝eq\f(BLx2,R＋r)由題意知eq\f(q1,q2)＝eq\f(3,2)解得x2＝0.3m。(2)金屬棒在0～0.6s內(nèi)通過(guò)的總位移為x＝x1＋x2＝vt1＋x2＝0.75m根據(jù)能量守恒定律得Mgx－mgxsinθ＝eq\f(1,2)(M＋m)v2＋Q解得Q＝3.15J由于金屬棒與電阻R串聯(lián)，電流相等，根據(jù)焦耳定律Q＝I2Rt知，它們產(chǎn)生的熱量與電阻成正比，所以金屬棒在0～0.6s內(nèi)產(chǎn)生的熱量Qr＝eq\f(r,R＋r)Q＝1.05J。[答案](1)0.3m(2)1.05J11.如圖所示，一橫截面積為S的n匝線圈，與相距為d的兩塊水平放置的平行金屬板連接成電路。線圈置于方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。為使一質(zhì)量為m、電荷量為－q的小球在平行金屬板間水平向右做直線運(yùn)動(dòng)，重力加速度為g，則磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化情況應(yīng)為()A．正在增強(qiáng)，eq\f(ΔB,Δt)＝eq\f(mgd,nSq)B．正在減弱，eq\f(ΔB,Δt)＝eq\f(mgd,nSq)C．正在增強(qiáng)，eq\f(ΔB,Δt)＝eq\f(mgd,2nSq)D．正在減弱，eq\f(ΔB,Δt)＝eq\f(mgd,2nSq)A[對(duì)帶電小球由共點(diǎn)力平衡條件有qeq\f(U,d)＝mg，由法拉第電磁感應(yīng)定律有U＝nSeq\f(ΔB,Δt)，解得eq\f(ΔB,Δt)＝eq\f(mgd,nSq)。由楞次定律可知，磁感應(yīng)強(qiáng)度正在增強(qiáng)。選項(xiàng)A正確，B、C、D錯(cuò)誤。]12．如圖甲所示，質(zhì)量m＝3.0×10－3kg的“”形金屬細(xì)框豎直放置在兩水銀槽中，“”形框的水平細(xì)桿CD長(zhǎng)l＝0.20m，處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B1＝1.0T、方向水平向右的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。有一匝數(shù)n＝300匝、面積S＝0.01m2的線圈通過(guò)開(kāi)關(guān)K與兩水銀槽相連。線圈處于與線圈平面垂直的、沿豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，其磁感應(yīng)強(qiáng)度B2的大小隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示。(1)求0～0.10s線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大??；(2)t＝0.22s時(shí)閉合開(kāi)關(guān)K，若細(xì)桿CD所受安培力方向豎直向上，判斷C