【名師伴你行】2022年高考物理一輪復(fù)習(xí)課時(shí)作業(yè)26法拉第電磁感應(yīng)定律-自感和渦流-

二十六法拉第電磁感應(yīng)定律自感和渦流1．2021年11月中旬，遼寧號(hào)航母順當(dāng)結(jié)束了艦載機(jī)海上試驗(yàn)試飛和訓(xùn)練任務(wù)，J－15艦載戰(zhàn)機(jī)在我國(guó)北海(北緯31°四周)上空回旋，由于地磁場(chǎng)的存在，飛機(jī)在肯定高度水平飛行時(shí)，其機(jī)翼就會(huì)切割磁感線，機(jī)翼的兩端之間會(huì)有肯定的電勢(shì)差．則從飛行員的角度看，機(jī)翼左端的電勢(shì)比右端的電勢(shì)()A．低 B．高C．相等 D．以上狀況都有可能答案：B解析：北半球的地磁場(chǎng)的豎直重量向下，由右手定則可判定飛機(jī)無(wú)論向哪個(gè)方向飛行，從飛行員的角度看均為左側(cè)機(jī)翼電勢(shì)較高．2．如圖所示，已知大線圈的面積為2×10－3m2，小探測(cè)線圈有2000匝，小線圈的面積為5×10－4m2.整個(gè)串聯(lián)回路的電阻是1000Ω當(dāng)電鍵S反向時(shí)測(cè)得ΔQ＝5.0×10－A．1.25×10－4T B．5×10－4TC．2.5×10－4T D．1×10－3T答案：C解析：由I＝eq\f(E,R)＝eq\f(N\f(ΔΦ,Δt),R)、I＝eq\f(ΔQ,Δt)，得感應(yīng)電荷量公式ΔQ＝Neq\f(ΔΦ,R)，ΔΦ＝2BS，聯(lián)立得B＝R·eq\f(ΔQ,2NS)，代入數(shù)據(jù)得B＝2.5×10－4T，故C對(duì)．3．(2021·河南三市聯(lián)考)矩形導(dǎo)線框固定在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖甲所示．磁感線的方向與導(dǎo)線框所在平面垂直，規(guī)定磁場(chǎng)的正方向?yàn)榇怪奔埫鎸?duì)里，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖乙所示，則()A．從0到t1時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線框中電流的方向?yàn)閍bcdaB．從0到t1時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線框中電流越來(lái)越小C．從0到t2時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線框中電流的方向始終為adcbaD．從0到t2時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線框ab邊受到的安培力越來(lái)越大答案：C解析：由楞次定律，知從0到t2時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線框中電流的方向始終為adcba，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，C正確；由法拉第電磁感應(yīng)定律和閉合電路歐姆定律，從0到t1時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線框中電流恒定，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由安培力公式，從0到t2時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線框ab邊受到的安培力先減小后增大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．4．(2022·江蘇單科)如圖所示，一正方形線圈的匝數(shù)為n，邊長(zhǎng)為a，線圈平面與勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直，且一半處在磁場(chǎng)中．在Δt時(shí)間內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向不變，大小由B均勻地增大到2B．在此過(guò)程中，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為()A．eq\f(Ba2,2Δt) B．eq\f(nBa2,2Δt)C．eq\f(nBa2,Δt) D．eq\f(2nBa2,Δt)答案：B解析：磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率eq\f(ΔB,Δt)＝eq\f(2B－B,Δt)＝eq\f(B,Δt)，法拉第電磁感應(yīng)定律公式可寫(xiě)成E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝neq\f(ΔB,Δt)S，其中磁場(chǎng)中的有效面積S＝eq\f(1,2)a2，代入得E＝neq\f(Ba2,2Δt)，選項(xiàng)B正確，A、C、D錯(cuò)誤．5．在如圖所示的電路中，線圈中的自感系數(shù)很大，且其直流電阻可以忽視不計(jì)．D1和D2是兩個(gè)完全相同的小燈泡，在開(kāi)關(guān)S的閉合和斷開(kāi)的過(guò)程中(燈絲不會(huì)斷)，D1和D2亮度的變化狀況是()A．S閉合，D1很亮且亮度不變，D2漸漸變亮，最終兩燈一樣亮；S斷開(kāi)，D2馬上滅，D1漸漸變亮B．S閉合，D1不亮，D2很亮；S斷開(kāi)，D2馬上滅C．S閉合，D1和D2同時(shí)亮，而后D1滅，D2亮度不變：S斷開(kāi)，D2馬上滅，D1亮一下才滅D．S閉合，D1和D2同時(shí)亮，后D1漸漸熄滅，D2則漸漸變得更亮；S斷開(kāi)，D2馬上滅，D1亮一下后才滅答案：D解析：當(dāng)S接通時(shí)，L的自感系數(shù)很大，瞬時(shí)L所在的電路視為斷路，相當(dāng)于D1與D2、電源串聯(lián)，故D1和D2同時(shí)亮且亮度相同．隨著通過(guò)L的電流漸漸增大，L的直流電阻不計(jì)，L的分流作用增大，D1的電流漸漸減小為零．由于總電阻變小，總電流變大，D2變得更亮．當(dāng)S斷開(kāi)時(shí)，電源不再供應(yīng)電流，D2處于斷路而馬上滅．L產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流減小，且與D1構(gòu)成回路，則D1將亮一下后再滅．故答案為D．6．如圖所示，L為自感系數(shù)很大，直流電阻不計(jì)的線圈，D1、D2、D3為三個(gè)完全相同的燈泡，E為內(nèi)阻不計(jì)的電源，在t＝0時(shí)刻閉合開(kāi)關(guān)S，當(dāng)電路穩(wěn)定后D1、D2兩燈的電流分別為I1、I2，t1時(shí)刻斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，若規(guī)定電路穩(wěn)定時(shí)流過(guò)D1、D2的電流方向?yàn)殡娏鞯恼较?，則下圖能正確定性描述電燈電流i與時(shí)間t關(guān)系的是()答案：D解析：在t＝0時(shí)刻閉合開(kāi)關(guān)S，D2的電流馬上達(dá)到最大值，并且大于穩(wěn)定時(shí)的電流I2，D1由于和線圈串聯(lián)，電流由零漸漸增加，排解A、B、C選項(xiàng)；t1時(shí)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，線圈和D1、D2構(gòu)成閉合回路，電流漸漸減小到零，因規(guī)定電路穩(wěn)定時(shí)流過(guò)D1、D2的電流方向?yàn)殡娏鞯恼较?，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S后D2中電流向上，與正方向相反，取負(fù)值，選項(xiàng)D正確．7．(多選)如圖所示，在空中有一水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，區(qū)域的上下邊緣間距為h，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B．有一寬度為b(b<h)、長(zhǎng)度為L(zhǎng)、電阻為R、質(zhì)量為m的矩形導(dǎo)體線圈緊貼磁場(chǎng)區(qū)域的上邊緣由靜止起豎直下落，當(dāng)線圈的PQ邊到達(dá)磁場(chǎng)下邊緣時(shí)，線圈恰好開(kāi)頭做勻速運(yùn)動(dòng)．設(shè)線圈進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的熱量為Q1，通過(guò)導(dǎo)體截面的電荷量為q1；線圈離開(kāi)磁場(chǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的熱量為Q2，通過(guò)導(dǎo)體截面的電荷量為q2，則()A．Q1＝Q2 B．Q1<Q2C．q1＝q2 D．q1<q2答案：BC解析：線圈進(jìn)入或離開(kāi)磁場(chǎng)的過(guò)程中，通過(guò)導(dǎo)體截面的電荷量為q＝eq\x\to(I)·Δt而eq\x\to(I)＝eq\f(\x\to(E),R)，eq\x\to(E)＝eq\f(ΔΦ,Δt)，則q＝eq\f(ΔΦ,R)，由于進(jìn)入或離開(kāi)時(shí)，ΔΦ相同，所以q1＝q2；b<h，線圈在磁場(chǎng)中有一段加速過(guò)程，線圈離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)的速度大于進(jìn)入時(shí)的平均速度，離開(kāi)時(shí)所受安培力較大，克服安培力做功較多，產(chǎn)生的焦耳熱較多，所以Q1<Q2.8．(多選)如圖所示為新一代炊具——電磁爐，無(wú)煙、無(wú)明火、無(wú)污染、不產(chǎn)生有害氣體、無(wú)微波輻射、高效節(jié)能等是電磁爐的優(yōu)勢(shì)所在，電磁爐是利用電流通過(guò)線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，當(dāng)磁場(chǎng)的磁感線通過(guò)含鐵質(zhì)鍋底部時(shí)，即會(huì)產(chǎn)生很多小渦流，使鍋體本身自行高速發(fā)熱，然后再加熱鍋內(nèi)食物．下列相關(guān)說(shuō)法中正確的是()A．鍋體中的渦流是由恒定的磁場(chǎng)產(chǎn)生的B．恒定磁場(chǎng)越強(qiáng)，電磁爐的加熱效果越好C．鍋體中的渦流是由變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生的D．提高磁場(chǎng)變化的頻率，可提高電磁爐的加熱效果答案：CD解析：依據(jù)電磁感應(yīng)產(chǎn)生的條件知A、B錯(cuò)誤，C正確；提高磁場(chǎng)變化的頻率，會(huì)使磁通量變化快，依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，產(chǎn)生的感應(yīng)電流增大，電磁爐的加熱效果好，D正確．9．如圖所示，半徑為R的圓形導(dǎo)軌處在垂直于圓平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直于紙面對(duì)里．一根長(zhǎng)度略大于導(dǎo)軌直徑的導(dǎo)體棒MN以速率v在圓導(dǎo)軌上從左端滑到右端，電路中的定值電阻為r，其余電阻不計(jì)．導(dǎo)體棒與圓形導(dǎo)軌接觸良好，求：(1)在滑動(dòng)過(guò)程中通過(guò)電阻r上的電流的平均值；(2)MN從左端到右端的整個(gè)過(guò)程中，通過(guò)r上的電荷量；(3)當(dāng)MN通過(guò)圓導(dǎo)軌中心時(shí)，通過(guò)r上的電流是多少？答案：(1)eq\f(πBRv,2r)(2)eq\f(πBR2,r)(3)eq\f(2BRv,r)解析：導(dǎo)體棒從左向右滑動(dòng)的過(guò)程中，切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，對(duì)電阻r供電．(1)計(jì)算平均電流，應(yīng)當(dāng)用法拉第電磁感應(yīng)定律，先求出平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)．整個(gè)過(guò)程磁通量的變化為ΔΦ＝BS＝BπR2，所用的時(shí)間Δt＝eq\f(2R,v)，代入公式eq\x\to(E)＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(πBRv,2)，平均電流為eq\x\to(I)＝eq\f(\x\to(E),r)＝eq\f(πBRv,2r)(2)電荷量的運(yùn)算應(yīng)當(dāng)用平均電流，q＝eq\x\to(I)Δt＝eq\f(πBR2,r).(3)當(dāng)MN通過(guò)圓形導(dǎo)軌中心時(shí)，切割磁感線的有效長(zhǎng)度最大，l＝2R，依據(jù)導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)公式E＝Blv，得E＝B(2R)v，此時(shí)通過(guò)r的電流為I＝eq\f(E,r)＝eq\f(2BRv,r).10．用絕緣導(dǎo)線繞一圓環(huán)，圓環(huán)的半徑為r，環(huán)內(nèi)有同樣絕緣導(dǎo)線折成的等邊三角形ABC，A為圓環(huán)的圓心，B、C在環(huán)上，絕緣導(dǎo)線單位長(zhǎng)度的電阻為R0.現(xiàn)把它們放在均勻的磁場(chǎng)中，且磁場(chǎng)垂直于圓環(huán)和三角形所在的平面，如圖所示．若磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小從零開(kāi)頭隨時(shí)間成正比增大時(shí)，環(huán)中的感應(yīng)電流為I1，求：(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率eq\f(ΔB,Δt)；(2)通過(guò)三角形BC邊的電流大?。鸢福?1)eq\f(2I1R0,r)(2)eq\f(\r(3),6)I1解析：(1)圓環(huán)的面積為S1＝πr2，由法拉第電磁感應(yīng)定律知圓環(huán)中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1＝eq\f(ΔB,Δt)S1圓環(huán)的電阻R1＝2πrR0由閉合電路歐姆定律有E1＝I1R1聯(lián)立解得磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率eq\f(ΔB,Δt)＝eq\f(2I1R0,r)(2)△ABC的面積S2＝eq\f(r·rsin60°,2)＝eq\f(\r(3),4)r2，△ABC中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E2＝eq\f(ΔB,Δt)S2△ABC的電阻R2＝3rR0，由閉合電路歐姆定律有E2＝I2R2結(jié)合(1)中的eq\f(ΔB,Δt)＝eq\f(2I1R0,r)，聯(lián)立解得I2＝eq\f(\r(3),6)I1.11．(2021·濟(jì)南模擬)在范圍足夠大，方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.2T，有一水平放置的光滑框架，寬度L＝0.4m，如圖所示，框架上放置一質(zhì)量m＝0.05kg、電阻R＝1Ω的金屬桿cd，框架電阻不計(jì)．若桿cd在水平外力F的作用下以恒定加速度a＝2m/s(1)在5s內(nèi)平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)eq\x\to(E)是多少？(2)第5s末回路中的電流I多大？(3)第5s末作用在桿cd上的水平外力F多大？答案：(1)0.4V(2)0.8A(3)0.164解析：(1)t＝5s內(nèi)金屬桿的位移x＝eq\f(1,2)at2＝25m5s內(nèi)的平均速度eq\x\to(v)＝eq\f(x,t)＝5m/seq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1