（通用版）2020版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 考點(diǎn)規(guī)范練32 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感 渦流 新人教版.docx

《（通用版）2020版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 考點(diǎn)規(guī)范練32 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感 渦流 新人教版.docx》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（通用版）2020版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 考點(diǎn)規(guī)范練32 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感 渦流 新人教版.docx（9頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

考點(diǎn)規(guī)范練32　法拉第電磁感應(yīng)定律　自感　渦流 一、單項(xiàng)選擇題 1.如圖所示,三個(gè)相同的金屬圓環(huán)內(nèi)存在著不同的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),虛線表示環(huán)的某條直徑,已知所有磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化關(guān)系都滿足B=kt,磁場(chǎng)方向如圖所示。測(cè)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 答案D 解析C環(huán)中穿過(guò)圓環(huán)的磁感線完全抵消,磁通量為零,保持不變,所以沒(méi)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=nΔΦΔt=nΔBΔtS=kS,S是有效面積,可得E∝S,所以A、B中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比EA∶EB=1∶2,根據(jù)歐姆定律得,IB=2IA=2I。選項(xiàng)D正確。 2.如圖所示,a、b兩個(gè)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(zhǎng)la=3lb,圖示區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),且磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)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(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流 B.a、b線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比為9∶1 C.a、b線圈中感應(yīng)電流之比為3∶4 D.a、b線圈中電功率之比為3∶1 答案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(shí)針?lè)较?選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由E=nΔBΔtS,S=l2,R=ρlS,I=ER,P=E2R,可知Ea∶Eb=9∶1,Ia∶Ib=3∶1,Pa∶Pb=27∶1,選項(xiàng)B正確,選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。 3.如圖甲所示,一個(gè)圓形線圈的匝數(shù)n=100,線圈面積S=200 cm2,線圈的電阻r=1 Ω,線圈外接一個(gè)阻值R=4 Ω的電阻。把線圈放入一方向垂直線圈平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化規(guī)律如圖乙所示。下列說(shuō)法正確的是(　　) A.線圈中的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较? B.電阻R兩端的電壓隨時(shí)間均勻增大 C.線圈電阻r消耗的功率為410-4 W D.前4 s內(nèi)通過(guò)R的電荷量為410-4 C 答案C 解析由楞次定律可知,線圈中的感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?選項(xiàng)A錯(cuò)誤;根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定為E=nSΔBΔt=0.1V,電阻R兩端的電壓不隨時(shí)間變化,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;回路中電流I=ER+r=0.02A,線圈電阻r消耗的功率為P=I2r=410-4W,選項(xiàng)C正確;前4s內(nèi)通過(guò)R的電荷量為q=It=0.08C,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 4.如圖所示,A、B是兩個(gè)完全相同的燈泡,D是理想二極管,L是帶鐵芯的線圈,其電阻忽略不計(jì)。下列說(shuō)法正確的是(　　) A.S閉合瞬間,A先亮 B.S閉合瞬間,A、B同時(shí)亮 C.S斷開(kāi)瞬間,B逐漸熄滅 D.S斷開(kāi)瞬間,A閃亮一下,然后逐漸熄滅 答案D 解析D是理想二極管,具有單向?qū)?、反向截止作?S閉合瞬間,A不亮,故A、B錯(cuò)誤;S斷開(kāi)瞬間,B立即熄滅,A閃亮一下,然后逐漸熄滅,故C錯(cuò)誤,D正確。 5. 如圖所示,半徑為r的金屬圓盤在垂直于盤面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中,繞O軸以角速度ω沿逆時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng),則通過(guò)電阻R的電流的大小和方向是(金屬圓盤的電阻不計(jì))(　　) A.由c到d,I=Br2ωR B.由d到c,I=Br2ωR C.由c到d,I=Br2ω2R D.由d到c,I=Br2ω2R 答案D 解析由右手定則判定通過(guò)電阻R的電流的方向是由d到c,金屬圓盤產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=12Br2ω,所以通過(guò)電阻R的電流大小是I=Br2ω2R。選項(xiàng)D正確。 6. 如圖所示的電路中,L是一個(gè)自感系數(shù)很大、直流電阻不計(jì)的線圈,D1、D2和D3是3個(gè)完全相同的燈泡,E是內(nèi)阻不計(jì)的電源。在t=0時(shí)刻,閉合開(kāi)關(guān)S,電路穩(wěn)定后在t1時(shí)刻斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S。規(guī)定以電路穩(wěn)定時(shí)流過(guò)D1、D2的電流方向?yàn)檎较?分別用I1、I2表示流過(guò)D1和D2的電流,則下圖中能定性描述電流I隨時(shí)間t變化關(guān)系的是(　　) 答案C 解析L的直流電阻不計(jì),電路穩(wěn)定后通過(guò)D1的電流是通過(guò)D2、D3電流的2倍。閉合開(kāi)關(guān)瞬間,D2立即變亮,由于L的阻礙作用,D1逐漸變亮,即I1逐漸變大。在t1時(shí)刻斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S,L產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì),與D1、D2和D3形成回路,所以通過(guò)D2、D3的電流反向,且是從I1逐漸減小的,I1方向不變,故選C。 二、多項(xiàng)選擇題 7.電磁爐通過(guò)電子線路產(chǎn)生交變磁場(chǎng),把鐵鍋放在爐面上時(shí),在鐵鍋底部產(chǎn)生交變的電流。它具有升溫快、效率高、體積小、安全性好等優(yōu)點(diǎn)。下列關(guān)于電磁爐的說(shuō)法正確的是(　　) A.電磁爐面板可采用陶瓷材料,發(fā)熱部分為鐵鍋底部 B.電磁爐面板可采用金屬材料,通過(guò)面板發(fā)熱加熱鍋內(nèi)食品 C.電磁爐可以用陶瓷器皿作為鍋具對(duì)食品加熱 D.可以通過(guò)改變電子線路的頻率來(lái)改變電磁爐的功率 答案AD 解析電磁爐是利用電磁感應(yīng)原理制成的電氣烹飪器具。由高頻感應(yīng)加熱線圈(即勵(lì)磁線圈)、高頻電力轉(zhuǎn)換裝置、控制器及鐵磁材料鍋底炊具等部分組成。使用時(shí),加熱線圈中通入交變電流,線圈周圍便產(chǎn)生一交變磁場(chǎng),交變磁場(chǎng)的磁感線大部分通過(guò)金屬鍋體,在鍋底中產(chǎn)生大量渦流,從而產(chǎn)生烹飪所需的熱。所以電磁爐發(fā)熱部分需要用鐵鍋底部,而不能用陶瓷材料。面板如果發(fā)生電磁感應(yīng)要損失電能,故電磁爐面板要用絕緣材料制作,可采用陶瓷材料,A正確,B、C錯(cuò)誤。鍋體中渦流的強(qiáng)弱與磁場(chǎng)變化的快慢有關(guān),D正確。 8. 如圖所示,正方形線框的邊長(zhǎng)為l,電容器的電容為C。正方形線框的一半放在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度以k為變化率均勻減小時(shí),下列說(shuō)法正確的是 (　　) A.線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為kl2 B.電壓表沒(méi)有讀數(shù) C.a點(diǎn)的電勢(shì)高于b點(diǎn)的電勢(shì) D.電容器所帶的電荷量為零 答案BC 解析由于線框的一半放在磁場(chǎng)中,因此線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為kl22,A錯(cuò)誤;由于線框所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是恒定的,且線框連接了一個(gè)電容器,相當(dāng)于電路斷路,沒(méi)有電流通過(guò)電壓表(電壓表的工作原理是電流流過(guò)表頭),所以電壓表兩端無(wú)電壓,電壓表沒(méi)有讀數(shù),B正確;根據(jù)楞次定律可以判斷,a點(diǎn)的電勢(shì)高于b點(diǎn)的電勢(shì),C正確;由C=QU可知,電容器所帶電荷量Q=Ckl22,D錯(cuò)誤。 9.如圖所示,豎直光滑導(dǎo)軌上端接入一定值電阻R,C1和C2是半徑都為a的兩圓形磁場(chǎng)區(qū)域,其區(qū)域內(nèi)的磁場(chǎng)方向都垂直于導(dǎo)軌平面向外,區(qū)域C1中磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間按B1=b+kt(k>0)變化,C2中磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度恒為B2;一質(zhì)量為m、電阻為r、長(zhǎng)度為l的金屬桿AB穿過(guò)區(qū)域C2的圓心垂直地跨放在兩導(dǎo)軌上,且與導(dǎo)軌接觸良好,并恰能保持靜止。則(　　) A.通過(guò)金屬桿的電流大小為mgB2l B.通過(guò)金屬桿的電流方向?yàn)閺腂到A C.定值電阻的阻值為R=2πkB2a3mg-r D.整個(gè)電路的熱功率P=πkamg2B2 答案BCD 解析根據(jù)題述金屬桿恰能保持靜止,由平衡條件可得mg=B2I2a,通過(guò)金屬桿的電流大小為I=mg2aB2,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由楞次定律可知,通過(guò)金屬桿的電流方向?yàn)閺腂到A,選項(xiàng)B正確;根據(jù)區(qū)域C1中磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間按B1=b+kt(k>0)變化,可知ΔB1Δt=k,C1中磁場(chǎng)變化產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=ΔB1Δtπa2=πka2,由閉合電路歐姆定律得E=I(r+R),聯(lián)立解得定值電阻的阻值為R=2πkB2a3mg-r,選項(xiàng)C正確;整個(gè)電路的熱功率P=EI=kπa2mg2aB2=πkamg2B2,選項(xiàng)D正確。 10.半徑分別為r和2r的同心圓形導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi),一長(zhǎng)為r、電阻為R的均勻金屬棒AB置于圓導(dǎo)軌上面,BA的延長(zhǎng)線通過(guò)圓導(dǎo)軌圓心O,裝置的俯視圖如圖所示,整個(gè)裝置位于一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B,方向豎直向下。在兩環(huán)之間接阻值為R的定值電阻和電容為C的電容器。金屬棒在水平外力作用下以角速度ω繞O逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng),在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中始終與導(dǎo)軌保持良好接觸。導(dǎo)軌電阻不計(jì)。下列說(shuō)法正確的是(　　) A.金屬棒中電流從B流向A B.金屬棒兩端電壓為34Bωr2 C.電容器的M板帶負(fù)電 D.電容器所帶電荷量為32CBωr2 答案AB 解析根據(jù)右手定則可知金屬棒中電流從B流向A,A正確;金屬棒轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為E=Brωr+ω2r2=32Bωr2,切割磁感線的金屬棒相當(dāng)于電源,金屬棒兩端電壓相當(dāng)于電源的路端電壓,因而U=RR+RE=34Bωr2,B正確;金屬棒A端相當(dāng)于電源正極,電容器M板帶正電,C錯(cuò)誤;由C=QU可得電容器所帶電荷量為Q=34CBωr2,D錯(cuò)誤。 三、非選擇題 11.輕質(zhì)細(xì)線吊著一質(zhì)量為m=0.42 kg、邊長(zhǎng)為l=1 m、匝數(shù)n=10的正方形線圈,其總電阻為r=1 Ω。在線圈的中間位置以下區(qū)域分布著磁場(chǎng),如圖甲所示。磁場(chǎng)方向垂直紙面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間變化關(guān)系如圖乙所示,整個(gè)過(guò)程線圈不翻轉(zhuǎn),重力加速度g取10 m/s2。 (1)判斷線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向是順時(shí)針還是逆時(shí)針; (2)求線圈的電功率; (3)求在t=4 s時(shí)輕質(zhì)細(xì)線上的拉力大小。 答案(1)逆時(shí)針　(2)0.25 W　(3)1.2 N 解析(1)由楞次定律知感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较颉? (2)由法拉第電磁感應(yīng)定律得 E=nΔΦΔt=n12l2ΔBΔt=0.5V 則P=E2r=0.25W。 (3)I=Er=0.5A F安=nBIl,方向向上, 當(dāng)t=4s時(shí),磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.6T 則F安+F拉=mg 聯(lián)立解得F拉=1.2N。 12.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(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B1隨時(shí)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(chǎng)區(qū)域,區(qū)域左邊界MN(虛線)與導(dǎo)軌垂直,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0,方向也垂直于紙面向里。某時(shí)刻,金屬棒在一外加水平恒力的作用下從靜止開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng),在t0時(shí)刻恰好以速度v0越過(guò)MN,此后向右做勻速運(yùn)動(dòng)。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(jì)。求: (1)在t=0到t=t0時(shí)間間隔內(nèi),流過(guò)電阻的電荷量的絕對(duì)值; (2)在時(shí)刻t(t>t0)穿過(guò)回路的總磁通量和金屬棒所受外加水平恒力的大小。 答案(1)kt0SR　(2)B0lv0(t-t0)+ktS　(B0lv0+kS)B0lR 解析(1)在金屬棒未越過(guò)MN之前,t時(shí)刻穿過(guò)回路的磁通量為Φ=ktS ① 設(shè)在從t時(shí)刻到t+Δt的時(shí)間間隔內(nèi),回路磁通量的變化量為ΔΦ,流過(guò)電阻R的電荷量為Δq。 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有 E=-ΔΦΔt② 根據(jù)歐姆定律有i=ER ③ 根據(jù)電流的定義有i=ΔqΔt④ 聯(lián)立①②③④式得|Δq|=kSRΔt ⑤ 由⑤式得,在t=0到t=t0的時(shí)間間隔內(nèi),流過(guò)電阻R的電荷量q的絕對(duì)值為|q|=kt0SR。 ⑥ (2)當(dāng)t>t0時(shí),金屬棒已越過(guò)MN。由于金屬棒在MN右側(cè)做勻速運(yùn)動(dòng),有f=F ⑦ 式中,f是外加水平恒力,F是勻強(qiáng)磁場(chǎng)施加的安培力。設(shè)此時(shí)回路中的電流為I,F的大小為F=B0lI ⑧ 此時(shí)金屬棒與MN之間的距離為s=v0(t-t0) ⑨ 勻強(qiáng)磁場(chǎng)穿過(guò)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①式所示。由①⑨式得,在時(shí)刻t(t>t0)穿過(guò)回路的總磁通量為Φt=B0lv0(t-t0)+ktS 在t到t+Δt的時(shí)間間隔內(nèi),總磁通量的改變?chǔ)う祎為ΔΦt=(B0lv0+kS)Δt 由法拉第電磁感應(yīng)定律得,回路感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為Et=|ΔΦtΔt| 由歐姆定律有I=EtR 聯(lián)立⑦⑧式得f=(B0lv0+kS)B0lR。