届高三物理大一轮复习课时提升练 28.docx
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届高三物理大一轮复习课时提升练28
课时提升练(二十七)
法拉第电磁感应定律 自感现象
(限时:
45分钟)
A组 对点训练——巩固基础知识
题组一 对E=n
的理解应用
1.穿过闭合回路的磁通量Φ随时间t变化的图象分别如图9218①~④所示,下列关于回路中产生的感应电动势的论述,正确的是
( )
图9218
A.图①中,回路产生的感应电动势恒定不变
B.图②中,回路产生的感应电动势一直在变大
C.图③中,回路在0~t1时间内产生的感应电动势小于在t1~t2时间内产生的感应电动势
D.图④中,回路产生的感应电动势先变小再变大
【解析】 在图①中,
=0,感应电动势为零,故选项A错;在图②中,
为一定值,故感应电动势不变,选项B错;在图③中,0~t1内的|
|比t1~t2内的|
|大,选项C错;在图④中,图线上各点切线斜率的绝对值先变小后变大,故选项D对.
【答案】 D
2.如图9219甲所示,电路的左侧是一个电容为C的电容器,电路的右侧是一个环形导体,环形导体所围的面积为S.在环形导体中有一垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度的大小随时间变化的规律如图9219乙所示,则在0~t0时间内电容器( )
甲 乙
图9219
A.上极板带正电,所带电荷量为
B.上极板带正电,所带电荷量为
C.上极板带负电,所带电荷量为
D.上极板带负电,所带电荷量为
【解析】 由题图乙可知
=
,B增大,根据楞次定律,感应电流沿逆时针方向,故电容器上极板带正电,E=n
=
,Q=CE=
,A正确.
【答案】 A
3.如图9220所示,Q是单匝金属线圈,MN是一个螺线管,它的绕线方法没有画出,Q的输出端a、b和MN的输入端c、d之间用导线相连,P是在MN的正下方水平放置的用细导线绕制的软弹簧线圈.若在Q所处的空间加上与环面垂直的变化磁场,发现在t1至t2时间段内弹簧线圈处于收缩状态,则所加磁场的磁感应强度的变化情况可能是( )
图9220
【解析】 在t1至t2时间段内弹簧线圈处于收缩状态,说明此段时间内穿过线圈的磁通量变大,既穿过线圈的磁场的磁感应强度变大,则螺线管中电流变大,单匝金属线圈Q产生的感应电动势变大,所加磁场的磁感应强度的变化率变大,即Bt图线的斜率变大,选项D正确.
【答案】 D
题组二 对E=Blv的理解应用
4.(2014·湖北八校联考)如图9221所示,在国庆60周年阅兵盛典上,我国预警机“空警-2000”在天安门上空时机翼保持水平,以4.5×102km/h的速度自东向西飞行.该机的翼展(两翼尖之间的距离)为50m,北京地区地磁场的竖直分量向下,大小为4.7×10-5T,则( )
图9221
A.两翼尖之间的电势差为2.9V
B.两翼尖之间的电势差为1.1V
C.飞行员左方翼尖的电势比右方翼尖的电势高
D.飞行员左方翼尖的电势比右方翼尖的电势低
【解析】 飞机的飞行速度4.5×102km/h=125m/s,飞机两翼间的电动势为E=BLv=4.7×10-5×50×125V=0.29V,A、B项错;飞机速度从东向西,磁场竖直向下,根据右手定则可知飞行员左方翼尖电势高于右方翼尖的电势,C对、D错.
【答案】 C
5.(多选)(2014·北京十八中模拟)如图9222所示,一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路.虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场,方向垂直于回路所在的平面.回路以速度v向右匀速进入磁场,直径CD始终与MN垂直.从D点到达边界开始到C点进入磁场为止,下列结论正确的是
( )
图9222
A.感应电流方向不变
B.CD段直导线始终不受安培力
C.感应电动势最大值Em=Bav
D.感应电动势平均值
=
πBav
【解析】 由楞次定律可判定闭合回路中产生的感应电流方向始终不变,选项A正确;CD段电流方向是由D指向C,根据左手定则可知,CD段受到安培力,且方向竖直向下,选项B错误;当闭合回路有一半进入磁场时,产生的感应电动势最大,Em=Bav,选项C正确;由法拉第电磁感应定律得
=
=
,选项D正确.
【答案】 ACD
6.如图9223所示,金属三角形导轨COD上放一根金属棒MN,拉动MN使它以速度v在匀强磁场中向右匀速平动,若导轨和金属棒都是粗细相同的均匀导体,它们的电阻率相同,则在MN运动过程中闭合电路的( )
图9223
A.感应电动势保持不变
B.感应电流逐渐增大
C.感应电流将保持不变
D.感应电流逐渐减小
【解析】 拉动MN使它以速度v在匀强磁场中向右匀速平动,t时刻,导体棒切割磁感线的有效长度L=vttanα,产生的感应电动势E=BLv=Bv2ttanα,感应电动势逐渐增大,选项A错误;粗细相同的均匀导体,它们的电阻率相同,单位长度电阻相同,设为R,回路总电阻R总=R(vttanα+vt/cosα+vt)=R(tanα+1/cosα+1)vt,产生的感应电流I=E/R总是一恒量,选项C正确,B、D错误.
【答案】 C
题组三 自感和涡流
7.(多选)(2014·江苏苏北四校调研)关于涡流,下列说法中正确的是( )
图9224
A.真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置
B.家用电磁炉锅体中的涡流是由恒定磁场产生的
C.阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动
D.变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成能减小涡流
【解析】 真空冶炼炉是用涡流来熔化金属对其进行冶炼的,炉内放入被冶炼的金属,线圈内通入高频交变电流,这时被冶炼的金属中产生涡流就能被熔化,故A正确;电磁炉利用高频电流在电磁炉内部线圈中产生磁场,当含铁质锅具放置炉面时,铁磁性锅体被磁化,锅具即切割交变磁感线而在锅具底部产生交变的涡流,恒定磁场不会产生涡流,故B错误;阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动,当金属板从磁场中穿过时,金属板板内感应出涡流会对金属板的运动产生阻碍作用.故C正确;在整块导体内部发生电磁感应而产生感应电流的现象称为涡流现象,要损耗能量,不用整块的硅钢铁芯,其目的是为了减小锅流,故D正确.
【答案】 ACD
8.如图9225所示的电路中,电源的电动势为E,内阻为r,电感L的电阻不计,电阻R的阻值大于灯泡D的阻值.在t=0时刻闭合开关S.经过一段时间后,在t=t1时刻断开S.下列表示A、B两点间电压UAB随时间t变化的图象中,正确的是( )
图9225
【解析】 S闭合时,由于电感L有感抗,经过一段时间电流稳定时L电阻不计,可见电路的外阻是从大变小的过程.由U外=
E可知U外也是从大变小的过程,所以A、C错误.t1时刻断开S,由于自感在L、R、D构成的回路中,电流从B向A,中间流过D,所以t1时刻UAB反向,B正确.
【答案】 B
B组 深化训练——提升应考能力
9.(多选)如图9226所示是圆盘发电机的示意图.铜盘安装在水平的铜轴上,它的边缘正好在两磁极之间,两块铜片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘接触.若铜盘半径为L,匀强磁场的磁感应强度为B,回路的总电阻为R,从左往右看,铜盘以角速度ω沿顺时针方向匀速转动.则( )
图9226
A.由于穿过铜盘的磁通量不变,故回路中无感应电流
B.回路中感应电流大小不变,为
C.回路中感应电流方向不变,为C→D→R→C
D.回路中有周期性变化的感应电流
【解析】 把铜盘看作闭合回路的一部分,在铜盘以角速度ω沿顺时针方向匀速转动时,铜盘切割磁感线产生感应电动势,回路中有感应电流,选项A错误;铜盘切割磁感线产生的感应电动势为E=
BL2ω,根据闭合电路欧姆定律,回路中感应电流I=
=
,由右手定则可判断出感应电流方向为C→D→R→C,选项B、C正确,D错误.
【答案】 BC
10.(多选)如图9227所示的电路中,电容器的电容为C、带电荷量为q,线圈匝数为n、横截面积为S、电阻为r,线圈处于一个磁感应强度均匀减小的磁场中,磁感应强度方向水平向右且与线圈平面垂直,电路中两个定值电阻的阻值分别为r和2r.则下列说法正确的是( )
图9227
A.电容器上极板带正电
B.电容器下极板带正电
C.磁感应强度随时间的变化率为
D.磁感应强度随时间的变化率为
【解析】 由题图可知,向右的磁场均匀减小,根据楞次定律,外电路r中的电流自右向左,所以电容器下极板带正电,A错、B对;由C=
得:
电容器两端的电压即电源的路端电压U=
,又由闭合电路欧姆定律可知:
感应电动势E=2U=
,根据法拉第电磁感应定律有E=n
S,联立得:
=
,C错、D对.
【答案】 BD
11.(2014·河南郑州预测)如图9228所示,两根平行且光滑的金属轨道固定在斜面上,斜面与水平面之间的夹角α=53°,轨道上端接一只阻值为R=0.4Ω的电阻,在轨道间存在垂直于轨道平面斜向上的匀强磁场,磁场的磁感应强度B=0.5T,两轨道之间的距离为L=40cm,且轨道足够长,电阻不计.现将一质量为m=3g,有效电阻为r=1.0Ω的金属杆ab放在轨道上,且与两轨道垂直,然后由静止释放,(g=10m/s2)求:
图9228
(1)金属杆ab下滑过程中可达到的最大速率;
(2)金属杆ab达到最大速率以后,电阻R每秒内产生的电热.
【解析】
(1)当达到最大速度vm时,根据牛顿第二定律得
mgsinα=F安
根据法拉第电磁感应定律,E=BLvm
根据闭合电路欧姆定律,I=
根据安培力公式F安=BIL
解得vm=0.84m/s.
(2)根据能的转化和守恒定律,达到最大速度后,电路中每秒钟产生的热量为Q=mgvmsinα=2.01×10-2J
金属杆每秒钟产生的热量为QR=
Q=5.76×10-3J.
【答案】
(1)0.84m/s
(2)5.76×10-3J
12.(2014·山东济南模拟)如图9229甲所示,不计电阻的平行金属导轨竖直放置,导轨间距为L=1m,上端接有电阻R=3Ω,虚线OO′下方是垂直于导轨平面向里的匀强磁场.现将质量m=0.1kg、电阻r=1Ω的金属杆ab从OO′上方某处垂直导轨由静止释放,杆下落过程中始终与导轨保持良好接触,杆下落过程中的vt图象如图9229乙所示.(g取10m/s2)求:
甲 乙
图9229
(1)磁感应强度B;
(2)杆在磁场中下落0.1s过程中电阻R产生的热量.
【解析】
(1)由图象知,杆自由下落0.1s进入磁场后以v=1.0m/s做匀速运动.
产生的电动势E=BLv
杆中的电流I=
杆所受安培力F安=BIL
由平衡条件得mg=F安
解得B=2T.
(2)杆在磁场中下落0.1s过程中电阻R产生的热量
Q=I2Rt=0.075J.
【答案】
(1)2T
(2)0.075J
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