2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)作業(yè)48 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感 渦流

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1、2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)作業(yè)48 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感 渦流 1．(2018·河南洛陽一模)(多選)如圖所示，電路中A、B是兩個(gè)完全相同的燈泡，L是一個(gè)自感系數(shù)很大、直流電阻為零的自感線圈，則下列判斷正確的是(　　) A．S閉合瞬間，A燈和B燈同時(shí)亮 B．S閉合后電路穩(wěn)定前，B先亮一下再逐漸變暗，A逐漸變暗 C．S閉合電路穩(wěn)定后，A燈和B燈亮度相同 D．S閉合電路穩(wěn)定后，再斷開S時(shí)，A燈要亮一下再熄滅 答案：AD　解析：開關(guān)S閉合的瞬間，兩燈同時(shí)獲得電壓，所以A、B同時(shí)發(fā)光，選項(xiàng)A正確；由于線圈的電阻可以忽略，A燈逐漸被短路，流過A燈的電流逐漸減小，A燈逐漸變暗，直至熄

2、滅，而流過B燈的電流增大，所以B燈變亮，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；結(jié)合B的分析可知，S閉合電路穩(wěn)定后，A燈熄滅，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；斷開開關(guān)S的瞬間，B燈的電流突然消失，立即熄滅，流過線圈的電流將要減小，產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，相當(dāng)于電源，維持L中的電流逐漸減小，所以A燈要突然亮一下再熄滅，選項(xiàng)D正確． 2．如圖所示的電路，開關(guān)原先閉合，電路處于穩(wěn)定狀態(tài)，在某一時(shí)刻突然斷開開關(guān)S，則通過電阻R1中的電流I隨時(shí)間變化的圖線可能是下圖中的(　　) 答案：D　解析：開關(guān)S原來閉合時(shí)，電路處于穩(wěn)定狀態(tài)，流過R1的電流方向向左，大小為I1.與R1并聯(lián)的R2和線圈L支路，電流I2的方向也是向左．當(dāng)某一時(shí)刻開關(guān)S突然斷開時(shí)

3、，L中向左的電流要減小，由于自感現(xiàn)象，線圈L產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，在回路“L→R1→A→R2”中形成感應(yīng)電流，電流通過R1的方向與原來相反，變?yōu)橄蛴?，并從I2開始逐漸減小到零，故選項(xiàng)D圖正確． 3．(2018·河北邯鄲統(tǒng)考)如圖所示，有一接在電容器C兩端的單匝圓形導(dǎo)線回路，垂直于回路平面存在著垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場B，已知圓的半徑r＝5 cm，電容C＝20 μF，當(dāng)磁場B以4×10－2 T/s的變化率均勻增加時(shí)，則(　　) A．電容器a板帶正電，電荷量為2π×10－9 C B．電容器a板帶負(fù)電，電荷量為2π×10－9 C C．電容器b板帶正電，電荷量為4π×10－9 C D．電容器b板

4、帶負(fù)電，電荷量為4π×10－9 C 答案：A　解析：根據(jù)楞次定律知，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向沿逆時(shí)針方向，則a極板帶正電，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得E＝nS＝4×10－2×π×52×10－4 V＝π×10－4 V，則Q＝CU＝CE＝2×10－5×π×10－4 C＝2π×10－9 C，選項(xiàng)A正確，B、C、D錯(cuò)誤． 4．(2018·湖北七校聯(lián)考)(多選)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La＝2Lb，圖示區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，且磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻減小，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)針方向的感應(yīng)電流 B．a(chǎn)、b線圈中感應(yīng)

5、電動(dòng)勢(shì)之比為2∶1 C．a(chǎn)、b線圈中感應(yīng)電流之比為4∶1 D．a(chǎn)、b線圈中電功率之比為8∶1 答案：AD　解析：原磁場向里減小，根據(jù)楞次定律可知，感應(yīng)電流的磁場與原磁場方向相同，因此感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針方向，選項(xiàng)A正確；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，E＝＝L2，而La＝2Lb，因此電動(dòng)勢(shì)之比為4∶1，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；線圈電阻R＝ρ，故電阻之比為2∶1，由閉合電路歐姆定律可知I＝，則電流之比為2∶1，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；電功率P＝I2R，兩線圈電流之比為2∶1，電阻之比為2∶1，則電功率之比為8∶1，選項(xiàng)D正確． 5．(2018·重慶巴蜀中學(xué)一診)(多選)如圖所示，在線圈正上方放置一盛有冷水的金屬杯

6、，現(xiàn)接通交流電源，幾分鐘后，杯中的水沸騰起來，t0時(shí)刻的電流方向已在圖中標(biāo)出，且此時(shí)電流正在增大，則關(guān)于把水燒開的過程中發(fā)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象的說法正確的有(　　) A．金屬杯中產(chǎn)生渦流，渦流的熱效應(yīng)使水沸騰起來 B．t0時(shí)刻，從上往下看，金屬杯中的渦流沿順時(shí)針方向 C．t0時(shí)刻，從上往下看，金屬杯中的渦流沿逆時(shí)針方向 D．將交流電源斷開的瞬間，金屬杯中的渦流也瞬間消失 答案：ACD　解析：由于交流電在螺線管中產(chǎn)生變化的磁場，變化的磁場穿過金屬杯可以在金屬杯中產(chǎn)生變化的電場，從而產(chǎn)生渦流，使水沸騰，A正確；t0時(shí)刻電流從螺線管的上端流入且電流正在增大，則穿過金屬杯的磁場是向下增大的，

7、所以根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的磁場方向一定是向上的，由安培定則可知，從上往下看，金屬杯中的渦流沿逆時(shí)針方向，故C正確，B錯(cuò)誤；將交流電源斷開的瞬間，自感線圈中沒有形成自感回路，故不能產(chǎn)生斷電自感，所以金屬杯中的渦流也瞬間消失，D正確． 6. (2016·北京卷)如圖所示，勻強(qiáng)磁場中有兩個(gè)導(dǎo)體圓環(huán)a、b，磁場方向與圓環(huán)所在平面垂直．磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間均勻增大．兩圓環(huán)半徑之比為2∶1，圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)分別為Ea和Eb.不考慮兩圓環(huán)間的相互影響．下列說法正確的是(　　) A．Ea∶Eb＝4∶1，感應(yīng)電流均沿逆時(shí)針方向 B．Ea∶Eb＝4∶1，感應(yīng)電流均沿順時(shí)針方向 C．Ea∶Eb＝2

8、∶1，感應(yīng)電流均沿逆時(shí)針方向 D．Ea∶Eb＝2∶1，感應(yīng)電流均沿順時(shí)針方向 答案：B　解析：由法拉第電磁感應(yīng)定律E＝＝πr2，為常數(shù)，E與r2成正比，故Ea∶Eb＝4∶1.磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間均勻增大，故穿過圓環(huán)的磁通量增大，由楞次定律知，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向與原磁場方向相反，垂直紙面向里，由安培定則可知，感應(yīng)電流均沿順時(shí)針方向，故B項(xiàng)正確． 7．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B中，繞過O點(diǎn)的軸以角速度ω沿逆時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則通過電阻R的電流的方向和大小是(金屬圓盤的電阻不計(jì))(　　) A．由c到d，I＝ B．由d到c，I＝ C．由c到d，I＝ D

9、．由d到c，I＝ 答案：D　解析：由右手定則可知通過電阻R的電流的方向是由d到c；而金屬圓盤產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝Br2ω，所以通過電阻R的電流大小是I＝，選項(xiàng)D正確． 8．如圖所示，在光滑的水平面上有一半徑r＝10 cm、電阻R＝1 Ω、質(zhì)量m＝1 kg的金屬環(huán)，以速度v＝10 m/s向一有界磁場滑去．勻強(qiáng)磁場方向垂直于紙面向里，B＝0.5 T，從環(huán)剛進(jìn)入磁場算起，到剛好有一半進(jìn)入磁場時(shí)，圓環(huán)一共釋放了32 J的熱量，求： (1)此時(shí)圓環(huán)中電流的瞬時(shí)功率； (2)此時(shí)圓環(huán)運(yùn)動(dòng)的加速度． 答案：(1)0.36 W　(2)0.06 m/s2，方向向左 解析：(1)從開始進(jìn)入磁場到有

10、一半進(jìn)入磁場過程中，由能量守恒定律得：mv2＝Q＋mv′2， 代入數(shù)據(jù)解得v′＝6 m/s， 此時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：E＝BLv′＝B·2rv′＝0.5×2×0.1×6 V＝0.6 V， 圓環(huán)的瞬時(shí)功率P＝＝ W＝0.36 W. (2)感應(yīng)電流：I＝＝＝0.6 A， 圓環(huán)受到的安培力為F＝BIL＝BI·2r＝0.5×0.6×2×0.1 N＝0.06 N， 由牛頓第二定律得：F＝ma，解得加速度為a＝＝ m/s2＝0.06 m/s2，由左手定則可知，安培力水平向左，則加速度向左． [能力提升] 9．(2018·河北石家莊調(diào)研)如圖所示電路中，A、B、C為完全相同的三個(gè)燈泡，L是一直流電

11、阻不可忽略的電感線圈．a(chǎn)、b為線圈L的左右兩端點(diǎn)，原來開關(guān)S是閉合的，三個(gè)燈泡亮度相同．將開關(guān)S斷開后，下列說法正確的是(　　) A．a(chǎn)點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)，A燈閃亮后緩慢熄滅 B．a(chǎn)點(diǎn)電勢(shì)低于b點(diǎn)，B、C燈閃亮后緩慢熄滅 C．a(chǎn)點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)，B、C燈閃亮后緩慢熄滅 D．a(chǎn)點(diǎn)電勢(shì)低于b點(diǎn)，B、C燈不會(huì)閃亮只是緩慢熄滅 答案：D　解析：電路穩(wěn)定時(shí)，三個(gè)完全相同的燈泡亮度相同，說明流經(jīng)三個(gè)燈泡的電流相等．某時(shí)刻將開關(guān)S斷開，流經(jīng)電感線圈的磁通量減小，其發(fā)生自感現(xiàn)象，相當(dāng)于電源，產(chǎn)生和原電流方向相同的感應(yīng)電流，故a點(diǎn)電勢(shì)低于b點(diǎn)電勢(shì)，三個(gè)燈不會(huì)閃亮只是緩慢熄滅，選項(xiàng)D正確． 10．(20

12、18·河北唐山摸底)(多選)如圖甲所示，一個(gè)匝數(shù)為n的圓形線圈(圖中只畫了2匝)，面積為S，線圈的電阻為R，在線圈外接一個(gè)阻值為R的電阻和一個(gè)理想電壓表．將線圈放入垂直線圈平面指向紙內(nèi)的磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化規(guī)律如圖乙所示．下列說法正確的是(　　) A．0～t1時(shí)間內(nèi)P點(diǎn)電勢(shì)低于Q點(diǎn)電勢(shì) B．0～t1時(shí)間內(nèi)電壓表的讀數(shù)為 C．t1～t2時(shí)間內(nèi)R上的電流為 D．0～t2時(shí)間內(nèi)線圈中的電流方向不變 答案：BC　解析：根據(jù)楞次定律可知：0～t1時(shí)間內(nèi)，線圈中感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針，所以P點(diǎn)電勢(shì)高，A錯(cuò)誤；該段時(shí)間內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝n·S＝n·S，而電壓表的讀數(shù)是路端電壓，所以U

13、＝·E＝，B正確；t1～t2時(shí)間內(nèi)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E′＝n＝n，感應(yīng)電流I′＝＝，C正確；t1～t2時(shí)間內(nèi)，感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針，D錯(cuò)誤． 11．在如圖甲所示的電路中，螺線管匝數(shù)n＝1 500匝，橫截面積S＝20 cm2，螺線管導(dǎo)線電阻r＝1.0 Ω，R1＝4.0 Ω，R2＝5.0 Ω，C＝30 μF.在一段時(shí)間內(nèi)，穿過螺線管的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B按如圖乙所示的規(guī)律變化． 甲 　　 乙 (1)求螺線管中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)； (2)閉合S，電路中的電流穩(wěn)定后，求電阻R2的電功率； (3)S斷開后，求流經(jīng)R2的電量． 答案：(1)1.2 V　(2)7.2×10－2 W　(3)1.8×

14、10－5 C 解析：(1)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E＝n＝nS＝1 500×20×10－4× V＝1.2 V. (2)根據(jù)全電路歐姆定律，有I＝＝ A＝0.12 A 根據(jù)P＝I2R2得P＝7.2×10－2 W. (3)S斷開后，流經(jīng)R2的電量即為S閉合時(shí)C上所帶的電量Q 電容器兩端的電壓U＝IR2＝0.6 V 流經(jīng)R2的電量Q＝CU＝1.8×10－5 C. 12．如圖所示，固定在勻強(qiáng)磁場中的水平導(dǎo)軌ab、cd的間距為L1＝0.5 m，金屬棒ad與導(dǎo)軌左端bc的距離為L2＝0.8 m，整個(gè)閉合回路的電阻為R＝0.2 Ω，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0＝1 T的勻強(qiáng)磁場豎直向下穿過整個(gè)回路．a(chǎn)d桿通過滑輪和輕繩連接著一個(gè)質(zhì)量為m＝0.04 kg的物體，不計(jì)一切摩擦，現(xiàn)使磁場以＝0.2 T/s的變化率均勻地增大．求： (1)金屬棒上電流的方向； (2)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大??； (3)物體剛好離開地面的時(shí)間．(取g＝10 m/s2) 答案：(1)由a到d　(2)0.08 V　(3)5 s 解析：(1)由楞次定律可以判斷出金屬棒上的電流方向是由a到d. (2)由法拉第電磁感應(yīng)定律得： E＝＝S＝0.08 V. (3)物體剛要離開地面時(shí)，其受到的拉力F＝mg，而拉力F又等于棒所受的安培力 即mg＝F安＝BIL1 其中B＝B0＋t，I＝， 解得t＝5 s．