2022年高考物理一輪復(fù)習(xí)方案 第30講 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感和渦流（含解析）

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1、 2022年高考物理一輪復(fù)習(xí)方案 第30講 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感和渦流（含解析） 1．xx·南通一模電磁爐的原理是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生的渦流使鍋體發(fā)熱從而加熱食物．有關(guān)電磁爐，下列說法中正確的是(　　) A．鍋體中渦流的強(qiáng)弱與磁場變化的頻率有關(guān) B．電磁爐中通入電壓足夠高的直流電也能正常工作 C．金屬或環(huán)保絕緣材料制成的鍋體都可以利用電磁爐來烹飪食物 D．電磁爐的上表面一般都用金屬材料制成，以加快熱傳遞、減少熱損耗 2．xx·安徽六校聯(lián)考圖K30－1中(a)～(d)為穿過某一閉合回路的磁通量Φ隨時(shí)間t變化的圖象，關(guān)于回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢，下列論述正確的是(　　)

2、 　(a)　　　 　(b)　　　　 (c)　　　　(d) 圖K30－1 A．圖(a)中回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢恒定不變 B．圖(b)中回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢一直在變大 C．圖(c)中回路在0～t1時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢小于在 t1～t2時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢 D．圖(d)中回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢先變小再變大 3．xx·廣州模擬(雙選)線圈通以如圖K30－2所示的隨時(shí)間變化的電流，則(　　) 圖K30－2 A．0～t1時(shí)間內(nèi)線圈中的自感電動(dòng)勢最大 B．t1～t2時(shí)間內(nèi)線圈中的自感電動(dòng)勢最大 C．t2～t3時(shí)間內(nèi)線圈中的自感電動(dòng)勢最大 D．t1～t2時(shí)間內(nèi)線圈中的自感電動(dòng)勢為零

3、 4．(雙選)如圖K30－3所示，A、B兩個(gè)閉合線圈由同種材料、同樣粗細(xì)的導(dǎo)線繞成，半徑為rA＝2rB，兩個(gè)線圈的圓心重合，勻強(qiáng)磁場只分布在B線圈內(nèi)．若磁場均勻地減弱，則(　　) 圖K30－3 A．A中無感應(yīng)電流 B．A、B中均有恒定的感應(yīng)電流 C．A、B中感應(yīng)電動(dòng)勢之比為2∶1 D．A、B中感應(yīng)電流之比為1∶2 5．如圖K30－4所示，三個(gè)相同的金屬圓環(huán)內(nèi)存在不同的有界勻強(qiáng)磁場，虛線表示環(huán)的某條直徑．已知所有磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的關(guān)系都滿足B＝kt，方向如圖所示．測得A環(huán)中感應(yīng)電流為I，則B環(huán)和C環(huán)內(nèi)感應(yīng)電流大小分別為(　　) 圖K30－4 A

4、．IB＝I，IC＝0　　　　　B．IB＝I，IC＝2I C．IB＝2I，IC＝2I D．IB＝2I，IC＝0 6．(雙選)用一根橫截面積為S、電阻率為ρ的硬質(zhì)導(dǎo)線做成一個(gè)半徑為r的圓環(huán)，AB為圓環(huán)的一條直徑．如圖K30－5所示，在AB的左側(cè)存在一個(gè)均勻變化的勻強(qiáng)磁場，磁場垂直圓環(huán)所在平面，方向如圖K30－5所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間的變化率＝k(k<0)．則(　　) 圖K30－5 A．圓環(huán)中產(chǎn)生逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流 B．圓環(huán)具有擴(kuò)張的趨勢 C．圓環(huán)中感應(yīng)電流的大小為 D．圖中A、B兩點(diǎn)間的電勢差UAB＝ 圖K30－6 7．xx·南充模擬(雙選)如圖K30－6所示

5、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是三個(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，閉合開關(guān)S，電路穩(wěn)定后在t1時(shí)刻斷開開關(guān)S.規(guī)定電路穩(wěn)定時(shí)流過D1、D2的電流方向?yàn)檎较?，分別用I1、I2表示流過D1、D2的電流，則圖K30－7中能定性描述電流隨時(shí)間變化關(guān)系的是(　　) 　　　A　　　　　　　　　　　　B 　　　C　　　　　　　　　　　　D 圖K30－7 8. xx·宜昌模擬(雙選)如圖K30－8所示，兩條平行虛線之間存在勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直紙面向里，虛線間的距離為l.金屬圓環(huán)的直徑也是l.圓環(huán)從左邊界進(jìn)入磁場，以垂直于

6、磁場邊界的恒定速度v穿過磁場區(qū)域．則下列說法正確的是(　　) 圖K30－8 A．感應(yīng)電流先增大后減小再增大再減小 B．感應(yīng)電流先逆時(shí)針后順時(shí)針 C．金屬圓環(huán)受到的安培力先向左后向右 D．進(jìn)入磁場時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢平均值E＝πBlv 9．如圖K30－9所示，光滑平行金屬導(dǎo)軌間距為L，直導(dǎo)線MN垂直跨在導(dǎo)軌上，且與導(dǎo)軌接觸良好，整個(gè)裝置處于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.電容器的電容為C，除電阻R外，導(dǎo)軌和導(dǎo)線的電阻均不計(jì)．現(xiàn)給導(dǎo)線MN一初速度，使導(dǎo)線MN向右運(yùn)動(dòng)，當(dāng)電路穩(wěn)定后，MN以速度v向右做勻速運(yùn)動(dòng)，則(　　) 圖K30－9 A．電容器兩端的電壓為零 B．電阻兩

7、端的電壓為BLv C．電容器所帶電荷量為CBLv D．為保持MN勻速運(yùn)動(dòng)，需對其施加的拉力大小為 10. xx·惠州模擬在質(zhì)量為M＝1 kg的小車上豎直固定著一個(gè)質(zhì)量m＝0.2 kg、高h(yuǎn)＝0.05 m、總電阻R＝100 Ω、n＝100匝的矩形線圈，且小車與線圈的水平長度l相同．現(xiàn)線圈和小車一起在光滑的水平面上運(yùn)動(dòng)，速度v1＝10 m/s，隨后穿過與線圈平面垂直的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1.0 T的水平有界勻強(qiáng)磁場，方向垂直紙面向里，如圖K30－10甲所示．已知小車運(yùn)動(dòng)(包括線圈)的速度v隨車的位移x變化的v－x圖象如圖乙所示．求： (1)小車的水平長度l和磁場的寬度d；

8、(2)小車的位移x＝10 cm時(shí)線圈中的電流大小I以及此時(shí)小車的加速度a； (3)線圈和小車通過磁場的過程中線圈電阻產(chǎn)生的熱量Q. 圖K30－10 課時(shí)作業(yè)(三十) 1．A　[解析] 渦流是高頻交流電產(chǎn)生的磁場引起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，其強(qiáng)弱與磁場變化的頻率有關(guān)，選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；電磁爐表面一般用絕緣材料制成，是為了避免安全隱患，鍋體用金屬制成，利用渦流加熱食物，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤． 2．D　[解析] 磁通量Φ隨時(shí)間t變化的圖象中，斜率可定性地表示感應(yīng)電動(dòng)勢，故圖(a)中不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，圖(b)中產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電動(dòng)勢，圖(c)中0～t1時(shí)間內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢大于t1～t2時(shí)間內(nèi)

9、的感應(yīng)電動(dòng)勢，圖(d)中感應(yīng)電動(dòng)勢先變小再變大，選項(xiàng)D正確． 3．CD　[解析] 線圈中的自感電動(dòng)勢與電流的變化率成正比，即E∝.根據(jù)圖象可知：0～t1時(shí)間內(nèi)的電流變化率小于t2～t3時(shí)間內(nèi)的電流變化率，t1～t2時(shí)間內(nèi)的電流變化率為零，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤，選項(xiàng)C、D正確． 4．BD　[解析] 線圈A、B的磁通量都發(fā)生變化，因此兩個(gè)線圈中都有感應(yīng)電流，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；由于兩個(gè)線圈中磁通量及其變化完全相同，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，兩個(gè)線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢之比為1∶1，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由于兩個(gè)線圈用同樣導(dǎo)線繞成，所以兩個(gè)線圈A、B的電阻之比為2∶1，因此A、B中感應(yīng)電流之比是1∶2，選項(xiàng)D正確．

10、 5．D　[解析] 由于E＝＝·S＝kS，則＝，且RA＝RB，故IB＝2IA＝2I；C環(huán)中磁通量始終為零，不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，選項(xiàng)D正確． 6．BD　[解析] 線圈磁通量減小，根據(jù)楞次定律可知，產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流，圓環(huán)有擴(kuò)張的趨勢，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢E＝＝，則電流I＝＝＝，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；UAB＝＝，選項(xiàng)D正確． 7．BC　[解析] 閉合開關(guān)S，在線圈L中產(chǎn)生自感電動(dòng)勢，I1逐漸增大，I2立即增大，穩(wěn)定后I1＞I2.斷開開關(guān)S，線圈L中產(chǎn)生自感電動(dòng)勢，與D2、D3、L形成閉合回路，電流由I1減小直至為零，但通過D2的電流與之前相反，選項(xiàng)B、C正確，選項(xiàng)A、D錯(cuò)誤．

11、8．AB　[解析] 金屬圓環(huán)進(jìn)入磁場時(shí)，導(dǎo)體切割磁感線的有效長度先增大后減小，穿出磁場時(shí)，導(dǎo)體切割磁感線有效長度也是先增大后減小，選項(xiàng)A正確；進(jìn)入磁場時(shí)，穿過金屬圓環(huán)的磁通量向里增加，由楞次定律可知，感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針，穿出磁場時(shí)，穿過金屬圓環(huán)的磁通量向里減小，由楞次定律可知，感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針，選項(xiàng)B正確；根據(jù)左手定則可知，金屬圓環(huán)受到的安培力方向始終向左，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；金屬圓環(huán)進(jìn)入磁場時(shí)，磁通量的變化量為ΔΦ＝，經(jīng)歷時(shí)間為Δt＝，所以感應(yīng)電動(dòng)勢平均值E＝＝πBlv，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 9．C　[解析] 當(dāng)導(dǎo)線MN勻速向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)線MN產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢恒定，穩(wěn)定后，電容器既不充電也不放電

12、，無電流產(chǎn)生，故電阻兩端無電壓，電容器兩極板間電壓U＝E＝BLv，所帶電荷量Q＝CU＝CBLv，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤，選項(xiàng)C正確；導(dǎo)線MN勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，MN中無電流而不受安培力，故拉力為零，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 10．(1)10 cm　25 cm　(2)0.4 A　1.67 m/s2　(3)57.6 J [解析] (1)由圖乙可知：從x＝5 cm開始，線圈進(jìn)入磁場，線圈中有感應(yīng)電流，受安培力作用，小車做減速運(yùn)動(dòng)，速度v隨位移x減??；當(dāng)x＝15 cm時(shí)，線圈完全進(jìn)入磁場，線圈中感應(yīng)電流消失，小車做勻速運(yùn)動(dòng)．因此小車的水平長度l＝10 cm.當(dāng)x＝30 cm時(shí)，線圈開始離開磁場，則磁場的寬度d＝30 cm－5 cm＝25 cm. (2)當(dāng)x＝10 cm時(shí)，由圖乙可知，線圈切割磁感線的速度v2＝8 m/s 由法拉第電磁感應(yīng)定律，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)的動(dòng)勢E＝nBhv2＝40 V 由閉合電路歐姆定律，線圈中的電流I＝＝0.4 A 此時(shí)線圈所受安培力F＝nBIh＝2 N 小車的加速度a＝＝1.67 m/s2. (3)由圖乙可知，線圈離開磁場時(shí)，小車的速度為v3＝2 m/s. 線圈進(jìn)入磁場和離開磁場時(shí)，都要克服安培力做功，并在線圈上產(chǎn)生電熱．由能量守恒定律，線圈電阻產(chǎn)生的熱量Q＝(M＋m)(v－v)＝57.6 J.