高考物理大一輪復(fù)習(xí)第10章電磁感應(yīng)（課件試題教學(xué)案）（打包10套）.zip

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(多選)粗細(xì)均勻的導(dǎo)線繞成匝數(shù)為n、半徑為r的圓形閉合線圈．線圈放在磁場中，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻增大，線圈中產(chǎn)生的電流為I，下列說法正確的是(　　) A．電流I與匝數(shù)n成正比 B．電流I與線圈半徑r成正比 C．電流I與線圈面積S成正比 D．電流I與導(dǎo)線橫截面積S0成正比 解析：選BD.由題給條件可知感應(yīng)電動勢為E＝nπr2，電阻為R＝，電流I＝，聯(lián)立以上各式得I＝·，則可知B、D項(xiàng)正確，A、C項(xiàng)錯誤． 2．(多選)法拉第圓盤發(fā)電機(jī)的示意圖如圖所示．銅圓盤安裝在豎直的銅軸上，兩銅片P、Q分別與圓盤的邊緣和銅軸接觸．圓盤處于方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場B中．圓盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，關(guān)于流過電阻R的電流，下列說法正確的是(　　) A．若圓盤轉(zhuǎn)動的角速度恒定，則電流大小恒定 B．若從上向下看，圓盤順時(shí)針轉(zhuǎn)動，則電流沿a到b的方向流動 C．若圓盤轉(zhuǎn)動方向不變，角速度大小發(fā)生變化，則電流方向可能發(fā)生變化 D．若圓盤轉(zhuǎn)動的角速度變?yōu)樵瓉淼?倍，則電流在R上的熱功率也變?yōu)樵瓉淼?倍 解析：選AB.由右手定則知，圓盤按如題圖所示的方向轉(zhuǎn)動時(shí)，感應(yīng)電流沿a到b的方向流動，選項(xiàng)B正確；由感應(yīng)電動勢E＝Bl2ω知，角速度恒定，則感應(yīng)電動勢恒定，電流大小恒定，選項(xiàng)A正確；角速度大小變化，感應(yīng)電動勢大小變化，但感應(yīng)電流方向不變，選項(xiàng)C錯誤；若ω變?yōu)樵瓉淼?倍，則感應(yīng)電動勢變?yōu)樵瓉淼?倍，電流變?yōu)樵瓉淼?倍，由P＝I2R知，電流在R上的熱功率變?yōu)樵瓉淼?倍，選項(xiàng)D錯誤． 3．(多選)一導(dǎo)線彎成如圖所示的閉合線圈，以速度v向左勻速進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直紙面向外．線圈總電阻為R，從線圈進(jìn)入磁場開始到完全進(jìn)入磁場為止，下列結(jié)論正確的是(　　) A．感應(yīng)電流一直沿順時(shí)針方向 B．線圈受到的安培力先增大，后減小 C．感應(yīng)電動勢的最大值E＝Brv D．穿過線圈某個(gè)橫截面的電荷量為 解析：選AB.在閉合線圈進(jìn)入磁場的過程中，通過閉合線圈的磁通量逐漸增大，根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流的方向一直沿順時(shí)針方向，A正確；線圈切割磁感線的有效長度先變長后變短，感應(yīng)電流先變大后變小，安培力也先變大后變小，B正確；線圈切割磁感線的有效長度最大值為2r，感應(yīng)電動勢最大值E＝2Brv，C錯誤；穿過線圈某個(gè)橫截面的電荷量為Q＝＝，D錯誤． 4．如圖所示，正方形線框的左半側(cè)處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向與線框平面垂直，線框的對稱軸MN恰與磁場邊緣平齊．若第1次將線框從磁場中以恒定速度v1向右勻速拉出，第2次以線速度v2讓線框繞軸MN勻速轉(zhuǎn)過90°，為使兩次操作過程中，線框產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動勢相等，則(　　) A．v1∶v2＝2∶π　　　 B．v1∶v2＝π∶2 C．v1∶v2＝1∶2 D．v1∶v2＝2∶1 解析：選A.第1次將線框從磁場中以恒定速度v1向右勻速拉出，線框中的感應(yīng)電動勢恒定，有1＝E1＝BLv1.第2次以線速度v2讓線框繞軸MN勻速轉(zhuǎn)過90°，所需時(shí)間t＝＝，線框中的磁通量變化量ΔΦ＝B·L·＝BL2，產(chǎn)生的平均電動勢2＝＝.由題意知1＝2，可得v1∶v2＝2∶π，A正確． 5．如圖所示的電路，電源電動勢為E，線圈L的電阻不計(jì)，以下判斷正確的是(　　) A．閉合S，穩(wěn)定后，電容器兩端電壓為E B．閉合S，穩(wěn)定后，電容器的a極板帶正電 C．?dāng)嚅_S的瞬間，電容器的a極板將帶正電 D．?dāng)嚅_S的瞬間，電容器的a極板將帶負(fù)電 解析：選C.由題意及自感現(xiàn)象規(guī)律可知，當(dāng)開關(guān)S閉合且電路穩(wěn)定后，電容器與線圈L并聯(lián)，由于線圈的直流電阻不計(jì)，所以電容器兩端電壓為零，故A、B項(xiàng)錯誤；斷開S的瞬間，由自感規(guī)律可知，線圈中要產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，感應(yīng)電動勢引起的感應(yīng)電流的方向與原電流的方向一致，因而電容器的a極板將帶正電，故C項(xiàng)正確． [綜合應(yīng)用題組] 6．光滑曲面與豎直平面的交線是拋物線，如右圖所示，拋物線的方程是y＝x2，下半部處在一個(gè)水平方向的勻強(qiáng)磁場中，磁場的上邊界是y＝a的直線(圖中的虛線所示)，一個(gè)小金屬塊從拋物線上y＝b(b＞a)處以速度v沿拋物線下滑，假設(shè)拋物線足夠長，金屬塊沿拋物線下滑后產(chǎn)生的焦耳熱總量是(　　) A．mgb B.mv2 C．mg(b－a) D．mg(b－a)＋mv2 解析：選D.金屬塊在進(jìn)出磁場過程中要產(chǎn)生感應(yīng)電流，機(jī)械能要減少，上升的最大高度不斷降低，最后剛好飛不出磁場，就往復(fù)運(yùn)動永不停止，由能量守恒可得Q＝ΔE＝mv2＋mg(b－a)． 7．如圖所示，邊長為2L的正方形虛線框內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.一個(gè)邊長為L、粗細(xì)均勻的正方形導(dǎo)線框abcd，其所在平面與磁場方向垂直，導(dǎo)線框的對角線與虛線框的對角線在一條直線上，導(dǎo)線框各邊的電阻大小均為R.在導(dǎo)線框從圖示位置開始以恒定速度沿對角線方向進(jìn)入磁場，到整個(gè)導(dǎo)線框離開磁場區(qū)域的過程中，下列說法正確的是(　　) A．導(dǎo)線框進(jìn)入磁場區(qū)域時(shí)產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流 B．導(dǎo)線框中有感應(yīng)電流的時(shí)間為 C．導(dǎo)線框的bd對角線有一半進(jìn)入磁場時(shí)，整個(gè)導(dǎo)線框所受安培力大小為 D．導(dǎo)線框的bd對角線有一半進(jìn)入磁場時(shí)，導(dǎo)線框a、c兩點(diǎn)間的電壓為 解析：選D.根據(jù)楞次定律知，感應(yīng)電流的效果總是阻礙磁通量的變化，故由楞次定律判斷出，導(dǎo)線框進(jìn)入磁場區(qū)域時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，故選項(xiàng)A錯誤；導(dǎo)線框完全進(jìn)入磁場后感應(yīng)電流消失，導(dǎo)線框從開始進(jìn)入磁場到完全進(jìn)入經(jīng)歷的時(shí)間為，穿出的時(shí)間也為，導(dǎo)線框中有感應(yīng)電流的時(shí)間為t＝×2，故選項(xiàng)B錯誤；導(dǎo)線框的bd對角線有一半進(jìn)入磁場時(shí)，導(dǎo)體的有效切割長度為，感應(yīng)電動勢為，由安培力公式可算出安培力為，故選項(xiàng)C錯誤；導(dǎo)線框的bd對角線有一半進(jìn)入磁場時(shí)，導(dǎo)線框a、c兩點(diǎn)間的電壓為電動勢的一半，即，故選項(xiàng)D正確． 8．如圖所示的電路中，A、B、C是三個(gè)完全相同的燈泡，L是一個(gè)自感系數(shù)較大的線圈，其直流電阻與燈泡電阻相同．下列說法正確的是(　　) A．閉合開關(guān)S，A燈逐漸變亮 B．電路接通穩(wěn)定后，流過B燈的電流是流過C燈電流的 C．電路接通穩(wěn)定后，斷開開關(guān)S，C燈立即熄滅 D．電路接通穩(wěn)定后，斷開開關(guān)S，A、B、C燈過一會兒才熄滅，且A燈亮度比B、C燈亮度高 解析：選D.畫出等效電路如圖所示，閉合開關(guān)S，所有的燈都立即變亮，A錯誤；電路穩(wěn)定后，線圈和燈泡A的并聯(lián)電阻為，與B燈的串聯(lián)電阻為，C燈的電阻為R，根據(jù)并聯(lián)電路分流與電阻成反比，故流過B燈的電流是流過C燈電流的，B錯誤；斷開開關(guān)S，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢對三個(gè)燈泡供電，因此三個(gè)燈泡都過一會才熄滅，供電電路是B、C燈串聯(lián)與A燈并聯(lián)，因此A燈的亮度比B、C燈的亮度高，C錯誤，D正確． 9．如圖所示，PQQ2P2是由兩個(gè)正方形導(dǎo)線方格PQQ1P1、P1Q1Q2P2構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)電路．方格每邊長度l＝10 cm.在x>0的半空間分布有隨時(shí)間t均勻增加的勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直于xOy平面并指向紙內(nèi)．今令網(wǎng)絡(luò)電路PQQ2P2以恒定的速度v＝5 cm/s沿x軸正方向運(yùn)動并進(jìn)入磁場區(qū)域，在運(yùn)動過程中方格的邊PQ始終與y軸平行．若取PQ與y軸重合的時(shí)刻為t＝0，在以后任一時(shí)刻t磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝B0＋bt，式中t的單位為s，B0、b為已知恒量．當(dāng)t＝2.5 s時(shí)刻，方格PQQ1P1中的感應(yīng)電動勢是E1，方格P1Q1Q2P2中的感應(yīng)電動勢是E2.E1、E2的表達(dá)式正確的是(　　) A．E1＝B0lv B．E1＝bl2 C．E2＝ D．E2＝(B0＋bt)lv 解析：選B.經(jīng)過2.5 s，線框向右運(yùn)動了12.5 cm，此時(shí)右邊的線框只有感生電動勢，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得E1＝bl2，B正確，A錯誤；此時(shí)左邊的線框只有右邊在磁場中，離磁場邊界0.25l，線框中既有動生電動勢又有感生電動勢，故電動勢的大小E2＝(B0＋2.5b)lv＋0.25bl2，C、D錯誤． 10．小明同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)“電磁天平”，如圖1所示，等臂天平的左臂為掛盤，右臂掛有矩形線圈，兩臂平衡．線圈的水平邊長L＝0.1 m，豎直邊長H＝0.3 m，匝數(shù)為n1.線圈的下邊處于勻強(qiáng)磁場內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B0＝1.0 T，方向垂直線圈平面向里．線圈中通有可在0～2.0 A范圍內(nèi)調(diào)節(jié)的電流I.掛盤放上待測物體后，調(diào)節(jié)線圈中電流使天平平衡，測出電流即可測得物體的質(zhì)量．(重力加速度取g＝10 m/s2) (1)為使電磁天平的量程達(dá)到0.5 kg，線圈的匝數(shù)n1至少為多少？ (2)進(jìn)一步探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象，另選n2＝100匝、形狀相同的線圈，總電阻R＝10 Ω.不接外電流，兩臂平衡．如圖2所示，保持B0不變，在線圈上部另加垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場，且磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間均勻變大，磁場區(qū)域?qū)挾萪＝0.1 m．當(dāng)掛盤中放質(zhì)量為0.01 kg的物體時(shí)，天平平衡，求此時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率. 解析：(1)線圈受到安培力F＝n1B0IL 天平平衡mg＝n1B0IL 代入數(shù)據(jù)得n1＝25匝 (2)由電磁感應(yīng)定律得E＝n2 即E＝n2Ld 由歐姆定律得I′＝ 線圈受到安培力F′＝n2B0I′L 天平平衡m′g＝nB0· 代入數(shù)據(jù)可得＝0.1 T/s 答案：(1)25匝　(2)0.1 T/s 11．(1)如圖甲所示，兩根足夠長的平行導(dǎo)軌，間距L＝0.3 m，在導(dǎo)軌間有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B1＝0.5 T．一根直金屬桿MN以v＝2 m/s的速度向右勻速運(yùn)動，桿MN始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好．桿MN的電阻r1＝1 Ω，導(dǎo)軌的電阻可忽略．求桿MN中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E1. (2)如圖乙所示，一個(gè)匝數(shù)n＝100的圓形線圈，面積S1＝0.4 m2，電阻r2＝1 Ω.在線圈中存在面積S2＝0.3 m2垂直線圈平面(指向紙外)的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度B2隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖丙所示．求圓形線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E2. (3)有一個(gè)R＝2 Ω的電阻，將其兩端a、b分別與圖甲中的導(dǎo)軌和圖乙中的圓形線圈相連接，b端接地．試判斷以上兩種情況中，哪種情況a端的電勢較高？求這種情況中a端的電勢φa. 　 解析：(1)桿MN做切割磁感線的運(yùn)動，E1＝B1Lv 產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E1＝0.3 V. (2)穿過圓形線圈的磁通量發(fā)生變化，E2＝nS2 產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E2＝4.5 V. (3)當(dāng)電阻R與題圖甲中的導(dǎo)軌相連接時(shí)，a端的電勢較高 通過電阻R的電流I＝ 電阻R兩端的電勢差φa－φb＝IR a端的電勢φa＝IR＝0.2 V. 答案：(1)0.3 V　(2)4.5 V　(3)與圖甲中的導(dǎo)軌相連接a端電勢高　φa＝0.2 V 7