2019-2020年高考物理一輪復習 第10章 第2課 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感練習.doc

2019-2020年高考物理一輪復習 第10章 第2課 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感練習1感應(yīng)電動勢(1)概念：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢(2)產(chǎn)生條件：穿過回路的磁通量發(fā)生改變，與電路是否閉合無關(guān)(3)方向判斷：感應(yīng)電動勢的方向用楞次定律或右手定則判斷2法拉第電磁感應(yīng)定律(1)內(nèi)容：電路中感應(yīng)電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量變化率成正比(2)公式：En，其中n為線圈匝數(shù)(3)感應(yīng)電流與感應(yīng)電動勢的關(guān)系：遵守閉合電路歐姆定律，即I(4)導體切割磁感線時的感應(yīng)電動勢：切割方式電動勢表達式說明垂直切割EBlv導體棒與磁場方向垂直，磁場為勻強磁場式中l(wèi)為導體切割磁感線的有效長度旋轉(zhuǎn)切割中導體棒的平均速度等于中點位置的線速度l傾斜切割EBlvsin (為v與B的夾角)旋轉(zhuǎn)切割(以一端為軸)EBlBl21自感現(xiàn)象由于通過導體自身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象2自感電動勢(1)定義：在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢(2)表達式：EL(3)自感系數(shù)L：相關(guān)因素：與線圈的形狀、長短、匝數(shù)以及是否有鐵芯等因素有關(guān)單位：亨利(H)，常用單位還有毫亨(mH)、微亨(H)1 mH103H，1 H106H.,1如圖所示，電路中A、B是完全相同的燈泡，L是一帶鐵芯的線圈開關(guān)S原來閉合，則開關(guān)S斷開的瞬間(D)AL中的電流方向改變，燈泡B立即熄滅BL中的電流方向不變，燈泡B要過一會兒才熄滅CL中的電流方向改變，燈泡A比B熄滅的慢DL中的電流方向不變，燈泡A比B熄滅的慢解析：當開關(guān)S斷開時L與燈泡A組成回路，由于自感，L中的電流由原來數(shù)值逐漸減小，電流方向不變，A燈熄滅要慢些，B燈電流瞬間消失，立即熄滅，正確的選項為D.2如圖所示的區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B.電阻為R、半徑為L、圓心角為45 的扇形閉合導線框繞垂直于紙面的O軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(O軸位于磁場邊界)則線框內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的有效值為(D)A.B.C. D.解析：線框轉(zhuǎn)動的角速度為.進磁場的過程用時周期，出磁場的過程用時周期，進、出磁場時產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小都為I，則轉(zhuǎn)動一周產(chǎn)生的感應(yīng)電流的有效值滿足：I2RTRT，解得I，D項正確課時作業(yè)一、單項選擇題1自然界的電、熱和磁等現(xiàn)象都是相互聯(lián)系的，很多物理學家為尋找它們之間的聯(lián)系做出了貢獻下列說法不正確的是(B)A奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，揭示了電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象之間的聯(lián)系B歐姆發(fā)現(xiàn)了歐姆定律，說明了熱現(xiàn)象和電現(xiàn)象之間存在聯(lián)系C法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，揭示了磁現(xiàn)象和電現(xiàn)象之間的聯(lián)系D焦耳發(fā)現(xiàn)了電流的熱效應(yīng)，定量得出了電能和內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系解析：奧斯特實驗和法拉第電磁感應(yīng)現(xiàn)象揭示了磁和電之間的聯(lián)系，A、C對；焦耳發(fā)現(xiàn)了電流的熱效應(yīng)，給出的焦耳定律公式能定量計算熱量，揭示電與熱的定量關(guān)系，D對；歐姆定律是電路規(guī)律，不能說明熱現(xiàn)象和電現(xiàn)象之間存在聯(lián)系，B錯2下列說法中正確的是(C)A自感電動勢越大，自感系數(shù)越大B線圈中的電流變化越快，自感系數(shù)也越大C插有鐵芯時線圈的自感系數(shù)會變大D線圈的自感系數(shù)與電流的大小、電流變化的快慢、是否有鐵芯等都無關(guān)解析：線圈的自感系數(shù)由線圈本身決定，與線圈的長短、匝數(shù)的多少、粗細以及有無鐵芯有關(guān)，與電流大小、變化快慢、自感電動勢的大小均無關(guān)故選C項3將閉合多匝線圈置于僅隨時間變化的磁場中，線圈平面與磁場方向垂直，關(guān)于線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流，下列表述正確的是(C)A感應(yīng)電動勢的大小與線圈的匝數(shù)無關(guān)B穿過線圈的磁通量越大，感應(yīng)電動勢越大C穿過線圈的磁通量變化越快，感應(yīng)電動勢越大D感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向與原磁場方向始終相同解析：由En，A、B錯誤，C正確B原與B感的方向可相同亦可相反，D錯誤4一直升機停在南半球的地磁極上空該處地磁場的方向豎直向上，磁感應(yīng)強度為B.直升機螺旋槳葉片的長度為l，螺旋槳轉(zhuǎn)動的頻率為f，順著地磁場的方向看螺旋槳，螺旋槳按順時針方向轉(zhuǎn)動螺旋槳葉片的近軸端為a，遠軸端為b，如圖所示如果忽略a到轉(zhuǎn)軸中心線的距離，用E表示每個葉片中的感應(yīng)電動勢，則(A)AEfl2B，且a點電勢低于b點電勢BE2fl2B，且a點電勢低于b點電勢CEfl2B，且a點電勢高于b點電勢DE2fl2B，且a點電勢高于b點電勢解析：葉片轉(zhuǎn)動切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢EBlvBlfl2B；據(jù)右手定則判定a點電勢低于b點電勢，故選項A正確5在如圖所示的電路中，a、b為兩個完全相同的燈泡，L 為自感線圈，E為電源，S為開關(guān)關(guān)于兩燈泡點亮和熄滅的先后次序，下列說法正確的是(C)A合上開關(guān)，a先亮，b后亮；斷開開關(guān)，a、b同時熄滅B合上開關(guān)，b先亮，a后亮；斷開開關(guān)，a先熄滅，b后熄滅C合上開關(guān)，b先亮，a后亮；斷開開關(guān)，a、b同時熄滅D合上開關(guān)，a、b同時亮；斷開開關(guān)，b先熄滅，a后熄滅解析：合上開關(guān)，b燈先亮，由于L的自感作用，a燈逐漸變亮；斷開開關(guān)，線圈L和燈b、a組成串聯(lián)回路，a、b一起變暗直至熄滅故選C.二、不定項選擇題6關(guān)于EL的說法，正確的是(CD)A自感電動勢與電流的變化量成正比B自感電動勢與自感系數(shù)成正比C自感電動勢與自感系數(shù)、電流的變化量沒有直接關(guān)系D自感電動勢與電流的變化率成正比解析：一個量與幾個量有關(guān)系時，談?wù)搩蓚€量之間是正比還是反比關(guān)系，一定要保持其他量不變才行，故A、B錯，C對自感電動勢與電流的變化率成正比，這是對的，D對7某地的地磁場磁感應(yīng)強度的豎直分量方向向下，大小為4.5105 T一靈敏電壓表連接在當?shù)厝牒：佣蔚膬砂?，河?00 m，該河段漲潮和落潮時有海水(視為導體)流過設(shè)落潮時，海水自西向東流，流速為2 m/s.下列說法正確的是(AC)A河北岸的電勢較高B河南岸的電勢較高C電壓表記錄的電壓為9 mVD電壓表記錄的電壓為5 mV解析：海水在落潮時自西向東流，該過程可以理解為：自西向東運動的導體棒在切割豎直向下的磁場根據(jù)右手定則，右岸即北岸是正極電勢高，南岸電勢低，A對B錯根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律EBLv4.51051002 V9103 V，C對D錯8將一磁鐵緩慢或迅速地插到閉合線圈中的同一位置，兩次發(fā)生變化的物理量不同的是(BC)A磁通量的變化量B磁通量的變化率C感應(yīng)電流的電流大小D流過線圈導體橫截面中的電荷量解析：迅速插時磁通量變化率大，產(chǎn)生的感應(yīng)電流大，B、C對；兩種方法，磁通量都是增加，磁通量變化量相同q，總電阻和磁通量變化量分別相同，故流過線圈導體橫截面中的電荷量相同9如圖所示，理想變壓器左線圈與導軌相連接，導體棒ab 可在導軌上滑動，磁場方向垂直紙面向里，以下說法正確的是(BCD)Aab棒勻速向右滑，c、d兩點中c點電勢高Bab棒勻加速右滑，c、d兩點中d點電勢高Cab棒勻減速右滑，c、d兩點中c點電勢高Dab棒勻加速左滑，c、d兩點中c點電勢高解析：ab棒勻速向右滑，產(chǎn)生的感應(yīng)電流是恒定的，cd中沒有電流流過，A錯；ab棒勻加速右滑，左線圈中向下的磁場增加，右線圈向上的磁場增加，感應(yīng)電流產(chǎn)生向下的磁場，電流從d通過電燈到c，B對；ab棒勻加速左滑，左線圈中向上的磁場增加，右線圈向下的磁場增加，感應(yīng)電流產(chǎn)生向上的磁場，電流從c通過電燈到d，D對；ab棒勻減速右滑，左線圈中向下的磁場減弱，右線圈向上的磁場減弱，感應(yīng)電流產(chǎn)生向上的磁場，電流從c通過電燈到d，C對10穿過閉合回路的磁通量隨時間t變化的圖象分別如圖甲、乙、丙、丁所示，下列關(guān)于回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的論述，正確的是(ABC)A圖甲中回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為零B圖乙中回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為一定值C圖丙中回路在0t0時間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大于在t02t0時間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢D圖丁中回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢可能恒定不變解析：感應(yīng)電動勢等于磁通量的變化率，在磁通量的圖象上磁通量的變化率等于切線的斜率，甲的斜率為零，乙的斜率為一定值，A對、B對；圖丙中回路在0t0時間內(nèi)的斜率大于t02t0時間內(nèi)的斜率，C對丁圖中的斜率先減小再增大，D錯誤三、非選擇題11如圖所示，U形金屬框水平放置，右端與豎直墻壁相連，導體棒ab與框架的兩臂垂直放置，ab與框架構(gòu)成邊長l1.0 m的正方形，整個回路的電阻R2 .質(zhì)量m1 kg的物體c置于水平地面上，并通過輕繩繞過定滑輪與ab相連，當豎直向上的磁場按Bkt(k為恒量)均勻變化時，物體c對地面的壓力F隨時間t變化的圖象如圖所示不考慮一切摩擦，取g10 m/s2.(1)在圖中用箭頭標出ab棒中感應(yīng)電流的方向；(2)求出k的值解析：(1)感應(yīng)電流方向由b指向a.(2)ESkl2，回路中的感應(yīng)電流I，ab所受安培力：FBIlktl.t5 s時，安培力大小等于c的重力10 N，即：10，得k2 V/m2(或2 T/s)答案：(1)由b指向a(2)2 V/m2(或2 T/s)12如圖(1)甲所示是某人設(shè)計的一種振動發(fā)電裝置，它的結(jié)構(gòu)是一個半徑為r0.1 m的有20匝的線圈套在輻射狀永久磁鐵槽中，磁場的磁感線均沿半徑方向均勻分布，如圖(1)乙所示在線圈所在位置磁感應(yīng)強度B的大小均為0.2 T，線圈的電阻為2 ，它的引出線接有8 的小燈泡L.外力推動線圈框架的P端，使線圈做往復運動，便有電流通過小燈泡當線圈向右的位移隨時間變化的規(guī)律如圖(2)所示時：取x向右為正，試求：(1)在圖(3)中畫出感應(yīng)電流隨時間變化的圖象(在圖(1)中取電流經(jīng)L由CD為正)；(2)每一次推動線圈運動過程中的作用力大?。?3)該發(fā)電機輸出的功率(摩擦等損耗不計)解析：(1)從圖(2)可以看出，線圈往返的每次運動都是勻速直線運動，其速度為v m/s0.8 m/s.線圈做切割磁感線運動產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢：EnBLvnBv2r200.20.823.140.1 V2 V，感應(yīng)電流I A0.2 A.根據(jù)右手定則可得，當線圈沿x正方向運動時，產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向為負，可得到如圖所示的圖象(2)由于線圈每次運動都是勻速直線運動，所以每次運動過程中推力須等于安培力，即FFnnBILnBI2r200.20.223.140.1 N0.5 N.(3)發(fā)電機的輸出功率即小燈泡的電功率PI2R20.228 W0.32 W.答案：(1)見解析圖(2)0.5 N(3)0.32 W13如圖(A)所示，固定于水平桌面上的金屬架cdef，處在一豎直向下的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度的大小為B0，金屬棒ab擱在框架上，可無摩擦地滑動，此時adeb構(gòu)成一個邊長為l的正方形，金屬棒的電阻為r，其余部分的電阻不計從t0的時刻起，磁場開始均勻增加，磁感應(yīng)強度變化率的大小為k.求：(1)用垂直于金屬棒的水平拉力F使金屬棒保持靜止，寫出F的大小隨時間t變化的關(guān)系式(2)如果豎直向下的磁場是非均勻增大的(即k不是常數(shù))，金屬棒以速度v0向什么方向勻速運動時，可使金屬棒中始終不產(chǎn)生感應(yīng)電流，寫出該磁感應(yīng)強度Bt隨時間t變化的關(guān)系式(3)如果非均勻變化磁場在0t1時間內(nèi)的方向豎直向下，在t1t2時間內(nèi)的方向豎直向上，若t0時刻和t1時刻磁感應(yīng)強度的大小均為B0，且adeb的面積均為l2.當金屬棒按圖(B)中的規(guī)律運動時，為使金屬棒中始終不產(chǎn)生感應(yīng)電流，請在圖(C)中畫出變化的磁場的磁感應(yīng)強度Bt隨時間變化的圖象.解析：(1)ESkl2，I，因為金屬棒始終靜止，在t時刻磁場的磁感應(yīng)強度為BtB0kt，所以F外FABIl(B0kt)lB0t，方向向右(2)根據(jù)感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件，為使回路中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，回路中磁通量的變化應(yīng)為零，因為磁感應(yīng)強度是逐漸增大的，所以金屬棒應(yīng)向左運動(使磁通量減小)即0，即BtStB0S0，也就是Btl(lvt)B0l2，得：Bt.(3)如果金屬棒向右勻速運動，因為這時磁感應(yīng)強度是逐漸減小的，同理可推得，Bt，所以磁感應(yīng)強度隨時間變化的圖象如圖(t2時刻Bt不為零)答案：(1)F外B0t(2)向左運動，Bt(3)見解析中圖象