2019年高考物理總復習 第九章 第2講 法拉第電磁感應定律 自感 渦流 新人教版.doc

2019年高考物理總復習 第九章 第2講 法拉第電磁感應定律 自感 渦流 新人教版1如圖1所示，閉合金屬導線框放置在豎直向上的勻強磁場中，磁場的磁感應強度的大小隨時間變化而變化下列說法中正確的是()A當磁感應強度增大時，線框中的感應電流可能減小B當磁感應強度增大時，線框中的感應電流一定增大C當磁感應強度減小時，線框中的感應電流一定增大D當磁感應強度減小時，線框中的感應電流可能不變圖1解析線框中的感應電動勢為ES，設線框的電阻為R，則線框中的電流I，因為B增大或減小時，可能減小，可能增大，也可能不變線框中的感應電動勢的大小只和磁通量的變化率有關(guān)，和磁通量的變化量無關(guān)故選項A、D正確答案AD2如圖2所示，豎直平面內(nèi)有一金屬環(huán)，半徑為a，總電阻為R(指拉直時兩端的電阻)，磁感應強度為B的勻強磁場垂直穿過環(huán)平面，在環(huán)的最高點A用鉸鏈連接長度為2a、電阻為的導體棒AB，AB由水平位置緊貼環(huán)面擺下，當擺到豎直位置時，B點的線速度為v，則這時AB兩端的電壓大小為()圖2A. B. C. DBav解析擺到豎直位置時，AB切割磁感線的瞬時感應電動勢EB2aBav.由閉合電路歐姆定律得，UABBav，故A正確答案A3A、B兩閉合圓形導線環(huán)用相同規(guī)格的導線制成，它們的半徑之比rArB21，在兩導線環(huán)包圍的空間內(nèi)存在一正方形邊界的勻強磁場區(qū)域，磁場方向垂直于兩導線環(huán)的平面，如圖3所示當磁場的磁感應強度隨時間均勻增大的過程中，流過兩導線環(huán)的感應電流大小之比為()圖3A.1 B.2C. D.解析勻強磁場的磁感應強度隨時間均勻變化，設t時刻的磁感應強度為Bt，則BtB0kt，其中B0為t0時的磁感應強度，k為一常數(shù)，A、B兩導線環(huán)的半徑不同，它們所包圍的面積不同，但某一時刻穿過它們的磁通量均為穿過磁場所在區(qū)域面積上的磁通量，設磁場區(qū)域的面積為S，則tBtS，即在任一時刻穿過兩導線環(huán)包圍面上的磁通量是相等的，所以兩導線環(huán)上的磁通量變化率是相等的ES(S為磁場區(qū)域面積)對A、B兩導線環(huán)，由于及S均相同，得1，I，R(S1為導線的橫截面積)，l2r，所以，代入數(shù)值得.答案D4如圖4所示，一個菱形的導體線框沿著自己的對角線勻速運動，穿過具有一定寬度的勻強磁場區(qū)域，已知對角線AC的長度為磁場寬度的兩倍且與磁場邊界垂直下面對于線框中感應電流隨時間變化的圖象(電流以ABCD順序流向為正方向，從C點進入磁場開始計時)正確的是()圖4解析利用“增反減同”，線框從進入磁場到穿過線框的磁通量最大的過程中，電流沿逆時針方向，且先增大后減?。粡拇┻^線框的磁通量最大的位置到離開磁場的過程中，電流沿順時針方向，且先增大后減小設C為，剛進入磁場時的切割有效長度為2tan vt，所以電流與t成正比，只有B項正確答案B5如圖5，EOF和EOF為空間一勻強磁場的邊界，其中EOEO，F(xiàn)OFO，且EOOF；OO為EOF的角平分線，OO間的距離為l；磁場方向垂直于紙面向里一邊長為l的正方形導線框沿OO方向勻速通過磁場，t0時刻恰好位于圖示位置規(guī)定導線框中感應電流沿逆時針方向時為正，則感應電流i與時間t的關(guān)系圖線可能正確的是()圖5解析本題中四個選項都是it關(guān)系圖線，故可用排除法因在第一個階段內(nèi)通過導線框的磁通量向里增大，由楞次定律可判定此過程中電流沿逆時針方向，故C、D錯誤由于穿過整個磁場區(qū)域的磁通量變化量0，由q可知整個過程中通過導線框的總電荷量也應為零，而在it圖象中圖線與時間軸所圍總面積表示通過的總電荷量，為零，即時間軸的上下圖形面積的絕對值應相等故A錯誤，B正確答案B6如圖6甲所示線圈的匝數(shù)n100匝，橫截面積S50 cm2，線圈總電阻r10 ，沿軸向有勻強磁場，設圖示磁場方向為正，磁場的磁感應強度隨時間作如圖乙所示變化，則在開始的0.1 s內(nèi)()圖6A磁通量的變化量為0.25 WbB磁通量的變化率為2.5102 Wb/sCa、b間電壓為0D在a、b間接一個理想電流表時，電流表的示數(shù)為0.25 A解析通過線圈的磁通量與線圈的匝數(shù)無關(guān)，若設2B2S為正，則線圈中磁通量的變化量為B2S(B1S)，代入數(shù)據(jù)即(0.10.4)50104 Wb2.5103 Wb，A錯；磁通量的變化率 Wb/s2.5102 Wb/s，B正確；根據(jù)法拉第電磁感應定律可知，當a、b間斷開時，其間電壓等于線圈產(chǎn)生的感應電動勢，感應電動勢大小為En2.5 V且恒定，C錯；在a、b間接一個理想電流表時相當于a、b間接通而形成回路，回路總電阻即為線圈的總電阻，故感應電流大小I A0.25 A，D項正確答案BD7如圖7所示，兩個完全相同的線圈從同一高度自由下落，途中在不同高度處通過兩個寬度為d、磁感應強度為B的勻強磁場區(qū)域后落到水平地面上設兩線圈著地時動能分別為Eka和Ekb，通過磁場區(qū)域的過程中流過線圈導線橫截面的總電荷量分別為qa和qb，則下列判斷正確的有()圖7AEkaEkb、qa<qb BEka>Ekb、qa>qbCEka>Ekb、qaqb DEka<Ekb、qaqb解析令線圈電阻為R，切割磁感線的邊長為L，所以兩線圈在進、出磁場時產(chǎn)生的安培力為F，因兩線圈在進、出磁場時對應速度滿足va<vb，完全進入時又只受重力作用，所以在下落過程中，線圈a所受安培力做的功小于線圈b所受安培力做的功，而整個過程中重力做功相等，由動能定理WGW安Ek知Eka>Ekb；而線圈在通過磁場區(qū)域的過程中流過線圈導線橫截面的總電荷量為qtt，即qaqb，C對答案C8如圖8所示，把一塊金屬板折成“”形的金屬槽MNPQ，豎直放置在方向垂直紙面向外、大小為B的勻強磁場中，并以速率v1水平向左勻速運動一帶電微粒從槽口左側(cè)以速度v2射入，恰能做勻速圓周運動，下列說法正確的是()圖8A微粒帶正電B微粒的比荷C微粒做圓周運動的半徑為rD微粒做圓周運動的周期為T解析當導體棒切割磁感線的電動勢EBLv1，由金屬槽開路，所以UNPBLv1，MN與QP間的電場強度為EU/LBv1，方向由上向下，因為帶電微粒從左側(cè)進入后做勻速圓周運動，所以mgqE，所以微粒帶負電，所以B正確由qvB可知：r，所以C正確T，所以D錯誤答案BC9如圖9所示是用電流傳感器(相當于電流表，其電阻可以忽略不計)研究自感現(xiàn)象的實驗電路，圖中兩個電阻的阻值均為R，L是一個自感系數(shù)足夠大的自感線圈，其直流電阻值為R.圖10所示是某同學畫出的在t0時刻開關(guān)S切換前后，通過傳感器的電流隨時間變化的圖象，關(guān)于這些圖象，下列說法中正確的是()圖9圖10A甲圖是開關(guān)S由斷開變?yōu)殚]合，通過傳感器1的電流隨時間變化的情況B乙圖是開關(guān)S由斷開變?yōu)殚]合，通過傳感器1的電流隨時間變化的情況C丙圖是開關(guān)S由閉合變?yōu)閿嚅_，通過傳感器2的電流隨時間變化的情況D丁圖是開關(guān)S由閉合變?yōu)閿嚅_，通過傳感器2的電流隨時間變化的情況解析開關(guān)S斷開或閉合時，電路中電流要發(fā)生突變，但是，由于自感現(xiàn)象的存在，電流只能逐漸變化，最終達到穩(wěn)定開關(guān)S一直閉合時，通過傳感器2的電流方向向右，開關(guān)S由閉合變?yōu)閿嚅_時，通過傳感器1的電流立即減為0，由于自感現(xiàn)象的存在，通過L的電流不能突變，所以B、C正確答案BC10如圖11甲所示，光滑平行金屬導軌MN、PQ所在平面與水平面成角，M、P兩端接一阻值為R的定值電阻，阻值為r的金屬棒ab垂直導軌放置，其他部分電阻不計整個裝置處在磁感應強度為B的勻強磁場中，磁場方向垂直導軌平面向上t0時對金屬棒施一平行于導軌的外力F，金屬棒由靜止開始沿導軌向上運動，通過R的感應電流隨時間t變化的關(guān)系如圖乙所示下列關(guān)于穿過回路abPMa的磁通量和磁通量的瞬時變化率以及a、b兩端的電勢差Uab和通過金屬棒的電荷量q隨時間t變化的圖象中，正確的是()圖11解析設導軌間距為L，通過R的電流I，因通過R的電流I隨時間均勻增大，即金屬棒ab的速度v隨時間t均勻增大，金屬棒ab的加速度a為恒量，故金屬棒ab做勻加速運動磁通量0BS0BLat20，t2，A錯誤；BLvBLat，t，B正確；因UabIR，且It，所以Uabt，C正確；qtt，qt2，D錯誤答案BC11如圖12所示，在絕緣光滑水平面上，有一個邊長為L的單匝正方形線框abcd，在外力的作用下以恒定的速率v向右運動進入磁感應強度為B的有界勻強磁場區(qū)域線框進入磁場的過程中線框平面保持與磁場方向垂直，線框的ab邊始終平行于磁場的邊界，已知線框的四個邊的電阻值相等，均為R.求：圖12(1)在ab邊剛進入磁場區(qū)域時，線框內(nèi)的電流大小(2)在ab邊剛進入磁場區(qū)域時，ab邊兩端的電壓(3)在線框進入磁場的整個過程中，線框中的電流產(chǎn)生的熱量解析(1)ab邊切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢為EBLv，所以通過線框的電流為I.(2)在ab邊剛進入磁場區(qū)域時，ab邊兩端的電壓為路端電壓UabEBLv.(3)因線框是勻速進入的，所以線框中電流產(chǎn)生的熱量QI24Rt.答案(1)(2)BLv(3)12如圖13甲所示，空間存在一寬度為2L的有界勻強磁場，磁場方向垂直紙面向里在光滑絕緣水平面內(nèi)有一邊長為L的正方形金屬線框，其質(zhì)量m1 kg、電阻R4 ，在水平向左的外力F作用下，以初速度v04 m/s勻減速進入磁場，線框平面與磁場垂直，外力F大小隨時間t變化的圖線如圖乙所示以線框右邊剛進入磁場時開始計時圖13(1)求勻強磁場的磁感應強度B；(2)求線框進入磁場的過程中，通過線框的電荷量q；(3)判斷線框能否從右側(cè)離開磁場？說明理由解析(1)由Ft圖象可知，線框加速度a2 m/s2，線框的邊長Lv0tat2 m3 m，t0時刻線框中的感應電流I，線框所受的安培力F安BIL，由牛頓第二定律F1F安ma，又F11 N，聯(lián)立得B T0.33 T.(2)線框進入磁場的過程中，平均感應電動勢平均電流，通過線框的電荷量qt，聯(lián)立得q0.75 C.(3)設勻減速運動速度減為零的過程中線框通過的位移為x，由運動學公式得0v2ax，代入數(shù)值得x4 m<2L，所以線框不能從右側(cè)離開磁場答案(1)0.33 T(2)0.75 C(3)不能；理由見解析