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2019-2020年高三物理一輪復習 第9章 第2講 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感 渦流練習 選擇題(每題5分,共20分) 1.(xx浙江大聯(lián)考五聯(lián),7)如圖所示,一導線彎成半徑為a的半圓形閉合回路。虛線MN右側(cè)有磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場,方向垂直于回路所在的平面?；芈芬运俣葀向右勻速進入磁場,直徑CD始終與MN垂直。從D點到達邊界開始到C點進入磁場為止,下列結(jié)論正確的是(　　) A.感應(yīng)電流方向不變 B.CD段直導線始終不受安培力 C.感應(yīng)電動勢最大值Em=Bav D.感應(yīng)電動勢平均值 =πBav 2.(xx北京海淀期末,7)在空間存在著豎直向上的各處均勻的磁場,將一個不變形的單匝金屬圓線圈放入磁場中,規(guī)定線圈中感應(yīng)電流方向如圖甲所示的方向為正。當磁場的磁感應(yīng)強度 B豎直向上,大小隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示時,圖丙中能正確表示線圈中感應(yīng)電流隨時間變化的圖線是(　　) 丙 3.(xx北京海淀期末,4)如圖所示電路中,燈泡A、B的規(guī)格相同,電感線圈L的自感系數(shù)足夠大且電阻可忽略。下列關(guān)于此電路的說法中正確的是(　　) A.S閉合后的瞬間,A、B同時亮,然后A變暗最后熄滅 B.S閉合后的瞬間,B先亮,A逐漸變亮,最后A、B一樣亮 C.S斷開后的瞬間,A立即熄滅,B逐漸變暗最后熄滅 D.S斷開后的瞬間,B立即熄滅,A閃亮一下后熄滅 4.(xx浙江臺州期末,6)某學生設(shè)計了一個驗證法拉第電磁感應(yīng)定律的實驗,實驗裝置如圖甲所示。在大線圈Ⅰ中放置一個小線圈Ⅱ,大線圈Ⅰ與多功能電源連接。多功能電源輸入到大線圈Ⅰ的電流i1 的周期為T,且按圖乙所示的規(guī)律變化,電流i1 將在大線圈Ⅰ的內(nèi)部產(chǎn)生變化的磁場,該磁場磁感應(yīng)強度B與線圈中電流i的關(guān)系為B=ki1(其中k為常數(shù))。小線圈Ⅱ與電流傳感器連接,并可通過計算機處理數(shù)據(jù)后繪制出小線圈Ⅱ中感應(yīng)電流i2隨時間t變化的圖像。若僅將多功能電源輸出電流變化的頻率適當增大,則圖丙所示各圖像中可能正確反映i2-t圖像變化的是(圖丙中分別以實線和虛線表示調(diào)整前、后的i2-t圖像)(　　) 丙 B組　xx模擬提升題組 時間:30分鐘　　分值:40分 一、選擇題(每題6分,共18分) 1.(xx浙江大聯(lián)考五聯(lián),10)電磁流量計是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律制造的用來測量管內(nèi)電介質(zhì)體積流量的感應(yīng)式儀表。如圖所示為電磁流量計的示意圖,勻強磁場方向垂直于紙面向里,磁感應(yīng)強度大小為B。當管中的導電液體流過時,測得管壁上a、b兩點間的電壓為U,單位時間(1 s)內(nèi)流過管道橫截面的液體體積為流量(m3),已知管道直徑為D,則(　　) A.管中的導電液體流速為 B.管中的導電液體流速為 C.管中的導電液體流量為 D.管中的導電液體流量為 2.(xx浙江寧波期末,12)如圖所示是研究自感實驗的實物電路,L1、L2是兩個規(guī)格相同的小燈泡,L為自感線圈,閉合開關(guān)S,調(diào)節(jié)滑動變阻器R,使兩個燈泡的亮度相同,然后斷開開關(guān)S,則(　　) A.閉合開關(guān)S,L1、L2都逐漸變亮 B.閉合開關(guān)S,L2立刻變亮,L1逐漸變亮 C.閉合開關(guān)S穩(wěn)定后,L仍有自感電動勢 D.閉合開關(guān)S穩(wěn)定后,斷開S,L沒有自感電動勢 3.(xx浙江寧波期末,9)如圖甲所示,在圓形線框的區(qū)域內(nèi)存在勻強磁場,開始時磁場方向垂直于紙面向里。若磁場的磁感應(yīng)強度B按照圖乙所示規(guī)律變化,則線框中的感應(yīng)電流I(取逆時針方向為正方向)隨時間t的變化圖線是(　　) 二、非選擇題(4題10分,5題12分,共22分) 4. (xx北京西城期末,20)(1)如圖1所示,兩根足夠長的平行導軌,間距L =0.3 m,在導軌間有垂直紙面向里的勻強磁場,磁感應(yīng)強度B1 =0.5 T。一根直金屬桿MN以v=2 m/s的速度向右勻速運動,桿MN始終與導軌垂直且接觸良好。桿MN的電阻r1=1 Ω,導軌的電阻可忽略。求桿MN中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E1。 圖1 　　(2)如圖2所示,一個匝數(shù)n=100的圓形線圈,面積S1=0.4 m2,電阻r2=1 Ω。在線圈中存在面積為S2=0.3 m2、垂直線圈平面(指向紙外)的勻強磁場區(qū)域,磁感應(yīng)強度B2隨時間t變化的關(guān)系如圖3所示。求圓形線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E2。 圖2　　　　　　　　　　圖3　　　　 (3)有一個R=2 Ω的電阻,將其兩端a、b分別與圖1中的導軌和圖2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。 5.(xx浙江杭州一模,17)如圖甲所示,發(fā)光竹蜻蜓是一種常見的兒童玩具,它在飛起時能夠發(fā)光。某同學對竹蜻蜓的電路作如下簡化:如圖乙所示,半徑為L的金屬圓環(huán)繞垂直于圓環(huán)平面、通過圓心O的金屬軸O1O2以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動,圓環(huán)上接有電阻均為r的三根導電輻條OP、OQ、OR,輻條互成120角。在圓環(huán)內(nèi),圓心角為120的扇形區(qū)域內(nèi)存在垂直圓環(huán)平面向下、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場,在轉(zhuǎn)軸O1O2與圓環(huán)的邊緣之間通過電刷與一個LED燈(可看成二極管,發(fā)光時,電阻為r)相連。圓環(huán)及其他電阻不計,從輻條OP進入磁場開始計時。 (1)順著磁感線方向看,圓環(huán)繞O1O2軸沿什么方向旋轉(zhuǎn),才能使LED燈發(fā)光?在不改變玩具結(jié)構(gòu)的情況下,如何使LED燈發(fā)光時更亮? (2)在輻條OP轉(zhuǎn)過60的過程中,求通過LED燈的電流; (3)求圓環(huán)每旋轉(zhuǎn)一周,LED燈消耗的電能。 A組　xx模擬基礎(chǔ)題組 選擇題 1.AC　由楞次定律可知,感應(yīng)電流方向不變,A正確。 CD段直導線始終受到安培力,B錯誤。 感應(yīng)電動勢最大值即為切割磁感線等效長度最大時的電動勢,故Em=Bav,C正確。 =① ΔΦ=Bπa2② Δt=③ 由①②③得=πBav,D錯誤。 2.B　從乙圖知,0~1 s內(nèi)磁感應(yīng)強度B均勻增大,根據(jù)楞次定律,線圈中產(chǎn)生方向與圖甲中相同的感應(yīng)電流,再根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,感應(yīng)電流大小不變;1~2 s內(nèi)磁感應(yīng)強度B不變,不產(chǎn)生感應(yīng)電流;2~4 s內(nèi)磁感應(yīng)強度B均勻減小,故線圈中產(chǎn)生方向與圖甲中相反的感應(yīng)電流,且大小應(yīng)為0~1 s時間段內(nèi)感應(yīng)電流的一半,故B項正確。 3.AD　S閉合瞬間,由于L的自感作用,電流通過燈A和B,兩燈同時亮。隨著L自感作用的逐漸減弱直到消失,燈A被短路,最后熄滅,選項A對、B錯;S斷開瞬間,B燈立即熄滅,而A燈中會有由L自感現(xiàn)象而產(chǎn)生的自感電流通過,使A燈再亮起后,逐漸變暗直到熄滅,選項C錯、D對。 4.D　大線圈中的電流產(chǎn)生了磁場,使小線圈中有磁通量,因此i2===,當i1頻率增大時, 將增大,則i2將增大,又因i1的變化是分段均勻的,因此在相應(yīng)時間內(nèi)i2是恒定的,故D正確。 B組　xx模擬提升題組 一、選擇題 1.AD　根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,有U=BDv,管中的導電液體流速v=,選項A正確、B錯誤;管中的導電液體流量Q=vtS=vπ=,選項C錯誤,D正確。 2.B　L1與線圈相連,閉合開關(guān)后線圈發(fā)生自感,L1逐漸變亮,L2與滑動變阻器相連,閉合開關(guān)后,L2立刻變亮,選項A錯誤,選項B正確;自感現(xiàn)象在開關(guān)閉合和斷開的時候發(fā)生,電路穩(wěn)定后,線圈沒有自感電動勢,選項C、D錯誤。 3.C　感應(yīng)電動勢E=S,在0~t1和t1~t2時間內(nèi),感應(yīng)電動勢的大小不變,感應(yīng)電流的大小不變,A、B錯誤;根據(jù)楞次定律,在0~t1時間內(nèi),感應(yīng)電流為負方向,在t1~t2時間內(nèi),感應(yīng)電流為正方向,選項C正確,D錯誤。 二、非選擇題 4.答案　(1)0.3 V　(2)4.5 V　(3)見解析 解析　(1)桿MN做切割磁感線的運動,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E1=B1Lv=0.3 V (2)穿過圓形線圈的磁通量發(fā)生變化,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E2=nS2=4.5 V (3)當電阻R與圖1中的導軌相連接時,a端的電勢較高 通過電阻R的電流I==0.1 A 電阻R兩端的電勢差φa-φb=IR a端的電勢φa=IR=0.2 V 5.答案　(1)見解析　(2)　(3) 解析　(1)由右手定則可以判斷出,順著磁感線方向看,圓環(huán)繞軸O1O2沿逆時針方向旋轉(zhuǎn),才能使LED燈發(fā)光。 在不改變玩具結(jié)構(gòu)的情況下,增大轉(zhuǎn)動的角速度ω可以使LED燈更亮。 (2)感應(yīng)電動勢E=BL2ω 外電阻R1=r/3 內(nèi)電阻R2=r 外電壓U=R1E/(R1+R2) 流過LED燈的電流I=U/r 解得:I= (3)轉(zhuǎn)動一周電流不變 t=2π/ω E=I2rt 解得:E=。