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2019-2020年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第九章 第2講 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感和渦流練習(xí) 選擇題(每題6分,共30分) 1.(xx江蘇蘇北四市二次調(diào)研)(多選)關(guān)于渦流,下列說法中正確是(　　) A.真空冶煉爐是利用渦流來熔化金屬的裝置 B.家用電磁爐鍋體中的渦流是由恒定磁場(chǎng)產(chǎn)生的 C.阻尼擺擺動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的渦流總是阻礙其運(yùn)動(dòng) D.變壓器的鐵芯用相互絕緣的硅鋼片疊成能減小渦流 2.(xx山西忻州四校第一次聯(lián)考)如圖所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一根彎成45的金屬線POQ,其所在平面與磁場(chǎng)垂直,長(zhǎng)直導(dǎo)線MN與金屬線緊密接觸,起始時(shí)OA=l0,且MN⊥OQ,所有導(dǎo)線單位長(zhǎng)度電阻均為r,MN運(yùn)動(dòng)的速度為v,使MN勻速運(yùn)動(dòng)的外力為F,則外力F隨時(shí)間變化的規(guī)律圖正確的是(　　) 3.(xx廣東深圳南山質(zhì)檢)(多選)如圖,A、B是相同的白熾燈,L是自感系數(shù)很大、電阻可忽略的自感線圈。下面說法正確的是(　　) A.閉合開關(guān)S時(shí),A、B燈同時(shí)亮,且正常發(fā)光 B.閉合開關(guān)S時(shí),B燈比A燈先亮,最后一樣亮 C.閉合開關(guān)S時(shí),A燈比B燈先亮,最后一樣亮 D.斷開開關(guān)S時(shí),A燈與B燈同時(shí)慢慢熄滅 4.(xx江蘇蘇南五校聯(lián)考)如圖所示,鐵芯右邊繞有一個(gè)線圈,線圈兩端與滑動(dòng)變阻器、電池組連成回路。左邊的鐵芯上套有一個(gè)環(huán)面積為0.02 m2、電阻為0.1 Ω的金屬環(huán)。鐵芯的橫截面積為0.01 m2,且假設(shè)磁場(chǎng)全部集中在鐵芯中,金屬環(huán)與鐵芯截面垂直。調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)頭,使鐵芯中的磁感應(yīng)強(qiáng)度每秒均勻增加0.2 T,則從上向下看(　　) A.金屬環(huán)中感應(yīng)電流方向是逆時(shí)針方向,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為4.01 V B.金屬環(huán)中感應(yīng)電流方向是順時(shí)針方向,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為4.01 V C.金屬環(huán)中感應(yīng)電流方向是逆時(shí)針方向,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為2.01 V D.金屬環(huán)中感應(yīng)電流方向是順時(shí)針方向,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為2.01 V 5.(xx河北石家莊質(zhì)檢)法拉第發(fā)明了世界上第一臺(tái)發(fā)電機(jī)——法拉第圓盤發(fā)電機(jī)。如圖所示,紫銅做的圓盤水平放置在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,圓盤圓心處固定一個(gè)搖柄,邊緣和圓心處各與一個(gè)黃銅電刷緊貼,用導(dǎo)線將電刷與電流表連接起來形成回路。轉(zhuǎn)動(dòng)搖柄,使圓盤逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng),電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。下列說法正確的是(　　) A.回路中電流大小變化,方向不變 B.回路中電流大小不變,方向變化 C.回路中電流的大小和方向都周期性變化 D.回路中電流方向不變,從b導(dǎo)線流進(jìn)電流表 B組　xx年模擬提升題組 時(shí)間:45分鐘　　分值:50分 一、選擇題(共6分) 1.(xx浙江溫州十校聯(lián)考)(多選)如圖甲所示,正六邊形導(dǎo)線框abcdef放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中靜止不動(dòng),磁場(chǎng)方向與線框平面垂直,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示。t=0時(shí)刻,磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向垂直紙面向里,設(shè)產(chǎn)生的感應(yīng)電流順時(shí)針方向?yàn)檎?、豎直邊cd所受安培力的方向水平向左為正。則下面關(guān)于感應(yīng)電流I和cd邊所受安培力F隨時(shí)間t變化的圖象中正確的是(　　) 二、非選擇題(共44分) 2.(xx福建泉州一中質(zhì)檢)(14分)如圖所示,兩根平行金屬導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi),間距為l,導(dǎo)軌左端連接一個(gè)電阻。一根質(zhì)量為m、電阻為r的金屬桿ab垂直放置在導(dǎo)軌上。在桿的右方距桿為d處有一個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌平面向下,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。對(duì)桿施加一個(gè)大小為F、方向平行于導(dǎo)軌的恒力,使桿從靜止開始運(yùn)動(dòng),已知桿到達(dá)磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)速度為v,之后進(jìn)入磁場(chǎng)恰好做勻速運(yùn)動(dòng)。不計(jì)導(dǎo)軌的電阻,假定導(dǎo)軌與桿之間存在恒定的阻力。求: (1)導(dǎo)軌對(duì)桿ab的阻力大小f; (2)桿ab中通過的電流及其方向; (3)導(dǎo)軌左端所接電阻的阻值R。 3.(xx浙江溫州八校聯(lián)考)(14分)如圖所示,相距為L(zhǎng)的兩條足夠長(zhǎng)光滑平行金屬導(dǎo)軌固定在水平面上,導(dǎo)軌由兩種材料組成。PG右側(cè)部分單位長(zhǎng)度電阻為r0,且PQ=QH=GH=L。PG左側(cè)導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒電阻均不計(jì)。整個(gè)導(dǎo)軌處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌平面向下,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒AC在恒力F作用下從靜止開始運(yùn)動(dòng),在到達(dá)PG之前導(dǎo)體棒AC已經(jīng)勻速。 (1)求當(dāng)導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)回路中的電流; (2)若導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)到PQ中點(diǎn)時(shí)速度大小為v1,試計(jì)算此時(shí)導(dǎo)體棒的加速度; (3)若導(dǎo)體棒初始位置與PG相距為d,運(yùn)動(dòng)到QH位置時(shí)速度大小為v2,試計(jì)算整個(gè)過程回路中產(chǎn)生的焦耳熱。 4.(xx天津十二區(qū)縣重點(diǎn)學(xué)校聯(lián)考)(16分)如圖甲所示,兩根足夠長(zhǎng)、電阻不計(jì)的光滑平行金屬導(dǎo)軌相距為L(zhǎng)1=2 m,導(dǎo)軌平面與水平面成θ=30角,上端連接阻值R=1.5 Ω的電阻;質(zhì)量為m=0.4 kg、阻值r=0.5 Ω的勻質(zhì)金屬棒ab放在兩導(dǎo)軌上,距離導(dǎo)軌最上端為L(zhǎng)2=4 m,棒與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸。整個(gè)裝置處于一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,該勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌平面垂直,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間變化的情況如圖乙所示。(g=10 m/s2) (1)保持ab棒靜止,在0~4 s內(nèi),通過金屬棒ab的電流大小和方向; (2)為了保持ab棒靜止,需要在棒的中點(diǎn)施加一垂直于棒且平行于導(dǎo)軌平面的外力F,求2 s時(shí)外力F的大小和方向; (3)5 s后撤去外力,金屬棒由靜止開始向下滑動(dòng),滑行1.1 m恰好勻速運(yùn)動(dòng),求在此過程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱。 第2講　法拉第電磁感應(yīng)定律　自感和渦流 A組　xx年模擬基礎(chǔ)題組 選擇題 1.ACD　用來冶煉金屬的真空冶煉爐,爐外有線圈,線圈中通入高頻交變電流,爐內(nèi)的金屬中產(chǎn)生渦流,渦流產(chǎn)生的熱量使金屬熔化,所以A正確;家用電磁爐鍋體中的渦流是由交變電流產(chǎn)生的變化的磁場(chǎng)而引起的,不是由恒定的磁場(chǎng)引起的,故B錯(cuò)誤;阻尼擺的鋁片以一定速度掠過磁場(chǎng)時(shí)切割磁感線產(chǎn)生渦流,渦流在磁場(chǎng)中受合力方向與擺動(dòng)方向相反,從而阻礙其運(yùn)動(dòng),故C正確;用絕緣的硅鋼片做鐵芯,是為了減小渦流,減小能量損失,所以D正確。 2.C　經(jīng)過時(shí)間t,MN距O點(diǎn)的距離為l0+vt,MN的有效切割長(zhǎng)度也為l0+vt,此時(shí)MN產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì):E=B(l0+vt)v;整個(gè)回路的電阻R=(2+)(l0+vt)r;回路的電流I==;MN受到的拉力等于安培力:F=BIL=B(l0+vt)=(l0+vt),故選項(xiàng)C正確。 3.CD　閉合開關(guān)S時(shí),通過L的電流突然增大,L產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì),阻礙電流的增大,故B燈逐漸亮起來,而A燈立即亮起來,最后兩燈一樣亮,A、B錯(cuò)誤,C正確;斷開開關(guān),L中的電流突然減小,L產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì),阻礙原電流的減小,自感線圈L和A、B燈組成一個(gè)閉合回路,所以A、B燈同時(shí)慢慢熄滅,D正確。 4.C　鐵芯內(nèi)的磁通量的變化情況處處相同,金屬環(huán)的有效面積即鐵芯的橫截面積,根據(jù)電磁感應(yīng)定律有E=n=10.20.01 V=21 V,又根據(jù)楞次定律,知金屬環(huán)中電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向,C正確。 5.D　圓盤在磁場(chǎng)中切割磁感線產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BωR2,由右手定則判斷得a端為負(fù)極、b端為正極,所以只有D項(xiàng)正確。 B組　xx年模擬提升題組 一、選擇題 1.AC　由楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律可得0~2 s內(nèi)感應(yīng)電流沿順時(shí)針方向,電流大小恒定,cd邊受到的安培力方向向右,由F=BIl知,電流恒定,磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻減小,則安培力均勻減小;2~3 s內(nèi)感應(yīng)電流沿順時(shí)針方向,安培力向左,隨磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大;3~4 s內(nèi)感應(yīng)電流沿逆時(shí)針方向,cd邊受到的安培力向右,隨磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻減小;4~6 s內(nèi)感應(yīng)電流沿逆時(shí)針方向,cd邊受到的安培力向左,隨磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大,A和C正確。 二、非選擇題 2.答案　(1)F-　(2)　方向?yàn)閍→b　(3)-r 解析　(1)桿進(jìn)入磁場(chǎng)前做勻加速運(yùn)動(dòng),有F-f=ma v2=2ad 解得導(dǎo)軌對(duì)桿的阻力f=F- (2)桿進(jìn)入磁場(chǎng)后做勻速運(yùn)動(dòng),有F=f+FB 桿ab所受的安培力FB=IBl 解得桿ab中通過的電流I= 桿中的電流方向自a流向b (3)桿產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=Blv 桿中的感應(yīng)電流I= 解得導(dǎo)軌左端所接電阻阻值R=-r 3.答案　(1)　(2)-,方向水平向左 (3)F(L+d)-m 解析　(1)導(dǎo)體棒勻速,則:F=F安 根據(jù)安培力公式F安=ILB 解得:I= (2)導(dǎo)體棒進(jìn)入PQ右側(cè)后,回路中電阻減小,電流增大,導(dǎo)體棒做減速運(yùn)動(dòng)。 設(shè)導(dǎo)體棒的加速度為a,則:F安-F=ma F安=ILB 根據(jù)閉合電路歐姆定律有:I= 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有:E=BLv1 解得:a=-,方向水平向左 (3)對(duì)導(dǎo)體棒整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程應(yīng)用功能關(guān)系,有: F(L+d)=m+Q 解得:Q=F(L+d)-m 4.答案　(1)1 A　方向:b→a　(2)1 N　方向平行于導(dǎo)軌平面向上　(3)1.5 J 解析　(1)在0~4 s內(nèi),由法拉第電磁感應(yīng)定律得:E==2 V 由閉合電路歐姆定律得:I==1 A 根據(jù)楞次定律和安培定則可知ab棒中的電流方向由b→a (2)當(dāng)t=2 s時(shí),ab棒受到沿斜面向上的安培力 F安=BIL1=1 N 對(duì)ab棒受力分析,由平衡條件得: F=mg sin θ-F安=1 N 方向平行于導(dǎo)軌平面向上 (3)ab棒沿導(dǎo)軌勻速下滑切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),有:E=BL1v 產(chǎn)生的感應(yīng)電流I= 棒下滑至速度穩(wěn)定時(shí),棒兩端電壓也恒定,此時(shí)ab棒受力平衡,有: mg sin 30=BIL1 得v==1 m/s 由動(dòng)能定理得mgxsin θ-W安=mv2 Q總=W安=mgx sin θ-mv2=2 J QR=Q總=1.5 J