步步高2014高考物理大一轮复习 92 法拉第电磁感应定律 自感 涡流

步步高2014高考物理大一轮复习 92 法拉第电磁感应定律 自感 涡流

‎9.2　法拉第电磁感应定律 自感　涡流 ‎1．下列说法正确的是 (　　)．‎ A．当线圈中电流不变时，线圈中没有自感电动势 B．当线圈中电流反向时，线圈中自感电动势的方向与线圈中原电流的方向相反 C．当线圈中电流增大时，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反 D．当线圈中电流减小时，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反 解析　本题考查自感和自感电动势的方向，意在考查考生对自感现象的理解和运用楞次 定律解决自感问题的能力．当线圈中的电流不变时穿过线圈的磁通量没有变化，没有自 感电动势，选项A正确；当线圈中的电流反向时原来的电流产生的磁通量减小，由楞次 定律可知，自感电动势产生的自感电流的磁场将阻碍磁通量的减小，故自感电动势的方 向与原电流的方向相同，故选项B不对；当线圈中的电流增大时，穿过线圈的磁通量增 大，自感电动势产生的自感电流的磁场将阻碍其增大，故自感电动势的方向与原电流的 方向相反，所以选项C正确；同理可知选项D不对，所以答案为A、C.‎ 答案　AC ‎2．我国上海自行车厂生产的凤凰牌自行车采用了高频焊接，其原理示意图如图9－2－1所示，线圈通以高频交变电流，金属工件的焊缝中就产生大量焦耳热，将焊缝熔化焊接．要使焊接处产生的热量较大，可采用 (　　)．‎ A．增大交变电流的电压 B．增大交变电流的频率 图9－2－1‎ C．增大焊接处的接触电阻 D．减小焊接处的接触电阻 解析　由电磁感应的知识可判断线圈中电流频率越高，工件中的磁通量改变越快，在其 他条件不变的情况下，涡流的热功率就越大；同时，减小焊接处的接触电阻也可以增大 涡流的功率．‎ 答案　BD ‎3．某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁心的线圈L、小灯泡A、开关S和电池组E，用导线将它们连接成如图9－2－2所示的电路．检查电路后，闭合开关S，小灯泡发光；再断开开关S，小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象．虽经多次重复，仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象，他冥思苦想找不出原因．你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是 (　　)．‎ 图9－2－2‎ A．电源的内阻较大 B．小灯泡电阻偏大 C．线圈电阻偏大 D．线圈的自感系数较大 解析　从实物连接图中可以看出，线圈L与小灯泡并联，断开开关S时，小灯泡A中原 来的电流立即消失，线圈L与小灯泡组成闭合电路，由于自感，线圈中的电流逐渐变小，‎ 使小灯泡中的电流变为反向且与线圈中电流相同，小灯泡未闪亮说明断开S前，流过线 圈的电流较小，原因可能是线圈电阻偏大，故选项C正确．‎ 答案　C ‎4．如图9－2－3所示，导线框abcd与通电直导线在同一平面内，两者彼此绝缘，直导线通有恒定电流并通过ad和bc的中点，当线框向右运动的瞬间，则 (　　)．‎ A．线框中有感应电流，且按顺时针方向 图9－2－3‎ B．线框中有感应电流，且按逆时针方向 C．线框中有感应电流，但方向难以判断 D．由于穿过线框的磁通量为零，所以线框中没有感应电流 解析　由安培定则可判知通电直导线周围磁场如图所示．当 ab导线向右做切割磁感线运动时，由右手定则判断感应电流 为a→b，同理可判断cd导线中的感应电流方向为c→d，ad、‎ bc两边不做切割磁感线运动，所以整个线框中的感应电流是 逆时针方向的．‎ 答案　B 图9－2－4‎ ‎5．如图9－2－4所示，用一根横截面积为S的硬导线做成一个半径为r的圆环，把圆环部分置于均匀变化的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小随时间的变化率＝k(k>0)，ab为圆环的一条直径，导线的电阻率为ρ.则 (　　)．‎ A．圆环中产生顺时针方向的感应电流 B．圆环具有扩张的趋势 C．圆环中感应电流的大小为 D．图中ab两点间的电压大小为kπr2‎ 解析　因为穿过圆环的磁通量增加，由楞次定律知圆环中的感应电流方向应为逆时针方 向．选项A错．圆环具有收缩的趋势，选项B错，由法拉第电磁感应定律知，产生感应 电动势大小E＝·＝kS＝kπr2，圆环的电阻R＝ρ·＝ρ·＝.故圆环中的感应电 流大小I＝＝＝，选项C对．a，b两点间的电压Uab＝E＝kπr2，选项D错．‎ 答案　C 图9－2－5‎ ‎6．如图9－2－5所示，均匀的金属长方形线框从匀强磁场中拉出，它的两边固定有带金属滑轮的导电机构，线框向右运动时总是与两边良好接触，线框的长为a，宽为b，磁感应强度为B，一理想电压表跨接在A、B两导电机构上，当线框在恒定外力F作用下向右运动的过程中(线框离开磁场前已做匀速运动)，关于线框及电压表，下列说法正确的是 (　　)．‎ A．线框先做匀加速运动，后做匀速运动 B．电压表的读数先增大后不变 C．电压表的读数一直增大 D．回路的电功率先增大后不变 解析　线框在运动过程中先做变加速运动，后做匀速运动．电压表读数为外电路的电压，‎ 根据E＝BLv知回路电动势先增大后不变，外电阻不断增大，电压表的读数一直增大，‎ 选项C正确．P＝＝，回路的电功率先增大后不变，选项D正确．‎ 答案　CD ‎7．如图9－2－6所示，在国庆60周年阅兵盛典上，我国预警机“空警－2 ‎000”‎在天安门上空机翼保持水平，以4.5×‎102 km/h的速度自东向西飞行．该机的翼展(两翼尖之间的距离)为‎50 m，北京地区地磁场的竖直分量向下，大小为4.7×10－5 T，则 (　　)．‎ 图9－2－6‎ A．两翼尖之间的电势差为0.29 V B．两翼尖之间的电势差为1.1 V C．飞行员左方翼尖的电势比右方翼尖的电势高 D．飞行员左方翼尖的电势比右方翼尖的电势低 解析　飞机的飞行速度4.5×‎102 km/h＝‎125 m/s，飞机两翼间的电动势为E＝BLv＝‎ ‎4.7×10－5×50×125 V＝0.29 V，A对；飞机速度从东向西，磁场竖直向下，根据右手定 则可知飞行员左方翼尖电势高于右方翼尖的电势，C对．‎ 答案　AC ‎8．矩形线圈abcd，长ab＝‎20 cm，宽bc＝‎10 cm，匝数n＝200，线圈回路总电阻R＝5 Ω.整个线圈平面内均有垂直于线圈平面的匀强磁场穿过．若匀强磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图9－2－7所示，则 (　　)．‎ 图9－2－7‎ A．线圈回路中感应电动势随时间均匀变化 B．线圈回路中产生的感应电流为‎0.4 A C．当t＝0.3 s时，线圈的ab边所受的安培力大小为0.016 N D．在1 min内线圈回路产生的焦耳热为48 J 解析　由E＝n＝nS可知，由于线圈中磁感应强度的变化率＝ T/s ‎＝0.5 T/s为常数，则回路中感应电动势为E＝nS＝2 V，且恒定不变，故选项A错误；‎ 回路中感应电流的大小为I＝＝‎0.4 A，选项B正确；当t＝0.3 s时，磁感应强度B＝0.2 ‎ T，则安培力为F＝nBIl＝200×0.2×0.4×0.2 N＝3.2 N，故选项C错误；1 min内线圈回 路产生的焦耳热为Q＝I2Rt＝0.42×5×60 J＝48 J，选项D正确．‎ 答案　BD 图9－2－8‎ ‎9．如图9－2－8所示，在边长为a的正方形区域内有匀强磁场，磁感应强度为B，其方向垂直纸面向外，一个边长也为a的正方形导线框架EFGH正好与上述磁场区域的边界重合，现使导线框以周期T绕其中心O点在纸面内匀速转动，经过导线框转到图中虚线位置，则在这时间内 (　　)．‎ A．平均感应电动势大小等于 B．平均感应电动势大小等于 C．顺时针方向转动时感应电流方向为E→F→G→H→E D．逆时针方向转动时感应电流方向为E→H→G→F→E 解析　由题意可知，导线框转过时磁通量减少量为ΔΦ＝2B2，平均感应电动势 E＝＝，A对、B错；由楞次定律知无论导线框怎么转都是穿过线框的磁 通量减少，电流方向都是E→H→G→F→E，C错、D对；选A、D.‎ 答案　AD 图9－2－9‎ ‎10．如图9－2－9所示，足够长的光滑金属导轨MN、PQ平行放置，且都倾斜着与水平面成夹角θ.在导轨的最上端M、P之间接有电阻R，不计其他电阻．导体棒ab从导轨的最底端冲上导轨，当没有磁场时，ab上升的最大高度为H；若存在垂直导轨平面的匀强磁场时，ab上升的最大高度为h.在两次运动过程中ab都与导轨保持垂直，且初速度都相等．关于上述情景，下列说法正确的是 (　　)．‎ A．两次上升的最大高度相比较为H

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