专题9-2+法拉第电磁感应定律　自感和涡流（题型专练）-2019年高考物理热点题型和提分秘籍

专题9-2+法拉第电磁感应定律　自感和涡流（题型专练）-2019年高考物理热点题型和提分秘籍

‎1.如图所示是描述电磁炉工作原理的示意图。炉子的内部有一个金属线圈，当电流通过线圈时，会产生磁场，这个磁场的大小和方向是不断变化的，这个变化的磁场又会引起放在电磁炉上面的铁质(或钢质)锅底内产生感应电流，由于锅底有电阻，所以感应电流又会在锅底产生热效应，这些热能便起到加热物体的作用从而煮食。因为电磁炉是以电磁感应产生电流，利用电流的热效应产生热量，所以不是所有的锅或器具都适用。以下说法正确的是 (　　)‎ A．最好使用铝锅或铜锅 B．最好使用平底不锈钢锅或铁锅 C．最好使用陶瓷锅或耐热玻璃锅 D．在电磁炉与铁锅之间放一层白纸后无法加热 答案：B ‎2．如图甲所示，一个圆形线圈的匝数N＝100，线圈面积S＝200cm2，线圈的电阻r＝1Ω，线圈外接一个阻值R＝4Ω的电阻，把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化规律如图乙方所示。下列说法中正确的是 (　　)‎ A．线圈中的感应电流方向为顺时针方向 B．电阻R两端的电压随时间均匀增大 C．线圈电阻r消耗的功率为4×10－4W D．前4 s内通过R的电荷量为4×10－4C 答案：C 解析：由图可知，穿过线圈的磁通量变大，由楞次定律可得：线圈产生的感应电流逆时针，故A错误．根据法拉第电磁感应定律，可知，磁通量的变化率恒定，所以电动势恒定，则电阻两端的电压恒定，故B错误；由法拉第电磁感应定律：E＝N＝N＝100××0.02 V＝0.1‎ ‎ V，由闭合电路欧姆定律，可知电路中的电流为I＝＝ A＝0.02A，所以线圈电阻r消耗的功率P＝I2R＝0.022×1 W＝4×10－4 W，故C正确；前4s内通过R的电荷量Q＝It＝0.02×4 C＝0.08C，故D错误。 ‎ ‎ 16.如图所示，一电阻为R的导线弯成边长为L的等边三角形闭合回路．虚线MN右侧有磁感应强度大小为B的匀强磁场，方向垂直于闭合回路所在的平面向里．下列对三角形导线以速度v向右匀速进入磁场过程中的说法正确的是(　　) ‎ 图10218‎ A．回路中感应电流方向为顺时针方向 B．回路中感应电动势的最大值E＝BLv C．回路中感应电流的最大值I＝RBLv D．导线所受安培力的大小可能不变 ‎【答案】B　【解析】在进入磁场的过程中，闭合回路中磁通量增加，根据楞次定律，闭合回路中产生的感应电流方向为逆时针方向，A错误；等效切割磁感线的导线最大长度为Lsin 60°＝L，感应电动势的最大值E＝BLv，B正确；感应电流的最大值I＝＝BLv，C错误；在进入磁场的过程中，等效切割磁感线的导线长度变化，产生的感应电动势和感应电流大小变化，根据安培力公式可知，导线所受安培力大小一定变化，D错误．‎ ‎17．(多选)如图所示是法拉第制作的世界上第一台发电机的模型原理图．把一个半径为r的铜盘放在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，使磁感线水平向右垂直穿过铜盘，铜盘安装在水平的铜轴上，两块铜片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘接触，G为灵敏电流表．现使铜盘按照图示方向以角速度ω匀速转动，则下列说法中正确的是(　　)‎ A．C点电势一定高于D点电势 B．圆盘中产生的感应电动势大小为Bωr2‎ C．电流表中的电流方向为由a到b D．若铜盘不转动，使所加磁场磁感应强度均匀增大，在铜盘中可以产生涡旋电流 ‎18．如图所示，导体杆OP在作用于OP中点且垂直于OP的力作用下，绕O轴沿半径为r的光滑的半圆形框架在匀强磁场中以一定的角速度转动，磁场的磁感应强度为B，方向垂直于框架平面，AO间接有电阻R，杆和框架电阻不计，回路中的总电功率为P，则 (　　) ‎ A．外力的大小为2Br B．外力的大小为Br C．导体杆旋转的角速度为 D．导体杆旋转的角速度为 ‎19.如图所示，竖直平面内有一金属环，半径为a，总电阻为R(指拉直时两端的电阻)，磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过环平面，在环的最高点A用铰链连接长度为‎2a、电阻为的导体棒AB，AB由水平位置紧贴环面摆下，当摆到竖直位置时，B点的线速度为v，则这时AB两端的电压大小为(　　)‎ A. B. C. D．Bav ‎【答案】A　【解析】当摆到竖直位置时，棒上产生的感应电动势为E＝B·‎2a ＝2Ba＝Bav，而AB两端的电压为路端电压，根据闭合电路欧姆定律得：AB两端电压为U＝I·＝×＝Bav，故A正确．‎ ‎20．图甲和图乙是教材中演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈．实验时，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同．下列说法正确的是(　　)‎ A．图甲中，A1与L1的电阻值相同 B．图甲中，闭合S1，电路稳定后，A1中电流大于L1中电流 C．图乙中，变阻器R与L2的电阻值相同 D．图乙中，闭合S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流相等 ‎【答案】C　【解析】A错：断开开关S1瞬间，线圈L1产生自感电动势，阻碍电流的减小，通过L1的电流反向通过灯A1，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗，说明IL1＞IA1，即RL1＜RA1.‎ B错：图甲中，闭合S1，电路稳定后，因为RL1＜RA1，所以A1中电流小于L1中电流．‎ C对：闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同，说明变阻器R与L2的电阻值相同．‎ D错：闭合S2瞬间，通过L2的电流增大，由于电磁感应，线圈L2产生自感电动势，阻碍电流的增大，则L2中电流与变阻器R中电流不相等．‎ ‎21．(多选)涡流检测是工业上无损检测的方法之一．如图所示，线圈中通以一定频率的正弦交流电，靠近待测工件时，工件内会产生涡流，同时线圈中的电流受涡流影响也会发生变化．下列说法中正确的是(　　)‎ A．涡流的磁场总是要阻碍穿过工件磁通量的变化 B．涡流的频率等于通入线圈的交流电频率 C．通电线圈和待测工件间存在周期性变化的作用力 D．待测工件可以是塑料或橡胶制品 ‎22．(多选)如图所示，电阻不计的导体棒AB置于光滑导轨上，处于匀强磁场区域．L1、L2为完全相同的两个灯泡，L为自感系数无穷大、直流电阻不计的自感线圈．当导体棒AB以速度v向右匀速运动且电路达到稳定时，L中电流为I，t1时刻棒AB突然在导轨上停止运动．设L中的电流为i(取向下为正)，L1的电流为i1(取向右为正)，L2的电流为i2(取向下为正)．下列电流随时间的变化图正确的是(　　) ‎ ‎23．(多选)图甲为磁控健身车，图乙为其车轮处结构示意图，在金属飞轮的外侧有一些磁铁(与飞轮不接触)，人用力蹬车带动飞轮旋转时，磁铁会对飞轮产生阻碍，拉动旋钮拉线可以改变磁铁与飞轮间的距离．下列说法正确的有(　　)‎ A．飞轮受到的阻力主要来源于磁铁对它的安培力 B．飞轮转速一定时，磁铁越靠近飞轮，飞轮受到的阻力越小 C．磁铁和飞轮间的距离一定时，飞轮转速越大，受到的阻力越小 D．磁铁和飞轮间的距离一定时，飞轮转速越大，内部的涡流越强 ‎【答案】AD　【解析】根据题意，人用力蹬车带动飞轮旋转时，磁铁会对飞轮产生阻碍，则飞轮受到的阻力主要来源于磁铁对它的安培力，选项A正确；飞轮转速一定时，磁铁越靠近飞轮，飞轮受到安培力越大，阻力越大，选项B错误；磁铁和飞轮间的距离一定时，飞轮转速越大，磁通量的变化率越大，则内部的涡流越强，产生的安培力越大，受到的阻力越大，选项C错误，D正确．故选A、D.‎ ‎24．一半径为r、质量为m、电阻为R的金属圆环用一根长为L的绝缘轻细杆悬挂于O1点，杆所在直线过圆环圆心，在O1点的正下方有一半径为L＋2r的圆形匀强磁场区域，其圆心O2与O1点在同一竖直线上，O1点在圆形磁场区域边界上，如图所示．现使绝缘轻细杆从水平位置由静止释放，下摆过程中金属圆环所在平面始终与磁场垂直，已知重力加速度为g，不计空气阻力及其他摩擦阻力，则下列说法正确的是(　　) ‎ A．金属圆环最终会静止在O1点的正下方 B．金属圆环在整个过程中产生的焦耳热为mgL C．金属圆环在整个过程中产生的焦耳热为mg(L＋2r)‎ D．金属圆环在整个过程中产生的焦耳热为mg(L＋r)‎ ‎25．如图所示，两根相距l＝‎0.4 m、电阻不计的平行光滑金属导轨水平放置，一端与阻值R＝0.15 Ω的电阻相连．导轨间x>0一侧存在沿x方向均匀增大的稳恒磁场，其方向与导轨平面垂直，变化率k＝0.5 T/m，x＝0处磁场的磁感应强度B0＝0.5 T．一根质量m＝‎0.1 kg、电阻r＝0.05 Ω的金属棒置于导轨上，并与导轨垂直．棒在外力作用下从x＝0处以初速度v0＝‎2 m/s沿导轨向右运动，运动过程中电阻上消耗的功率不变．求：‎ ‎ (1)回路中的电流；‎ ‎(2)金属棒在x＝‎2 m处的速度；‎ ‎(3)金属棒从x＝0运动到x＝‎2 m过程中安培力做功的大小．‎ ‎【解析】(1)电阻上消耗的功率不变，即回路电流不变，在x＝0处有E＝B0lv0＝0.4 V，I＝＝‎2 A.‎ ‎(2)由题意，磁感应强度B＝B0＋kx 考虑到电流恒定，在x＝‎2 m处有＝ 得v＝ m/s.‎ ‎(3)导体棒受到的安培力 F＝BIl＝(B0＋kx)Il＝0.4(1＋x)‎ 安培力随位置线性变化，则安培力做功 WF＝ [B0＋(B0＋kx)]Ilx 代入数据得WF＝1.6 J.‎ ‎【答案】(1)‎2 A　(2) m/s　(3)1.6 J ‎26．如图甲所示，光滑导轨宽0.4m，ab为金属棒，均匀变化的磁场垂直穿过轨道平面，磁场的变化情况如图乙所示，金属棒ab的电阻为1Ω，导轨电阻不计。t＝0时刻，ab棒从导轨最左端，以v＝1m/s的速度向右匀速运动，求1s末回路中的感应电流及金属棒ab受到的安培力。‎ 答案：1.6A　1.28N，方向向左 ‎27．如图所示，不计电阻的U形导轨水平放置，导轨宽l＝0.5m，左端连接阻值为0.4Ω的电阻R。在导轨上垂直于导轨放一电阻为0.1Ω的导体棒MN，并用水平轻绳通过定滑轮吊着质量m＝2.4g的重物，图中L＝0.8m，开始时重物与水平地面接触并处于静止。整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B0＝0.5T，并且以＝0.1T/s的变化率在增大。不计摩擦阻力，求至少经过多长时间才能将重物吊起？(g取10m/s2)‎ 答案：1s