《2018届高三物理一轮复习 课时提升作业 二十九 第十章 电磁感应 第2讲 法拉第电磁感应定律 自感现象》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018届高三物理一轮复习 课时提升作业 二十九 第十章 电磁感应 第2讲 法拉第电磁感应定律 自感现象（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、课时提升作业 二十九法拉第电磁感应定律自感现象(45分钟100分)一、选择题(本题共10小题,每小题6分,共60分。16题为单选题,710题为多选题)1.单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动,转轴垂直于磁场,若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图所示(D点横坐标是0.005s)()A.线圈中0时刻感应电动势为零B.线圈中D时刻感应电动势为零C.线圈中D时刻感应电动势最大D.线圈中0至D时间内平均感应电动势为0.2V【解析】选B。E=t,而t是-t图象的斜率,在由0到D的过程中,斜率逐渐变小直至为零,选项A、C错误,B正确;0至D时间内平均感应电动势E=t=0.4V,选项D错误。2.如图所示,在
2、庆祝反法西斯胜利70周年阅兵盛典上,我国预警机“空警-2000”在天安门上空时机翼保持水平,以4.5102km/h的速度自东向西飞行。该机的翼展(两翼尖之间的距离)为50m,北京地区地磁场的竖直分量向下,大小为4.710-5T,则()A.两翼尖之间的电势差为2.9 VB.两翼尖之间的电势差为1.1 VC.飞机左方翼尖的电势比右方翼尖的电势高D.飞机左方翼尖的电势比右方翼尖的电势低【解析】选C。飞机的飞行速度为4.5102km/h=125m/s,飞机两翼尖之间的电动势为E=BLv=4.710-550125V=0.29 V,A、B项错;飞机从东向西飞行,磁场竖直向下,根据右手定则可知,飞机左方翼尖
3、电势高于右方翼尖的电势,C对,D错。【加固训练】如图所示,在竖直向下的匀强磁场中,将一水平放置的金属棒ab以水平初速度v0抛出,设在整个过程中棒的方向不变且不计空气阻力,则金属棒在运动过程中产生的感应电动势大小变化情况是()A.越来越大B.越来越小C.保持不变D.无法判断【解析】选C。导体棒沿水平方向切割磁感线,据平抛运动规律可知,水平方向速度v0保持不变,E=Blv0保持不变,故本题只有C正确。3.(2017济宁模拟)如图所示,两根足够长的光滑金属导轨水平平行放置,间距为L=1m,cd间、de间、cf间分别接着阻值为R=10的电阻。一阻值为R=10的导体棒ab以速度v=4m/s匀速向左运动,
4、导体棒与导轨接触良好;导轨所在平面存在磁感应强度大小为B=0.5T,方向竖直向下的匀强磁场。下列说法中正确的是()导学号42722534A.导体棒ab中电流的流向为由b到aB.cd两端的电压为1VC.de两端的电压为1VD.fe两端的电压为0.33V【解析】选B。导体棒ab以速度v=4m/s匀速向左运动,由右手定则可判断出导体棒ab中电流的流向为由a到b,A错误;由法拉第电磁感应定律知,产生的感应电动势E=BLv=2V,感应电流I=E2R=0.1A,cd两端的电压为U1=IR=1V,B正确;由于de间没有电流,cf间没有电流,de两端的电压为零,fe两端的电压为1V,C、D错误。4.半径为r的
5、带缺口刚性金属圆环在纸面上固定放置,并处在变化的磁场中,在圆环的缺口两端引出两根导线,分别与两块垂直于纸面固定放置的平行金属板连接,两板间距为d,如图甲所示。磁场的方向垂直于纸面,规定垂直纸面向里为正,变化规律如图乙所示。则以下说法正确的是导学号42722535()A.第2s内上极板为正极B.第3s内上极板为负极C.第2s末两极板之间的电场强度大小为零D.第4s末两极板之间的电场强度大小为r25d【解析】选A。第2s内情况:由楞次定律可知,金属板上极板带正电,金属板下极板带负电,故A正确;第3s内情况:由楞次定律可知,金属板上极板带正电,金属板下极板带负电,故B错误;根据法拉第电磁感应定律可知
6、,第2s末感应电动势不为零,则两极板之间的电场强度大小不为零,故C错误;由题意可知,第4s末两极板间的电场强度大小E=Ud=SBtd=0.1r2d,故D错误。【加固训练】一个面积S=410-2m2、匝数n=100匝的线圈放在匀强磁场中,磁场方向垂直于线圈平面,磁感应强度B随时间t变化的规律如图所示,则下列判断正确的是()A.在开始的2 s内穿过线圈的磁通量变化率等于0.08 Wb/sB.在开始的2 s内穿过线圈的磁通量的变化量等于零C.在开始的2 s内线圈中产生的感应电动势等于0.08 VD.在第3 s末线圈中的感应电动势等于零【解析】选A。在开始的2s内,磁通量变化率t=BSt=810-2W
7、b/s,因此A正确,B错误。感应电动势E=nt=100810-2V=8V,因此C错误。第3s末磁通量变化率不为零,因此D错。5.如图所示,边长为a的导线框abcd处于磁感应强度为B0的匀强磁场中,bc边与磁场右边界重合。现发生以下两个过程:一是仅让线框以垂直于边界的速度v匀速向右运动;二是仅使磁感应强度随时间均匀变化。若导线框在上述两个过程中产生的感应电流大小相等,则磁感应强度随时间的变化率为()A.2B0vaB.B0vaC.B0v2aD.4B0va【解析】选B。当线框以垂直于边界的速度v匀速向右运动时,根据法拉第电磁感应定律:E=B0av,感应电流为I=B0avR;磁感应强度随时间均匀变化:
8、E=Bta2,E=IR,联立得Bt=B0va。6.(2017泉州模拟)如图所示,A、B、C是3个完全相同的灯泡,L是一个自感系数较大的线圈(直流电阻可忽略不计)。则()导学号42722536A.S闭合时,A灯立即亮,然后逐渐熄灭B.S闭合时,B灯立即亮,然后逐渐熄灭C.电路接通稳定后,3个灯亮度相同D.电路接通稳定后,S断开时,C灯立即熄灭【解析】选A。因线圈L的自感系数较大且直流电阻可忽略不计,S闭合时,A灯立即亮,然后逐渐熄灭,A正确。S闭合时,B灯先不太亮,然后变亮,B错误。电路接通稳定后,B、C灯亮度相同,A灯不亮,C错误。电路接通稳定后,S断开时,C灯逐渐熄灭,D错误。【总结提升】自
9、感现象的四大特点(1)自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化。(2)通过线圈中的电流不能发生突变,只能缓慢变化。(3)电流稳定时,自感线圈就相当于普通导体。(4)线圈的自感系数越大,自感现象越明显,自感电动势只是延缓了过程的进行,但它不能使过程停止,更不能使过程反向。7.(2017孝感模拟)如图所示,在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯,现接通交流电源,过了几分钟,杯内的水沸腾起来。若要缩短上述加热时间,下列措施可行的有()A.增加线圈的匝数B.提高交变电流的频率C.将金属杯换为瓷杯D.取走线圈中的铁芯【解析】选A、B。金属杯产生了涡流使水温度升高,要缩短加热时间,应使涡流增大。根据法拉第电磁感应定
10、律,增加线圈匝数,提高交变电流的频率,均可使涡流增大,选项A、B正确;换为瓷杯,不能产生涡流,选项C错误;取走铁芯,使涡流减小,选项D错误。8.(2016江苏高考)电吉他中电拾音器的基本结构如图所示,磁体附近的金属弦被磁化,因此弦振动时,在线圈中产生感应电流,电流经电路放大后传送到音箱发出声音。下列说法正确的有()A.选用铜质弦,电吉他仍能正常工作B.取走磁体,电吉他将不能正常工作C.增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势D.弦振动过程中,线圈中的电流方向不断变化【解析】选B、C、D。按照题意,磁体附近的金属弦被磁化,铜质弦不具备这种“本领”,所以A项错误;取走磁体,导体不能切割磁感线,所以电
11、吉他将不能正常工作,B项正确;根据法拉第电磁感应定律判断C项正确;弦振动过程中,靠近或远离,由楞次定律知,线圈中的电流方向不断变化,D项正确。9.(2017长治模拟)英国物理学家麦克斯韦认为,磁场变化时会在空间激发感生电场。如图所示,一个半径为r的绝缘细圆环水平放置,环内存在竖直向上的匀强磁场B,环上套一电荷量为+q的小球。已知磁感应强度B随时间均匀增加,其变化率为k,若小球在环上运动一周,则感应电动势及感生电场对小球的作用力所做功的大小分别是()导学号42722537A.感应电动势为kr2B.感应电动势为2kr2C.电场力做功为2r2qkD.电场力做功为r2qk【解题指导】(1)根据法拉第电
12、磁感应定律确定感应电动势大小;(2)电场力对小球做功可由W=Uq=Eq分析。【解析】选A、D。设圆环所在回路感应电动势为E,则由法拉第电磁感应定律得E=BtS=kS=kr2,小球运动一周,电场力对小球做功的大小W=qE=qkr2,故选项A、D正确。10.如图所示,半径为R的半圆形硬导体AB,在拉力F的作用下以速度v在水平U形框架上匀速滑动,且彼此接触良好。匀强磁场的磁感应强度为B,U形框架中接有电阻R0,AB的电阻为r,其余电阻不计。则AB进入磁场的过程中()A.R0中电流的方向由上到下B.感应电动势的平均值为BRvC.感应电动势的最大值为2BRvD.感应电动势的最大值为BRv【解析】选A、C
13、。AB进入磁场过程中根据右手定则可判断感应电流方向为逆时针,即由上向下通过R0,故A正确;感应电动势的平均值为:E=t=12R2BRv=BRv2,故B错误;当AB完全进入磁场后,其有效长度最长为2R,则感应电动势的最大值为Em=B2Rv=2BRv,故C正确,D错误。二、计算题(本题共15分。需写出规范的解题步骤)11.做磁共振(MRI)检查时,对人体施加的磁场发生变化时会在肌肉组织中产生感应电流。某同学为了估算该感应电流对肌肉组织的影响,将包裹在骨骼上的一圈肌肉组织等效成单匝线圈,线圈的半径r=5.0cm,线圈导线的截面积A=0.80cm2,电阻率=1.5m,如图所示,匀强磁场方向与线圈平面垂
14、直,若磁感应强度B在0.3s内从1.5T均匀地减为零,求:(计算结果保留一位有效数字)(1)该圈肌肉组织的电阻R。(2)该圈肌肉组织中的感应电动势E。(3)0.3s内该圈肌肉组织中产生的热量Q。【解题指导】(1)计算电阻用电阻定律,长度是电流流经的距离,截面积垂直于电流的流向。(2)计算感应电动势利用法拉第电磁感应定律。(3)计算该圈肌肉组织中产生的热量利用焦耳定律。【解析】(1)由电阻定律得R=2rA,代入数据得R=6103。(2)感应电动势E=Br2t,代入数据得E=410-2V。(3)由焦耳定律得Q=E2Rt,代入数据得Q=810-8J。答案:(1)6103(2)410-2V(3)810
15、-8J【能力拔高题】1.(8分)(多选)如图,足够长的光滑导轨倾斜放置,导轨宽度为L,其下端与电阻R连接;导体棒ab电阻为r,导轨电阻不计,匀强磁场方向竖直向上,若导体棒ab以一定初速度v0下滑,则ab棒()导学号42722538A.所受安培力方向水平向右(沿着ba方向看)B.可能以速度v0匀速下滑C.刚下滑瞬间产生的电动势为BLv0D.减少的重力势能等于电阻R产生的内能【解析】选A、B。由右手定则可判断,电流方向沿棒由ba,由左手定则可判断ab棒所受安培力的方向水平向右,A正确;则下滑瞬间产生的电动势E=BLv0cos,C错误;若出现mgsin=BLER+rcos=B2L2v0cos2R+r,则可能出现ab棒以速度v0匀速下滑的情况,B正确;当ab棒下滑时,重力势能的减少量等于电阻R和导体棒ab上产生的焦耳热与ab棒动能变化量之和,D错误。2.(17分)如图所示,两根足够长的光滑平行金属导轨MN
