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1、2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第10章 第2單元 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感和渦流課時(shí)跟蹤檢測(cè)
高考??碱}型:選擇題+計(jì)算題
一、單項(xiàng)選擇題
1.(xx·南京模擬)如圖1所示,長(zhǎng)為L(zhǎng)的金屬導(dǎo)線彎成一圓環(huán),導(dǎo)線的兩端接在電容為C的平行板電容器上,P、Q為電容器的兩個(gè)極板,磁場(chǎng)垂直于環(huán)面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度以B=B0+Kt(K>0)隨時(shí)間變化,t=0時(shí),P、Q兩極板電勢(shì)相等。兩極板間的距離遠(yuǎn)小于環(huán)的半徑,經(jīng)時(shí)間t電容器P板( )
圖1
A.不帶電
B.所帶電荷量與t成正比
C.帶正電,電荷量是
圖2
D.帶負(fù)電,電荷量是
2.如圖2中兩條平行虛線之間存在勻強(qiáng)磁場(chǎng),虛線間的距離
2、為l,磁場(chǎng)的方向垂直紙面向里。abcd是位于紙面內(nèi)的梯形線圈,ad與bc間的距離也為l。t=0時(shí)刻bc邊與磁場(chǎng)區(qū)域邊界重合(如圖)?,F(xiàn)令線圈以恒定的速度v沿垂直于磁場(chǎng)區(qū)域邊界的方向穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域。取沿a→b→c→d的感應(yīng)電流為正,則在線圈穿越磁場(chǎng)區(qū)域的過(guò)程中,感應(yīng)電流I隨時(shí)間t變化的圖線可能是( )
圖3
3.如圖4所示,線圈L的自感系數(shù)很大,且其電阻可以忽略不計(jì),L1、L2是兩個(gè)完全相同的小燈泡,隨著開(kāi)關(guān)S閉合和斷開(kāi)的過(guò)程中,燈L1、L2的亮度變化情況是(燈絲不會(huì)斷)( )
圖4
A.S閉合,L1亮度不變,L2亮度逐漸變亮,最后兩燈一樣亮;S斷開(kāi),L2立即不亮,L1逐漸變亮
3、
B.S閉合,L1不亮,L2很亮;S斷開(kāi),L1、L2立即不亮
C.S閉合,L1、L2同時(shí)亮,而后L1逐漸熄滅,L2亮度不變;S斷開(kāi),L2立即不亮,L1亮一下才熄滅
D.S閉合,L1、L2同時(shí)亮,而后L1逐漸熄滅,L2則逐漸變得更亮;S斷開(kāi),L2立即不亮,L1亮一下才熄滅
4.光滑曲面與豎直平面的交線是拋物線,如圖5所示,拋物線的方程是y=x2,下半部處在一個(gè)水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)的上邊界是y=a的直線(圖中的虛線所示),一個(gè)小金屬塊從拋物線上y=b(b>a)處以速度v沿拋物線下滑,假設(shè)拋物線足夠長(zhǎng),金屬塊沿拋物線下滑后產(chǎn)生的焦耳熱總量是( )
圖5
A.mgb
4、 B.mv2
C.mg(b-a) D.mg(b-a)+mv2
5.(xx·武漢模擬)如圖6所示是圓盤(pán)發(fā)電機(jī)的示意圖;銅盤(pán)安裝在水平的銅軸上,它的邊緣正好在兩磁極之間,兩塊銅片C、D分別與轉(zhuǎn)動(dòng)軸和銅盤(pán)的邊緣接觸。若銅盤(pán)半徑為L(zhǎng),勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,回路的總電阻為R,從左往右看,銅盤(pán)以角速度ω沿順時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)。則( )
圖6
A.由于穿過(guò)銅盤(pán)的磁通量不變,故回路中無(wú)感應(yīng)電流
B.回路中感應(yīng)電流大小不變,為
C.回路中感應(yīng)電流方向不變,為C→R→D→C
D.回路中有周期性變化的感應(yīng)電流
二、多項(xiàng)選擇題
6.(xx·上海高考)如圖7,勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于軟導(dǎo)線回路平
5、面,由于磁場(chǎng)發(fā)生變化,回路變?yōu)閳A形。則磁場(chǎng)( )
圖7
A.逐漸增強(qiáng),方向向外
B.逐漸增強(qiáng),方向向里
C.逐漸減弱,方向向外
D.逐漸減弱,方向向里
7.如圖一勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向垂直紙面,規(guī)定向里的方向?yàn)檎?,在磁?chǎng)中有一細(xì)金屬圓環(huán),線圈位于紙面內(nèi),如圖8甲所示?,F(xiàn)令磁感應(yīng)強(qiáng)度值B隨時(shí)間t變化,先按圖乙所示的oa圖線變化,后來(lái)又按bc和cd變化,令E1、E2、E3分別表示這三段變化過(guò)程中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小,I1、I2、I3分別表示對(duì)應(yīng)的感應(yīng)電流( )
圖8
A.E1>E2,I1沿逆時(shí)針?lè)较?,I2沿順時(shí)針?lè)较?
B.E1
6、
C.E1
7、接有電阻R,磁場(chǎng)如圖10所示,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。金屬棒AB長(zhǎng)為2l,由圖示位置以A為軸,以角速度ω勻速轉(zhuǎn)過(guò)90°(順時(shí)針)。求該過(guò)程中(其他電阻不計(jì)):
圖10
(1)R上的最大電功率;
(2)通過(guò)R的電量。
10.(xx·廣東汕頭二模)如圖11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)方向垂直于軌道平面向下,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(kāi)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)
8、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:
圖11
(1)導(dǎo)軌對(duì)桿ab的阻力大小f;
(2)桿ab中通過(guò)的電流及其方向;
(3)導(dǎo)軌左端所接電阻的阻值R。
答 案
1.選D 磁感應(yīng)強(qiáng)度以B=B0+Kt(K>0)隨時(shí)間變化,由法拉第電磁感應(yīng)定律得E==S=KS,而S=,經(jīng)時(shí)間t電容器P板所帶電荷量Q=EC=;由楞次定律知電容器P板帶負(fù)電,故D選項(xiàng)正確。
2.選B 當(dāng)線圈進(jìn)入時(shí),穿過(guò)線圈的磁通量增加,切割磁感線的等效長(zhǎng)度均勻增加,故線圈進(jìn)入時(shí),電流方向?yàn)樨?fù),大小均勻增大,故A、C錯(cuò);當(dāng)線圈完全進(jìn)入的瞬間電流為零,線圈
9、穿出時(shí),同理可判斷,電流為正,大小均勻增大,故B對(duì),D錯(cuò)。
3.選D 當(dāng)S閉合時(shí),L的自感系數(shù)很大,對(duì)電流的阻礙作用較大,L1和L2串接后與電源相連,L1和L2同時(shí)亮,隨著L中電流的增大,L的直流電阻不計(jì),L的分流作用增大,L1中的電流逐漸減小為零,由于總電阻變小,總電流變大,L2中的電流增大,L2燈變得更亮;當(dāng)S斷開(kāi)時(shí),L2中無(wú)電流,立即熄滅,而線圈L將要維持本身的電流不變,L與L1組成閉合電路,L1燈要亮一下后再熄滅。綜上所述,選項(xiàng)D正確。
4.選D 金屬塊在進(jìn)出磁場(chǎng)過(guò)程中要產(chǎn)生感應(yīng)電流,機(jī)械能要減少,上升的最大高度不斷降低,最后剛好飛不出磁場(chǎng),就往復(fù)運(yùn)動(dòng)永不停止,由能量守恒可得Q=Δ
10、E=mv2+mg(b-a)。
5.選B 把銅盤(pán)看作閉合回路的一部分,在穿過(guò)銅盤(pán)以角速度ω沿順時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)時(shí),銅盤(pán)切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),回路中有感應(yīng)電流,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;銅盤(pán)切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=BL2ω,根據(jù)閉合電路歐姆定律,回路中感應(yīng)電流I=E/R=,由右手定則可判斷出感應(yīng)電流方向?yàn)镃→D→R→C,選項(xiàng)B正確,C、D錯(cuò)誤。
6.選CD 磁場(chǎng)發(fā)生變化,回路變?yōu)閳A形,導(dǎo)線圍成的面積擴(kuò)大,根據(jù)楞次定律可知,導(dǎo)線內(nèi)的磁通量一定正在減小,而擴(kuò)大面積可以阻礙磁通量的減小。該過(guò)程與磁通量的方向無(wú)關(guān)。故選項(xiàng)C、D正確,A、B錯(cuò)誤。
7.選BD 由法拉第電磁感應(yīng)定律知E1
11、定律可知oa段,磁通量向里增大,感應(yīng)電流為逆時(shí)針?lè)较颍籦d整段斜率不變,感應(yīng)電流方向相同,為順時(shí)針?lè)较颉?
8.選AC A項(xiàng),由右手定則判斷得知金屬棒MN中的電流方向?yàn)橛蒒到M,故A正確;B項(xiàng),MN產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 E=BLv,回路中的感應(yīng)電流大小為 I= = ,則電阻R兩端的電壓為U=IR=,故B錯(cuò)誤;C項(xiàng),金屬棒MN受到的安培力大小為 F=BIL= ,故C正確;D項(xiàng),電阻R產(chǎn)生焦耳熱的功率為 P=I2R=2R= ,故D錯(cuò)誤。
9.解析:AB轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線,且切割長(zhǎng)度由l增至2l以后AB離開(kāi)MN,電路斷開(kāi)。
(1)當(dāng)B端恰至MN上時(shí),E最大。
Em=B·2l·=2Bωl2,
PRm==
(2)AB由初位置轉(zhuǎn)至B端恰在MN上的過(guò)程中回路
ΔΦ=B··l·2l·sin 60°=Bl2
q=·Δt==
答案:(1) (2)
10.解析:(1)桿進(jìn)入磁場(chǎng)前做勻加速運(yùn)動(dòng),有
F-f=ma①
v2=2ad②
解得導(dǎo)軌對(duì)桿的阻力f=F-③
(2)桿進(jìn)入磁場(chǎng)后做勻速運(yùn)動(dòng),有F=f+F安④
桿ab所受的安培力F安=IBl⑤
解得桿ab中通過(guò)的電流I=⑥
桿中的電流方向自a流向b⑦
(3)桿產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=Blv⑧
桿中的感應(yīng)電流I=⑨
解得導(dǎo)軌左端所接電阻阻值
R=-r⑩
答案:(1)F- (2) a→b
(3)-r