2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第10章 第2課 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感練習(xí).doc
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2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第10章 第2課 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感練習(xí) 1.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì). (1)概念:在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì). (2)產(chǎn)生條件:穿過(guò)回路的磁通量發(fā)生改變,與電路是否閉合無(wú)關(guān). (3)方向判斷:感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向用楞次定律或右手定則判斷. 2.法拉第電磁感應(yīng)定律. (1)內(nèi)容:電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小,跟穿過(guò)這一電路的磁通量變化率成正比. (2)公式:E=n,其中n為線圈匝數(shù). (3)感應(yīng)電流與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系:遵守閉合電路歐姆定律,即I=. (4)導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì): 切割方式 電動(dòng)勢(shì)表達(dá)式 說(shuō)明 垂直切割 E=Blv ①導(dǎo)體棒與磁場(chǎng)方向垂直,磁場(chǎng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng) ②式中l(wèi)為導(dǎo)體切割磁感線的有效長(zhǎng)度 ③旋轉(zhuǎn)切割中導(dǎo)體棒的平均速度等于中點(diǎn)位置的線速度lω 傾斜切割 E=Blvsin θ(θ為v與B的夾角) 旋轉(zhuǎn)切割(以 一端為軸) E=Bl=Bl2ω 1.自感現(xiàn)象. 由于通過(guò)導(dǎo)體自身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象. 2.自感電動(dòng)勢(shì). (1)定義:在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì). (2)表達(dá)式:E=L. (3)自感系數(shù)L:①相關(guān)因素:與線圈的形狀、長(zhǎng)短、匝數(shù)以及是否有鐵芯等因素有關(guān). ②單位:亨利(H),常用單位還有毫亨(mH)、微亨(μH). 1 mH=10-3H,1 μH=10-6H., 1.如圖所示,電路中A、B是完全相同的燈泡,L是一帶鐵芯的線圈.開(kāi)關(guān)S原來(lái)閉合,則開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)的瞬間(D) A.L中的電流方向改變,燈泡B立即熄滅 B.L中的電流方向不變,燈泡B要過(guò)一會(huì)兒才熄滅 C.L中的電流方向改變,燈泡A比B熄滅的慢 D.L中的電流方向不變,燈泡A比B熄滅的慢 解析:當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí).L與燈泡A組成回路,由于自感,L中的電流由原來(lái)數(shù)值逐漸減小,電流方向不變,A燈熄滅要慢些,B燈電流瞬間消失,立即熄滅,正確的選項(xiàng)為D. 2.如圖所示的區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.電阻為R、半徑為L(zhǎng)、圓心角為45 的扇形閉合導(dǎo)線框繞垂直于紙面的O軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)(O軸位于磁場(chǎng)邊界).則線框內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的有效值為(D) A. B. C. D. 解析:線框轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω.進(jìn)磁場(chǎng)的過(guò)程用時(shí)周期,出磁場(chǎng)的過(guò)程用時(shí)周期,進(jìn)、出磁場(chǎng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小都為I′=,則轉(zhuǎn)動(dòng)一周產(chǎn)生的感應(yīng)電流的有效值滿足:I2RT=RT,解得I=,D項(xiàng)正確. 課時(shí)作業(yè) 一、單項(xiàng)選擇題 1.自然界的電、熱和磁等現(xiàn)象都是相互聯(lián)系的,很多物理學(xué)家為尋找它們之間的聯(lián)系做出了貢獻(xiàn).下列說(shuō)法不正確的是(B) A.奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng),揭示了電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象之間的聯(lián)系 B.歐姆發(fā)現(xiàn)了歐姆定律,說(shuō)明了熱現(xiàn)象和電現(xiàn)象之間存在聯(lián)系 C.法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象,揭示了磁現(xiàn)象和電現(xiàn)象之間的聯(lián)系 D.焦耳發(fā)現(xiàn)了電流的熱效應(yīng),定量得出了電能和內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系 解析:奧斯特實(shí)驗(yàn)和法拉第電磁感應(yīng)現(xiàn)象揭示了磁和電之間的聯(lián)系,A、C對(duì);焦耳發(fā)現(xiàn)了電流的熱效應(yīng),給出的焦耳定律公式能定量計(jì)算熱量,揭示電與熱的定量關(guān)系,D對(duì);歐姆定律是電路規(guī)律,不能說(shuō)明熱現(xiàn)象和電現(xiàn)象之間存在聯(lián)系,B錯(cuò). 2.下列說(shuō)法中正確的是(C) A.自感電動(dòng)勢(shì)越大,自感系數(shù)越大 B.線圈中的電流變化越快,自感系數(shù)也越大 C.插有鐵芯時(shí)線圈的自感系數(shù)會(huì)變大 D.線圈的自感系數(shù)與電流的大小、電流變化的快慢、是否有鐵芯等都無(wú)關(guān) 解析:線圈的自感系數(shù)由線圈本身決定,與線圈的長(zhǎng)短、匝數(shù)的多少、粗細(xì)以及有無(wú)鐵芯有關(guān),與電流大小、變化快慢、自感電動(dòng)勢(shì)的大小均無(wú)關(guān).故選C項(xiàng). 3.將閉合多匝線圈置于僅隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)中,線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直,關(guān)于線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流,下列表述正確的是(C) A.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與線圈的匝數(shù)無(wú)關(guān) B.穿過(guò)線圈的磁通量越大,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大 C.穿過(guò)線圈的磁通量變化越快,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大 D.感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向始終相同 解析:由E=n,A、B錯(cuò)誤,C正確.B原與B感的方向可相同亦可相反,D錯(cuò)誤. 4.一直升機(jī)停在南半球的地磁極上空.該處地磁場(chǎng)的方向豎直向上,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.直升機(jī)螺旋槳葉片的長(zhǎng)度為l,螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率為f,順著地磁場(chǎng)的方向看螺旋槳,螺旋槳按順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng).螺旋槳葉片的近軸端為a,遠(yuǎn)軸端為b,如圖所示.如果忽略a到轉(zhuǎn)軸中心線的距離,用E表示每個(gè)葉片中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),則(A) A.E=πfl2B,且a點(diǎn)電勢(shì)低于b點(diǎn)電勢(shì) B.E=2πfl2B,且a點(diǎn)電勢(shì)低于b點(diǎn)電勢(shì) C.E=πfl2B,且a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì) D.E=2πfl2B,且a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì) 解析:葉片轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=Blv=Bl=πfl2B;據(jù)右手定則判定a點(diǎn)電勢(shì)低于b點(diǎn)電勢(shì),故選項(xiàng)A正確. 5.在如圖所示的電路中,a、b為兩個(gè)完全相同的燈泡,L 為自感線圈,E為電源,S為開(kāi)關(guān).關(guān)于兩燈泡點(diǎn)亮和熄滅的先后次序,下列說(shuō)法正確的是(C) A.合上開(kāi)關(guān),a先亮,b后亮;斷開(kāi)開(kāi)關(guān),a、b同時(shí)熄滅 B.合上開(kāi)關(guān),b先亮,a后亮;斷開(kāi)開(kāi)關(guān),a先熄滅,b后熄滅 C.合上開(kāi)關(guān),b先亮,a后亮;斷開(kāi)開(kāi)關(guān),a、b同時(shí)熄滅 D.合上開(kāi)關(guān),a、b同時(shí)亮;斷開(kāi)開(kāi)關(guān),b先熄滅,a后熄滅 解析:合上開(kāi)關(guān),b燈先亮,由于L的自感作用,a燈逐漸變亮;斷開(kāi)開(kāi)關(guān),線圈L和燈b、a組成串聯(lián)回路,a、b一起變暗直至熄滅.故選C. 二、不定項(xiàng)選擇題 6.關(guān)于E=L的說(shuō)法,正確的是(CD) A.自感電動(dòng)勢(shì)與電流的變化量成正比 B.自感電動(dòng)勢(shì)與自感系數(shù)成正比 C.自感電動(dòng)勢(shì)與自感系數(shù)、電流的變化量沒(méi)有直接關(guān)系 D.自感電動(dòng)勢(shì)與電流的變化率成正比 解析:一個(gè)量與幾個(gè)量有關(guān)系時(shí),談?wù)搩蓚€(gè)量之間是正比還是反比關(guān)系,一定要保持其他量不變才行,故A、B錯(cuò),C對(duì).自感電動(dòng)勢(shì)與電流的變化率成正比,這是對(duì)的,D對(duì). 7.某地的地磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的豎直分量方向向下,大小為4.510-5 T.一靈敏電壓表連接在當(dāng)?shù)厝牒:佣蔚膬砂?,河?00 m,該河段漲潮和落潮時(shí)有海水(視為導(dǎo)體)流過(guò).設(shè)落潮時(shí),海水自西向東流,流速為2 m/s.下列說(shuō)法正確的是(AC) A.河北岸的電勢(shì)較高 B.河南岸的電勢(shì)較高 C.電壓表記錄的電壓為9 mV D.電壓表記錄的電壓為5 mV 解析:海水在落潮時(shí)自西向東流,該過(guò)程可以理解為:自西向東運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體棒在切割豎直向下的磁場(chǎng).根據(jù)右手定則,右岸即北岸是正極電勢(shì)高,南岸電勢(shì)低,A對(duì)B錯(cuò).根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E=BLv=4.510-51002 V=910-3 V,C對(duì)D錯(cuò). 8.將一磁鐵緩慢或迅速地插到閉合線圈中的同一位置,兩次發(fā)生變化的物理量不同的是(BC) A.磁通量的變化量 B.磁通量的變化率 C.感應(yīng)電流的電流大小 D.流過(guò)線圈導(dǎo)體橫截面中的電荷量 解析:迅速插時(shí)磁通量變化率大,產(chǎn)生的感應(yīng)電流大,B、C對(duì);兩種方法,磁通量都是增加,磁通量變化量相同.q=,總電阻和磁通量變化量分別相同,故流過(guò)線圈導(dǎo)體橫截面中的電荷量相同. 9.如圖所示,理想變壓器左線圈與導(dǎo)軌相連接,導(dǎo)體棒ab 可在導(dǎo)軌上滑動(dòng),磁場(chǎng)方向垂直紙面向里,以下說(shuō)法正確的是(BCD) A.a(chǎn)b棒勻速向右滑,c、d兩點(diǎn)中c點(diǎn)電勢(shì)高 B.a(chǎn)b棒勻加速右滑,c、d兩點(diǎn)中d點(diǎn)電勢(shì)高 C.a(chǎn)b棒勻減速右滑,c、d兩點(diǎn)中c點(diǎn)電勢(shì)高 D.a(chǎn)b棒勻加速左滑,c、d兩點(diǎn)中c點(diǎn)電勢(shì)高 解析:ab棒勻速向右滑,產(chǎn)生的感應(yīng)電流是恒定的,cd中沒(méi)有電流流過(guò),A錯(cuò);ab棒勻加速右滑,左線圈中向下的磁場(chǎng)增加,右線圈向上的磁場(chǎng)增加,感應(yīng)電流產(chǎn)生向下的磁場(chǎng),電流從d通過(guò)電燈到c,B對(duì);ab棒勻加速左滑,左線圈中向上的磁場(chǎng)增加,右線圈向下的磁場(chǎng)增加,感應(yīng)電流產(chǎn)生向上的磁場(chǎng),電流從c通過(guò)電燈到d,D對(duì);ab棒勻減速右滑,左線圈中向下的磁場(chǎng)減弱,右線圈向上的磁場(chǎng)減弱,感應(yīng)電流產(chǎn)生向上的磁場(chǎng),電流從c通過(guò)電燈到d,C對(duì). 10.穿過(guò)閉合回路的磁通量隨時(shí)間t變化的圖象分別如圖甲、乙、丙、丁所示,下列關(guān)于回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的論述,正確的是(ABC) A.圖甲中回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零 B.圖乙中回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為一定值 C.圖丙中回路在0~t0時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大于在t0~2t0時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) D.圖丁中回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可能恒定不變 解析:感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等于磁通量的變化率,在磁通量的圖象上磁通量的變化率等于切線的斜率,甲的斜率為零,乙的斜率為一定值,A對(duì)、B對(duì);圖丙中回路在0~t0時(shí)間內(nèi)的斜率大于t0~2t0時(shí)間內(nèi)的斜率,C對(duì).丁圖中的斜率先減小再增大,D錯(cuò)誤. 三、非選擇題 11.如圖所示,U形金屬框水平放置,右端與豎直墻壁相連,導(dǎo)體棒ab與框架的兩臂垂直放置,ab與框架構(gòu)成邊長(zhǎng)l=1.0 m的正方形,整個(gè)回路的電阻R=2 Ω.質(zhì)量m=1 kg的物體c置于水平地面上,并通過(guò)輕繩繞過(guò)定滑輪與ab相連,當(dāng)豎直向上的磁場(chǎng)按B=kt(k為恒量)均勻變化時(shí),物體c對(duì)地面的壓力F隨時(shí)間t變化的圖象如圖所示.不考慮一切摩擦,取g=10 m/s2. (1)在圖中用箭頭標(biāo)出ab棒中感應(yīng)電流的方向; (2)求出k的值. 解析:(1)感應(yīng)電流方向由b指向a. (2)E==S=kl2, 回路中的感應(yīng)電流I==, ab所受安培力: F=BIl=ktl=. t=5 s時(shí),安培力大小等于c的重力10 N,即: =10,得k=2 V/m2(或2 T/s). 答案:(1)由b指向a (2)2 V/m2(或2 T/s) 12.如圖(1)甲所示是某人設(shè)計(jì)的一種振動(dòng)發(fā)電裝置,它的結(jié)構(gòu)是一個(gè)半徑為r=0.1 m的有20匝的線圈套在輻射狀永久磁鐵槽中,磁場(chǎng)的磁感線均沿半徑方向均勻分布,如圖(1)乙所示.在線圈所在位置磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小均為0.2 T,線圈的電阻為2 Ω,它的引出線接有8 Ω的小燈泡L.外力推動(dòng)線圈框架的P端,使線圈做往復(fù)運(yùn)動(dòng),便有電流通過(guò)小燈泡.當(dāng)線圈向右的位移隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖(2)所示時(shí):取x向右為正,試求: (1)在圖(3)中畫(huà)出感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的圖象(在圖(1)中取電流經(jīng)L由C→D為正); (2)每一次推動(dòng)線圈運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的作用力大小; (3)該發(fā)電機(jī)輸出的功率(摩擦等損耗不計(jì)). 解析:(1)從圖(2)可以看出,線圈往返的每次運(yùn)動(dòng)都是勻速直線運(yùn)動(dòng),其速度為v== m/s=0.8 m/s. 線圈做切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì): E=nBLv=nBv2πr=200.20.823.140.1 V=2 V,感應(yīng)電流I== A=0.2 A. 根據(jù)右手定則可得,當(dāng)線圈沿x正方向運(yùn)動(dòng)時(shí),產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)樨?fù),可得到如圖所示的圖象. (2)由于線圈每次運(yùn)動(dòng)都是勻速直線運(yùn)動(dòng),所以每次運(yùn)動(dòng)過(guò)程中推力須等于安培力,即F=Fn=nBIL=nBI2πr=200.20.223.140.1 N=0.5 N. (3)發(fā)電機(jī)的輸出功率即小燈泡的電功率 P=I2R2=0.228 W=0.32 W. 答案:(1)見(jiàn)解析圖 (2)0.5 N (3)0.32 W 13.如圖(A)所示,固定于水平桌面上的金屬架cdef,處在一豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B0,金屬棒ab擱在框架上,可無(wú)摩擦地滑動(dòng),此時(shí)adeb構(gòu)成一個(gè)邊長(zhǎng)為l的正方形,金屬棒的電阻為r,其余部分的電阻不計(jì).從t=0的時(shí)刻起,磁場(chǎng)開(kāi)始均勻增加,磁感應(yīng)強(qiáng)度變化率的大小為k.求: (1)用垂直于金屬棒的水平拉力F使金屬棒保持靜止,寫(xiě)出F的大小隨時(shí)間t變化的關(guān)系式. (2)如果豎直向下的磁場(chǎng)是非均勻增大的(即k不是常數(shù)),金屬棒以速度v0向什么方向勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),可使金屬棒中始終不產(chǎn)生感應(yīng)電流,寫(xiě)出該磁感應(yīng)強(qiáng)度Bt隨時(shí)間t變化的關(guān)系式. (3)如果非均勻變化磁場(chǎng)在0~t1時(shí)間內(nèi)的方向豎直向下,在t1~t2時(shí)間內(nèi)的方向豎直向上,若t=0時(shí)刻和t1時(shí)刻磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小均為B0,且adeb的面積均為l2.當(dāng)金屬棒按圖(B)中的規(guī)律運(yùn)動(dòng)時(shí),為使金屬棒中始終不產(chǎn)生感應(yīng)電流,請(qǐng)?jiān)趫D(C)中畫(huà)出變化的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度Bt隨時(shí)間變化的圖象. 解析:(1)E==S=kl2, I==, 因?yàn)榻饘侔羰冀K靜止,在t時(shí)刻磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為Bt=B0+kt,所以F外=FA=BIl=(B0+kt)l=B0+t,方向向右. (2)根據(jù)感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件,為使回路中不產(chǎn)生感應(yīng)電流,回路中磁通量的變化應(yīng)為零,因?yàn)榇鸥袘?yīng)強(qiáng)度是逐漸增大的,所以金屬棒應(yīng)向左運(yùn)動(dòng)(使磁通量減小). 即ΔΦ=0,即ΔΦ=BtSt-B0S0, 也就是Btl(l-vt)=B0l2,得:Bt=. (3)如果金屬棒向右勻速運(yùn)動(dòng),因?yàn)檫@時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度是逐漸減小的,同理可推得,Bt=,所以磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的圖象如圖(t2時(shí)刻Bt不為零). 答案:(1)F外=B0+t (2)向左運(yùn)動(dòng),Bt= (3)見(jiàn)解析中圖象- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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