（新课标）高考物理一轮总复习 课时跟踪训练30 第九章 电磁感应 第2讲 法拉第电磁感应定律 自感和涡流（选修32）.doc

第2讲 法拉第电磁感应定律 自感和涡流一、选择题1(多选)(2016洛阳期末)关于涡流，下列说法中正确的是()a真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置b家用电磁炉锅体中的涡流是由恒定磁场产生的c阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动d变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成能减小涡流解析用来冶炼合金钢的真空冶炼炉，炉外有线圈，线圈中通入反复变化的电流，炉内的金属中产生涡流，涡流产生的热量使金属熔化，所以a正确；家用电磁炉锅体通的是交流电，交流电产生的是变化的磁场，不是恒定的磁场，故b错误；阻尼摆的铝盘以一定相对速度旋转掠过磁场时在铝盘内会产生感应电动势从而产生感应电流，因铝盘有电阻电流做功，消耗机械能，因此产生阻碍铝盘旋转的阻尼作用，故c正确；用绝缘的硅钢片做铁芯，是为了减小涡流，减小能量损失，所以d正确答案acd2(多选)(2014江苏卷)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提高交流电源的频率c将金属杯换为瓷杯d取走线圈中的铁芯解析考查涡流现象、影响感应电动势大小的因素及分析问题的能力增大线圈的匝数，可以增大通过金属杯的磁通量及磁通量的变化率，从而增大金属杯中产生感应电流的大小，增大加热功率，缩短加热时间，a正确提高交流电的频率，最大磁通量不变，但交替变化快也能提高磁通量的变化率，产生更大的感应电流，达到缩短加热时间的目的，b正确瓷杯是绝缘体，不能产生感应电流，不能加热，c错误取走铁芯，金属杯中的磁通量变小，磁通量的变化率也变小，从而导致加热功率变小，加热时间加长，d错误答案ab3(多选)(2015广东惠州第三次模拟)闭合回路由电阻r与导线组成，其内部磁场大小按图乙变化，方向如图甲所示，则回路中()a电流方向为顺时针方向b电流越来越大c磁通量的变化率恒定不变d产生的感应电动势越来越大解析由楞次定律可知，电流方向为顺时针，故a正确；由法拉第电磁感应定律可知，es，故感应电动势保持不变，电流不变，故bd均错误；由题图可知，磁感应强度随时间均匀增大，则由bs可知，磁通量随时间均匀增加，故其变化率恒定不变，故c正确答案ac4(多选)(2015浙江宁波期末考试)用一根横截面积为s、电阻率为的硬质导线做成一个半径为r的圆环，ab为圆环的一条直径如图所示，在ab的左侧存在一个均匀变化的匀强磁场，磁场垂直圆环所在的平面，方向如图，磁感应强度大小随时间的变化率b/tk(k0)，则()a圆环具有扩张的趋势b圆环中产生逆时针方向的感应电流c圆环中产生的感应电流大小为krs/3d图中a、b两点的电压uab|0.25kr2|解析因为k0，所以题图中的磁场在减小，故根据楞次定律，圆环中会产生一个顺时针方向的感应电流，根据左手定则可知安培力方向沿半径指向外，即圆环有扩张的趋势，a正确，b错误；由eskr2，r，i，所以c错误；uabirabir，d正确答案ad5(2015福建泉州期末)如图所示的电路中，l1、l2是完全相同的灯泡，线圈l的自感系数很大，它的直流电阻与电阻r的阻值相等，下列说法正确的是()a闭合开关s后，灯l1、l2始终一样亮b闭合开关s时，灯l2先亮，l1后亮，最后一样亮c闭合开关s，待电路稳定后再断开开关s，灯l1会闪亮一下再逐渐熄灭d闭合开关s，待电路稳定后再断开开关s，灯l2立刻熄灭，l1过一会儿才熄灭解析闭合开关的瞬间，l2比l1先亮，开关闭合待电路稳定后，两灯一样亮，a错误，b正确；闭合开关s待电路稳定后再断开开关s，由于自感现象，原来流过l1的电流流过l1和l2两灯，电流逐渐减小，两灯逐渐熄灭，cd错误答案b6(多选)(2015课标全国卷)1824年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图所示实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后下列说法正确的是()a圆盘上产生了感应电动势b圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动c在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化d圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生的磁场导致磁针转动解析把圆盘切割成无数根沿半径方向的导体棒，圆盘转动时，每一根导体棒都在切割磁感线，但每一根导体棒所处的磁场强弱不同，每根导体棒产生的感应电动势不同，故会在圆盘内形成以导体棒为电源的涡流，涡流产生的磁场对小磁针有带动作用，小磁针跟着圆盘的转动而同向转动，选项ab正确；对于圆盘整体，转动过程中其磁通量不变，选项c错误；圆盘呈电中性，圆盘的转动不能形成电流，选项d错误答案ab7有人把自行车进行了改装，在后车轮上装上了一个小型发电机，想看电视时，就骑在自行车上不停地蹬车，可供电视、照明用电发电机原理如图甲所示，在匀强磁场中，磁感应强度为b，放置一个有固定转轴的发电轮，如图乙所示，发电轮平面与磁感应强度垂直，发电轮半径为r，轮轴和轮缘为两个输出电极，该发电机输出电压接一理想变压器，再给一小灯泡供电，则下列说法中正确的是()a当人蹬车的速度增大时，小灯泡两端的电压降低b当人蹬车的速度增大时，小灯泡两端的电压不变c小灯泡的功率与发电机转速无关d小灯泡的功率随发电机转速的增大而增大解析转轮发电机的电动势为ebr2，蹬车的速度增大时，角速度增大，电动势增大，输入电压和输入功率增大，d正确答案d8有一个匀强磁场边界是ef，在ef右侧无磁场，左侧是匀强磁场区域，如图甲所示现有一个闭合的金属线框以恒定速度从ef右侧水平进入匀强磁场区域线框中的电流随时间变化的it图象如图乙所示，则可能的线框是下列四个选项中的()解析由图乙可知，电流先是均匀增加，后均匀减小，又il，所以金属线框切割磁感线的有效长度应先是均匀增加，后均匀减小，a项符合；b、c项线框中间部分进入磁场后切割磁感线的有效长度不变；d项有效长度不是均匀地增加和减小答案a9(多选)如图所示，水平放置的u形框架上接一个阻值为r0的电阻，放在垂直纸面向里的、场强大小为b的匀强磁场中，一个半径为l、质量为m的半圆形硬导体ac在水平向右的恒定拉力f的作用下，由静止开始运动距离d后速度达到v，半圆形硬导体ac的电阻为r，其余电阻不计下列说法正确的是()a此时ac两端电压为uac2blvb此时ac两端电压为uacc此过程中电路产生的电热为qfdmv2d此过程中通过电阻r0的电荷量为q解析ac的感应电动势为：e2blv，两端电压为uac，a错、b对；由功能关系得fdmv2qw，c错；此过程中平均感应电流为，通过电阻r0的电荷量为qt，d对答案bd10.如图所示，虚线为磁感应强度大小均为b的两匀强磁场的分界线，实线mn为它们的理想下边界长为l的正方形线圈电阻为r，边与mn重合，且可以绕过a点并垂直线圈平面的轴以角速度匀速转动，则下列说法正确的是()a从图示的位置开始逆时针转动180的过程中，线框中感应电流方向始终为逆时针b从图示的位置开始顺时针转动90到180这段时间内，因线圈完全在磁场中，故无感应电流c从图示的位置顺时针转动180的过程中，线框中感应电流的最大值为d从图示的位置开始顺时针方向转动270的过程中，通过线圈的电量为解析在线圈转过180的过程中，穿过线框的磁通量先增大后减小，则由楞次定律可知，电流的方向应先为逆时针后为顺时针，故a错误；顺时针转动90到180过程中，由于磁通量发生了变化，故线圈中有感应电流产生，故b错误；从图示的位置顺时针转动180的过程中，当bd与边界重合时，则bcd与bad均切割磁感线，则感应电动势最大值为e2b(l)22bl2，线框中感应电流的最大值为，故c正确；顺时针转动270时，线框内的磁通量的变化量0，故通过线圈的电量为0，故d错误答案c二、非选择题11. (2015太原质检)如图所示，相距l0.4 m、电阻不计的两平行光滑金属导轨水平放置，一端与阻值r0.15 的电阻相连，导轨处于磁感应强度b0.5 t的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面质量m0.1 kg、电阻r0.05 的金属棒置于导轨上，并与导轨垂直t0时起棒在水平外力f作用下以初速度v02 m/s、加速度a1 m/s2沿导轨向右匀加速运动求：(1)t1 s时回路中的电流；(2)t1 s时外力f大小；(3)第1 s内通过棒的电荷量解析(1)t1 s时，棒的速度为：v1v0at3 m/s此时由于棒运动切割产生的电动势为：eblv10.6 v根据闭合电路欧姆定律可知，此时回路中的感应电流为：i3 a(2)对棒，根据牛顿第二定律有：filbma解得t1 s时外力f大小为：filbma0.7 n(3)在t1 s时间内，棒的位移为：xv0tat2根据法拉第电磁感应定律可知，在这段时间内，棒切割产生的磁感线平均感应电动势为：根据闭合电路欧姆定律可知，在这段时间内，回路中的平均感应电流为：在第1 s时间内，通过棒的电荷量为：qt联立以上各式解得：q2.5 c答案(1)3 a(2)0.7 n(3)2.5 c12如图甲所示，静止在粗糙水平面上的正三角形金属线框，匝数n10、总电阻r2.5 、边长l0.3 m，处在两个半径均为r的圆形匀强磁场区域中，线框顶点与右侧圆形中心重合，线框底边中点与左侧圆形中心重合磁感应强度b1垂直水平面向外，大小不变、b2垂直水平面向里，大小随时间变化，b1、b2的值如图乙所示线框与水平面间的最大静摩擦力f0.6 n ，(取3)，求：(1)t0时刻穿过线框的磁通量；(2)线框滑动前的电流强度及电功率；(3)经过多长时间线框开始滑动及在此过程中产生的热量解析(1)设磁场向下穿过线框磁通量为正，由磁通量的定义得t0时b2r2b1r20.005 wb(2)根据法拉第电磁感应定律ennr