【物理】2020届一轮复习人教版　法拉第电磁感应定律　自感和涡流课时作业

【物理】2020届一轮复习人教版　法拉第电磁感应定律　自感和涡流课时作业

‎2020届一轮复习人教版 　法拉第电磁感应定律　自感和涡流 课时作业 一、选择题(本题共14小题，每小题6分，共84分。其中1～7为单选，8～14为多选)‎ ‎1．如图所示，一水平放置的N匝矩形线框面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，方向斜向上，与水平面成30°角，现若使矩形框以左边的一条边为轴转到竖直的虚线位置，则此过程中磁通量的改变量的大小是(　　)‎ A.BS B.NBS C.BS D.NBS 答案　C 解析　磁通量与匝数无关，Φ＝BS中，B与S必须垂直。初态Φ1＝Bsinθ·S，末态Φ2＝－Bcosθ·S，磁通量的变化量大小ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝|BS(－cos30°－sin30°)|＝BS，所以应选C项。‎ ‎2．如图所示，一圆形金属线圈放置在水平桌面上，匀强磁场垂直桌面竖直向下，过线圈上A点作切线OO′，OO′与线圈在同一平面上。在线圈以OO′为轴翻转180°的过程中，线圈中电流流向(　　)‎ A．始终由A→B→C→A B．始终由A→C→B→A C．先由A→C→B→A再由A→B→C→A D．先由A→B→C→A再由A→C→B→A 答案　A 解析　原磁场的方向垂直纸面向下，以OO′为轴翻转90°的过程中，磁通量Φ减小，由楞次定律可知，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，垂直纸面向下，由安培定则可知，感应电流方向A→B→C→A；以OO′为轴再转90°的过程中，磁通量Φ变大，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，垂直纸面向上，由安培定则可知，感应电流方向A→B→C→A，所以A选项是正确的。‎ ‎3．[2017·河北衡水模拟]线圈ab中的电流如图所示，设电流从a到b为正方向，那么在0～t0这段时间内，用丝线悬挂的铝环M中产生感应电流，从左向右看，它的方向是(　　)‎ A．顺时针 B．逆时针 C．先顺时针后逆时针 D．先逆时针后顺时针 答案　A 解析　根据题意可知，当电流从a流向b时，由右手螺旋定则可知，穿过线圈M的磁场水平向右，由于电流的减小，所以磁通量变小，根据楞次定律可得，铝环M的感应电流方向为顺时针(从左向右看)。后半段时间电流从b流向a，由右手螺旋定则可知，穿过铝环M的磁场水平向左，电流增大，则磁通量变大，根据楞次定律可知，感应电流方向为顺时针(从左向右看)，故电流方向不变，A正确。‎ ‎4．[2018·青岛质检]如图甲所示，光滑导轨水平放置在斜向下且与水平方向夹角为60°的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示(规定图甲中B的方向为正方向)，导体棒ab垂直导轨放置与导轨接触良好，除电阻R的阻值外，其余电阻不计，导体棒ab在水平外力作用下始终处于静止状态。规定a→b的方向为电流的正方向，水平向右的方向为外力的正方向，则在0～t1时间内，能正确反映流过导体棒ab的电流I和导体棒ab所受水平外力F随时间t变化的图象是(　　)‎ 答案　D 解析　由楞次定律可判定回路中的电流始终为b→a方向，由法拉第电磁感应定律可判定回路电流大小恒定，A、B错误；由F安＝BIl可得F安随B的变化而变化，在0～t0时间内，F安方向向右，故外力F与F安等值反向，方向向左，为负值且逐渐减小；在t0～t1时间内，F安方向向左，故外力F方向向右为正值且逐渐增大。综上所述，D项正确。‎ ‎5．[2018·湖北八校模拟]如图甲所示，正三角形导线框abc固定在磁场中，磁场方向与线圈平面垂直，磁感应强度B随时间变化的关系如图乙所示。t＝0时刻磁场方向垂直纸面向里，在0～4 s时间内，线框ab边所受安培力F随时间t变化的关系图象(规定水平向左为力的正方向)可能是图中的(　　)‎ 答案　A 解析　在0～2 s内和3～4 s内磁感应强度都在均匀变化，线框中磁通量均匀变化，根据法拉第电磁感应定律E＝可知线框中产生的感应电动势恒定，感应电流I＝恒定，ab边受到的磁场力F＝BIL，由于B在均匀变化，则F是均匀变化的，C、D错误；在3～3.5 s内磁场方向向外且逐渐减小，根据楞次定律可知，感应电流方向为逆时针方向，由左手定则知ab边受到的安培力方向向左，为正值，B错误，A正确。‎ ‎6．如图所示，两根电阻不计的光滑金属导轨竖直放置，导轨上端接电阻R，宽度相同的水平条形区域Ⅰ和Ⅱ内有方向垂直导轨平面向里的匀强磁场B，Ⅰ和Ⅱ之间无磁场。一导体棒两端套在导轨上，并与两导轨始终保持良好接触，导体棒从距区域Ⅰ上边界H处由静止释放，在穿过两段磁场区域的过程中，流过电阻R上的电流及其变化情况相同。下面四个图象能定性描述导体棒速度大小与时间关系的是(　　)‎ 答案　C 解析　在穿过两磁场区域的过程中，流过电阻R上的电流及其变化情况相同，由电流I＝＝可得，导体棒在两磁场区域的运动情况必须完全相同；若进入区域Ⅰ时导体棒做匀速或加速运动，再经过无磁场的区域做加速度为g的匀加速运动，导体棒刚进入区域Ⅱ的速度v2将大于刚进入区域Ⅰ的速度v1，不符合题目条件；若进入区域Ⅰ时导体棒做减速运动，再经过无磁场的区域做加速度为g的匀加速运动，导体棒刚进入区域Ⅱ的速度v2可等于刚进入区域Ⅰ的速度v1，且在磁场中的加速度a＝随速度减小而减小，选项C正确。‎ ‎7．(2017·江苏)如图所示，两个单匝线圈a、b的半径分别为r和2r。圆形匀强磁场B的边缘恰好与a线圈重合，则穿过a、b两线圈的磁通量之比为(　　)‎ A．1∶1　　　　　 B．1∶2‎ C．1∶4 D．4∶1‎ 解析　圆形磁场B的边缘恰好与a线圈重合，所以磁场的所在面积为S＝πr2，线圈a和b都包含了该磁场，所以两个线圈的磁通量都为Φ＝BS＝Bπr2，所以有Φa∶Φb＝1∶1，故A项正确。‎ 答案　A　‎ ‎8．某同学设计了一个电磁冲击钻，其原理示意图如图所示，若发现钻头M突然向右运动，则可能是(　　)‎ A．开关S由断开到闭合的瞬间 B．开关S由闭合到断开的瞬间 C．保持开关S闭合，变阻器滑片P加速向右滑动 D．保持开关S闭合，变阻器滑片P匀速向右滑动 解析　若发现钻头M突然向右运动，则两螺线管互相排斥，根据楞次定律，可能是开关S由断开到闭合的瞬间，A项正确。‎ 答案　A　‎ ‎9．(多选)如图所示的电路中，若放在水平光滑金属导轨上的ab棒突然向右移动，这可能发生在(　　)‎ A．闭合开关S的瞬间 B．断开开关S的瞬间 C．闭合开关S后，减小滑动变阻器R的阻值时 D．闭合开关S后，增大滑动变阻器R的阻值时 解析　闭合S瞬间，通过L2的磁感线向下，磁通量增大，由楞次定律知，感应电流方向为a→b。由左手定则知，ab受安培力方向向右，故A项正确；减小R的阻值与闭合S瞬间效果相同，故C项正确。‎ 答案　AC　‎ ‎7.‎ ‎(多选)(电磁感应中的电路、图象问题)(2017·江苏南京二模)如图所示,光滑平行金属导轨MN、PQ所在平面与水平面成θ角,M、P两端接一阻值为R的定值电阻,阻值为r的金属棒ab垂直导轨放置,其他部分电阻不计。整个装置处在磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面向下。t=0时对金属棒施加一平行于导轨的外力F,金属棒由静止开始沿导轨向上做匀加速直线运动。下列关于穿过回路abPMa的磁通量变化量ΔΦ、磁通量的瞬时变化率、通过金属棒的电荷量q以及a、b两端的电势差U随时间t变化的图象中,正确的是(　　)‎ 答案BD 解析设加速度为a,运动的位移x=at2,磁通量变化量ΔΦ=Blx=Blat2,ΔΦ∝t2,选项A错误;感应电动势E=Blat,故∝t,选项B正确;U=‎ t,U∝t,选项D正确;电荷量q=,因为ΔΦ∝t2,所以q∝t2,选项C错误。‎ ‎8.(多选)(电磁感应中的电路问题)(2017·河北唐山摸底)如图甲所示,一个匝数为n的圆形线圈(图中只画了2匝),面积为S,线圈的电阻为R,在线圈外接一个阻值为R的电阻和一个理想电压表。将线圈放入垂直线圈平面指向纸内的磁场中,磁感应强度随时间变化规律如图乙所示。下列说法正确的是(　　)‎ A.0~t1时间内P点电势低于Q点电势 B.0~t1时间内电压表的读数为 C.t1~t2时间内R上的电流为 D.0~t2时间内线圈中的电流方向不变 答案BC 解析根据楞次定律可知:0~t1时间内,线圈中感应电流的方向为逆时针,所以P点电势高,A错误;该段时间内的感应电动势E=n·S=n·S,而电压表的读数是路端电压,所以U=·E=,B正确;t1~t2时间内,感应电动势E'=n=n,感应电流I'=,C正确;t1~t2时间内,感应电流的方向为顺时针,D错误。‎ ‎9.‎ ‎(2017·河南联考)如图所示,在平面直角坐标系xOy的第一、三象限内有垂直该坐标平面向里的匀强磁场,二者磁感应强度相同,圆心角为90°的扇形导线框OPQ以角速度ω绕O 点在图示坐标平面内沿顺时针方向匀速转动。规定与图中导线框的位置相对应的时刻为t=0,导线框中感应电流逆时针为正。则关于该导线框转一周的时间内感应电流i随时间t的变化图象,下列正确的是(　　)‎ 答案A 解析在线框切割磁感线产生感应电动势时,由E=Bl2ω知,感应电动势一定,感应电流大小不变,故B、D错误;在T内,由楞次定律判断可知线框中感应电动势方向沿逆时针方向,为正,故A正确、C错误。〚导学号06400480〛‎ ‎ 10．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，环上套一带电荷量为＋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，则感生电场对小球的作用力所做功的大小是(　　)‎ A．0　　 B.r2qk C．2πr2qk　　 D．πr2qk 解析　变化的磁场产生的感生电动势为E＝πr2＝kπr2，小球在环上运动一周感生电场对其所做的功W＝qE＝πr2qk，D项正确，A、B、C项错误。‎ 答案　D　‎ ‎11．CD、EF是两条水平放置的电阻可忽略的平行金属导轨，导轨间距为L ‎，在水平导轨的左侧存在磁感应强度方向垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B，磁场区域的长度为d，如图所示。导轨的右端接有一电阻R，左端与一弯曲的光滑轨道平滑连接。将一阻值也为R的导体棒从弯曲轨道上h高处由静止释放，导体棒最终恰好停在磁场的右边界处。已知导体棒与水平导轨接触良好，且动摩擦因数为μ，则下列说法正确的是(　　)‎ A．电阻R的最大电流为 B．流过电阻R的电荷量为 C．整个电路中产生的焦耳热为mgh D．电阻R中产生的焦耳热为mg(h－μd)‎ 解析　由题图可知，导体棒刚进入磁场的瞬间速度最大，产生的感应电流最大，由机械能守恒有mgh＝mv2，所以I＝＝＝，A项错误；流过R的电荷量为q＝t＝＝，B项错误；由能量守恒定律可知整个电路中产生的焦耳热为Q＝mgh－μmgd，C项错误；由于导体棒的电阻也为R，则电阻R中产生的焦耳热为Q＝mg(h－μd)，D项正确。‎ 答案　D　‎