【物理】2020届一轮复习人教版法拉第电磁感应定律自感涡流作业

【物理】2020届一轮复习人教版法拉第电磁感应定律自感涡流作业

‎1．一单匝矩形线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场方向垂直。先保持线框的面积不变，将磁感应强度在1 s内均匀地增大到原来的两倍。接着保持增大后的磁感应强度不变，在1 s内，再将线框的面积均匀地减小到原来的一半。先后两个过程中，线框中感应电动势的比值为(　　)‎ A．　　　　　　　　　　 B．1‎ C．2 D．4‎ 解析：选B　根据法拉第电磁感应定律E＝，设初始时刻磁感应强度为B0，线框面积为S0，则第一个过程的感应电动势为E1＝＝＝；第二个过程的感应电动势为E2＝＝＝，所以两个过程线框中的感应电动势相等，比值为1，故选项B正确。‎ ‎2.如图所示，一金属弯杆处在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，已知ab＝bc＝L，当它以速度v向右水平运动时，a、c两点间的电势差为(　　)‎ A．BLv B．BLvsin θ C．BLvcos θ D．BLv(1＋sin θ)‎ 解析：选B　当金属弯杆以速度v向右水平运动时，其有效切割长度为Lsin θ，故感应电动势大小为BLvsin θ，即a、c两点间的电势差为BLvsin θ，故选项B正确。‎ ‎3.如图所示，匀强磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里，磁感应强度大小为B0。使该线框从静止开始绕过圆心O、垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周，在线框中产生感应电流。现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化。为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率的大小应为(　　)‎ A． B． C． D． 解析：选C　当线框绕过圆心O的轴以角速度ω匀速转动时，由于面积的变化产生感应电动势，从而产生感应电流。设半圆的半径为r，导线框的电阻为R，即I1＝＝＝＝＝。当线框不动，磁感应强度变化时，I2＝＝＝＝，因I1＝I2，可得＝，选项C正确。‎ ‎4. 如图所示，半径为r的金属圆盘在垂直于盘面的匀强磁场B中，绕过O点的轴以角速度ω沿逆时针方向匀速转动，则通过电阻R的电流的方向和大小是(金属圆盘的电阻不计)(　　)‎ A．由c到d，I＝ B．由d到c，I＝ C．由c到d，I＝ D．由d到c，I＝ 解析：选D　由右手定则判定通过电阻R的电流的方向是由d到c，而金属圆盘产生的感应电动势E＝Br2ω，所以通过电阻R的电流大小是I＝，选项D正确。‎ ‎ ‎ ‎5．[2019·韶关市高三调研考试](多选)如图所示，先后以速度v1和v2匀速把一矩形线圈拉出有界匀强磁场区域，v1＝2v2.在先后两种情况下(　　)‎ A．线圈中的感应电流之比I1：I2＝2：1‎ B．线圈中的感应电流之比I1：I2＝1：2‎ C．线圈中产生的焦耳热之比Q1：Q2＝4：1‎ D．通过线圈某截面的电荷量之比q1：q2＝1：1‎ 解析：由I＝知I1：I2＝2：1，选项A正确，选项B错误；由Q＝I2Rt和t＝联立得Q1：Q2＝2：1，选项C错误；由q＝＝知q1：q2＝1：1，选项D正确．‎ 答案：AD ‎6．(多选)如图甲是矩形导线框，电阻为R，虚线左侧线框面积为S，右侧面积为2S，虚线左右两侧导线框内磁场的磁感应强度随时间变化如图乙所示，设垂直线框向里的磁场为正，则关于线框中0～t0时间内的感应电流的说法正确的是(　　)‎ A．感应电流的方向为顺时针方向 B．感应电流的方向为逆时针方向 C．感应电流的大小为 D．感应电流的大小为 解析：向里的变化磁场产生的感应电动势为：E1＝S，方向为逆时针方向；向外的变化磁场产生的感应电动势为：E2＝2S ‎，方向为逆时针方向；从图中可以得到：＝＝，感应电流为I＝＝，方向为逆时针方向，即B、D正确．‎ 答案：BD ‎7．[2019·辽宁省实验中学模拟](多选)如图所示，通过水平绝缘传送带输送完全相同的铜线圈，线圈等距离排列，且与传送带以相同的速度匀速运动．为了检测出个别未闭合的不合格线圈，让传送带通过一固定匀强磁场区域，磁场方向垂直于传送带运动方向，根据穿过磁场后线圈间的距离，就能够检测出不合格线圈．通过观察图形，判断下列说法正确的是(　　)‎ A．若线圈闭合，进入磁场时，线圈中感应电流方向从上向下看为逆时针 B．若线圈闭合，传送带以较大速度匀速运动时，磁场对线圈的作用力增大 C．从图中可以看出，第2个线圈是不合格线圈 D．从图中可以看出，第3个线圈是不合格线圈 解析：若线圈闭合，进入磁场时，穿过线圈的磁通量增大，由楞次定律可知，线圈中的感应电流的磁场方向向下，所以感应电流的方向从上向下看是顺时针，故A错误；根据法拉第电磁感应定律，传送带以较大速度匀速运动时，线圈中产生的感应电动势较大，则感应电流较大，磁场对线圈的作用力增大，故B正确；由题图知1、2、4、5、6线圈都发生了相对于传送带的滑动，而第3个线圈没有滑动，则第3个线圈不闭合，没有产生感应电流，故C错误，D正确．‎ 答案：BD ‎8．某同学根据所学知识设计了一个发电测速装置，如图所示．自行车后轮置于垂直车身平面向里的匀强磁场中，后轮圆形金属盘在磁场中逆时针转动时，可等效成一导体棒绕圆盘中心O转动．已知该磁场的磁感应强度大小为B，圆盘半径为l，圆盘电阻不计．导线通过电刷分别与后轮外侧边缘和圆心O相连，导线两端a、b间接一阻值为R的小灯泡．后轮匀速转动时，用电压表测得a、b间电压为U，则下列说法正确的是(　　)‎ A．a连接的是电压表的正接线柱 B．若圆盘匀速转动的时间为t，则该过程中克服安培力做功Q＝ C．自行车后轮边缘的线速度大小是 D．自行车后轮转动的角速度是 解析：根据右手定则，轮子边缘点是等效电源的负极，则a点接电压表的负接线柱，故A项错误；若圆盘匀速转动的时间为t，根据焦耳定律可知该过程中克服安培力做功Q＝t，故B项错误；由法拉第电磁感应定律可得产生的感应电动势E＝U＝Bl＝Blv，解得边缘线速度v＝，故C项正确；根据线速度和角速度的关系可得角速度为：ω＝＝，故D项错误．‎ 答案：C ‎9．[2015·全国卷Ⅱ]‎ 如图，直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向平行于ab边向上．当金属框绕ab边以角速度ω逆时针转动时，a、b、c三点的电势分别为φa、φb、φc.已知bc边的长度为l.下列判断正确的是(　　)‎ A．φa>φc，金属框中无电流 B．φb>φc，金属框中电流方向沿a→b→c→a C．Ubc＝－Bl2ω，金属框中无电流 D．Ubc＝Bl2ω，金属框中电流方向沿a→c→b→a 解析：金属框绕ab边转动时，闭合回路abc中的磁通量始终为零(即不变)，所以金属框中无电流．金属框在逆时针转动时，bc边和ac边均切割磁感线，由右手定则可知φb<φc，φa<φc，所以根据E＝Blv可知，Ubc＝Uac＝－Bl＝－Bl＝－Bl2ω.由以上分析可知选项C正确．‎ 答案：C ‎10．(多选)如图所示，质量为m＝‎0.04 kg、边长l＝‎0.4 m的正方形导体线框abcd放置在一光滑绝缘斜面上，线框用一平行斜面的细线系于O点，斜面倾角为θ＝30°.线框的一半处于磁场中，磁场的磁感应强度随时间变化关系为B＝2＋0.5t(T)，方向垂直于斜面．已知线框电阻为R＝0.5 Ω，重力加速度为g＝‎10 m/s2.则(　　)‎ A．线框中的感应电流方向为abcda B．t＝0时，细线拉力大小F＝0.2 N C．线框中感应电流大小为I＝80 mA D．经过一段时间t，线框可能沿斜面向上运动 解析：根据楞次定律，线框中产生的感应电流方向为adcba，选项A错误．根据法拉第电磁感应定律，产生的感应电动势E＝·＝0.5×0.08 V＝0.04 V，感应电流I＝＝‎0.08 A，t＝0时磁感应强度B0＝2 T，bc边所受安培力FA＝B0Il＝2×0.08×0.4 N＝0.064 N，由左手定则可判断出安培力方向沿斜面向上．对线框由平衡条件F＋FA＝mgsin30°，解得细线中拉力F＝0.136 N，选项B错误、C正确．由安培力F′A＝BIl＝(2＋0.5t)×0.08×0.4 N＝(0.064＋0.016t)N，可知经过一段时间t，安培力增大到大于线框重力沿斜面向下的分力时，线框沿斜面向上运动，选项D正确．‎ 答案：CD ‎11．[2019·浙江模拟]半径为2r的圆形金属导轨固定在一水平面内，一根长也为2r、电阻为R的金属棒OA一端与金属导轨接触良好，另一端固定在中心转轴上，现有方向(俯视)如图所示、大小为B1‎ 的匀强磁场，中间半径为r的地方无磁场．另有一水平金属导轨MN用导线连接金属圆环，M′N′用导线连接中心轴，导轨上放置一根金属棒CD，其长度L与水平金属导轨宽度相等，金属棒CD的电阻2R，质量为m，与水平导轨之间的动摩擦因数μ，水平导轨处在竖直向上的匀强磁场B2中，金属棒CD通过细绳、定滑轮与质量也为m的重物相连，重物放置在水平地面上．所有接触都良好，金属棒CD受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，忽略其它摩擦和其它电阻，重力加速度取g.‎ ‎(1)若金属棒OA以角速度ω0顺时针转动(俯视)，求：感应电动势及接在水平导轨上的理想电压表的电压．‎ ‎(2)若金属棒OA顺时针转动(俯视)的角速度随时间ω＝kt变化，求：重物离开地面之前支持力随时间变化的表达式．‎ 解析：(1)感应电动势E＝B1Lv＝B1r＝B1ω0r2‎ 感应电流I＝＝ 电压表示数UV＝I×2R＝B1ω0r2‎ ‎(2)电流I＝＝＝ 金属棒CD受到的安培力F安＝B2IL＝，方向水平向左 重物离开地面之前受力平衡FN＋FT＝mg 当F安≤μmg时即　t≤　FT＝0‎ 所以FN＝mg 当F安>μmg时即t> FT＝F安－μmg 所以FN＝mg－＋μmg 答案：(1)UV＝B1ω0r2　(2)见解析