2022版高考物理一轮复习训练：第10章 第2讲 法拉第电磁感应定律　自感和涡流

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第十章　第2讲知识巩固练习1．如图所示，铁芯右边绕有一个线圈，线圈两端与滑动变阻器、电池组连成回路．左边的铁芯上套有一个环面积为0.02 m2、电阻为0.1 Ω的金属环．铁芯的横截面积为0.01 m2，假设磁场全部集中在铁芯中，金属环与铁芯截面垂直．调节滑动变阻器的滑动头使铁芯中的磁感应强度每秒均匀增加0.2 T，则从上向下看(　　)A．金属环中感应电流方向是逆时针方向，感应电动势大小为4.0×10－3 VB．金属环中感应电流方向是顺时针方向，感应电动势大小为4.0×10－3 VC．金属环中感应电流方向是逆时针方向，感应电动势大小为2.0×10－3 VD．金属环中感应电流方向是顺时针方向，感应电动势大小为2.0×10－3 V【答案】C【解析】根据右手螺旋定则可知，螺线管中的磁场方向竖直向上，所以通过金属环的磁场方向竖直向下．当磁场均匀增大时，根据楞次定律可知，感应电流的方向是逆时针方向．E＝＝ V＝2×10－3 V．故C正确．2．(2021年盐城质检)如图甲所示，圆形的刚性金属线圈与一平行板电容器连接．线圈内存在垂直于线圈平面的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示(以图示方向为正方向)．t＝0时刻，平行板电容器间一带正电的粒子(重力可忽略不计)由静止释放．假设粒子运动未碰到极板，不计线圈内部磁场变化对外部空间的影响．下列粒子在板间运动的速度图像和位移图像(以向上为正方向)正确的是(　　)A　　　　B　　　　　C　　　　D【答案】C3．(2021年西城二模)如图甲所示，线圈abcd固定于匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度随时间的变化情况如图乙所示．下列关于ab边所受安培力随时间变化的F－t图像(规定安培力方向向右为正)正确的是(　　)A　　　　　B　　　　　C　　　　　D【答案】C【解析】由楞次定律可知，感应电流的方向为adcba.根据电磁感应定律有E＝n＝nS，根据I＝nS，电流为定值．根据左手定则，ab边所受安培力的方向向右．由F＝BIL可知，安培力均匀增加，C正确．4．(2021年衡阳月考)如图所示，匀强磁场中有两个导体圆环a、b，磁场方向与圆环所在平面垂直．磁感应强度B随时间均匀增大．两圆环半径之比为2∶1，圆环中产生的感应电动势分别为Ea和Eb.不考虑两圆环间的相互影响，下列说法正确的是(　　)A．Ea∶Eb＝4∶1，感应电流均沿逆时针方向B．Ea∶Eb＝4∶1，感应电流均沿顺时针方向C．Ea∶Eb＝2∶1，感应电流均沿逆时针方向D．Ea∶Eb＝2∶1，感应电流均沿顺时针方向【答案】B【解析】根据法拉第电磁感应定律可得E＝＝S，根据题意可得＝，故Ea∶Eb＝4∶1．感应电流产生的磁场要阻碍原磁场的增大，即感应电流产生向里的感应磁场，根据楞次定律可得，感应电流均沿顺时针方向，B正确．5．高考使用的金属探测器，是在考生入场前统一使用的合法预防考生作弊的辅助检测设备．其结构原理图可简化为下图．探测器运用的是电磁感应原理，发射线圈(外环)产生垂直于线圈平面、大小和方向交替变化的磁场，内环线圈是接收线圈，用来收集被查金属目标发出的磁场(接收线圈能完全屏蔽发射线圈产生的磁场)．随着磁场方向的反复变化，它会与所遇的任何导体物发生作用，导致目标物自身也会产生微弱的磁场，来自目标物的磁场进入内环线圈被接收到后，检测器会发出报警声．某一时刻发射线圈发射一向下的磁场，则下列说法正确的是(　　)A．如果发射线圈发射的向下磁场增强，则金属物中产生的涡流俯视时呈顺时针方向B．如果发射线圈发射的向下磁场增强，则金属物中涡流产生的磁场也增强C．金属物发出的磁场穿过接收线圈时，在接收线圈中会产生一个微弱的电流，探测器相应的元件就是依据这一信号电流报警的D．金属物发出的磁场穿过接收线圈时，如果在接收线圈中产生的微弱电流，俯视时呈逆时针方向，则金属物发出的穿过接收线圈的磁场方向向上【答案】C【解析】当发射线圈发射的向下磁场增强，根据楞次定律，则感应磁场向上，依据右手螺旋定则，则感应电流方向俯视呈逆时针方向，故A错误；如果发射线圈发射的向下磁场增强，则金属物中产生涡流，而不能确定涡流的磁场强弱，故B错误；当接收线圈中产生一个微弱的电流，则探测器相应的元件因这一信号电流而发出报警声，故C正确；如果接收线圈中产生的微弱电流俯视呈沿逆时针方向，则金属物发出的穿过接收线圈的磁场可能方向向上、大小减弱，也可能方向向下、大小增强，故D错误．6．(多选)(2021年衡水名校模拟)如图所示，一个电阻值为R、匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连接成闭合回路，其余电阻不计．线圈的半径为r1．在线圈中半径为r2的圆形区域内存在方向垂直于线圈平面向里的磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系式B＝10－4t(T)．在0至2 s时间内，下列说法正确的是(　　)A．通过电阻R1上的电流方向由a到bB．通过电阻R1上的电流大小为C．通过电阻R1上的电荷量为D．电阻R1上产生的热量为【答案】BD【解析】根据法拉第电磁感应定律有E＝n＝nS，S＝πr2，由闭合电路欧姆定律有I＝.联立以上各式解得通过电阻R1的电流大小为I＝.根据楞次定律可知，流经R1的电流方向由b到a，故A错误，B正确．q＝It1＝，故C错误．电阻R1上产生的热量为Q＝I2(2R)t＝，故D正确．综合提升练习7．(2021年南京调研)如图所示的电路中，A1和A2是完全相同的灯泡，线圈L的直流电阻忽略不计．下列说法正确的是(　　)A．闭合开关S时，A2先亮，A1后亮，最后A1比A2亮B．闭合开关S时，A1和A2始终一样亮C．断开开关S时，A2立即熄灭，A1过一会儿才熄灭D．断开开关S时，A1和A2都要过一会儿才熄灭【答案】D【解析】闭合开关S时，A2立即正常发光，线圈中电流要增大，由于自感电动势的阻碍，灯泡A1中电流只能逐渐增大，即A2先亮，A1后亮，最后一样亮，A、B错误；断开开关S时，A2原来的电流立即减小为零，线圈中产生自感电动势，两灯泡串联和线圈组成回路，回路中电流从原来的值逐渐减小到零，则A1和A2都要过一会儿才熄灭，C错误，D正确．8．(多选)如图所示是用电流传感器(相当于电流表，其电阻可以忽略不计)研究自感现象的实验电路．图中两个电阻的阻值均为R，L是一个自感系数足够大的自感线圈，其直流电阻值也为R.下图是某同学画出的在t0时刻开关S切换前后通过传感器的电流随时间变化的图像．关于这些图像，下列说法正确的是(　　)A．甲图是开关S由断开变为闭合，通过传感器1的电流随时间变化的情况B．乙图是开关S由断开变为闭合，通过传感器1的电流随时间变化的情况C．丙图是开关S由闭合变为断开，通过传感器2的电流随时间变化的情况D．丁图是开关S由闭合变为断开，通过传感器2的电流随时间变化的情况【答案】BC【解析】开关S断开或闭合时，电路中电流要发生突变，但是由于自感现象的存在，电流只能逐渐变化，最终达到稳定．开关S由闭合变为断开时，通过传感器1的电流立即减为0，由于自感现象的存在，通过L的电流不能突变．开关由断开到闭合，传感器1的电流先逐渐增大后不变．故B、C正确．9．如图所示，在绝缘光滑水平面上有一个边长为L的单匝正方形线框abcd.其在外力的作用下以恒定的速度v向右运动进入磁感应强度为B的有界匀强磁场区域．线框进入磁场的过程中线框平面保持与磁场方向垂直，线框的ab边始终平行于磁场的边界．已知线框的四个边的电阻值相等均为R.求：(1)在ab边刚进入磁场区域时，线框内的电流大小；(2)在ab边刚进入磁场区域时，ab边两端的电压；(3)在线框进入磁场的整个过程中，线框中的电流产生的热量．【答案】(1)　(2)BLv　(3)