课时跟踪检测法拉第电磁感应定律、自感和涡流公开课.docx

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1、课时跟踪检测（二十七）法拉第电磁感应定律 自感和涡流 一、单项选择题1 . （2014江苏高考）如图1所示，一正方形线圈的匝数为小边长为线圈平面与匀强 磁场垂直，且一半处在磁场中。在。时间内，磁感应强度的方向不变，大小由3均匀地增大到2瓦 在此过程中，线圈中产生的感应电动势为（）nBa2c,aTB.nBa1D.ZnBa1A/2 .如图2所示，电源的电动势为,内阻不能忽略。A、B是两个相同的小灯泡，L是 一个自感系数相当大的线圈。关于这个电路的以下说法正确的选项是（）A.开关闭合到电路中电流稳定的时间内，A灯立刻亮，而后逐渐变暗，最后亮度稳定B.开关闭合到电路中电流稳定的时间内，B灯立刻亮，而后

2、逐渐变暗，最后亮度稳定 C.开关由闭合到断开瞬间，A灯闪亮一下再熄灭D.开关由闭合到断开瞬间，电流自左向右通过A灯3 .（2014.南京模拟）如图3所示，长为L的金属导线弯成一圆环，导线的两端接在电容为 C的平行板电容器上，P、。为电容器的两个极板，磁场垂直于环面向里，磁感应强度以3 = &+K*K0）随时间变化，/=0时，P、。两极板电势相等。两极板间的距离远小于环的半 径，经时间1电容器?板（）XXXXXXA.不带电B.所带电荷量与看成正比C.带正电，电荷量是*Ki 2rD.带负电，电荷量是笠支4兀4 . （2014温州八校联考）如图5所示的四个选项中，虚线上方空间都存在方向垂直纸面 向里

3、的匀强磁场。A、B中的导线框为正方形，C、D中的导线框为直角扇形。各导线框均 绕垂直纸面轴。在纸面内匀速转动，转动方向如箭头所示，转动周期均为兀从线框处于图 示位置时开始计时，以在OP边上从P点指向O点的方向为感应电流i的正方向。那么在如图 5所示的四个情景中，产生的感应电流i随时间，的变化规律如图4所示的是（）i1 ；1八口 T 1 T F2 !a 一 图4XXX xx XXX xxxxx xX XXX xxABx x x xx x x x xxX X X X X X X X X XCD5 .光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图6所示，抛物线的方程是y=f,下半部 处在一个水平方向的匀强磁

4、场中，磁场的上边界是的直线（图中的虚线所示），一个小 金属块从抛物线上y=S。）处以速度。沿抛物线下滑，假设抛物线足够长，金属块沿抛物 线下滑后产生的焦耳热总量是（A mgbC. mg(ba)6 . （2014济南外国语学校测试）如图7所示，正方形闭合导线框的质量可以忽略不计,将它从如下图的位置匀速拉出匀强磁场。假设第一次用0.3s时间拉出，外力所做的功为四； 第二次用0.9 s时间拉出，外力所做的功为W2,那么（）图7A. WiB. Wi = MC. W1=3W2D. Wi=9W2二、不定项选择题7 . （2014.舟山模拟）2010广州亚运会上100 m赛跑跑道两侧设有跟踪仪，其原理如图8

5、 所示，水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置，间距为L=0.5 m, 一端通过导线与 阻值为R=0.5Q的电阻连接；导轨上放一质量为机=0.5 kg的金属杆（如图8甲），金属杆与 导轨的电阻忽略不计；均匀磁场竖直向下。用与导轨平行的拉力F作用在金属杆上，使杆 运动。当改变拉力的大小时，相对应的速度。也会变化，从而使跟踪仪始终与运发动保持一 致。和尸的关系如图8乙。（取重力加速度g=10m/s2iJ（ ）4 6 81012/7N乙4 6 81012/7N乙I XX X XXRFT xX X XX图8A.金属杆受到的拉力与速度成正比8 .该磁场磁感应强度为1TC.图线在横轴的截距表示金属杆与导

6、轨间的阻力大小D.导轨与金属棒之间的动摩擦因数为4=0.48 .（2014青鸟二中测试）如图9所示，两根光滑的平行金属导轨竖直放置在匀强磁场中, 磁场和导轨平面垂直，金属杆与导轨接触良好可沿导轨滑动，开始时开关S断开，当必 杆由静止下滑一段时间后闭合S,那么从S闭合开始计时，仍杆的速度。与时间的关系图像 可能正确的选项是（）ABCD图10ABCD图10.（2014.汕头质检）如图11所示，圆形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固 定一竖直螺线管，二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成如下图的电路。假设将滑动变阻器的滑片P向下滑动，以下表述正确的选项是（）A.线圈。中将产生俯视逆时针

7、方向的感应电流B.穿过线圈。的磁通量变小C.线圈。有扩张的趋势D.线圈。对水平桌面的压力尸N将增大10.半径为。右端开小口的导体圆环和长为2的导体直杆，单位长度电阻均为R）。圆环 水平固定放置，整个内部区域分布着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为瓦 杆在圆环上以 速度。平行于直径8向右做匀速直线运动，杆始终有两点与圆环良好接触，从圆环中心0 开始，杆的位置由。确定，如图12所示。那么（）图12图12A. 8=0时; 杆产生的电动势为2BmB.。=即寸，杆产生的电动势为#8加C.C.8=0 时,杆受的安培力大小为六D. 9=即寸,杆受的安培力大小为3B?av（5兀+3）取三、计算题11 .（201

8、4宁波北仑区模拟）如图13所示，水平放置的导体框架，宽L=0.50m,接有电 阻R=0.20Q,匀强磁场垂直框架平面向里，磁感应强度3=0.40T。一导体棒垂直框边 跨放在框架上，并能无摩擦地在框架上滑动，框架和导体棒岫的电阻均不计。当以 4.0m/s的速度向右匀速滑动时，求：图13(1)ah棒中产生的感应电动势大小；维持导体棒ab做匀速运动的外力F的大小；假设将外力产突然减小到尸，简要论述导体棒。匕以后的运动情况。12 .(2014.南京调研)如图14所示，两根足够长平行光滑的金属导轨MN、PQ相距L=1 m, 导轨平面与水平面夹角。= 30。，导轨电阻不计。磁感应强度3= LOT的匀强磁场

9、垂直导轨 平面向下，金属棒劭垂直于MM PQ放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，金属棒的质 量根=0.01kg、电阻不计。定值电阻吊=30Q,电阻箱电阻调到R2=120Q,电容C=0.01 F, 取重力加速度g=10 m/s?。现将金属棒由静止释放。图14(1)在开关接到1的情况下，求金属棒下滑的最大速度。(2)在开关接到1的情况下，当R2调至30 Q后且金属棒稳定下滑时，R2消耗的功率为 多少？(3)在开关接到2的情况下，求经过时间f=2.0 s时金属棒的速度。答案A D 2BR R1 .选B 磁感应强度的变化率-T=T：,法拉第电磁感应定律公式可写成E= L_X LL_X1/L_XIA A

10、?1irT-=fr7S9其中磁场中的有效面积S=52,代入得1=行6，选项B正确，A、C、D错 Z.ZXIL乙 I C口 i天o2 .选A 开关闭合到电路中电流稳定的时间内，A灯立刻亮，而后逐渐变暗，最后亮 度稳定；B灯逐渐变亮，最后亮度稳定，选项A正确B错误。开关由闭合到断开瞬间，电 流自右向左通过A灯，A灯没有闪亮一下再熄灭，选项C、D错误。3 .选D 磁感应强度以8=&）+K，（K0）随时间变化，由法拉第电磁感应定律得=笑T2K12C= KS,而=薪，经时间方电容器尸板所带电荷量Q=C=w；由楞次定律知电容器尸板带负电，故D选项正确。4 .选C 根据感应电流在一段时间恒定，导线框应为扇形

11、；由右手定那么可判断出产生 的感应电流i随时间t的变化规律如图3所示的是Co5 .选D 金属块在进出磁场过程中要产生感应电流，机械能要减少，上升的最大高度 不断降低，最后刚好飞不出磁场，就往复运动永不停止，由能量守恒可得Q=E=mv2+6 .选C 设正方形边长为3 导线框的电阻为A,那么导体切割磁感线的边长为3 运动2距离为L, W pt=K2距离为L, W pt=KB2L2v2 L B2Iv B2L4R v R Rt可知W与/成反比，Wi=3W2o选C。BL。-o可得：FB2L2v7 .选BCD 由图像可知选项A错误，C正确；由尸一8一2g=0及/= 加g=0,从图像上分别读出两组/、。数据

12、代入上式即可求得3=1 T, = 0.4,所以选项B、D正确。8 .选ACD 假设他杆速度为O时，S闭合，那么帅杆中产生的感应电动势E=3Za, ah杆受到的安培力b=F-,如果安培力等于Qb杆的重力，那么杆匀速运动，A项正确； A如果安培力小于M杆的重力，那么加?杆先加速最后匀速，C项正确；如果安培力大于加?杆 的重力，那么必杆先减速最后匀速，D项正确；。杆不可能匀加速运动，B项错。9 .选AD 通过螺线管人的电流方向如下图，根据右手螺旋定ru那么判断出螺线管匕所产生的磁场方向竖直向下，滑片p向下滑动，接 ”一 入电路的电阻减小，电流增大，所产生的磁场的磁感应强度增强，根据楞次定律，Q线圈中

13、所产生的感应电流产生的感应磁场方向竖直向 / a/上，再由右手螺旋定那么可得线圈Q中的电流方向为俯视逆时针方向，故A正确；由于线圈 中的电流增大，产生的磁场增强，导致穿过线圈。的磁通量变大，故B错误；根据楞次定 律，线圈将阻碍磁通量的增大，因此，线圈Q缩小，线圈Q对水平桌面的压力增大，C选 项错误，D选项正确。10 .选AD 根据法拉第电磁感应定律可得=，历（其中/为有效长度），当0=0时，/JF= 2a,那么E=2瓦w;当。=彳时，l=a,那么E=Bau,故A选项正确，B选项错误。根据通电 直导线在磁场中所受安培力的大小的计算公式可得b=3，又根据闭合电路欧姆定律可得/ =苔1，当夕=0 时

14、，r+R=（兀+2）qRo,解得尸=（兀+藐0；当。=押，r+7?=（y+l7?0,3解得2所丽,故C选项错误，D选项正确。11 .解析：(1)出?棒切割磁感线，故 E= BLv=OAQ X 0.50 X4.0 V=0.80 VoF n Qn(2)回路电流1=不=02n A=4 A 2 V 174 U古攵尸安= 8/L=0.40X4X0.50 N=0.80 N因导体棒匀速运动，那么尸=产安= 0.80N。(3)当b突然减小为9 时，FQF ,导体棒仍所受合外力方向向左，导体棒做减速2乙2。运动；由F合=F安P =/ =加。知，棒 出？做加速度减小的减速运动，当=0时，导体棒做匀速直线运动，速度

15、为小时，导体棒做匀速直线运动，速度为小一 B2L2 答案：(1)0.80 V (2)0.80 N (3)见解析12 .解析：(1)当金属棒匀速下滑时速度最大，设最大速度为vm,此时金属棒处于平衡状态，故有机外由1=尸安，而F = BIL状态，故有机外由1=尸安，而F = BIL其中1=BLVmR1+R2由以上各式得加gsin a=为mR1+R2解得最大速度/?p(7?i + /?2)sin avm=7.5 m/So当&调整后，棒稳定下滑的速度由(1)知。=当&调整后，棒稳定下滑的速度由(1)知。=zgsin 3O(Ri+7?2)B2L2= 3.0 m/s故凡上消耗的功率尸2 =产&,其中BLv解得 P2=0.075 Wo对任意时刻，由牛顿第二定律有mgsin aBiL=ma,由电流定义式，有，=当 I 1C由电容定义式，有q = CU,其中AU=BlNv由加速度定义式有a=2)Armsin a = 32。+机上式说明棒在下滑的过程中，加速度保持不变，棒做匀加速运动。 代入数值解得4 = 2.5 m/s2,故所求速度v=at=5 m/so答案：(1)7.5 m/s (2)0.075 W(3)5 m/s