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【2017优化探究一轮复习习题】第9章-第2讲法拉第电磁感应定律自感涡流选编
[随堂反馈]
1.将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中,线圈平面与磁场方向垂直.关于线圈中产生的感应电动势和感应电流,下列表述正确的是( )
A.感应电动势的大小与线圈的匝数无关
B.穿过线圈的磁通量越大,感应电动势越大
C.穿过线圈的磁通量变化越快,感应电动势越大
D.感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同
解析:由法拉第电磁感应定律E=neq \f(ΔΦ,Δt)知,感应电动势的大小与线圈匝数有关,A错误;感应电动势正比于eq \f(ΔΦ,Δt),与磁通量的大小无直接关系,B错误,C正确;根据楞次定律知,感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化,即“增反减同”,D错误.
答案:C
2.如图所示,均匀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eq \f(ΔB,Δt)的大小应为( )
A.eq \f(4ωB0,π) B.eq \f(2ωB0,π)
C.eq \f(ωB0,π) D.eq \f(ωB0,2π)
解析:设圆的半径为r,当其绕过圆心O的轴匀速转动时,圆弧部分不切割磁感线,不产生感应电动势,而在转过半周的过程中仅有一半直径在磁场中,产生的感应电动势E=B0req \x\to(v)=B0r·eq \f(rω,2)=eq \f(1,2)B0r2ω;当线框不动时,E′=eq \f(ΔB,Δt)·eq \f(πr2,2).由闭合电路欧姆定律得I=eq \f(E,R),要使I=I′,必须使E=E′,即eq \f(ΔB,Δt)=eq \f(ωB0,π),C正确.
答案:C
3.某同学为了验证断电自感现象,自己找来带铁芯的线圈L、小灯泡A、开关S和电池组E,用导线将它们连接成如图所示的电路.检查电路后,闭合开关S,小灯泡发光;再断开开关S,小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象???虽经多次重复,仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象,他冥思苦想找不出原因.你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是( )
A.电源的内阻较大 B.小灯泡电阻偏大
C.线圈电阻偏大 D.线圈的自感系数较大
解析:由自感规律可知,在开关断开的瞬间造成灯泡闪亮以及延时熄灭的原因是:线圈中产生了与原电流同向的自感电流,且大于稳定时通过灯泡的原电流.断开开关S,线圈与灯泡构成闭合的自感回路,与电源无关,故A错误.开关S闭合,电路稳定,灯泡正常发光时,如果电感线圈L的电阻比灯泡的电阻大,则电感线圈L中的电流IL比灯泡A中的电流IA小;开关S断开,由于自感现象,L和A构成回路,使L和A中的电流从IL开始减小,因此不可能看到小灯泡闪亮的现象,B错误,C正确.自感系数越大,延时越明显,与是否闪亮无关,D错误.
答案:C
4.(多选)(2015·高考山东卷)如图所示,一均匀金属圆盘绕通过其圆心且与盘面垂直的轴逆时针匀速转动.现施加一垂直穿过圆盘的有界匀强磁场,圆盘开始减速.在圆盘减速过程中,以下说法正确的是( )
A.处于磁场中的圆盘部分,靠近圆心处电势高
B.所加磁场越强越易使圆盘停止转动
C.若所加磁场反向,圆盘将加速转动
D.若所加磁场穿过整个圆盘,圆盘将匀速转动
解析:将圆盘看成很多根由圆心沿半径指向外的金属杆.根据右手定则可知,磁场中的导体部分电流由b指向a,即a端电势高,A正确.由于磁场部分导体切割磁感线,会在圆盘中形成涡流,根据楞次定律可知,磁场部分受到与转动方向相反的力使圆盘停止转动,而且磁场越强圆盘停止越快,B正确.若所加磁场方向相反,则电流会反向,安培力仍阻碍圆盘转动,不会加速,C错误.若磁场穿过整个圆盘,圆心与边缘会形成一个恒定的电势差,不会形成涡流,也就不存在安培力,因此,圆盘将匀速转动,D正确.
答案:ABD
5.如图所示,金属三角形导轨COD上放有一根金属棒MN,拉动MN使它以速度v在匀强磁场中向右匀速平动.若导轨和金属棒都是粗细相同的均匀导体,它们的电阻率相同,则在MN运动过程中闭合电路的( )
A.感应电动势保持不变
B.感应电流逐渐增大
C.感应电流将保持不变
D.感应电流逐渐减小
解析:拉动MN使它以速度v在匀强磁场中向右匀速平动,t时刻,导体棒切割磁感线的有效长度l=vttan α,产生的感应电动势E=Blv=Bv2ttan α,感应电动势逐渐增大,选项A错误;粗细相同的均匀导体,它们的电阻率相同,单位长度电阻相同,设
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