与名师对话高考一轮总复习课标版物理课时跟踪训练30含答案

1 课时跟踪训练(三十)

一、选择题

1．(多选)(2016·洛阳期末)关于涡流，下列说法中正确的是(

)

A ．真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置

B ．家用电磁炉锅体中的涡流是由恒定磁场产生的

C ．阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动

D ．变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成能减小涡流

[解析] 用来冶炼合金钢的真空冶炼炉，炉外有线圈，线圈中通入反复变化的电流，炉内的金属中产生涡流，涡流产生的热量使金属熔化，所以A 正确；家用电磁炉锅体通的是交流电，交流电产生的是变化的磁场，不是恒定的磁场，故B 错误；阻尼摆的铝盘以一定相对速度旋转掠过磁场时在铝盘内会产生感应电动势从而产生感应电流，因铝盘有电阻电流做功，消耗机械能，因此产生阻碍铝盘旋转的阻尼作用，故C 正确；用绝缘的硅钢片做铁芯，是为了减小涡流，减小能量损失，所以D 正确．

[答案] ACD

2．(多选)(2014·江苏卷)如图所示，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来．若要缩短上述加热时间，下列措施可行的有 (

)

2

A ．增加线圈的匝数

B ．提高交流电源的频率

C ．将金属杯换为瓷杯

D ．取走线圈中的铁芯

[解析] 考查涡流现象、影响感应电动势大小的因素及分析问题的能力．增大线圈的匝数，可以增大通过金属杯的磁通量及磁通量的变化率，从而增大金属杯中产生感应电流的大小，增大加热功率，缩短加热时间，A 正确．提高交流电的频率，最大磁通量不变，但交替变化快也能提高磁通量的变化率，产生更大的感应电流，达到缩短加热时间的目的，B 正确．瓷杯是绝缘体，不能产生感应电流，不能加热，C 错误．取走铁芯，金属杯中的磁通量变小，磁通量的变化率也变小，从而导致加热功率变小，加热时间加长，D 错误．

[答案] AB

3．(多选)(2015·广东惠州第三次模拟)闭合回路由电阻R 与导线组成，其内部磁场大小按图乙变化，方向如图甲所示，则回路中(

)

A ．电流方向为顺时针方向

B ．电流越来越大

C ．磁通量的变化率恒定不变

D ．产生的感应电动势越来越大

[解析] 由楞次定律可知，电流方向为顺时针，故A 正确；由法拉第电磁感

应定律可知，E ＝ΔΦΔt ＝ΔB t S ，故感应电动势保持不变，电流不变，故BD 均错误；

由题图可知，磁感应强度随时间均匀增大，则由Φ＝BS 可知，磁通量随时间均

3 匀增加，故其变化率恒定不变，故C 正确．

[答案] AC

4．(多选)(2015·浙江宁波期末考试)用一根横截面积为S 、电阻率为ρ的硬质导线做成一个半径为r 的圆环，ab 为圆环的一条直径．如图所示，在ab 的左侧存在一个均匀变化的匀强磁场，磁场垂直圆环所在的平面，方向如图，磁感应强度大小随时间的变化率ΔB /Δt ＝k (k <0)，则(

)

A ．圆环具有扩张的趋势

B ．圆环中产生逆时针方向的感应电流

C ．圆环中产生的感应电流大小为－krS /3ρ

D ．图中a 、b 两点的电压U ab ＝|0.25kπr 2|

[解析] 因为k <0，所以题图中的磁场在减小，故根据楞次定律，圆环中会产生一个顺时针方向的感应电流，根据左手定则可知安培力方向沿半径指向外，

即圆环有扩张的趋势，A 正确，B 错误；由E ＝ΔB Δt S ＝12kπr 2，R ＝ρL S ＝ρ2πr S ，I ＝E R

＝⎪⎪⎪⎪⎪⎪krS 4ρ，所以C 错误；U ab ＝IR ab ＝I ·12R ＝⎪⎪⎪⎪

⎪⎪14kπr 2，D 正确． [答案] AD

5．(2015·福建泉州期末)如图所示的电路中，L 1、L 2是完全相同的灯泡，线圈L 的自感系数很大，它的直流电阻与电阻R 的阻值相等，下列说法正确的是

(

)

A ．闭合开关S 后，灯L 1、L 2始终一样亮

B．闭合开关S时，灯L2先亮，L1后亮，最后一样亮

C．闭合开关S，待电路稳定后再断开开关S，灯L1会闪亮一下再逐渐熄灭D．闭合开关S，待电路稳定后再断开开关S，灯L2立刻熄灭，L1过一会儿才熄灭

[解析]闭合开关的瞬间，L2比L1先亮，开关闭合待电路稳定后，两灯一样亮，A错误，B正确；闭合开关S待电路稳定后再断开开关S，由于自感现象，原来流过L1的电流流过L1和L2两灯，电流逐渐减小，两灯逐渐熄灭，CD错误．[答案] B

6．(多选)(2015·课标全国卷Ⅰ)1824年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”．实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图所示．实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后．下列说法正确的是

(

)

A．圆盘上产生了感应电动势

B．圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动

C．在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化D．圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生的磁场导致磁针转动

[解析]把圆盘切割成无数根沿半径方向的导体棒，圆盘转动时，每一根导体棒都在切割磁感线，但每一根导体棒所处的磁场强弱不同，每根导体棒产生的感应电动势不同，故会在圆盘内形成以导体棒为电源的涡流，涡流产生的磁场对小磁针有带动作用，小磁针跟着圆盘的转动而同向转动，选项AB正确；对于圆

4

5 盘整体，转动过程中其磁通量不变，选项C 错误；圆盘呈电中性，圆盘的转动不能形成电流，选项D 错误．

[答案] AB

7．有人把自行车进行了改装，在后车轮上装上了一个小型发电机，想看电视时，就骑在自行车上不停地蹬车，可供电视、照明用电．发电机原理如图甲所示，在匀强磁场中，磁感应强度为B ，放置一个有固定转轴的发电轮，如图乙所示，发电轮平面与磁感应强度垂直，发电轮半径为r ，轮轴和轮缘为两个输出电极，该发电机输出电压接一理想变压器，再给一小灯泡供电，则下列说法中正确的是(

)

A ．当人蹬车的速度增大时，小灯泡两端的电压降低

B ．当人蹬车的速度增大时，小灯泡两端的电压不变

C ．小灯泡的功率与发电机转速无关

D ．小灯泡的功率随发电机转速的增大而增大

[解析] 转轮发电机的电动势为E ＝12Br 2ω，蹬车的速度增大时，角速度增大，

电动势增大，输入电压和输入功率增大，D 正确．

[答案] D

8．有一个匀强磁场边界是EF ，在EF 右侧无磁场，左侧是匀强磁场区域，如图甲所示．现有一个闭合的金属线框以恒定速度从EF 右侧水平进入匀强磁场区域．线框中的电流随时间变化的i －t 图象如图乙所示，则可能的线框是下列四个选项中的( )

6

[解析] 由图乙可知，电流先是均匀增加，后均匀减小，又i ＝E R ＝Bl v R ∝l ，所

以金属线框切割磁感线的有效长度应先是均匀增加，后均匀减小，A 项符合；B 、C 项线框中间部分进入磁场后切割磁感线的有效长度不变；D 项有效长度不是均匀地增加和减小．

[答案] A

9．(多选)如图所示，水平放置的U 形框架上接一个阻值为R 0的电阻，放在垂直纸面向里的、场强大小为B 的匀强磁场中，一个半径为L 、质量为m 的半圆形硬导体AC 在水平向右的恒定拉力F 的作用下，由静止开始运动距离d 后速度达到v ，半圆形硬导体AC 的电阻为r ，其余电阻不计．下列说法正确的是(

)

A ．此时AC 两端电压为U AC ＝2BL v

B ．此时A

C 两端电压为U AC ＝2BL v R 0R 0＋r

C ．此过程中电路产生的电热为Q ＝Fd －12m v 2

D ．此过程中通过电阻R 0的电荷量为q ＝2BLd R 0＋r

[解析] AC 的感应电动势为：E ＝2BL v ，两端电压为U AC ＝ER 0

R 0＋r ＝2BL v R 0R 0＋r ，

7 A 错、B 对；由功能关系得Fd ＝12m v 2＋Q ＋W μ，C 错；此过程中平均感应电流

为I ＝2BLd

(R 0＋r )Δt ，通过电阻R 0的电荷量为q ＝I Δt ＝2BLd R 0＋r ，D 对． [答案] BD

10.如图所示，虚线为磁感应强度大小均为B 的两匀强磁场的分界线，实线MN 为它们的理想下边界．长为L 的正方形线圈电阻为R ，边与MN 重合，且可以绕过a 点并垂直线圈平面的轴以角速度ω匀速转动，则下列说法正确的是

(

)

A ．从图示的位置开始逆时针转动180°的过程中，线框中感应电流方向始终为逆时针

B ．从图示的位置开始顺时针转动90°到180°这段时间内，因线圈完全在磁场中，故无感应电流

C ．从图示的位置顺时针转动180°的过程中，线框中感应电流的最大值为2BωL 2R

D ．从图示的位置开始顺时针方向转动270°的过程中，通过线圈的电量为2BL 2R

[解析] 在线圈转过180°的过程中，穿过线框的磁通量先增大后减小，则由楞次定律可知，电流的方向应先为逆时针后为顺时针，故A 错误；顺时针转动90°到180°过程中，由于磁通量发生了变化，故线圈中有感应电流产生，故B 错误；从图示的位置顺时针转动180°的过程中，当bd 与边界重合时，则bcd 与bad

均切割磁感线，则感应电动势最大值为E ＝2×12Bω(2L )2＝2BωL 2，线框中感应

电流的最大值为2BωL 2R ，故C 正确；顺时针转动270°时，线框内的磁通量的变化

量ΔΦ＝0，故通过线圈的电量为0，故D错误．

[答案] C

二、非选择题

11. (2015·太原质检)如图所示，相距L＝0.4 m、电阻不计的两平行光滑金属导轨水平放置，一端与阻值R＝0.15 Ω的电阻相连，导轨处于磁感应强度B＝0.5 T的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面．质量m＝0.1 kg、电阻r＝0.05 Ω的金属棒置于导轨上，并与导轨垂直．t＝0时起棒在水平外力F作用下以初速度v0＝2 m/s、加速度a＝1 m/s2沿导轨向右匀加速运动．求：

(1)t＝1 s时回路中的电流；

(2)t＝1 s时外力F大小；

(3)第1 s内通过棒的电荷量．

[解析](1)t＝1 s时，棒的速度为：v1＝v0＋at＝3 m/s

此时由于棒运动切割产生的电动势为：E＝BL v1＝0.6 V

根据闭合电路欧姆定律可知，此时回路中的感应电流为：I＝

E

R＋r

＝3 A

(2)对棒，根据牛顿第二定律有：F－ILB＝ma

解得t＝1 s时外力F大小为：F＝ILB＋ma＝0.7 N

(3)在t＝1 s时间内，棒的位移为：x＝v0t＋1

2at

2

根据法拉第电磁感应定律可知，在这段时间内，棒切割产生的磁感线平均感

应电动势为：E＝BLx t

根据闭合电路欧姆定律可知，在这段时间内，回路中的平均感应电流为：I

8

＝

E

R＋r

在第1 s时间内，通过棒的电荷量为：q＝I·t

联立以上各式解得：q＝2.5 C

[答案](1)3 A(2)0.7 N(3)2.5 C

12．如图甲所示，静止在粗糙水平面上的正三角形金属线框，匝数N＝10、

总电阻R＝2.5 Ω、边长L＝0.3 m，处在两个半径均为r＝L

3的圆形匀强磁场区域

中，线框顶点与右侧圆形中心重合，线框底边中点与左侧圆形中心重合．磁感应强度B1垂直水平面向外，大小不变、B2垂直水平面向里，大小随时间变化，B1、B2的值如图乙所示．线框与水平面间的最大静摩擦力f＝0.6 N ，(取π≈3)，求：

(1)t＝0时刻穿过线框的磁通量；

(2)线框滑动前的电流强度及电功率；

(3)经过多长时间线框开始滑动及在此过程中产生的热量．

[解析](1)设磁场向下穿过线框磁通量为正，由磁通量的定义得t＝0时

Φ＝B21

6πr

2－B

1

1

2πr

2＝0.005 Wb

(2)根据法拉第电磁感应定律

E＝N ΔΦ

Δt＝N

ΔB

Δt

1

6πr

2＝0.25 V

I＝E

R＝0.1 A

P＝I2R＝0.025 W

(3)右侧线框每条边受到的安培力

9

F1＝NB2Ir＝N(2＋5t)Ir

因两个力互成120°，两条边的合力大小仍为F1，

左侧线框受力F2＝2NB1Ir

线框受到的安培力的合力F安＝F1＋F2

当安培力的合力等于最大静摩擦力时线框就要开始滑动F安＝f

即F安＝N(2＋5t)Ir＋2NB1Ir＝f

解得t＝0.4 s.

Q＝I2Rt＝0.01 J.

[答案](1)0.005 Wb

(2)0.1 A0.025 W

(3)0.01 J

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