2023版高三一轮总复习物理（新教材新高考）课时分层作业28法拉第电磁感应定律自感涡流

1、 课时分层作业(二十八)1如图所示，金属探测器是用来探测金属的仪器，关于其工作原理，下列说法中正确的是()A探测器内的探测线圈会产生稳定的磁场B只有有磁性的金属才会被探测器探测到C探测到金属是因为金属中产生了涡流D探测到金属是因为探测器中产生了涡流C金属探测器探测金属时，探测器内的探测线圈会产生变化的磁场，被测金属中产生了涡流，故选项A、D错误，C正确；所有的金属都能在变化的磁场中产生涡流，选项B错误。2一个面积S4102 m2、匝数n100的线圈放在匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，磁感应强度B随时间t变化的规律如图所示A在开始的2 s内穿过线圈的磁通量变化率大小等于0.04 Wb/sB在

2、开始的2 s内穿过线圈的磁通量的变化量等于零C在开始的2 s内线圈中产生的感应电动势大小等于8 VD在第3 s末线圈中的感应电动势等于零C由题中图像的斜率可知，在开始的2 s内，eq f(B,t)2 T/s，因此线圈磁通量的变化率为eq f(B,t)S24102 Wb/s8102 Wb/s，A项错误；因为第1 s和第2 s内磁感应强度方向相反，所以在开始的2 s内穿过线圈的磁通量的变化量不等于零，B项错误；根据法拉第电磁感应定律得Eneq f(B,t)S1008102 V8 V，可知线圈中产生的感应电动势的大小为8 V，C项正确；由题图看出，第3 s末线圈中的磁通量为零，但磁通量的变化率不为零

3、，感应电动势不等于零，D项错误。3如图所示，轻质弹簧一端固定在天花板上，另一端拴接条形磁铁。一个铜盘放在条形磁铁的正下方的绝缘水平桌面上，控制磁铁使弹簧处于原长，然后由静止释放磁铁。不计磁铁与弹簧之间的磁力作用，且磁铁运动过程中未与铜盘接触，下列说法中正确的是()A磁铁所受弹力与重力等大反向时，磁铁的加速度为零B磁铁下降过程中，俯视铜盘，铜盘中产生顺时针方向的涡旋电流C磁铁从静止释放到第一次运动到最低点的过程中，磁铁减少的重力势能等于弹簧弹性势能D磁铁从静止释放到最终静止的过程中，磁铁减少的重力势能大于铜盘产生的焦耳热D磁铁上下运动时，由于穿过铜盘的磁通量发生变化，则在铜盘中会产生感应电流，铜

4、盘对磁铁有磁场力，阻碍磁铁的运动，则当磁铁所受弹力与重力等大反向时，磁铁因受到下面铜盘的作用力，故它的加速度不为零，A项错误；根据楞次定律及安培定则，磁铁下降过程中，俯视铜盘，铜盘中产生逆时针方向的涡旋电流，B项错误；磁铁从静止释放到第一次运动到最低点的过程中，由于有电能产生，则磁铁减少的重力势能等于弹簧弹性势能与产生的电能之和，C项错误；磁体最终静止时弹簧有弹性势能，则磁铁从静止释放到最终静止的过程中，磁铁减少的重力势能等于铜盘产生的焦耳热与弹簧弹性势能之和，D项正确。4(多选)图1是工业上探测物件表面层内部是否存在缺陷的涡流探伤技术的原理图。其原理是用通电线圈使物件内产生涡电流，借助探测线

5、圈测定涡电流的改变，从而获得物件内部是否断裂及位置的信息。图2是一个由带铁芯的线圈L、开关S和电源连接起来的跳环实验装置，将一个套环置于线圈L上且使铁芯穿过其中，闭合开关S的瞬间，套环将立刻跳起。对以上两个实例的理解正确的是()图1图2A涡流探伤技术运用了电流的热效应，跳环实验演示了自感现象B能被探测的物件和实验所用的套环必须是导电材料C金属探伤时接的是交流电，跳环实验装置中接的是直流电D以上两个实例中的线圈所连接的电源也可以都是恒压直流电源BC涡流探伤技术的原理是用通电线圈使物件内产生涡电流，借助探测线圈测定涡电流的改变，跳环实验中线圈接在直流电源上，闭合开关的瞬间，穿过套环的磁通量改变，套

6、环中产生感应电流，会跳起，属于演示楞次定律，A项错误；无论是涡流探伤技术，还是演示楞次定律，都需要产生感应电流，而感应电流的产生需在导电材料内，B项正确；金属探伤时，是探测器中通过交变电流，产生变化的磁场，当金属处于该磁场中时，该金属中会感应出涡流，在演示楞次定律的实验中，线圈接在直流电源上，闭合开关瞬间，穿过套环的磁通量仍会改变，套环中产生感应电流，会跳动，C项正确，D项错误。5(2021山东淄博统考T6)为探讨磁场对脑部神经组织的影响及临床医学应用，某小组查阅资料得知：“将金属线圈放置在头部上方几厘米处，给线圈通以上千安培、历时约几毫秒的脉冲电流，电流流经线圈产生瞬间的高强度脉冲磁场，磁场

7、穿过头颅对脑部特定区域产生感应电场及感应电流，而对脑神经产生电刺激作用，其装置如图所示。”同学们讨论得出的下列结论正确的是()A脉冲电流流经线圈，会产生高强度的磁场是电磁感应现象B脉冲磁场产生感应电场是电流的磁效应C若将脉冲电流改为恒定电流，可持续对脑神经产生电刺激作用D若脉冲电流最大强度不变，但缩短脉冲电流时间，则在脑部产生的感应电场及感应电流增强D脉冲电流流经线圈，产生磁场，属于电流产生磁场，是电流的磁效应，不是电磁感应现象，选项A错误；脉冲磁场产生感应电场是变化的磁场产生电场，属于电磁感应现象，不是电流的磁效应，选项B错误；若将脉冲电流改为恒定电流，只能产生恒定磁场，不能产生感应电场，不

8、能对脑神经产生电刺激作用，选项C错误；若脉冲电流最大强度不变，但是缩短脉冲电流时间，则电流变化率增大，流经线圈产生的磁场的变化率增大，导致在脑部产生的感应电场及感应电流增强，选项D正确。6为测量线圈L的直流电阻R0，某研究小组设计了如图所示电路。已知线圈的自感系数较大，两电表可视为理想电表，其示数分别记为U、I，实验开始前，S1处于断开状态，S2处于闭合状态。关于实验过程，下列说法不正确的是()A闭合S1，电流表示数逐渐增大至稳定值B闭合S1，电压表示数逐渐减小至稳定值C待两电表示数稳定后，方可读取U、I的值D实验结束后，应先断开S1D闭合S1，电流通过L流向电流表，由于线圈的自感电动势，导致

9、电路中电流慢慢增大，直到一稳定值，A选项不合题意；闭合S1，电压表示数等于线圈两端的电压，为UU外IR，电路中电流慢慢增大，直到一稳定值，电压表示数逐渐减小至稳定值，B选项不合题意；待两电表示数稳定后，方可读取U、I的值，此时R0eq f(U,I)，C选项不合题意；若先断开开关S1或先拆去电流表或先拆去电阻R，由于L的自感作用都会使L和电压表组成回路，原先L中有较大的电流通过，现在这个电流将反向通过电压表，并产生很大的反向电动势，可能造成电压表损坏，所以实验完毕应先断开开关S2，D选项符合题意。故选D。7(多选)如图所示，一导线弯成直径为d的半圆形闭合回路，虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁

10、场，方向垂直于回路所在的平面向里，回路以速度v向右匀速进入磁场，直径CD始终与MN垂直。从D点到达边界开始到C点进入磁场为止，下列说法中正确的是()ACD段直导线始终不受安培力B感应电流方向为逆时针方向C感应电动势的最大值EBdvD感应电动势的平均值eq o(E,sup6()eq f(1,8)BdvBD在闭合电路进入磁场的过程中，通过闭合电路的磁通量逐渐增大，根据楞次定律及安培定则可知感应电流的方向为逆时针方向不变，B项正确；电流方向由D到C，磁场垂直向里，根据左手定则可以判断，CD段受安培力向下，A项错误；当半圆闭合回路进入磁场一半时，这时等效长度最大，为eq f(d,2)，则感应电动势的最

11、大值Emeq f(1,2)Bdv，C错误；由法拉第电磁感应定律可得感应电动势的平均值为eq o(E,sup6()eq f(,t)eq f(1,8)Bdv，D项正确。8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不变，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(B,t)的大小应为()Aeq f(4B0,) Beq f(2B0,) C

12、eq f(B0,) Deq f(B0,2)C设圆的半径为r，线框总电阻为R，当线框以角速度匀速转动时，产生的感应电动势E1eq f(f(1,2)r2B0,f(,)eq f(B0r2,2)，当线框不动，而磁感应强度随时间变化时，E2eq f(1,2)r2eq f(B,t)，由eq f(E1,R)eq f(E2,R)得eq f(B,t)eq f(B0,)，C项正确。9光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图所示，抛物线的方程为yx2，其下半部处在一个沿水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是ya的直线(如图中的虚线所示)。一个小金属块从抛物线上yb(ba)处以速度v沿抛物线下滑，假设曲面足够长，则金属块

13、在曲面上滑动的过程中产生的焦耳热总量是()Amgb Beq f(1,2)mv2 Cmg(ba) Dmg(ba)eq f(1,2)mv2D金属块最终在磁场区域内往复运动，由初状态到末状态，根据能量守恒定律得E1E2Q初状态机械能E1mgbeq f(1,2)mv2末状态机械能E2mga产生的焦耳热总量QE1E2mg(ba)eq f(1,2)mv2。10(多选)如图所示的电路中，L为一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，D1、D2是两个完全相同的灯泡，E是内阻不计的电源。t0时刻，闭合开关S，经过一段时间后，电路达到稳定，t1时刻断开开关S。规定图示流过灯泡D1、D2的电流方向为正，分别用I1、I2

14、表示流过灯泡D1和D2中的电流，则以下各图中能定性描述I随时间t变化关系的是()ABCDAC开关S闭合后，电感线圈对电流的阻碍慢慢减小，即流过电感线圈的电流增大，所以I1慢慢减小，最后稳定时，电感线圈相当于一根导线，D1被短路，I1为0，开关S断开时，电感线圈阻碍自身电流变化，产生的感应电流流过灯泡D1，其方向与题图示流过灯泡D1的电流方向相反，由于电感线圈稳定时电流较大，所以I1由比原来电流更大的数值慢慢减小最后为0，A正确，B错误；开关S闭合后，I1减小，I2慢慢增大，最后稳定，开关S断开，原来通过D2的电流立即消失，C正确，D错误。11如图所示，匀强磁场中有一个用软导线制成的单匝闭合线圈

15、，线圈平面与磁场垂直。已知线圈的面积S0.3 m2、电阻R0.6 ，磁场的磁感应强度B0.2 T。现同时向两侧拉动线圈，线圈的两边在t0.5 s时间内合到一起。(1)感应电动势的平均值E；(2)感应电流的平均值I，并在图中标出电流方向；(3)通过导线横截面的电荷量q。解析(1)由法拉第电磁感应定律得感应电动势的平均值Eeq f(,t)磁通量的变化量BS，解得Eeq f(BS,t)代入数据得E0.12 V。(2)由闭合电路的欧姆定律可得平均电流Ieq f(E,R)代入数据得I0.2 A由楞次定律及安培定则可得，感应电流方向如图。(3)由电流的定义式Ieq f(q,t)可得电荷量qIt代入数据得q

16、0.1 C。答案(1)0.12 V(2)0.2 A(电流方向见解析图)(3)0.1 C12(2021山东威海统考)如图甲所示，放置在水平桌面上的两条光滑无限长金属导轨间距L1 m，质量m1 kg、电阻r1 的光滑导体棒垂直放在导轨上，导轨左端与阻值为R3 的电阻相连，其余电阻不计。两导轨间有方向垂直导轨平面向下，磁感应强度为B2 T的匀强磁场。现给导体棒施加一水平向右的恒定拉力F，并测出速度随时间变化的图像如图乙所示。甲乙(1)求导体棒运动过程中流过R电流的最大值；(2)求t1.6 s时导体棒的加速度大小；(3)若导体棒在开始运动的1.6 s内位移为x8 m，求这段时间内电阻R上产生的热量大小。解析(1)从速度时间图像可以看出，导体棒做切割磁感线运动的最大速度为vm10 m/s由EBLvIeq f(E,Rr