2023版高三一輪總復(fù)習(xí)物理（新教材新高考）課時分層作業(yè)28法拉第電磁感應(yīng)定律自感渦流

1、 課時分層作業(yè)(二十八)1如圖所示，金屬探測器是用來探測金屬的儀器，關(guān)于其工作原理，下列說法中正確的是()A探測器內(nèi)的探測線圈會產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場B只有有磁性的金屬才會被探測器探測到C探測到金屬是因為金屬中產(chǎn)生了渦流D探測到金屬是因為探測器中產(chǎn)生了渦流C金屬探測器探測金屬時，探測器內(nèi)的探測線圈會產(chǎn)生變化的磁場，被測金屬中產(chǎn)生了渦流，故選項A、D錯誤，C正確；所有的金屬都能在變化的磁場中產(chǎn)生渦流，選項B錯誤。2一個面積S4102 m2、匝數(shù)n100的線圈放在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直于線圈平面，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t變化的規(guī)律如圖所示A在開始的2 s內(nèi)穿過線圈的磁通量變化率大小等于0.04 Wb/sB在

2、開始的2 s內(nèi)穿過線圈的磁通量的變化量等于零C在開始的2 s內(nèi)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小等于8 VD在第3 s末線圈中的感應(yīng)電動勢等于零C由題中圖像的斜率可知，在開始的2 s內(nèi)，eq f(B,t)2 T/s，因此線圈磁通量的變化率為eq f(B,t)S24102 Wb/s8102 Wb/s，A項錯誤；因為第1 s和第2 s內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相反，所以在開始的2 s內(nèi)穿過線圈的磁通量的變化量不等于零，B項錯誤；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得Eneq f(B,t)S1008102 V8 V，可知線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小為8 V，C項正確；由題圖看出，第3 s末線圈中的磁通量為零，但磁通量的變化率不為零

3、，感應(yīng)電動勢不等于零，D項錯誤。3如圖所示，輕質(zhì)彈簧一端固定在天花板上，另一端拴接條形磁鐵。一個銅盤放在條形磁鐵的正下方的絕緣水平桌面上，控制磁鐵使彈簧處于原長，然后由靜止釋放磁鐵。不計磁鐵與彈簧之間的磁力作用，且磁鐵運(yùn)動過程中未與銅盤接觸，下列說法中正確的是()A磁鐵所受彈力與重力等大反向時，磁鐵的加速度為零B磁鐵下降過程中，俯視銅盤，銅盤中產(chǎn)生順時針方向的渦旋電流C磁鐵從靜止釋放到第一次運(yùn)動到最低點的過程中，磁鐵減少的重力勢能等于彈簧彈性勢能D磁鐵從靜止釋放到最終靜止的過程中，磁鐵減少的重力勢能大于銅盤產(chǎn)生的焦耳熱D磁鐵上下運(yùn)動時，由于穿過銅盤的磁通量發(fā)生變化，則在銅盤中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，銅

4、盤對磁鐵有磁場力，阻礙磁鐵的運(yùn)動，則當(dāng)磁鐵所受彈力與重力等大反向時，磁鐵因受到下面銅盤的作用力，故它的加速度不為零，A項錯誤；根據(jù)楞次定律及安培定則，磁鐵下降過程中，俯視銅盤，銅盤中產(chǎn)生逆時針方向的渦旋電流，B項錯誤；磁鐵從靜止釋放到第一次運(yùn)動到最低點的過程中，由于有電能產(chǎn)生，則磁鐵減少的重力勢能等于彈簧彈性勢能與產(chǎn)生的電能之和，C項錯誤；磁體最終靜止時彈簧有彈性勢能，則磁鐵從靜止釋放到最終靜止的過程中，磁鐵減少的重力勢能等于銅盤產(chǎn)生的焦耳熱與彈簧彈性勢能之和，D項正確。4(多選)圖1是工業(yè)上探測物件表面層內(nèi)部是否存在缺陷的渦流探傷技術(shù)的原理圖。其原理是用通電線圈使物件內(nèi)產(chǎn)生渦電流，借助探測線

5、圈測定渦電流的改變，從而獲得物件內(nèi)部是否斷裂及位置的信息。圖2是一個由帶鐵芯的線圈L、開關(guān)S和電源連接起來的跳環(huán)實驗裝置，將一個套環(huán)置于線圈L上且使鐵芯穿過其中，閉合開關(guān)S的瞬間，套環(huán)將立刻跳起。對以上兩個實例的理解正確的是()圖1圖2A渦流探傷技術(shù)運(yùn)用了電流的熱效應(yīng)，跳環(huán)實驗演示了自感現(xiàn)象B能被探測的物件和實驗所用的套環(huán)必須是導(dǎo)電材料C金屬探傷時接的是交流電，跳環(huán)實驗裝置中接的是直流電D以上兩個實例中的線圈所連接的電源也可以都是恒壓直流電源BC渦流探傷技術(shù)的原理是用通電線圈使物件內(nèi)產(chǎn)生渦電流，借助探測線圈測定渦電流的改變，跳環(huán)實驗中線圈接在直流電源上，閉合開關(guān)的瞬間，穿過套環(huán)的磁通量改變，套

6、環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流，會跳起，屬于演示楞次定律，A項錯誤；無論是渦流探傷技術(shù)，還是演示楞次定律，都需要產(chǎn)生感應(yīng)電流，而感應(yīng)電流的產(chǎn)生需在導(dǎo)電材料內(nèi)，B項正確；金屬探傷時，是探測器中通過交變電流，產(chǎn)生變化的磁場，當(dāng)金屬處于該磁場中時，該金屬中會感應(yīng)出渦流，在演示楞次定律的實驗中，線圈接在直流電源上，閉合開關(guān)瞬間，穿過套環(huán)的磁通量仍會改變，套環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流，會跳動，C項正確，D項錯誤。5(2021山東淄博統(tǒng)考T6)為探討磁場對腦部神經(jīng)組織的影響及臨床醫(yī)學(xué)應(yīng)用，某小組查閱資料得知：“將金屬線圈放置在頭部上方幾厘米處，給線圈通以上千安培、歷時約幾毫秒的脈沖電流，電流流經(jīng)線圈產(chǎn)生瞬間的高強(qiáng)度脈沖磁場，磁場

7、穿過頭顱對腦部特定區(qū)域產(chǎn)生感應(yīng)電場及感應(yīng)電流，而對腦神經(jīng)產(chǎn)生電刺激作用，其裝置如圖所示?！蓖瑢W(xué)們討論得出的下列結(jié)論正確的是()A脈沖電流流經(jīng)線圈，會產(chǎn)生高強(qiáng)度的磁場是電磁感應(yīng)現(xiàn)象B脈沖磁場產(chǎn)生感應(yīng)電場是電流的磁效應(yīng)C若將脈沖電流改為恒定電流，可持續(xù)對腦神經(jīng)產(chǎn)生電刺激作用D若脈沖電流最大強(qiáng)度不變，但縮短脈沖電流時間，則在腦部產(chǎn)生的感應(yīng)電場及感應(yīng)電流增強(qiáng)D脈沖電流流經(jīng)線圈，產(chǎn)生磁場，屬于電流產(chǎn)生磁場，是電流的磁效應(yīng)，不是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，選項A錯誤；脈沖磁場產(chǎn)生感應(yīng)電場是變化的磁場產(chǎn)生電場，屬于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，不是電流的磁效應(yīng)，選項B錯誤；若將脈沖電流改為恒定電流，只能產(chǎn)生恒定磁場，不能產(chǎn)生感應(yīng)電場，不

8、能對腦神經(jīng)產(chǎn)生電刺激作用，選項C錯誤；若脈沖電流最大強(qiáng)度不變，但是縮短脈沖電流時間，則電流變化率增大，流經(jīng)線圈產(chǎn)生的磁場的變化率增大，導(dǎo)致在腦部產(chǎn)生的感應(yīng)電場及感應(yīng)電流增強(qiáng)，選項D正確。6為測量線圈L的直流電阻R0，某研究小組設(shè)計了如圖所示電路。已知線圈的自感系數(shù)較大，兩電表可視為理想電表，其示數(shù)分別記為U、I，實驗開始前，S1處于斷開狀態(tài)，S2處于閉合狀態(tài)。關(guān)于實驗過程，下列說法不正確的是()A閉合S1，電流表示數(shù)逐漸增大至穩(wěn)定值B閉合S1，電壓表示數(shù)逐漸減小至穩(wěn)定值C待兩電表示數(shù)穩(wěn)定后，方可讀取U、I的值D實驗結(jié)束后，應(yīng)先斷開S1D閉合S1，電流通過L流向電流表，由于線圈的自感電動勢，導(dǎo)致

9、電路中電流慢慢增大，直到一穩(wěn)定值，A選項不合題意；閉合S1，電壓表示數(shù)等于線圈兩端的電壓，為UU外IR，電路中電流慢慢增大，直到一穩(wěn)定值，電壓表示數(shù)逐漸減小至穩(wěn)定值，B選項不合題意；待兩電表示數(shù)穩(wěn)定后，方可讀取U、I的值，此時R0eq f(U,I)，C選項不合題意；若先斷開開關(guān)S1或先拆去電流表或先拆去電阻R，由于L的自感作用都會使L和電壓表組成回路，原先L中有較大的電流通過，現(xiàn)在這個電流將反向通過電壓表，并產(chǎn)生很大的反向電動勢，可能造成電壓表損壞，所以實驗完畢應(yīng)先斷開開關(guān)S2，D選項符合題意。故選D。7(多選)如圖所示，一導(dǎo)線彎成直徑為d的半圓形閉合回路，虛線MN右側(cè)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁

10、場，方向垂直于回路所在的平面向里，回路以速度v向右勻速進(jìn)入磁場，直徑CD始終與MN垂直。從D點到達(dá)邊界開始到C點進(jìn)入磁場為止，下列說法中正確的是()ACD段直導(dǎo)線始終不受安培力B感應(yīng)電流方向為逆時針方向C感應(yīng)電動勢的最大值EBdvD感應(yīng)電動勢的平均值eq o(E,sup6()eq f(1,8)BdvBD在閉合電路進(jìn)入磁場的過程中，通過閉合電路的磁通量逐漸增大，根據(jù)楞次定律及安培定則可知感應(yīng)電流的方向為逆時針方向不變，B項正確；電流方向由D到C，磁場垂直向里，根據(jù)左手定則可以判斷，CD段受安培力向下，A項錯誤；當(dāng)半圓閉合回路進(jìn)入磁場一半時，這時等效長度最大，為eq f(d,2)，則感應(yīng)電動勢的最

11、大值Emeq f(1,2)Bdv，C錯誤；由法拉第電磁感應(yīng)定律可得感應(yīng)電動勢的平均值為eq o(E,sup6()eq f(,t)eq f(1,8)Bdv，D項正確。8如圖所示，均勻磁場中有一由半圓弧及其直徑構(gòu)成的導(dǎo)線框，半圓直徑與磁場邊緣重合，磁場方向垂直于半圓面(紙面)向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0。使該線框從靜止開始繞過圓心O、垂直于半圓面的軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動半周，在線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流?，F(xiàn)使線框保持圖中所示位置不變，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時間線性變化。為了產(chǎn)生與線框轉(zhuǎn)動半周過程中同樣大小的電流，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間的變化率eq f(B,t)的大小應(yīng)為()Aeq f(4B0,) Beq f(2B0,) C

12、eq f(B0,) Deq f(B0,2)C設(shè)圓的半徑為r，線框總電阻為R，當(dāng)線框以角速度勻速轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E1eq f(f(1,2)r2B0,f(,)eq f(B0r2,2)，當(dāng)線框不動，而磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間變化時，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項正確。9光滑曲面與豎直平面的交線是拋物線，如圖所示，拋物線的方程為yx2，其下半部處在一個沿水平方向的勻強(qiáng)磁場中，磁場的上邊界是ya的直線(如圖中的虛線所示)。一個小金屬塊從拋物線上yb(ba)處以速度v沿拋物線下滑，假設(shè)曲面足夠長，則金屬塊

13、在曲面上滑動的過程中產(chǎn)生的焦耳熱總量是()Amgb Beq f(1,2)mv2 Cmg(ba) Dmg(ba)eq f(1,2)mv2D金屬塊最終在磁場區(qū)域內(nèi)往復(fù)運(yùn)動，由初狀態(tài)到末狀態(tài)，根據(jù)能量守恒定律得E1E2Q初狀態(tài)機(jī)械能E1mgbeq f(1,2)mv2末狀態(tài)機(jī)械能E2mga產(chǎn)生的焦耳熱總量QE1E2mg(ba)eq f(1,2)mv2。10(多選)如圖所示的電路中，L為一個自感系數(shù)很大、直流電阻不計的線圈，D1、D2是兩個完全相同的燈泡，E是內(nèi)阻不計的電源。t0時刻，閉合開關(guān)S，經(jīng)過一段時間后，電路達(dá)到穩(wěn)定，t1時刻斷開開關(guān)S。規(guī)定圖示流過燈泡D1、D2的電流方向為正，分別用I1、I2

14、表示流過燈泡D1和D2中的電流，則以下各圖中能定性描述I隨時間t變化關(guān)系的是()ABCDAC開關(guān)S閉合后，電感線圈對電流的阻礙慢慢減小，即流過電感線圈的電流增大，所以I1慢慢減小，最后穩(wěn)定時，電感線圈相當(dāng)于一根導(dǎo)線，D1被短路，I1為0，開關(guān)S斷開時，電感線圈阻礙自身電流變化，產(chǎn)生的感應(yīng)電流流過燈泡D1，其方向與題圖示流過燈泡D1的電流方向相反，由于電感線圈穩(wěn)定時電流較大，所以I1由比原來電流更大的數(shù)值慢慢減小最后為0，A正確，B錯誤；開關(guān)S閉合后，I1減小，I2慢慢增大，最后穩(wěn)定，開關(guān)S斷開，原來通過D2的電流立即消失，C正確，D錯誤。11如圖所示，勻強(qiáng)磁場中有一個用軟導(dǎo)線制成的單匝閉合線圈

15、，線圈平面與磁場垂直。已知線圈的面積S0.3 m2、電阻R0.6 ，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.2 T。現(xiàn)同時向兩側(cè)拉動線圈，線圈的兩邊在t0.5 s時間內(nèi)合到一起。(1)感應(yīng)電動勢的平均值E；(2)感應(yīng)電流的平均值I，并在圖中標(biāo)出電流方向；(3)通過導(dǎo)線橫截面的電荷量q。解析(1)由法拉第電磁感應(yīng)定律得感應(yīng)電動勢的平均值Eeq f(,t)磁通量的變化量BS，解得Eeq f(BS,t)代入數(shù)據(jù)得E0.12 V。(2)由閉合電路的歐姆定律可得平均電流Ieq f(E,R)代入數(shù)據(jù)得I0.2 A由楞次定律及安培定則可得，感應(yīng)電流方向如圖。(3)由電流的定義式Ieq f(q,t)可得電荷量qIt代入數(shù)據(jù)得q

16、0.1 C。答案(1)0.12 V(2)0.2 A(電流方向見解析圖)(3)0.1 C12(2021山東威海統(tǒng)考)如圖甲所示，放置在水平桌面上的兩條光滑無限長金屬導(dǎo)軌間距L1 m，質(zhì)量m1 kg、電阻r1 的光滑導(dǎo)體棒垂直放在導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌左端與阻值為R3 的電阻相連，其余電阻不計。兩導(dǎo)軌間有方向垂直導(dǎo)軌平面向下，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2 T的勻強(qiáng)磁場?，F(xiàn)給導(dǎo)體棒施加一水平向右的恒定拉力F，并測出速度隨時間變化的圖像如圖乙所示。甲乙(1)求導(dǎo)體棒運(yùn)動過程中流過R電流的最大值；(2)求t1.6 s時導(dǎo)體棒的加速度大?。?3)若導(dǎo)體棒在開始運(yùn)動的1.6 s內(nèi)位移為x8 m，求這段時間內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量大小。解析(1)從速度時間圖像可以看出，導(dǎo)體棒做切割磁感線運(yùn)動的最大速度為vm10 m/s由EBLvIeq f(E,Rr