课时分层作业28　法拉第电磁感应定律　自感　涡流.docx

课时分层作业（二十八）4组在基础中考查学科功底i.如下图，金属探测器是用来探测金属的仪器，关于其工作原理，以下 说法中正确的选项是（）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，探测器内的探测线图会产生变化的磁场，被 测金属中产生了涡流，应选项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S=4X10-2 m2、匝数 = 100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8随时间f变化的规律如下图，那么以下判断正 确的是（）（B/T0|12/3/；4 </；一2卜-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，=-2 T/s,因此线圈磁 通量的变化率为拶S=-2X4X KF? Wb/s=-8X KT? Wb/s, A项错误；因为第 1 s和第2s内磁感应强度方向相反，所以在开始的2s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£= S=-10（）X8X10"2V=-8V,可知线圈中产生的感应电动势的大小为8V, C项正确；由题图看 出，第3s末线圈中的磁通量为零，但磁通量的变化率不为零，感应电动势不等 于零，D项错误。3 .如下图，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，以下说法中正确的选项是（）OA.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，那么在铜盘中会产 生感应电流，铜盘对磁铁有磁场力，阻碍磁铁的运动，那么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那么，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，那么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;磁体最终静止时弹黄有弹性势能，那么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 .（多项选择）图1是工业上探测物件外表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图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 山东淄博统考吁6）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，其装置如下图。”同学们讨论得出的以下结论正确的选项是（）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.假设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.假设脉冲电流最大强度不变，但缩短脉冲电流时间，那么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；假设将脉冲电流改为 恒定电流，只能产生恒定磁场，不能产生感应电场，不能对脑神经产生电刺激作 用，选项C错误；假设脉冲电流最大强度不变，但是缩短脉冲电流时间，那么电流 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的直流电阻岛，某研究小组设计了如下图电路。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、/,实验开始 前，S.处于断开状态，S2处于闭合状态。关于实验过程，以下说法不正确的选项是 ( )A.闭合Si,电流表示数逐渐增大至稳定值B.闭合Si,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、/的值D.实验结束后，应先断开SiD 闭合Si,电流通过L流向电流表，由于线圈的自感电动势，导致电路 中电流慢慢增大，直到一稳定值，A选项不合题意；闭合Si,电压表示数等于 线圈两端的电压，为U=U外一/R,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、 /的值,此时Ro=，C选项不合题意；假设先断开开关5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Sz, D选项符合题意。应选D。7 .(多项选择)如下图，一导线弯成直径为d的半圆形闭合回路，虚线右 侧有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直于回路所在的平面向里，回路以速 度。向右匀速进入磁场，直径CO始终与MN垂直。从。点到达边界开始到C 点进入磁场为止，以下说法中正确的选项是（）A.。段直导线始终不受安培力8 .感应电流方向为逆时针方向C.感应电动势的最大值£=及加D.感应电动势的平均值万=%"加BD 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那么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。到C,磁场垂直向里，根据左手定那么可以判断，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&那么感应电动势的最大值及加，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ED项正确。8.如下图，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，磁感应强度大小为瓦。使 该线框从静止开始绕过圆心。、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 间的变化率笔的大小应为（）XXX (XXAl X-.J XX_Jx.04c“ 瓦2s B0oA Ox D c7T7T九27rC 设圆的半径为，线框总电阻为R,当线框以角速度回匀速转动时，产生的感应电动势Ei=J=为守，当线框不动，而磁感应强度随时间变化时, 7T Z(f),C项正确。6组在综合中考查关键能力9.光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如下图，抛物线的方程为j= 好,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y = 的直线（如 图中的虚线所示）。一个小金属块从抛物线上）=仇力。）处以速度。沿抛物线下滑, 假设曲面足够长，那么金属块在曲面上滑动的过程中产生的焦耳热总量是（）A. mgb B. 2mv2 C ing（b-a） D.D 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 恒定律得西=6+。初状杰机械能Ei=mgb+mv2末状态机械能Ei=mga产生的焦耳热总量Q=E-Ei=mg（b-a）+1/nr2o 10 .（多项选择）如下图的电路中，L为一个自感系数很大、直流电阻不计的线 圈，Di、D2是两个完全相同的灯泡，E是内阻不计的电源。£=0时刻，闭合开 关S,经过一段时间后，电路到达稳定，力时刻断开开关S。规定图示流过灯泡 功、D2的电流方向为正，分别用力、/2表示流过灯泡Di和D2中的电流，那么以 下各图中能定性描述I随时间f变化关系的是（）I）! 台I）! 台CDAC 开关S闭合后，电感线圈对电流的阻碍慢慢减小，即流过电感线图的 电流增大，所以L慢慢减小，最后稳定时，电感线图相当于一根导线，Di被短 路，八为0,开关S断开时，电感线图阻碍自身电流变化，产生的感应电流流过 灯泡Di,其方向与题图示流过灯泡Di的电流方向相反，由于电感线图稳定时电 流较大，所以人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，心减小，“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 .如下图，匀强磁场中有一个用软导线制成的单匝闭合线圈，线圈平面 与磁场垂直。线圈的面积S=0.3m2、电阻R=0.6C,磁场的磁感应强度 =0.2 To现同时向两侧拉动线圈，线圈的两边在Af=0.5 s时间内合到一起。求 线圈在上述过程中：感应电动势的平均值E；感应电流的平均值/,并在图中标出电流方向；通过导线横截面的电荷量必解析(1)由法拉第电磁感应定律得感应电动势的平均值£=笔 磁通量的变化量AG=BAS,解得后=等代入数据得E=0.12 V。(2)由闭合电路的欧姆定律可得平均电流/代入数据得/=0.2A由楞次定律及安培定那么可得，感应电流方向如图。由电流的定义式/=*可得电荷量q=IAt代入数据得q=O.l Co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L= 1m,质量加=1kg、电阻，=1 O的光滑导体棒垂直放在导轨 上，导轨左端与阻值为R=3Q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=2 T的匀强磁场。现给导体棒施加一水平向右的恒定拉力凡 并测出速度随时间变化的图像如图乙所示。求导体棒运动过程中流过R电流的最大值;求t=1.6 s时导体棒的加速度大小;假设导体棒在开始运动的1.6 s内位移为x=8 m,求这段时间内电阻K上产生的热量大小。解析(1)从速度一时间图像可以看出，导体棒做切割磁感线运动的最大速 度为矶=10 m/s由 E=BLvar 俎 r BLVm .可得 Im R+r b A。(2)由牛顿第二定律可得F-Fit=ma当导体棒以最大速度匀速运动时，导体棒合外力为零所以尸=尸安m = B/mL=10N当f= 1.6 s时，导体棒的速度s=8 m/s此时广安，=R7=8NFF祜解得 a= =2 m/s2o(3)由能量守恒定律可知Fx=Q&+mv2t解得。总=48 J因为回路电流相同，那么有普=条解得 Qa=36 J。答案(1)5 A (2)2 m/s2 (3)36 J