2024版高考物理一轮总复习专题十电磁感应第2讲法拉第电磁感应定律自感涡流提能演练.docx

第2讲法拉第电磁感应定律、自感、涡流知识巩固练1.如图所示，闭合导线框的质量可以忽略不计，将它从如图所示的位置匀速拉出匀强磁场.若第一次用0.3 s时间拉出，外力所做的功为W1，通过导线截面的电荷量为q1；第二次用0.9 s时间拉出，外力所做的功为W2，通过导线截面的电荷量为q2，则()A.W1W2，q1q2B.W1W2，q1q2C.W1W2，q1q2D.W1W2，q1q2【答案】C【解析】第一次用0.3s时间拉出，第二次用0.9s时间拉出，两次速度比为31，由EBLv，两次感应电动势比为31，两次感应电流比为31，由于F安BIL，两次安培力比为31，由于匀速拉出匀强磁场，所以外力比为31，根据功的定义WFx，所以W1W231.根据电量qIt，感应电流I，感应电动势E，得q，所以q1q211，故W1W2，q1q2.故C正确.2.如图所示，abcd为水平放置的平行“”形光滑金属导轨，导轨间距为l，电阻不计.导轨间有垂直于导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B.金属杆放置在导轨上，与导轨的接触点为M、N，并与导轨成角.金属杆以的角速度绕N点由图示位置匀速转动到与导轨ab垂直，转动过程中金属杆与导轨始终接触良好，金属杆单位长度的电阻为r.则在金属杆转动的过程中()A.M、N两点电势相等B.金属杆中感应电流的方向由N流向MC.电路中感应电流的大小始终为D.电路中通过的电荷量为【答案】A【解析】根据题意可知，金属杆MN为电源，导轨为外电路，由于导轨电阻不计，外电路短路，M、N两点电势相等，A正确；转动过程中磁通量减小，根据楞次定律可知金属杆中感应电流的方向是由M流向N，B错误；由于切割磁场的金属杆长度逐渐变短，感应电动势逐渐变小，回路中的感应电流逐渐变小，C错误；因为导体棒MN在回路中的有效切割长度逐渐减小，所以接入电路的电阻逐渐减小，不能根据q计算通过电路的电荷量，D错误.3.(多选)如图所示的电路中，电感L的自感系数很大，电阻可忽略，D为理想二极管，则下列说法正确的有()A.当S闭合时，L1立即变亮，L2逐渐变亮B.当S闭合时，L1一直不亮，L2逐渐变亮C.当S断开时，L1立即熄灭，L2也立即熄灭D.当S断开时，L1突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭【答案】BD4.(2022年潮州模拟)电磁阻尼可以无磨损地使运动的线圈快速停下来.如图所示，扇形铜框在绝缘细杆作用下绕转轴O在同一水平面内快速逆时针转动，虚线把圆环分成八等份，扇形铜框恰好可以与其中一格重合.为使线框快速停下来，实验小组设计了以下几种方案，其中虚线为匀强磁场的理想边界，边界内磁场大小均相同，其中最合理的是()A B C D【答案】C5.零刻度在表盘正中间的电流计，非常灵敏，通入电流后，线圈所受安培力和螺旋弹簧的弹力作用达到平衡时，指针在示数附近的摆动很难停下，使读数变得困难.在指针转轴上装上的扇形铝框或扇形铝板，在合适区域加上磁场，可以解决此困难.下列方案合理的是()ABCD【答案】D【解析】当指针向左偏转时，铝框或铝板可能会离开磁场，产生不了涡流，起不到电磁阻尼的作用，指针不能很快停下，A、C方案不合理，A、C错误；磁场在铝框中间，当指针偏转角度较小时，铝框不能切割磁感线，不能产生感应电流，起不到电磁阻尼的作用，指针不能很快停下，B错误，D正确.6.(多选)涡流检测是工业上无损检测的方法之一.如图所示，线圈中通以一定频率的正弦式交变电流，靠近待测工件时，工件内会产生涡流，同时线圈中的电流受涡流影响也会发生变化.下列说法正确的是()A.涡流的磁场总是要阻碍穿过工件磁通量的变化B.涡流的频率等于通入线圈的交变电流的频率C.通电线圈和待测工件间存在恒定的作用力D.待测工件可以是塑料或橡胶制品【答案】AB综合提升练7.(2022年广州培正中学模拟)(多选)一跑步机的原理图如图所示，该跑步机水平底面固定有间距L0.8 m的平行金属电极，电极间充满磁感应强度大小B0.5 T、方向竖直向下的匀强磁场，且接有理想电压表和阻值为8 的定值电阻R，匀速运动的绝缘橡胶带上镀有电阻均为2 的平行细金属条，金属条间距等于电极长度为d且与电极接触良好.某人匀速跑步时，电压表的示数为0.8 V.下列说法正确的是()A.通过电阻R的电流为0.08 AB.细金属条的速度大小为2.5 m/sC.人克服细金属条所受安培力做功的功率为0.2 WD.每2 s内通过电阻R的电荷量为0.2 C【答案】BD【解析】由题知单根细金属条电阻为R12，匀速跑步时，始终只有一根细金属条在切割磁感线，其产生的电动势为EBLv，电压表测量R两端电压，由题知其示数为0.8V，即U·R0.8V，解得E1V，v2.5m/s，通过电阻R的电流为I0.1A，A错误，B正确；人克服细金属条所受安培力做功的功率为PFAvBILv0.1W，C错误；每2s内通过电阻R的电荷量为qIt0.1×2C0.2C，D正确.8.(2022年金华模拟)目前，许多停车场门口都设置车辆识别系统，在自动栏杆前、后的地面各自铺设相同的传感器线圈A、B，两线圈各自接入相同的电路，电路a、b端与电压有效值恒定的交变电源连接，如图所示.工作过程回路中流过交变电流，当以金属材质为主体的汽车接近或远离线圈时，线圈的自感系数会发生变化，导致线圈对交变电流的阻碍作用发生变化，使得定值电阻R的c、d两端电压就会有所变化，这一变化的电压输入控制系统，控制系统就能做出抬杆或落杆的动作.下列说法正确的是()A.汽车接近线圈A时，该线圈的自感系数减少B.汽车离开线圈B时，回路电流将减小C.汽车接近线圈B时，c、d两端电压升高D.汽车离开线圈A时，c、d两端电压升高【答案】D【解析】汽车上有很多钢铁，当汽车接近线圈时，相对于给线圈增加了铁芯，所以线圈的自感系数增大，感抗也增大，在电压不变的情况下，交流回路的电流将减小，所以R两端电压将减小，即c、d两端电压将减小，A、B、C错误，D正确.9.如图所示，匀强磁场的磁感应强度方向竖直向上，大小为B0，用电阻率为，横截面积为S的导线做成的边长为l的正方形线框abcd水平放置，OO'为过ad、bc两边中点的直线，线框全部都位于磁场中.现把线框右半部分固定不动，而把线框左半部分以OO'为轴向上转动60°，如图中虚线所示.(1)求转动过程中通过导线横截面的电荷量；(2)若转动后磁感应强度随时间按BB0kt变化(k为常量)，求出磁场对线框ab边的作用力大小随时间变化的关系式.解：(1)线框在转动过程中产生的平均感应电动势，在线框中产生的平均感应电流，R，转动过程中通过导线横截面的电荷量qt，联立解得q.(2)若转动后磁感应强度随时间按BB0kt变化，在线框中产生的感应电动势大小Ek，在线框中产生的感应电流I，线框ab边所受安培力的大小FBIl，联立解得F(B0kt).