2026届高三物理一轮复习专项训练　第32讲 法拉第电磁感应定律、自感和涡流

第32讲　法拉第电磁感应定律、自感和涡流 单元测试 1． 选择题： 1.随时间变化的磁场垂直穿过多匝闭合线圈，关于线圈中的感应电动势和感应电流的描述正确的是（　　） A.感应电动势的大小与线圈的匝数无关 B.穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大 C.穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大 D.感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同 2.（2025·湖北十堰期末）下列图中的设备或元件不是利用涡流的是（　　） 3.（2025·广东容山中学期末）扫描隧道显微镜（STM）可用来探测样品表面原子尺度上的形貌。为了有效隔离外界振动对STM的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小振动，如图所示。无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒定磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是（　　） 4.（2025·陕西汉中期末）某小组设计了一种呼吸监测方案：在人身上缠绕弹性金属线圈，观察人呼吸时处于匀强磁场中的线圈面积变化产生的电压，了解人的呼吸状况。如图所示，线圈P的匝数为n，磁场的磁感应强度大小为B，方向与线圈轴线的夹角为θ。若某次吸气时，在t时间内每匝线圈面积增加了S，则线圈P在该时间内的平均感应电动势为（　　） A. B. C. D. 5.（2024·广东高考4题）电磁俘能器可在汽车发动机振动时利用电磁感应发电实现能量回收，结构如图甲所示。两对永磁铁可随发动机一起上下振动，每对永磁铁间有水平方向的匀强磁场，磁感应强度大小均为B。磁场中，边长为L的正方形线圈竖直固定在减震装置上。某时刻磁场分布与线圈位置如图乙所示，永磁铁振动时磁场分界线不会离开线圈。关于图乙中的线圈。下列说法正确的是（　　） A.穿过线圈的磁通量为BL2 B.永磁铁相对线圈上升越高，线圈中感应电动势越大 C.永磁铁相对线圈上升越快，线圈中感应电动势越小 D.永磁铁相对线圈下降时，线圈中感应电流的方向为顺时针方向 6.（2025·天津静海一中期末）如图所示，L是自感系数很大、电阻很小的线圈，P、Q是两个相同的小灯泡，开始时，开关S处于闭合状态，P灯微亮，Q灯正常发光，断开开关（　　） A.P与Q同时熄灭 B.P比Q先熄灭 C.Q闪亮后再熄灭 D.P闪亮后再熄灭 7.〔多选〕（2025·湖北襄阳期末）图甲为某款“自发电”无线门铃按钮，其“发电”原理如图乙所示，按下门铃按钮过程磁铁靠近螺线管，松开门铃按钮磁铁远离螺线管回归原位置。下列说法正确的是（　　） A.按下按钮过程，螺线管P端电势较高 B.松开按钮过程，螺线管P端电势较高 C.按住按钮不动，螺线管中产生恒定的感应电动势 D.若按下和松开按钮的时间相同，螺线管中产生大小相同的感应电动势 8.〔多选〕（2025·湖南浏阳期末）如图所示，水平放置足够长光滑金属导轨abc和de，ab与de平行，bc是以O为圆心的圆弧导轨，圆弧be左侧和扇形Obc内有方向如图的匀强磁场，金属杆OP的O端与e点用导线相接，P端与圆弧bc接触良好，初始时，可滑动的金属杆MN静止在平行导轨上，若杆OP绕O点在匀强磁场区内从b到c匀速转动时，回路中始终有电流，则此过程中，下列说法正确的有（　　） A.杆OP产生的感应电动势恒定 B.杆OP受到的安培力不变 C.杆MN做匀加速直线运动 D.杆MN中的电流逐渐减小 9.〔多选〕（2025·北京朝阳区期末）如图所示，在0≤x≤3l的区域内存在着垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小为B，粗细均匀的正方形金属线框abcd位于xOy平面内，线框的bc边与x轴重合，cd边与y轴重合，线框的边长为l，每条边的电阻为R。现让线框从图示位置由静止开始沿x轴正方向以加速度a做匀加速直线运动，则下列说法正确的是（　　） A.进入磁场时，线框中的电流沿abcda方向，出磁场时，线框中的电流沿adcba方向 B.进入磁场时，c端电势比d端电势高，出磁场时，b端电势比a端电势高 C.a、b两端电压的最大值为Bl D.线框中的最大电功率为 10.〔多选〕（2025·重庆一中期末）如图甲所示，发光竹蜻蜓是一种常见的儿童玩具，它在飞起时能够持续发光。某同学对竹蜻蜓的电路作出简化，如图乙所示，半径为L的导电圆环绕垂直于圆环平面、通过圆心O的金属轴O1O2以角速度ω逆时针匀速转动（俯视）。圆环上接有电阻均为r的三根金属辐条OP、OQ、OR，辐条互成120°角。在圆环左半部分张角也为120°角的范围内（两条虚线之间）分布着垂直于圆环平面向下磁感应强度为B的匀强磁场，在转轴O1O2与圆环的边缘之间通过电刷M、N与一个LED灯相连。假设LED灯电阻为r，其他电阻不计，从辐条OP进入磁场开始计时。在辐条OP转过磁场区域的过程中，下列说法中正确的是（　　） A.O、P两端间的电压为BL2ω B.通过LED灯的电流为 C.整个装置消耗的电能为 D.增大磁感应强度可以使LED灯变得更亮 11.（多选）如图所示，在MN右侧区域有垂直于纸面向里的匀强磁场，其磁感应强度随时间变化的关系为B＝kt（k为大于零的常量）。一高为a、电阻为R的正三角形金属线框向右匀速运动。在t＝0时刻，线框底边恰好到达MN处；在t＝T时刻，线框恰好完全进入磁场。在线框匀速进入磁场的过程中 （　　） A.线框中的电流始终为逆时针方向 B.线框中的电流先逆时针方向，后顺时针方向 C.t＝ 时刻，流过线框的电流大小为 D.t＝ 时刻，流过线框的电流大小为 12.（多选）如图甲所示，发光竹蜻蜓是一种常见的儿童玩具，它在飞起时能够持续发光。某同学对竹蜻蜓的电路作出简化，如图乙所示，半径为L的导电圆环绕垂直于圆环平面、通过圆心O的金属轴O1O2以角速度ω逆时针匀速转动（俯视）。圆环上接有电阻均为r的三根金属辐条OP、OQ、OR，辐条互成120°角。在圆环左半部分张角也为120°角的范围内（两条虚线之间）分布着垂直圆环平面向下磁感应强度为B的匀强磁场，在转轴O1O2与圆环的边缘之间通过电刷M、N与一个LED灯相连。假设LED灯电阻为r，其他电阻不计，从辐条OP进入磁场开始计时。在辐条OP转过磁场区域的过程中，下列说法中正确的是（　　） A.OP两端电压为 BL2ω B.通过LED灯的电流为 C.整个装置消耗的电能为 D.增大磁感应强度可以使LED灯发光时更亮 参考答案： 1.C　由法拉第电磁感应定律可知E＝n，感应电动势的大小与匝数成正比，A错误；感应电动势大小与磁通量的变化率成正比，磁通量变化越快，感应电动势越大，C正确；感应电动势的大小与磁通量的大小以及磁通量的变化量的大小无关，所以B错误；感应电流产生的磁场阻碍原磁场的变化，可能与原磁场方向相同，也可能与原磁场方向相反，D错误。 2.B　金属探测器、真空冶炼炉都是利用涡流现象工作的，磁电式仪表也是利用涡流能让指针快速稳定，变压器中的硅钢片是为了防止涡流产生铁损。故选。 3.A　底盘上的紫铜薄板出现扰动时，其振动方向不确定，在B、D两种情况下，紫铜薄板上下振动时，不会产生涡流，从而不会受到电磁阻尼作用；在C这种情况下，紫铜薄板上下及左右振动时，都不会产生涡流，从而不会受到电磁阻尼作用；在A这种情况下，紫铜薄板上下及左右振动时，都会产生涡流，受到电磁阻尼作用，A正确。 4.A　根据法拉第电磁感应定律有＝n＝nBcos θ·＝，故选A。 5.D　根据图乙可知此时穿过线圈的磁通量为0，故A错误；根据法拉第电磁感应定律可知永磁铁相对线圈上升越快，磁通量变化越快，线圈中感应电动势越大，故B、C错误；永磁铁相对线圈下降时，根据楞次定律可知线圈中感应电流的方向为顺时针方向，故D正确。 6.D　由L的电阻很小，开关S闭合时，Q灯正常发光，P灯微亮，可知断开开关前通过Q灯的电流远大于通过P灯的电流，通过L的电流大可通过P灯的电流，断开开关时，Q所在电路断开，立即熄灭，由于自感，L中产生感应电动势，与P组成闭合回路，故P灯闪亮后再熄灭，故选D。 7.BD　按下按钮过程，穿过螺线管的磁通量向左增大，根据楞次定律可知，螺线管中感应电流为从P端流入，从Q端流出，螺线管充当电源，则Q端电势较高，故A错误；松开按钮过程，穿过螺线管的磁通量向左减小，根据楞次定律可知，螺线管中感应电流为从Q端流入，从P端流出，螺线管充当电源，则P端电势较高，故B正确；按住按钮不动，穿过螺线管的磁通量不变，螺线管中不会产生感应电动势，故C错误；按下和松开按钮过程，若按下和松开按钮的时间相同，螺线管中磁通量的变化率相同，根据法拉第电磁感应定律可知，螺线管中产生的感应电动势大小相同，故D正确。 8.AD　杆OP转动切割磁感线产生的感应电动势为E＝Br2ω，因为杆OP匀速转动，所以杆OP产生的感应电动势恒定，故A正确；杆OP匀速转动产生的感应电动势产生的感应电流由M到N通过MN，由左手定则可知杆MN将向左运动切割磁感线，由于MN切割磁感线产生的感应电流方向由N到M，使回路中的电流逐渐减小，则杆OP受到的安培力减小，杆MN中的电流逐渐减小，受到的安培力逐渐减小，加速度逐渐减小，故B、C错误，D正确。 9.AD　由右手定则判断出感应电流方向，可知，A正确；进入磁场时，cd相当于电源，d是正极，c端电势比d端电势低，出磁场时，ab相当于电源，a是正极，b端电势比a端电势低，B错误；ab边与磁场右边界重合时，线框的速度最大，a、b两端电压最大，由匀变速直线运动规律有4l＝at2，v＝at，由法拉第电磁感应定律有E＝Blv，又＝E，联立得电压的最大值Uabmax＝Bl，C错误；ab边与磁场右边界重合时，线框中的电功率最大，最大值为Pmax＝＝＝，D正确。 10.BCD　辐条OP进入磁场匀速转动时有E＝BL×，在电路中OP相当于内阻为r的电源，另外两根金属辐条和LED灯并联，故而电路的总电阻为R＝，O、P两端间的电压为电源的路端电压，即U＝×＝，通过LED灯的电流是I＝＝，故A错误，B正确；整个装置消耗的电能W＝Q＝t＝××＝，故C正确；由通过LED灯中电流I＝知，增大磁感应强度可以使LED灯变得更亮，故D正确。 11.AD　根据楞次定律可知，穿过线框的磁通量增加，则线框中的电流始终为逆时针方向，故A正确，B错误；线框的边长为 ，t＝ 时刻，线框切割磁感线的有效长度为 ，感应电动势E＝Bv＝ ×v× ＝＝ ，线框中因磁感应强度变化产生的感应电动势E'＝ S＝k× × × ×a＝ ka2，则流过线框的电流大小为I＝＝ ，故C错误，D正确。 12.BCD　辐条OP进入磁场匀速转动时有E＝BL× ，在电路中OP相当于内阻为r的电源，另外两根金属辐条和LED灯并联，故而电路的总电阻R＝ ，OP两端的电压为电源的路端电压U＝×＝ ，流过LED灯的电流是I＝＝ ，故A错误，B正确；整个装置消耗的电能W＝Q＝ t＝××＝ ，故C正确；由LED灯中电流为I＝ 知，增大磁感应强度可以使LED灯变得更亮，故D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $$