课下巩固精练卷(32) 法拉第电磁感应定律 自感和涡流（Word练习）-【正禾一本通】2026年新高考物理高三一轮总复习高效讲义

[课下巩固精练卷(三十二)]　法拉第电磁感应定律　自感和涡流 (选择题每题5分，非选择题每题10分，建议用时：40分钟) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 【基础落实练】 1．(2024·甘肃高考)工业上常利用感应电炉冶炼合金，装置如图所示。当线圈中通有交变电流时，下列说法正确的是(　　 ) A．金属中产生恒定感应电流 B．金属中产生交变感应电流 C．若线圈匝数增加，则金属中感应电流减小 D．若线圈匝数增加，则金属中感应电流不变 解析：选B。当线圈中通有交变电流时，感应电炉金属内的磁通量会发生变化，金属中产生交变感应电流，A错误，B正确；若线圈匝数增加，根据电磁感应定律可知，感应电动势增大，则金属中感应电流变大，C、D错误。 2．一根绝缘硬质细导线顺次绕成如图所示的线圈，其中大圆的面积为S1，小圆的面积均为S2。垂直线圈平面方向有一随时间t变化的磁场，磁感应强度大小B＝B0＋kt，B0和k均为常量，则线圈中总的感应电动势大小为(　　 ) A．4kS1 B．4kS2 C．k|S1－4S2| D．k(S1＋4S2) 解析：选C。由法拉第电磁感应定律可得大圆线圈产生的感应电动势为E1＝＝S1＝kS1，每个小圆线圈产生的感应电动势均为E2＝＝S2＝kS2，由线圈的绕线方式和楞次定律可知，4个小圆线圈产生的感应电动势方向相同，大圆线圈产生的感应电动势方向与4个小圆线圈产生的感应电动势方向相反，所以线圈中总的感应电动势大小为E＝|E1－4E2|＝k|S1－4S2|，故C正确。 3．(2024·四川成都模拟)如图甲所示，边长l＝0.5 m、电阻R＝0.5 Ω的正方形金属线框ABCD左半部分处于匀强磁场中，磁场磁感应强度B的变化规律如图乙所示(图线为直线)。则t＝1 s时AB边受到的安培力大小为(　　 ) A．2 N B．4 N C．5 N D．6 N 解析：选A。由图乙可得E＝·S＝·＝0.5 V，则I＝＝1 A，t＝1 s时，B＝4 T，AB边受到的安培力大小为F＝IlB＝2 N，故A正确。 4．(多选)如图所示为法拉第圆盘发电机，半径为r的铜质圆盘绕其中心O的竖直轴以恒定角速度ω顺时针转动(从上向下看)，空间中存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B。圆盘平面和磁感线垂直，两电刷C、D分别与铜盘中心轴和边缘接触，两电刷间接有阻值为R的电阻，下列说法正确的是(　　 ) A．O点电势比D点高 B．通过R的电流方向由下至上 C．发电机的电动势为E＝ D．发电机的电动势为E＝Br2ω 解析：选AC。铜质圆盘转动时，根据右手定则可知，电流方向由D点指向O点，则O点相当于电源的正极，D点相当于电源的负极，则O点电势比D点高，通过R的电流方向由上至下，故A正确，B错误；发电机电动势为E＝Br＝Br·＝，故C正确，D错误。 5．如图所示的电路中，L1、L2、L3是三个相同的灯泡，线圈L的电阻和电源的内阻可忽略，D为理想二极管。下列判断正确的是(　　 ) A．开关S从断开状态突然闭合时，L1逐渐变亮，L2一直不亮，L3立即变亮 B．开关S从断开状态突然闭合时，L1、L2逐渐变亮，L3立即变亮再熄灭 C．开关S从闭合状态突然断开时，L1逐渐熄灭，L2突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭，L3立即熄灭 D．开关S从闭合状态突然断开时，L1、L2逐渐熄灭，L3突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭 解析：选C。由于二极管具有单向导电性，所以开关S从断开状态突然闭合时，二极管不能导通，L2一直不亮；此时L1、L3和L串联在同一回路中，L产生自感电动势阻碍通过其电流增大，所以通过L1和L3的电流逐渐增大，L1和L3均逐渐变亮，故A、B错误。开关S从闭合状态突然断开时，通过L3的电流立即变为零，所以L3立即熄灭；L产生自感电动势阻碍通过其电流减小，此时自感电动势的方向满足二极管导通的条件，所以L1、L2和L串联在同一回路中，通过L1的电流逐渐减小，L1逐渐熄灭，而由于L2开始时不亮，所以L2突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭，故C正确，D错误。 6．用电流传感器(电流传感器相当于电流表，其电阻可以忽略不计)研究自感现象的实验电路如图所示，电源的电动势为E，内阻为r，自感线圈L的自感系数足够大，其直流电阻值大于灯泡D的阻值，在t＝0时刻闭合开关S，经过一段时间后，在t＝t1时刻断开开关S。下列关于灯泡D中的电流随时间变化情况的图像可能正确的是(　　 ) 解析：选B。闭合开关的瞬间，灯泡中有一定的电流通过，过一段时间，随着自感线圈分流作用增大，灯泡中的电流变小，A、D错误；一段时间后，灯泡的电流稳定在某一值上，当断开开关时，自感线圈产生自感电动势，自感线圈中的电流与原来的电流方向相同，它与灯泡组成的电路中，感应电流沿逆时针方向，而灯泡中原来的电流沿顺时针方向，并且灯泡中的电流比稳定时要小一些，然后电流随自感电动势的减小而慢慢减小到0，B正确，C错误。 【综合提升练】 7．(多选)(2024·江西南昌二模)利用电磁阻尼现象的规律，可以制成如图所示的电磁制动器。如图是汽车上使用的电磁制动装置示意图。关于该电磁制动器，下列说法正确的是(　　) A．该电磁制动器未通过直接接触产生阻力，从而可以避免磨损 B．转盘的速度越大，制动力就越大 C．如果将线圈中的电流反向，将不能起到制动作用 D．因穿过转盘的磁通量未发生变化，转盘中无感应电流 解析：选AB。该电磁制动器未通过直接接触产生阻力，从而可以避免磨损，A正确；根据电磁感应定律，转盘的速度越大，感应电流越大，阻碍作用越强，B正确；运动导体可看成无数根过圆心的导体棒并联切割磁感线产生感应电流，如果将线圈中的电流反向，由楞次定律转盘产生的安培力依旧阻碍圆盘的转动，能起到制动作用，C、D错误。 8．(2024·湖南高考)如图，有一硬质导线Oabc，其中是半径为R的半圆弧，b为圆弧的中点，直线段Oa长为R且垂直于直径ac。该导线在纸面内绕O点逆时针转动，导线始终在垂直纸面向里的匀强磁场中。则O、a、b、c各点电势关系为(　　) A．φO>φa>φb>φc B．φO<φa<φb<φc C．φO>φa>φb＝φc D．φO<φa<φb＝φc 解析：选C。由题及几何关系可知Oa＝R，Ob＝R，Oc＝R，根据E＝Bl2ω可得EOa＝BR2ω，EOb＝B·5R2ω＝BR2ω，EOc＝B·5R2ω＝BR2ω，又EOa＝φO－φa，EOb＝φO－φb，EOc＝φO－φc，故φO>φa>φb＝φc，C正确。 9．(多选)(2023·全国甲卷)一有机玻璃管竖直放在水平地面上，管上有漆包线绕成的线圈，线圈的两端与电流传感器相连，线圈在玻璃管上部的5匝均匀分布，下部的3匝也均匀分布，下部相邻两匝间的距离大于上部相邻两匝间的距离，如图(a)所示。现让一个很小的强磁体在玻璃管内沿轴线从上端口由静止下落，电流传感器测得线圈中电流I随时间t的变化如图(b)所示。则(　　) A．小磁体在玻璃管内下降速度越来越快 B．下落过程中，小磁体的N极、S极上下颠倒了8次 C．下落过程中，小磁体受到的电磁阻力始终保持不变 D．与上部相比，小磁体通过线圈下部的过程中，磁通量变化率的最大值更大 解析：选AD。电流的峰值越来越大，即小磁铁在依次穿过每个线圈的过程中磁通量的变化率越来越快，因此小磁体的速度越来越大，A、D正确；假设小磁体是N极向下穿过线圈，则在穿入靠近每匝线圈的过程中磁通量向下增加，产生逆时针的电流，而在穿出远离每匝线圈的过程中磁通量向下减少，产生顺时针的电流，即电流方向相反，与题图(b)描述的穿过线圈的过程中电流方向变化相符，S极向下同理，故小磁体的N极、S极没有上下颠倒，B错误；线圈可等效为条形磁铁，线圈的电流越大则磁性越强，电流的大小是变化的，故小磁体受到的电磁阻力是变化的，不是一直不变的，C错误。 10．(2023·天津高考)如图所示，一不可伸长的轻绳上端固定，下端系在单匝匀质正方形金属框上边中点O处，框处于静止状态。一个三角形区域的顶点与O点重合，框的下边完全处在该区域中。三角形区域内加有随时间变化的匀强磁场，磁感应强度大小B与时间t的关系为B＝kt(k>0的常数)，磁场与框平面垂直，框的面积为框内磁场区域面积的2倍，金属框质量为m，电阻为R，边长为l，重力加速度为g，求： (1)金属框中的感应电动势大小E； (2)金属框开始向上运动的时刻t0。 解析：(1)根据法拉第电磁感应定律有 E＝·＝。 (2)由图可知线框受到的安培力为 FA＝IlB＝lB＝·kt 当线框开始向上运动时有mg＝FA 解得t0＝。 答案：(1)　(2) 11．光滑绝缘的水平面上有垂直平面的匀强磁场，磁场被分成区域 Ⅰ 和 Ⅱ ，宽度均为h，其俯视图如图(a)所示，两磁场磁感应强度随时间t的变化如图(b)所示，0～τ时间内，两区域磁场恒定，方向相反，磁感应强度大小分别为2B0和B0，一电阻为R，边长为h的刚性正方形金属框abcd平放在水平面上，ab、cd边与磁场边界平行。t＝0时，线框ab边刚好跨过区域 Ⅰ 的左边界以速度v向右运动。在τ时刻，ab边运动到距区域 Ⅰ 的左边界处，线框的速度近似为零，此时线框被固定，如图(a)中的虚线框所示。随后在τ～2τ时间内，Ⅰ 区磁感应强度线性减小到0，Ⅱ 区磁场保持不变；2τ～3τ时间内，Ⅱ 区磁感应强度也线性减小到0。求： (1)t＝0时线框所受的安培力F； (2)t＝1.2τ时穿过线框的磁通量Φ； (3)2τ～3τ时间内，线框中产生的热量Q。 解析：(1)由题图可知t＝0时线框切割磁感线产生的感应电动势为 E＝2B0hv＋B0hv＝3B0hv 则感应电流大小为 I＝＝ 线框所受的安培力为 F＝2B0h＋B0h＝ 方向水平向左。 (2)在τ时刻，ab边运动到距区域Ⅰ的左边界处，线框的速度近似为零，此时线框被固定，则t＝1.2τ时穿过线框的磁通量为 Φ＝1.6B0h·h－B0h·h＝ 方向垂直纸面向里。 (3)2τ～3τ时间内，Ⅱ 区磁感应强度也线性减小到0，则有E′＝＝＝ 感应电流大小为I′＝＝ 则2τ～3τ时间内，线框中产生的热量为 Q＝I′2Rτ＝。 答案：，方向水平向左 (2)　方向垂直纸面向里　 学科网（北京）股份有限公司 $