第12章 课时测评57 法拉第电磁感应定律 自感和涡流(word练习)-【金版新学案】2027年高考物理高三总复习大一轮复习讲义（广东专版）

**基本信息** 聚焦电磁感应核心规律，以题组形式构建"定律理解-模型应用-现象分析"的递进训练体系，强化物理观念与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |法拉第电磁感应定律|1题|多区域磁通量叠加计算|从公式推导到复杂线圈模型应用| |导体切割磁感线|4题|电磁阻尼/圆盘发电机/防抖技术|右手定则与E=BLv的情境化迁移| |自感|1题|低压转高压充电电路设计|自感电动势阻碍电流变化规律| |涡流与电磁驱动|4题+1计算题|铝笼转动/电磁悬挂/能量回收|涡流效应与电磁驱动的实际应用|

课时测评57　法拉第电磁感应定律　自感和涡流 (时间：30分钟　满分：50分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) (选择题1－10，每题4分，共40分) 题组1　法拉第电磁感应定律的理解及应用 1.(2026·河北石家庄月考)将一根绝缘硬质细导线顺次绕成如图所示的线圈，其中大圆面积为S1，小圆面积均为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.kS1 B.5kS2 C.k(S1－5S2) D.k(S1＋5S2) 答案：D 解析：由法拉第电磁感应定律，可得大圆线圈产生的感应电动势E1＝＝＝kS1，每个小圆线圈产生的感应电动势E2＝＝＝kS2，由线圈的绕线方式和楞次定律可得大、小圆线圈产生的感应电动势方向相同，故线圈中总的感应电动势大小为E＝E1＋5E2＝k(S1＋5S2)，故D正确，A、B、C错误。 题组2　导体切割磁感线产生的感应电动势 2．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(　　) 答案：A 解析：该装置的原理是利用电磁阻尼。薄板出现扰动时，穿过薄板表面的磁通量如果发生变化，就会产生感应电流，薄板就会受到安培力作用，安培力总是阻碍导体相对磁场的运动，从而使薄板尽快停下来。A中，薄板上、下、左、右运动时，磁通量都会发生变化，所以都会产生感应电流，都会受到安培力作用而很快停下来，故A正确；B中，薄板只有向左运动时，磁通量才会发生变化，才会产生感应电流，进而受到安培力作用而很快停下来，而向上、向下和向右运动时，不会产生感应电流，故B错误；C中，薄板只有向左运动较大距离时，磁通量才会发生变化，才会产生感应电流，进而受到安培力作用而很快停下来，而向上、向下和向右运动时，不会产生感应电流，故C错误；D中，薄板只有向左、向右运动时，磁通量才会发生变化，才会产生感应电流，进而受到安培力作用而很快停下来，而向上、向下运动时，不会产生感应电流，故D错误。 3．(多选)(2026·广东惠州期末)如图为法拉第圆盘发电机，半径为r的水平铜质圆盘绕过其中心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处高 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 答案：AC 解析：铜质圆盘转动时，根据右手定则可知，电流方向由D指向O点，则O点相当于电源的正极，D相当于电源的负极，则O点电势比D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，故C正确，D错误。 4.(多选)(2025·河南卷·T9)手机拍照时手的抖动产生的微小加速度会影响拍照质量，光学防抖技术可以消除这种影响。如图，镜头仅通过左、下两侧的弹簧与手机框架相连，两个相同线圈c、d分别固定在镜头右、上两侧，c、d中的一部分处在相同的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里。拍照时，手机可实时检测手机框架的微小加速度a的大小和方向，依此自动调节c、d中通入的电流Ic和Id的大小和方向(无抖动时Ic和Id均为零)，使镜头处于零加速度状态。下列说法正确的是(　　) A.若Ic沿顺时针方向，Id＝0，则表明a的方向向右 B.若Id沿顺时针方向，Ic＝0，则表明a的方向向下 C.若a的方向沿左偏上30°，则Ic沿顺时针方向，Id沿逆时针方向且Ic＞Id D.若a的方向沿右偏上30°，则Ic沿顺时针方向，Id沿顺时针方向且Ic＜Id 答案：BC 解析：Ic沿顺时针方向而Id＝0，则c线圈受到向右的安培力，镜头处于零加速度状态，则表明a的方向向左，A错误；Id沿顺时针方向而Ic＝0，则d线圈受到向上的安培力，镜头处于零加速度状态，则表明a的方向向下，B正确；若a的方向沿左偏上30°，说明手机框架给镜头向上以及向左的作用力，且向左的分力大于向上的分力，要使镜头处于零加速度状态，线圈c需要受到向右的安培力Fc、线圈d需要受到向下的安培力Fd，且Fc＞Fd，故可知Ic沿顺时针方向，Id沿逆时针方向，由F＝IlB可知Ic＞Id，C正确；若a的方向沿右偏上30°，说明手机框架给镜头向上以及向右的作用力，且向右的分力大于向上的分力，要使镜头处于零加速度状态，线圈c需要受到向左的安培力Fc、线圈d需要受到向下的安培力Fd，且Fc＞Fd，可知Ic沿逆时针方向，Id沿逆时针方向，且Ic＞Id，D错误。故选BC。 题组3　自感 5.(2025·浙江1月卷·T9)新能源汽车日趋普及，其能量回收系统可将制动时的动能回收再利用，当制动过程中回收系统的输出电压(U)比动力电池所需充电电压(U0)低时，不能直接充入其中。在下列电路中，通过不断打开和闭合开关S，实现由低压向高压充电，其中正确的是(　　) 答案：B 解析：该电路中当开关S断开时，整个电路均断开，则不能给动力电池充电，A错误；该电路中当S闭合后稳定时，线圈L中有电流通过，当S断开时L产生自感电动势阻碍电流减小，L相当电源，电源U与L中的自感电动势共同加在电池两端，从而实现由低压向高压充电，B正确；该电路中当S闭合后稳定时，线圈L中有电流通过，但当S断开时L也与电路断开，还是只有回收系统的电压U加在充电电池两端，则不能实现由低压向高压充电，C错误；该电路中当S闭合后稳定时，线圈L中有电流通过，但当S断开时电源U也断开，只有L产生的自感电动势加在充电电池两端，则不能实现由低压向高压充电，选项D错误。 题组4　涡流　电磁阻尼与电磁驱动 6．(多选)(2026·广东茂名期末)如图为某种售货机硬币识别系统简图。虚线框内存在磁场，从入口A进入的硬币沿斜面滚落，通过磁场区域后，由测速器测出速度大小，若速度在某一合适范围，挡板B自动开启，硬币就会沿斜面进入接收装置；否则挡板C开启，硬币进入另一个通道拒绝接受。下列说法正确的是(　　) A．磁场能使硬币的速度增大得更快 B．由于磁场的作用，硬币的机械能减小 C．硬币进入磁场的过程会受到来自磁场的阻力 D．如果没有磁场，则测速器示数会更大一些 答案：BCD 解析：根据题意可知，硬币进入磁场和离开磁场时，穿过硬币的磁通量发生变化，硬币中产生感应电流，硬币受到安培力作用会阻碍硬币与磁场的相对运动，即硬币进入磁场的过程会受到来自磁场的阻力，若磁场阻力大于硬币重力沿斜面的分力，硬币将做减速运动，若磁场阻力等于硬币重力沿斜面的分力，硬币将匀速进入磁场，若磁场阻力小于硬币重力沿斜面的分力，硬币继续加速运动，但速度增加变慢，综上所述，A错误，C正确；安培力对硬币做负功，使硬币的机械能减小，故B正确；如果没有磁场，对硬币没有阻碍作用，由动能定理可知，硬币到达测速器位置时速度更大一些，故D正确。 7.(多选)(2026·广东深圳模拟)电磁悬挂的结构示意图如图所示，电磁悬挂不同于空气悬挂，其仍使用弹簧提供支撑力，但可调阻尼减震器内部不是传统的液压机油，而是磁流变液。磁流变液的特点就是可通过电流产生的磁场来灵活调节磁流变液的粘度，从而控制减震器的阻尼，也就是改变悬挂的软硬，且磁场越强，磁流变液的粘度越高，减震器的阻尼越大。下列说法正确的是(　　) A.磁流变液是利用了电流的磁效应 B.磁流变液是利用了电流的热效应 C.电流越强，悬挂越软，乘坐的舒适感越好 D.电流越强，悬挂越硬，乘坐颠簸感越强 答案：AD 解析：根据题目给出的信息可以判断，磁流变液是利用了电流的磁效应，故A正确，B错误；电流越强，磁流变液的粘度越高，减震器的阻尼越大，相当于弹簧的劲度系数越大，即悬挂越硬，故给人造成的颠簸感越强，故C错误，D正确。 8.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 答案：C 解析：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的电流增大，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的电流减小，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。 9．(2026·广东广州模拟)某个铝笼置于U形磁体的两个磁极间，铝笼可以绕支点自由转动，其截面图如图所示。开始时，铝笼和磁体均静止，转动磁体，会发现铝笼也会跟着发生转动，下列说法正确的是(　　) A．铝笼是因为受到安培力而转动的 B．铝笼转动的速度的大小和方向与磁体相同 C．磁体从图示位置开始逆时针(从上向下看)转动时，铝笼截面abcd中的感应电流的方向为a→d→c→b→a D．当磁体停止转动后，如果忽略空气阻力和摩擦阻力，铝笼将保持匀速转动 答案：A 解析：磁体从题图所示位置开始逆时针转动时，导致通过铝笼截面的磁通量增加，从而产生感应电流，方向为a→b→c→d→a，因而受到安培力作用，导致铝笼转动，A正确，C错误；根据楞次定律可知，为阻碍磁通量的增加，则铝笼与磁体转动方向相同，但快慢不相同，铝笼的转速一定比磁体的转速小，B错误；当磁体停止转动后，如果忽略空气阻力和摩擦阻力，由于铝笼转动的过程中仍然能产生感应电流，所以铝笼会受到反方向安培力作用逐渐减速直到停止运动，D错误。 10．(14分)(2025·广东广州二模)如图，水平面内固定有平行长直金属导轨ab、cd和金属圆环；金属杆MN垂直导轨静止放置，金属杆OP一端在圆环圆心O处，另一端与圆环接触良好。水平导轨区域、圆环区域有等大反向的匀强磁场。OP绕O点逆时针匀速转动；闭合K，待MN匀速运动后，使OP停止转动并保持静止。已知磁感应强度大小为B，MN质量为m，OP的角速度为ω，OP长度、MN长度和平行导轨间距均为L，MN和OP的电阻阻值均为r，忽略其余电阻和一切摩擦，求： (1)闭合K瞬间MN所受安培力大小和方向； (2)MN匀速运动时的速度大小； (3)从OP停止转动到MN停止运动的过程，MN产生的焦耳热。 答案：(1)　方向水平向左　(2)ωL　(3) 解析：(1)当OP绕O点逆时针匀速转动时，由右手定则可知O点电势高，OP切割磁感线产生的感应电动势为E＝BωL2 闭合K瞬间，由闭合电路欧姆定律可知，通过MN的电流大小为I＝，方向由M到N 则MN所受安培力大小为F＝ILB＝ 由左手定则可知，安培力方向水平向左。 (2)闭合K后，则有MN向左做加速运动，速度逐渐增大，MN切割磁感线产生感应电动势，感应电流方向与原电流方向相反，减弱原电流，可知MN受安培力逐渐减小，做加速度减小的加速运动，当MN中电流减小到零时，安培力为零，加速度为零，MN的速度达到最大，设为v，此时做匀速直线运动，则MN切割磁感线产生的感应电动势与OP切割磁感线产生的感应电动势大小相等，可知 EMN＝BLv＝BωL2 解得v＝ωL。 (3)从OP停止转动到MN停止运动的过程，由能量守恒定律可知，电路中产生的焦耳热为 Q＝mω2L2 MN产生的焦耳热为QMN＝mω2L2。 学科网（北京）股份有限公司 $