2025屆高考物理一輪復習課時作業(yè)46法拉第電磁感應定律自感現(xiàn)象含解析魯科版

PAGE7-課時作業(yè)46法拉第電磁感應定律自感現(xiàn)象時間：45分鐘1.掃描隧道顯微鏡(STM)可用來探測樣品表面原子尺度上的形貌，為了有效隔離外界振動對STM的擾動，在圓底盤周邊沿其徑向對稱地安裝若干對紫銅薄板，并施加磁場來快速衰減其微小振動，如圖所示．無擾動時，按下列四種方案對紫銅薄板施加恒磁場；出現(xiàn)擾動后，對于紫銅薄板上下及左右振動的衰減最有效的方案是(A)解析：衰減的原理是當紫銅薄板上下及左右振動時，均在紫銅薄板內產(chǎn)生感應電流，薄板受到安培力作用阻礙其運動．只有A選項中當紫銅薄板上下及左右振動時，板中均會產(chǎn)生感應電流．2.在如圖所示的電路中，a、b為兩個完全相同的燈泡，L為自感線圈，E為電源，S為開關．下列說法正確的是(B)A．合上開關S，a、b同時亮B．合上開關S，a先亮、b后亮C．將原來閉合的開關S斷開，a先熄滅、b后熄滅D．將原來閉合的開關S斷開，b先熄滅、a后熄滅解析：合上開關S，自感線圈L中磁通量發(fā)生變更產(chǎn)生自感電動勢，導致a先亮、b后亮，選項A錯誤，B正確；將原來閉合的開關S斷開，自感線圈L中磁通量發(fā)生變更產(chǎn)生自感電動勢，兩個燈泡和自感線圈形成閉合回路，則a、b漸漸變暗并同時熄滅，選項C、D錯誤．3．如圖甲所示，10匝銅導線制成的線圈兩端M、N與一電壓表相連，線圈內磁場方向垂直紙面對里，線圈中磁通量的變更規(guī)律如圖乙所示．下列說法正確的是(D)A．電壓表的正接線柱接線圈的N端B．線圈中磁通量的變更量為1.5WbC．線圈中磁通量的變更率為1.5Wb/sD．電壓表的示數(shù)為5V解析：由楞次定律可知線圈中感應電流的方向為逆時針方向，則M端比N端的電勢高，所以電壓表“＋”接線柱接M端，故A錯誤；磁通量的變更須要時間，由于未說明變更時間，故B錯誤；磁通量的變更率為eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(0.15－0.10,0.1)Wb/s＝0.5Wb/s，C錯誤；依據(jù)法拉第電磁感應定律有E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝10×0.5V＝5V，所以電壓表示數(shù)為5V，D正確．4．(多選)目前無線電力傳輸已經(jīng)比較成熟，如圖所示為一種非接觸式電源供應系統(tǒng)．這種系統(tǒng)基于電磁感應原理可無線傳輸電力，兩個感應線圈可以放置在左右相鄰或上下相對的位置，原理示意圖如圖所示．利用這一原理，可以實現(xiàn)對手機進行無線充電．下列說法正確的是(BD)A．若A線圈中輸入電流，B線圈中就會產(chǎn)生感應電動勢B．只有A線圈中輸入變更的電流，B線圈中才會產(chǎn)生感應電動勢C．A中電流越大，B中感應電動勢越大D．A中電流變更越快，B中感應電動勢越大解析：本題考查電磁感應現(xiàn)象．依據(jù)電磁感應原理，只有A線圈中輸入變更的電流，B線圈中才會產(chǎn)生感應電動勢，若A線圈中輸入恒定電流，B線圈中不會產(chǎn)生感應電動勢，選項A錯誤，B正確；依據(jù)法拉第電磁感應定律，A線圈中電流變更越快，B線圈中感應電動勢越大，選項D正確，C錯誤．5.如圖所示的電路，開關閉合，電路處于穩(wěn)定狀態(tài)，在某時刻t1突然斷開開關S，則通過電阻R1中的電流I1隨時間變更的圖線可能是下圖中的(D)解析：當斷開開關，原來通過R1的電流馬上消逝，由于電磁感應，線圈L產(chǎn)生自感電動勢阻礙自身電流變更，產(chǎn)生的感應電流流過電阻R1，其方向與原來流過電阻R1的電流方向相反，漸漸減小最終為0，故D正確．6.(多選)如圖所示，等邊三角形導體框abc邊長為l，bd⊥ac，導體框繞軸bd以角速度ω勻速轉動，導體框所在空間有豎直向上、磁感應強度為B的勻強磁場．下列說法正確的是(AD)A．導體框中無感應電流B．導體框中產(chǎn)生正弦交變電流C．a(chǎn)、d兩點間電勢差為0D．a(chǎn)、d兩點間電勢差為eq\f(1,8)Bl2ω解析：由于導體框平面始終與磁場方向平行，則穿過導體框的磁通量始終為零，即導體框中無感應電流，選項A正確，B錯誤；由導體棒在磁場中轉動切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢可知，a、d兩點間的電勢差為E＝eq\f(1,2)Bω(eq\f(l,2))2＝eq\f(1,8)Bωl2，選項C錯誤，D正確．7．輕質細線吊著一質量為m＝0.42kg、邊長為L＝1m、匝數(shù)n＝10的正方形線圈，其總電阻為r＝1Ω.在線圈的中間位置以下區(qū)域分布著磁場，如圖甲所示．磁場方向垂直紙面對里，磁感應強度大小隨時間變更關系如圖乙所示．(g取10m/s2)(1)推斷線圈中產(chǎn)生的感應電流的方向是順時針還是逆時針；(2)求線圈的電功率；(3)求在t＝4s時輕質細線的拉力大?。馕觯?1)由楞次定律知感應電流的方向為逆時針方向．(2)由法拉第電磁感應定律得E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝n·eq\f(1,2)L2eq\f(ΔB,Δt)＝0.5V則P＝eq\f(E2,r)＝0.25W.(3)通過線圈的電流I＝eq\f(E,r)＝0.5A，由題圖乙可知當t＝4s時，B＝0.6T，線圈受到的安培力F安＝nBIL由平衡條件得F安＋F線＝mg聯(lián)立解得F線＝1.2N.答案：(1)逆時針(2)0.25W(3)1.2N8．小明同學做驗證斷電自感現(xiàn)象的試驗，他找來帶鐵芯的線圈L、小燈泡A、開關S和電池組E，用導線將它們連接成如圖所示的電路．檢查電路后，閉合開關S，小燈泡發(fā)光；再斷開開關S，小燈泡僅有不顯著的延時熄滅現(xiàn)象．下列說法正確的是(B)A．斷開開關S，肯定沒電流流過小燈泡B．開關S斷開前后，流過小燈泡的電流方向相反C．小燈泡未閃亮的緣由是線圈電阻偏小D．小燈泡未閃亮的緣由是線圈的自感系數(shù)較小解析：由電路圖可知，燈泡與線圈并聯(lián)后接入電路，斷開開關瞬間，線圈與燈泡組成閉合電路，線圈產(chǎn)生自感電動勢，阻礙電流的減小，有電流流過小燈泡，故A錯誤；斷開開關瞬間，燈泡中原來的由電源供應的電流消逝，燈泡與線圈構成閉合回路，通過線圈的電流減小，線圈中的電流流過燈泡，所以開關S斷開前后流過小燈泡的電流方向相反，故B正確；線圈電阻偏小，穩(wěn)定時流過燈泡的電流小于流過線圈的電流，斷開開關時，依據(jù)楞次定律，由電源供應應燈泡的電流馬上消逝，而線圈中產(chǎn)生自感電動勢阻礙電流的減小，燈泡與線圈組成新的回路，燈泡會發(fā)生閃亮現(xiàn)象，故C錯誤；線圈的自感系數(shù)較大，產(chǎn)生的自感電動勢較大，但不能變更穩(wěn)定時燈泡和線圈中電流的大小，故D錯誤．9.(多選)如圖所示，在邊長為a的等邊三角形區(qū)域內有勻強磁場，磁感應強度大小為B，其方向垂直于紙面對外，一個邊長也為a的等邊三角形導線框EFG正好與上述磁場區(qū)域的邊界重合，而后繞其幾何中心O點在紙面內以角速度ω順時針勻速轉動，于是線框EFG中產(chǎn)生感應電動勢，若轉過60°后線框轉到圖中的虛線位置，則在這段時間內(BC)A．感應電流方向為E→G→F→EB．感應電流方向為E→F→G→EC．平均感應電動勢大小等于eq\f(\r(3)ωa2B,4π)D．平均感應電動勢大小等于eq\f(\r(3)ωa2B,3π)解析：依據(jù)題意，穿過線框的磁通量變小，依據(jù)楞次定律，感應電流產(chǎn)生的磁場方向與原磁場方向相同，再由安培定則可知感應電流方向為E→F→G→E，A項錯誤，B項正確；依據(jù)幾何關系可得，磁場穿過線框的有效面積減小了ΔS＝eq\f(\r(3),12)a2，依據(jù)法拉第電磁感應定律得平均感應電動勢eq\x\to(E)＝eq\f(ΔS,Δt)B＝eq\f(\r(3)ωa2B,4π)，C項正確，D項錯誤．10.(多選)如圖所示，光滑水平面上存在有界勻強磁場，磁感應強度為B，質量為m、邊長為a的正方形線框ABCD斜向右上穿進磁場，當AC剛進入磁場時的速度為v，方向與磁場邊界成45°角，若線框的總電阻為R，則(CD)A．線框穿進磁場過程中，框中電流的方向為DCBAB．AC剛進入磁場時線框中的感應電流為eq\f(\r(2)Bav,R)C．AC剛進入磁場時線框所受安培力為eq\f(\r(2)B2a2v,R)D．AC剛進入磁場時DC兩端電壓為eq\f(3,4)Bav解析：線框進入磁場的過程中穿過線框的磁通量增大，由楞次定律可知，感應電流產(chǎn)生的磁場方向向外，由安培定則知感應電流的方向為ABCD方向，A錯誤；AC剛進入磁場時CD邊切割磁感線，AD邊不切割磁感線，所以產(chǎn)生的感應電動勢為E＝Bav，則線框中感應電流為I＝eq\f(E,R)＝eq\f(Bav,R)，B錯誤；AC剛進入磁場時線框的CD邊產(chǎn)生的安培力與v的方向相反，AD邊受到的安培力的方向垂直于AD向下，它們的大小都是F＝BIa，由幾何關系可知，AD邊與CD邊受到的安培力的方向相互垂直，所以AC剛進入磁場時線框所受安培力為AD與CD邊受到的安培力的合力，即F合＝eq\r(2)F＝eq\f(\r(2)B2a2v,R)，C正確；當AC剛進入磁場時，DC兩端電壓U＝I×eq\f(3,4)R＝eq\f(3,4)Bav，D正確．11.如圖所示，勻強磁場中有一由半圓弧及其直徑構成的導線框，半圓直徑與磁場邊緣重合；磁場方向垂直于半圓面(紙面)向里，磁感應強度大小為B0，使該線框從靜止起先繞過圓心O且垂直于半圓面的軸以角速度ω勻速轉動半周，在線框中產(chǎn)生感應電流．現(xiàn)使線框保持圖中所示位置不變，磁感應強度大小隨時間線性變更．為了產(chǎn)生與線框轉動半周過程中同樣大小的電流，磁感應強度隨時間的變更率eq\f(ΔB,Δt)的大小應為(A)A．eq\f(ωB0,π) B．eq\f(2ωB0,π)C．eq\f(4ωB0,π) D．eq\f(ωB0,2π)解析：若要產(chǎn)生的電流相等，則產(chǎn)生的感應電動勢應相等．設半圓半徑的長度為L，從靜止起先繞過圓心O以角速度ω勻速轉動時，線框中產(chǎn)生的感應電動勢大小為E＝eq\f(1,2)B0L2ω；依據(jù)法拉第電磁感應定律得E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔB·S,Δt)＝eq\f(ΔB,Δt)·eq\f(1,2)πL2，聯(lián)立可得eq\f(ΔB,Δt)＝eq\f(ωB0,π)，故B、C、D錯誤，A正確．12．如圖所示，兩根光滑的平行長直金屬導軌置于水平面內，導軌間距為L，導軌左端接有阻值為R的電阻，質量為m的導體棒垂直跨接在導軌上．導軌和導體棒的電阻均不計，且接觸良好．在導軌平面上有一矩形區(qū)域內存在著豎直向下的勻強磁場，磁感應強度大小為B．起先時，導體棒靜止于磁場區(qū)域的右端，當磁場以速度v1勻速向右移動時，導體棒隨之起先運動，同時受到水平向左、大小為f的恒定阻力，并很快達到恒定速度，此時導體棒仍處于磁場區(qū)域內．(1)求導體棒所達到的