2025届人教新高考高三物理一轮复习考点规范练38法拉第电磁感应定律自感、互感、涡流（Word版附解析）

这是一份2025届人教新高考高三物理一轮复习考点规范练38法拉第电磁感应定律自感、互感、涡流（Word版附解析），共5页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
一、单项选择题
1.如图所示,半径为r的金属圆盘在垂直于盘面的匀强磁场B中,绕O轴以角速度ω沿逆时针方向匀速运动,则通过电阻R的电流的方向和大小是(金属圆盘的电阻不计)( )
A.由c到d,I=Br2ωRB.由d到c,I=Br2ωR
C.由c到d,I=Br2ω2RD.由d到c,I=Br2ω2R
2.下图是车站、机场等场所用于安全检查的安检门,“门框”内有线圈,线圈中通有变化的电流。如果金属物品通过安检门,金属中会被感应出涡流,涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流,从而引起报警。下列关于安检门的说法正确的是( )
A.安检门能检查出毒贩携带的毒品
B.安检门能检查出旅客携带的金属水果刀
C.安检门工作时,主要利用了电流的热效应原理
D.如果“门框”的线圈中通上恒定电流,安检门也能正常工作
3.小磁块先后从如图所示的两管中从相同高度处由静止释放,并落至底部,铜管P和塑料管Q上端开口、内壁光滑、竖直放置,不计空气阻力,则小磁块( )
A.在P和Q中都做自由落体运动
B.在两个下落过程中的机械能都守恒
C.在P中的下落时间比在Q中的短
D.落至底部时在P中的速度比在Q中的小
4.如图所示,光滑水平面上存在有界匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度为B。质量为m、边长为a的正方形导体框MNPQ斜向上垂直进入磁场,当MP刚进入磁场时速度为v,方向与磁场边界成45°。若导体框的总电阻为R,则( )
A.导体进入磁场过程中,导体框中电流的方向为MNPQ
B.MP刚进入磁场时导体框中感应电流大小为2BavR
C.MP刚进入磁场时导体框所受安培力为2B2a2vR
D.MP刚进入磁场时MP两端的电压为3Bav4
二、多项选择题
5.如图所示,灯泡A、B与定值电阻的阻值均为R,L是自感系数较大的线圈。当S1闭合、S2断开且电路稳定时,A、B两灯亮度相同。再闭合S2,待电路稳定后将S1断开,下列说法正确的是( )
A.B灯立即熄灭
B.A灯将比原来更亮一下后熄灭
C.有电流通过B灯,方向为c→d
D.有电流通过A灯,方向为b→a
6.如图所示,正方形线框的边长为l,电容器的电容为C。正方形线框的一半放在垂直于纸面向里的匀强磁场中,当磁感应强度以k为变化率均匀减小时,下列说法正确的是( )
A.线框产生的感应电动势大小为kl2
B.电压表没有读数
C.a点的电势高于b点的电势
D.电容器所带的电荷量为零
7.(2022·山东卷)如图所示,xOy平面的第一、三象限内以坐标原点O为圆心、半径为2l的扇形区域充满方向垂直于纸面向外的匀强磁场。边长为l的正方形金属框绕其始终在O点的顶点,在xOy平面内以角速度ω顺时针匀速转动。t=0时刻,金属框开始进入第一象限。不考虑自感影响,关于金属框中感应电动势E随时间t变化规律的描述正确的是( )
A.在t=0到t=π2ω的过程中,E一直增大
B.在t=0到t=π2ω的过程中,E先增大后减小
C.在t=0到t=π4ω的过程中,E的变化率一直增大
D.在t=0到t=π4ω的过程中,E的变化率一直减小
三、非选择题
8.在范围足够大、方向竖直向下、B=0.2 T的匀强磁场中,有一水平放置的光滑框架,宽度l=0.4 m,如图所示,框架上放置一质量为0.05 kg的金属杆cd,金属杆在框架之间的部分的电阻为1 Ω,框架电阻不计。cd杆以恒定加速度a=2 m/s2由静止开始做匀变速直线运动。
(1)在5 s内平均感应电动势是多少?
(2)第5 s末,回路中的电流多大?
(3)第5 s末,作用在cd杆上的水平外力多大?
考点规范练38
法拉第电磁感应定律 自感、互感、涡流
1.D 解析:由右手定则判定通过电阻R的电流的方向是由d到c;而金属圆盘产生的感应电动势E=12Br2ω,所以通过电阻R的电流大小是I=Br2ω2R,选项D正确。
2.B 解析:安检门探测人身上携带金属物品的原理是线圈中交变电流产生周期性变化的磁场,会使金属物品产生周期性变化的感应电流,而金属物品中感应电流产生的周期性变化的磁场会在线圈中产生感应电流,引起线圈中交变电流发生变化,从而被探测到,可知,安检门不能检查出毒贩携带的毒品,故A错误。水果刀由金属制成,安检门能检查出旅客携带的水果刀,故B正确。安检门工作时,主要利用了电磁感应原理,不是利用电流的热效应原理,故C错误。根据安检门的工作原理可知,如果“门框”的线圈中通上恒定电流,安检门不能正常工作,故D错误。
3.D 解析:当小磁块在内壁光滑的铜管P中下落时,由于穿过铜管的磁通量变化,导致铜管产生感应电流,产生安培阻力;当小磁块在内壁光滑的塑料管Q中下落时,不受阻力,做自由落体运动,故A错误。由A选项分析可知,在铜管中下落时小磁块机械能不守恒,而在塑料管中下落时小磁块机械能守恒,故B错误。在铜管中小磁块受到安培阻力,则在P中的下落时间比在Q中的长,故C错误。根据动能定理,在铜管中安培阻力对小磁块做负功,所以到达底部时在P中的速度比在Q中的小,故D正确。
4.C 解析:根据楞次定律可得导体进入磁场过程中,导体框中电流的方向为MQPN,A错误。根据导体切割磁感线产生的感应电动势的计算公式可得感应电动势E=Bav,MP刚进入磁场时导体框中感应电流大小为I=ER=BavR,B错误。根据安培力的计算公式可得MP刚进入磁场时导体框所受安培力为F=BI·2a=2B2a2vR,C正确。MP刚进入磁场时M、P两端的电压为路端电压,根据闭合电路的欧姆定律可得U=E-IR2=E2,D错误。
5.AD 解析:S1闭合、S2断开且电路稳定时,A、B两灯一样亮,说明两个支路中的电流相等,这时线圈L没有自感作用,可知线圈L的电阻也为R。在S2、S1都闭合且稳定时,IA=IB。当S2闭合、S1突然断开时,由于线圈的自感作用,流过A灯的电流方向变为b→a,但A灯不会出现比原来更亮一下再熄灭的现象,选项D正确,B错误。由于定值电阻R没有自感作用,故断开S1时,B灯立即熄灭,选项A正确,C错误。
6.BC 解析:由于线框的一半放在磁场中,因此线框产生的感应电动势大小为kl22,A错误。由于线框所产生的感应电动势是恒定的,且线框连接了一个电容器,相当于电路断路,没有电流通过电压表(电压表的工作原理是电流流过表头),所以电压表两端无电压,电压表没有读数,B正确。根据楞次定律可以判断,a点的电势高于b点的电势,C正确。由C=QU可知,电容器所带电荷量Q=Ckl22,D错误。
7.BC 解析:根据电磁感应定律有E=Bl切2ω2,l切为切割磁感线的有效长度;当t=π4ω,即转过π4时,l切最大,电动势E最大,所以t=0到t=π2ω,即转动角度0~π2的过程中,E先增大后减小,选项A错误,B正确。设0~t时刻,金属框转动的角度为α,在t=0到t=π4ω,即转动角度0~π4过程中,E=Bl切2ω2=Bl2ω2cs2α=Bl2ω2cs2ωt,对其求导可得,ΔEΔt=Bl2ω2tanωtcs2ωt=2Bl2ω2tanωtcs2ωt+1,在t=0到t=π4ω过程中,tan ωt在增大,cs 2ωt在减小,可知,E的变化率一直增大,选项C正确,D错误。
8.解析:(1)5 s内的位移x=12at2=25 m
5 s内的平均速度v=xt=5 m/s
(也可用v=0+2×52 m/s=5 m/s求解)
故平均感应电动势E=Blv=0.4 V。
(2)第5 s末,v'=at=10 m/s
此时感应电动势E'=Blv'
则回路电流为I=E'R=Blv'R=0.2×0.4×101 A=0.8 A。
(3)杆做匀加速运动,则F-F安=ma
即F=BIl+ma=0.164 N。
答案:(1)0.4 V (2)0.8 A (3)0.164 N