2024版新教材高考物理全程一轮总复习课时分层作业45法拉第电磁感应定律自感现象

这是一份2024版新教材高考物理全程一轮总复习课时分层作业45法拉第电磁感应定律自感现象，共7页。试卷主要包含了[2022·浙江1月]，解析等内容，欢迎下载使用。
1．[2023·江苏常州调研]零刻度在表盘正中间的电流表非常灵敏，通入电流后，线圈所受安培力和螺旋弹簧的弹力达到平衡时，指针将在示数附近摆动，很难停下，使读数变得困难．在指针转轴下方装上扇形铝框或扇形铝板，并在合适区域加上磁场，可以解决此问题．下列方案合理的是( )
2．(多选)如图所示电路，电感线圈L的自感系数足够大，其直流电阻忽略不计，LA、LB是两个相同的灯泡，则( )
A．S闭合瞬间，LA不亮，LB很亮
B．S闭合瞬间，LA、LB同时亮，然后LA逐渐变暗到熄灭，LB变得更亮
C．S断开瞬间，LA闪亮一下才熄灭，LB立即熄灭
D．S断开瞬间，LA、LB立即熄灭
3．如图所示，在庆祝反法西斯胜利70周年阅兵盛典上，我国预警机“空警－2000”在通过天安门上空时机翼保持水平，以4.5×102km/h的速度自东向西飞行．该机的翼展(两翼尖之间的距离)为50m，北京地区地磁场的竖直分量向下，大小为4.7×10－5T，则( )
A．两翼尖之间的电势差为2.9V
B．两翼尖之间的电势差为1.1V
C．飞机左方翼尖的电势比右方翼尖的电势高
D．飞机左方翼尖的电势比右方翼尖的电势低
4．(多选)在某次科技活动中，有人做了一个电磁“小车”实验：如图所示，用裸露的铜导线绕制成一根长螺线管，将螺线管固定在水平桌面上．用一节干电池和两个磁铁制成一个“小车”，两磁铁的同名磁极粘在电池的正、负两极上．将这辆“小车”推入螺线管中，磁铁与电极和铜线间均能良好导电，“小车”就加速运动起来．关于“小车”的运动，以下说法正确的是( )
A．图中“小车”加速度方向向右
B．图中“小车”加速度方向向左
C．只将“小车”上某一磁铁改为S极与电池粘连，“小车”就不能加速运动
D．只将“小车”上两磁铁均改为S极与电池粘连，“小车”的加速度方向不变
5．[人教版选择性必修二P32·T6]A、B两个闭合线圈用同样的导线制成，匝数均为10匝，半径rA＝2rB，分别按下图甲、乙两种方式放入匀强磁场中，且磁感应强度随时间均匀减小，则下列说法正确的是( )
A．甲图中，A、B两线圈中电动势之比为4∶1
B．甲图中，A、B两线圈中电流之比为2∶1
C．乙图中，A、B两线圈中电动势之比为4∶1
D．乙图中，A、B两线圈中电流之比为4∶1
6．[2022·浙江1月]
如图所示，将一通电螺线管竖直放置，螺线管内部形成方向竖直向上、磁感应强度大小B＝kt的匀强磁场，在内部用绝缘轻绳悬挂一与螺线管共轴的金属薄圆管，其电阻率为ρ、高度为h、半径为r、厚度为d(d≪r)，则( )
A．从上向下看，圆管中的感应电流为逆时针方向
B．圆管的感应电动势大小为eq \f(kπr2,h)
C．圆管的热功率大小为eq \f(πdhk2r3,2ρ)
D．轻绳对圆管的拉力随时间减小
7．(多选)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
8．[2023·重庆七校联考]光滑绝缘水平面上静置一边长为1m的正方形单匝线框，总电阻为1Ω.线框左边通过一水平细线与固定的力传感器相连，线框右边一半有均匀减小的如图甲所示的磁场，其变化规律为B＝B0－kt，k为恒量．在0～0.1s内传感器显示的拉力值随时间变化关系如图乙所示，则k值为( )
A．2eq \r(10)T/sB．2eq \r(3)T/s
C．2eq \r(2)T/sD．2T/s
9.
[2022·全国乙卷]如图，一不可伸长的细绳的上端固定，下端系在边长为l＝0.40m的正方形金属框的一个顶点上．金属框的一条对角线水平，其下方有方向垂直于金属框所在平面的匀强磁场．已知构成金属框的导线单位长度的阻值为λ＝5.0×10－3Ω/m；在t＝0到t＝3.0s时间内，磁感应强度大小随时间t的变化关系为B(t)＝0.3－0.1t(SI).求：
(1)t＝2.0s时金属框所受安培力的大小；
(2)在t＝0到t＝2.0s时间内金属框产生的焦耳热．
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10．[2023·惠州模拟](多选)某同学设计了一个前进中的发电测速装置，如图所示．自行车的圆形金属盘后轮置于垂直车身平面向里的匀强磁场中，后轮圆形金属盘在磁场中转动时，可等效成一导体棒绕圆盘中心O转动．已知磁感应强度B＝0.5T，圆盘半径r＝0.3m，圆盘电阻不计．导线通过电刷分别与后轮外边缘和圆心O相连，导线两端a、b间接一阻值R＝10Ω的小灯泡．后轮逆时针匀速转动时，用电压表测得a、b间电压大小U＝0.6V．则可知( )
A．自行车匀速行驶时产生的是交流电
B．与a连接的是电压表的负接线柱
C．自行车车轮边缘线速度是8m/s
D．圆盘匀速转动10分钟的过程中产生了0.36J的电能
11．(多选)如图所示，间距为L＝0.8m的两条平行光滑竖直金属导轨PQ、MN足够长，底部Q、N之间连接阻值为R1＝2.0Ω的电阻，磁感应强度为B1＝0.5T，足够大的匀强磁场与导轨平面垂直．质量为m＝1.0×1.0－2kg、电阻值为R2＝2.0Ω的金属棒ab放在导轨上，且始终与导轨接触良好，导轨的上端点P、M分别与横截面积为5.0×10－3m2的10匝线圈的两端连接，线圈的轴线与大小均匀变化的匀强磁场B2平行．开关S闭合后，金属棒ab恰能保持静止．取重力加速度g＝10m/s2，其余部分的电阻不计，则( )
A．匀强磁场B2的磁感应强度均匀减小
B．金属棒ab中的电流为0.25A
C．匀强磁场B2的磁感应强度的变化率为10T/S
D．断开S之后，金属棒ab下滑的最大速度为1.25m/s
12.[2023·广东押题卷]匝数N＝1000、面积S＝20cm2，电阻r＝1Ω的线圈水平放置，匀强磁场B1竖直向下穿过线圈，其磁感应强度B1按如图所示的规律变化．线圈两端分别连接两根完全相同的劲度系数为k＝100N/m、电阻为R＝1.5Ω的金属弹簧，两金属弹簧上端固定在水平天花板上，下端悬挂一根水平金属棒，另有一水平匀强磁场B2垂直金属棒分布(如图所示)，其磁场宽度为L＝10cm.闭合开关后，两弹簧的长度均变化了Δx＝0.5cm.导线和金属棒的电阻不计，求：
(1)闭合开关后，通过金属棒的电流大小．
(2)磁感应强度B2的大小．
课时分层作业（四十五）
1．解析：A、C方案中，当指针向左偏转时，铝框或铝板向右偏转，可能会离开磁场，处于磁场区域外，产生不了感应电流，故起不到电磁阻尼的作用，指针不能很快停下，A、C方案不合理，选项A、C错误；B方案中磁场在铝框中间，当指针偏转角度较小时，铝框不能切割磁感线（穿过铝框的磁通量不变），不会产生感应电流，故起不到电磁阻尼的作用，指针不能很快停下，B方案不合理，选项B错误；D方案中磁场分布在铝板中间区域，无论指针在偏转范围内的偏转角度如何，都会在铝板中产生感应电流，起到电磁阻尼的作用，指针会很快停下，以便于读数，D方案合理，选项D正确．
答案：D
2．解析：闭合S时，电源的电压同时加到两灯上，LA、LB同时亮，且亮度相同；随着L中电流增大，由于线圈L直流电阻可忽略不计，分流作用增大，LA逐渐被短路直到熄灭，外电路总电阻减小，总电流增大，LB变亮，A错误，B正确；断开S，LB立即熄灭，线圈中电流减小，产生自感电动势，感应电流流过LA灯，LA闪亮一下后熄灭，C正确，D错误．
答案：BC
3．解析：飞机的飞行速度v＝4.5×102km/h＝125m/s
由E＝Blv得：
E＝4.7×10－5×50×125V＝0.29V，故A、B错误；飞机从东向西飞，磁场竖直向下，由右手定则可知，飞机左方翼尖电势高于右方翼尖的电势，故C正确，D错误．
答案：C
4．解析：两磁极间的磁感线如图甲所示，干电池与磁铁及中间部分线圈组成了闭合回路，在两磁极间的线圈中产生电流，左端磁铁的左侧线圈和右端磁铁的右侧线圈中没有电流．线圈中电流方向的左视图如图乙所示，由左手定则可知，中间线圈所受的安培力向右，根据牛顿第三定律可知，“小车”所受的力向左，则“小车”向左加速，故A错误，B正确；只将“小车”上某一磁铁改为S极与电池粘连，则磁感线不会向外发散，通电线圈受到的合力为零，不能加速运动，故C正确；只将“小车”上两磁铁均改为S极与电池粘连，磁感线方向反向，受到的力向右，故“小车”的加速度方向将发生改变，故D错误．
答案：BC
5．解析：甲图中，A、B两线圈中磁通量变化率相同，根据E＝eq \f(ΔΦ,Δt)可知，A、B两线圈中电动势之比为1∶1，根据R＝eq \f(ρl,S)可得，eq \f(RA,RB)＝eq \f(2,1)，则电流之比为eq \f(IA,IB)＝eq \f(1,2)，故A、B错误；乙图中，eq \f(SA,SB)＝eq \f(πr eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(A)) ,πR eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(B)) )＝eq \f(4,1)，根据E＝eq \f(ΔΦ,Δt)＝eq \f(ΔBS,Δt)可知，A、B两线圈中电动势之比为4∶1，根据R＝eq \f(ρl,S)可得，eq \f(RA,RB)＝eq \f(2,1)，则电流之比为eq \f(IA,IB)＝eq \f(2,1)，故C正确，D错误．
答案：C
6．解析：穿过圆管的磁通量向上逐渐增加，根据楞次定律可知，从上向下看，圆管中的感应电流为顺时针方向，选项A错误；根据法拉第电磁感应定律可得圆管中的感应电动势为：E＝eq \f(ΔΦ,Δt)＝eq \f(ΔB,Δt)πr2＝kπr2，选项B错误；圆管导体的电阻R＝ρeq \f(L,S)，导体长度L指的是电流流动的长度2πr，将金属薄管展开，则导体横截面积为dh，所以圆管的热功率大小P＝eq \f(E2,R)＝eq \f(k2π2r4,ρ\f(2πr,dh))＝eq \f(πdhk2r3,2ρ)，选项C正确；根据左手定则可知，圆管中各段所受的安培力方向均指向圆管的轴线，因此轻绳对圆管的拉力的合力始终等于圆管的重力，不随时间变化，选项D错误．
答案：C
7．解析：根据转动切割磁感线产生感应电动势的公式可知EOP＝eq \f(1,2)Bl2ω，故A正确；OP切割磁感线，产生感应电流，由右手定则可判断出MN中电流为从M到N，根据左手定则可知MN所受安培力向左，MN向左运动，切割磁感线，产生的感应电流与OP切割磁感线产生的感应电流方向相反，故OP与MN中的电流会逐渐减小，OP所受安培力逐渐减小，MN做加速度逐渐减小的加速运动，故B、C错误，D正确．
答案：AD
8．解析：由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势大小为E＝eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(\f(ΔΦ,Δt)))＝eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(\f(ΔB,Δt)))S＝k×1×eq \f(1,2)（V）＝0.5k（V），感应电流为I＝eq \f(E,R)＝0.5k（A），线框受到的安培力为F安＝BIL＝（B0－kt）×0.5k×1（N）＝0.5k（B0－kt）（N），线框静止，由平衡条件得F安＝F，由图乙可知t＝0时，F＝0.2N，t＝0.1s时，F＝0，代入数据解得k＝2T/s，故D正确．
答案：D
9．解析：（1）对正方形金属框分析
由法拉第电磁感应定律得E＝eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(\f(ΔΦ,Δt)))＝eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(\f(ΔB·S,Δt)))＝eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(\f(ΔB,Δt)))×eq \f(l2,2)
由B（t）＝0.3－0.1t（SI），知eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(\f(ΔB,Δt)))＝0.1T/s
I＝eq \f(E,R)，其中R＝4lλ
当t＝2.0s时，B＝0.3－0.1×2.0（T）＝0.1T
金属框所受安培力大小F＝BIl′，其中l′＝eq \r(2)l
代入数据解得F≈0.057N.
（2）根据焦耳定律有Q＝I2Rt
R＝4λl＝8×10－3Ω
0～2.0s内电流恒定，I＝eq \f(E,R)＝1A
代入数据解得Q＝0.016J.
答案：（1）0.057N （2）0.016J
10．解析：根据右手定则，辐条切割磁感应线产生的是直流电，轮子中心是电源的正极，轮子边缘点是等效电源的负极，则a点接电压表的负接线柱，故A项错误，B项正确；由U＝E＝eq \f(1,2)Br2ω得v＝rω＝eq \f(2U,Br)＝eq \f(2×0.6,0.5×0.3)m/s＝8m/s，故C项正确；根据焦耳定律Q＝eq \f(U2,R)t，代入数据得Q＝eq \f(0.62,10)×10×60J＝21.6J，故D项错误．
答案：BC
11．解析：金属棒ab处于静止状态，则金属棒ab受到的安培力竖直向上，根据左手定则可知通过金属棒ab的电流方向由a到b，根据楞次定律可知匀强磁场B2的磁感应强度均匀增加，A错误；设金属棒ab中的电流为I，根据受力平衡可得B1IL＝mg，解得I＝0.25A，B正确；设匀强磁场B2的磁感应强度的变化率为k，则线圈产生的感应电动势为E＝neq \f(ΔΦ,Δt)＝neq \f(ΔB,Δt)·S＝nkS，金属棒ab中的电流为I＝eq \f(Uab,R2)＝eq \f(E,R2)＝0.25A，联立解得k＝10T/s，C正确；断开S之后，当金属棒ab受力再次到达平衡时下滑速度最大，设最大速度为v，则有E′＝B1Lv，I′＝eq \f(E′,R1＋R2)，B1I′L＝mg，联立解得v＝2.5m/s，D错误．
答案：BC
12．解析：（1）根据法拉第电磁感应定律可得
E＝Neq \f(ΔΦ,Δt)＝Neq \f(ΔB1,Δt)·S其中，由图可知eq \f(ΔB1,Δt)＝5T/s
代入得E＝10V，由闭合电路欧姆定律可得I＝eq \f(E,r＋2R)
代入数据得I＝2.5A.
（2）安培力为F安＝B2IL
弹簧弹力F弹＝kΔx
对金属棒受力分析，由受力平衡得B2IL＝2kΔx
代入数据，得B2＝4T.
答案：（1）2.5A （2）4T