新高考浙江版2025届高考物理一轮总复习训练第11单元29法拉第电磁感应定律自感和涡流(人教版)

这是一份新高考浙江版2025届高考物理一轮总复习训练第11单元29法拉第电磁感应定律自感和涡流(人教版)，共6页。试卷主要包含了金属棒ab长度L=0等内容，欢迎下载使用。

微练一 法拉第电磁感应定律的理解和应用
1.(2022江苏卷)如图所示,半径为r的圆形区域内有垂直于纸面的匀强磁场,磁感应强度B随时间t的变化关系为B=B0+kt,B0、k为常量,则图中半径为R的单匝圆形线圈中产生的感应电动势大小为( )
A.πkr2B.πkR2
C.πB0r2D.πB0R2
2.(多选)某款电动牙刷采用了无线充电技术,将牙刷底放于基座上,基座内含一套线圈和一个金属芯,牙刷柄内含有另一套线圈,再通过控制电路对牙刷内部的直流充电电池充电。下列说法正确的是( )
A.无线充电技术,利用了线圈中磁通量的变化
B.充电过程中,能量从电能转化为磁场能再转化为电能
C.无线充电技术,充电效率可以达到100%
D.无线充电的原理和磁电式电表的工作原理相同
微练二 导体切割磁感线引起的感应电动势的计算
3.“L”形的细铜棒在磁感应强度为B的匀强磁场中运动,已知“L”形细铜棒两边相互垂直,长度均为l,运动速度大小为v,则铜棒两端电势差的最大值为( )
A.BlvB.Blv
C.BlvD.2Blv
4.如图所示,固定在水平面上的半径为r的金属圆环内存在方向竖直向上,磁感应强度大小为B的匀强磁场。长为l的金属棒,一端与圆环接触良好,另一端固定在竖直导电转轴OO'上,随轴以角速度ω匀速转动。在圆环的A点和电刷间接有阻值为R的电阻和电容为C、板间距为d的平行板电容器,有一带电微粒在电容器极板间处于静止状态。已知重力加速度为g,不计其他电阻和摩擦,下列说法正确的是( )
A.金属棒产生的电动势为Bl2ω
B.微粒的电荷量与质量之比为
C.电阻消耗的电功率为
D.电容器所带的电荷量为CBr2ω
5.金属棒ab长度L=0.5 m,阻值r=1 Ω,放在半径分别为r1=0.5 m和r2=1.0 m的水平同心圆环导轨上,两圆环之间有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度为B=2 T;从两圆环下端引出导线连接一阻值为R=2 Ω的电阻,ab在外力作用下以角速度ω=4 rad/s绕圆心顺时针(从上往下看)做匀速圆周运动,不计圆环导轨的电阻和一切摩擦,下列说法正确的是( )
A.a点的电势低于b点的电势
B.电阻R两端的电压为3 V
C.在金属棒旋转一周的时间内,金属棒上产生的焦耳热为 J
D.在金属棒旋转半周的时间内,金属棒上产生的焦耳热为 J
微练三 涡流、自感、电磁阻尼、电磁驱动
的理解及应用
6.如图所示,关于涡流的下列说法错误的是( )
A.真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置
B.家用电磁炉锅体中的涡流是由恒定磁场产生的
C.阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动
D.变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成,能减小涡流
7.汽车上使用的电磁制动装置示意图如图所示。电磁制动是一种非接触的制动方式,其原理是当导体在通电线圈产生的磁场中运动时,会产生涡流,使导体受到阻碍运动的制动力。下列说法正确的是( )
A.制动过程中,导体不会产生热量
B.如果导体反向转动,此装置将不起制动作用
C.制动力的大小与线圈中电流的大小无关
D.线圈电流一定时,导体运动的速度越大,制动力就越大
B组 综合提升
8.浮桶式灯塔模型如图甲所示,其由带空腔的磁体和一个连着灯泡的线圈组成,磁体在空腔产生的磁场如图乙所示,磁体通过支柱固定在暗礁上,线圈随波浪相对磁体沿竖直方向运动,且始终处于磁场中,则( )
A.当海面平静时,灯泡稳定发光
B.当海水水平匀速流动时,灯泡稳定发光
C.海水上下振荡幅度越大,灯泡越亮
D.海水上下振荡速度越快,灯泡越亮
9.(2022河北卷)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.kS1B.5kS2
C.k(S1-5S2)D.k(S1+5S2)
10.(2021重庆卷)某眼动仪可以根据其微型线圈在磁场中随眼球运动时所产生的电流来追踪眼球的运动。若该眼动仪线圈面积为S,匝数为N,处于磁感应强度为B的匀强磁场中,线圈平面最初平行于磁场,经过时间t后线圈平面逆时针转动至与磁场夹角为θ处,则在这段时间内,线圈中产生的平均感应电动势的大小和感应电流的方向(从左往右看)为( )
A.,逆时针
B.,逆时针
C.,顺时针
D.,顺时针
11.如图所示,线圈L的自感系数极大,直流电阻忽略不计;D1、D2是两个二极管,当电流从“+”流向“-”时能通过,反之不通过;R0是保护电阻,则( )
A.闭合S之后,B灯慢慢变亮
B.闭合S之后,A灯亮且亮度不变
C.断开S瞬时,A灯闪一下再慢慢熄灭
D.断开S瞬时,B灯闪一下再慢慢熄灭
参考答案
作业29 法拉第电磁感应定律、自感和涡流
1.A 解析 由题意可知磁场的变化率为=k,根据法拉第电磁感应定律可知E==kπr2,故选A。
2.AB 解析 无线充电技术,利用了线圈中磁通量的变化产生感应电流,A正确;充电过程中,能量从电能转化为磁场能再转化为电能,但充电过程会有磁损和铁损,充电效率不可能达到100%,B正确,C错误;无线充电的原理和磁电式电表的工作原理不相同,无线充电是利用磁通量的变化产生感应电流,磁电式电表是利用通电导体在磁场中受力的原理制成,D错误。
3.B 解析 当细铜棒切割磁感线的有效长度最大时,铜棒两端的感应电动势最大。当“L”形铜棒速度方向垂直铜棒两端连线时,切割磁感线的有效长度为l,此时铜棒两端电势差最大,最大值为E=Blv,故B正确。
4.B 解析 金属棒旋转切割磁感线的有效长度为r,产生的感应电动势为E=Br2ω,选项A错误;设电容器板间粒子的质量为m,电荷量为q,极板间电压等于电阻两端电压E,均为感应电动势,对带电粒子由平衡条件可得q=mg,解得,选项B正确;电阻R消耗的电功率为P=,选项C错误;电容器极板所带的电荷量为Q=CE=,选项D错误。
5.D 解析 由右手定则可知,金属棒顺时针转动时,感应电流方向由b到a,金属棒充当电源,则a点的电势高于b点的电势,故A错误;金属棒产生的感应电动势E=BLω·=3V,则电阻R两端的电压为UR=·E=2V,故B错误;金属棒旋转半周的时间t'=s,通过的电流I==1A,产生的焦耳热为Q=I2rt'=J,故C错误,D正确。
6.B 解析 用来冶炼合金钢的真空冶炼炉,炉外有线圈,线圈中通入反复变化的电流,炉内的金属中产生涡流,涡流产生的热量使金属熔化,A正确;家用电磁炉锅体通的是交变电流,交变电流产生的是变化的磁场,不是恒定的磁场,B错误;阻尼摆的铝盘以一定速度旋转掠过磁场时在铝盘内会产生感应电动势从而产生感应电流,因铝盘有电阻,电流做功,消耗机械能,因此产生阻碍铝盘旋转的阻尼作用,C正确;用绝缘的硅钢片作铁芯,是为了减小涡流,减小能量损失,D正确。
7.D 解析 电磁制动的原理是当导体在通电线圈产生的磁场中运动时,会产生涡流,电流流过导体时会产生热量,A错误;如果导体反向转动,此时产生的涡流方向也相反,电流和运动方向同时反向,安培力方向相反,故还是使导体受到阻碍运动的制动力,B错误;线圈中电流越大,则产生的磁场越强,则转盘转动产生的涡流越强,则制动装置对转盘的制动力越大,C错误;线圈电流一定时,导体运动的速度越大,转盘转动产生的涡流越强,制动力就越大,D正确。
8.D 解析 当海面平静时,线圈静止不动,不切割磁感线,不产生电动势,灯泡不亮,故A错误;当海水水平匀速流动时,线圈不切割磁感线,不产生电动势,灯泡不亮,故B错误;线圈随海水上下振荡,切割磁感线产生的电动势E=nBlv,可知电动势的大小与海水上下振荡速度有关,与振荡幅度无关,v越大,E越大,则灯泡越亮,故C错误,D正确。
9.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。
10.A 解析 经过时间t,面积为S的线圈平面逆时针转动至与磁场夹角为θ处,磁通量变化为ΔΦ=BSsinθ,由法拉第电磁感应定律,可知线圈中产生的平均感应电动势的大小为E=N,由楞次定律可判断出感应电流方向为逆时针方向。故选A。
11.D 解析 闭合S瞬间,A灯支路二极管正向导通,因此A灯亮,B灯支路二极管不能导通,因此不亮,之后线圈自感阻碍逐渐减小,从自感线圈流过的电流逐渐增大,A灯逐渐熄灭,故A、B错误;断开S瞬间,线圈L产生与原电流方向相同的自感电流,可通过D2,故B灯闪一下再慢慢熄灭,电流不能通过D1,故A灯不亮,故C错误,D正确。