高考物理一轮复习课时分层作业（三十五）法拉第电磁感应定律自感现象含答案

课时分层作业(三十五)　法拉第电磁感应定律　自感现象

基础性题组

1．[2022·江苏常州3月调研]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4.5×102 km/h的速度自东向西飞行．该机的翼展(两翼尖之间的距离)为50 m，北京地区地磁场的竖直分量向下，大小为4.7×10－5 T，则(　　)

A．两翼尖之间的电势差为2.9 V

B．两翼尖之间的电势差为1.1 V

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.

如图甲所示，用一根横截面积为S、电阻率为ρ的硬质导线做成一个半径为r的圆环，ab为圆环的直径．在ab的右侧存在一个足够大的匀强磁场，t＝0时刻磁场方向垂直于竖直圆环平面向里，磁场磁感应强度B随时间t变化的关系图像如图乙所示，则0～t1时间内(　　)

A．圆环中产生的感应电流的方向为逆时针

B．圆环中产生的感应电流的方向先是顺时针后是逆时针

C．圆环一直具有扩张的趋势

D．圆环中感应电流的大小为

5．[2022·浙江名校联考]如图所示，光滑水平桌面上有一个面积为S的单匝矩形线圈abcd，分界线OO′两侧存在着磁感应强度大小均为B且方向相反的两个磁场，分界线OO′恰好把线圈分成对称的左右两部分，已知线圈的电阻为R，ab＝cd＝L，线圈在水平向右的外力F作用下从图示状态向右以速度v做匀速直线运动，直至线圈完全进入右侧磁场，此过程中ab边始终与OO′平行．则下列说法正确的是(　　)

A．线圈中的感应电流方向为逆时针

B．线圈中的磁通量变化量ΔΦ＝BS

C．外力的大小F＝

D．电路的发热功率为

6.

如图所示，金属杆ab以一定的初速度从倾斜、光滑的固定平行金属导轨底端向上滑行，一段时间后又回到导轨底端．已知两导轨上端连有一阻值为R的电阻，导轨间有垂直于导轨平面向上的匀强磁场，不计导轨和杆的电阻．下列分析正确的是(　　)

A．金属杆向上滑行与向下滑行的时间相等

B．金属杆向上滑行时，通过金属杆的电流方向为从b到a

C．金属杆向上滑行时，通过电阻R的电荷量大于向下滑行时通过电阻R的电荷量

D．金属杆刚向上滑行时在导轨底端所受到的安培力大于刚回到导轨底端时受到的安培力

综合性题组

7．[2022·重庆七校三联]光滑绝缘水平面上静置一边长为1 m的正方形单匝线框，总电阻为1 Ω.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0～0.1 s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．2 T/s     B．2 T/s

C．2 T/s      D．2 T/s

8.

[2022·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＝0.5 T，圆盘半径r＝0.3 m，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＝10 Ω的小灯泡．后轮匀速转动时，用电压表测得a、b间电压大小U＝0.6 V．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8 m/s

D．圆盘匀速转动10 分钟的过程中产生了0.36 J的电能

课时分层作业(三十五)　法拉第电磁感应定律　自感现象

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＝4.5×102 km/h＝125 m/s

由E＝Blv得：

E＝4.7×10－5×50×125 V＝0.29 V，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：磁通量先向里减小再向外增加，由楞次定律可知，线圈中的感应电流方向一直为顺时针，A、B错误；由楞次定律可判断，0～t0时间内，为了阻碍磁通量的减小，线圈有扩张的趋势，t0～t1时间内为了阻碍磁通量的增大，线圈有缩小的趋势，C错误；由法拉第电磁感应定律得E＝＝.感应电流I＝＝·＝，D正确．

答案：D

5．解析：在该过程中，通过线圈的有效磁通量向外增加，根据楞次定律可知线圈中的感应电流方向为顺时针，选项A错误；初状态线圈中的磁通量为零，末状态线圈中的磁通量为BS，所以线圈中的磁通量变化量为ΔΦ＝BS，选项B错误；线圈匀速运动时产生的感应电动势E＝2BLv，感应电流I＝，前后两个边受到的安培力大小相等，方向相同，根据平衡条件可得外力的大小F＝FA＝2BIL＝，选项C错误；电路的发热功率为P＝＝，选项D正确．

答案：D

6．解析：因为金属杆滑行过程中产生感应电流，安培力始终做负功，杆的机械能不断减小，经过同一位置时，杆上滑的速度必然大于杆下滑的速度，所以上滑阶段的平均速度大于下滑阶段的平均速度，而上滑阶段的位移与下滑阶段的位移大小相等，所以上滑过程的时间比下滑过程的短，选项A错误；根据右手定则可知，金属杆向上滑行时，通过金属杆的电流方向为从a到b，选项B错误；通过电阻R的电荷量q＝IΔt＝＝，由于上滑和下滑过程的位移大小相等，故上滑阶段和下滑阶段通过电阻R的电荷量相同，选项C错误；因为在杆运动过程中安培力始终做负功，所以杆的机械能逐渐减小，则金属杆刚向上滑行时的速度大于刚回到导轨底端时的速度，根据FA＝BIL＝可知，金属杆刚向上滑行时受到的安培力大于杆刚回到导轨底端时受到的安培力，选项D正确．

答案：D

7．解析：由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势大小为E＝＝S＝k×1×(V)＝0.5k(V)，感应电流为I＝＝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＝0.2 N，t＝0.1 s时，F＝0，代入数据解得k＝2 T/s，故D正确．

答案：D

8．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＝Br2ω得v＝rω＝＝ m/s＝8 m/s，故C项正确；根据焦耳定律Q＝t，代入数据得Q＝×10×60 J＝21.6 J，故D项错误．

答案：BC