2024版新教材高考物理复习特训卷考点74法拉第电磁感应定律自感涡流

这是一份2024版新教材高考物理复习特训卷考点74法拉第电磁感应定律自感涡流，共8页。试卷主要包含了以下现象中属于涡流现象的应用是等内容，欢迎下载使用。


2.（多选）以下哪些现象利用了电磁阻尼规律（ ）
a图 b图 c图 d图
A．a图中线圈能使振动的条形磁铁快速停下来
B．b图中无缺口的铝管比有缺口的铝管能更快使强磁铁匀速运动
C．c图中U形磁铁可以使高速转动的铝盘迅速停下来
D．d图中转动把手时下面的闭合铜线框会随U形磁铁同向转动
3.[2023·湖北蕲春一中三模]2021年7月25日，台风“烟花”登陆上海后，“中国第一高楼”上海中心大厦上的阻尼器开始出现摆动，给大楼进行减振．如图所示，该阻尼器首次采用了电涡流技术，底部附着永磁铁的质量块摆动通过导体板上方时，导体板内产生电涡流．关于阻尼器，下列说法正确的是（ ）

A．阻尼器摆动时产生的电涡流源于电磁感应现象
B．阻尼器摆动时产生的电涡流源于外部电源供电
C．阻尼器最终将内能转化成为机械能
D．质量块通过导体板上方时，导体板的电涡流大小与质量块的速率无关
4.[2023·浙江温州二模]穿过某线圈的磁通量随时间的变化关系如图所示，在线圈内产生感应电动势最大值的时间段是（ ）
A．4～6 sB．2～4 s
C．0～2 sD．6～10 s
5.[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
6.[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）
7.（多选）“电磁感应铝箔封口机”被广泛应用在医药、食品、化工等生产行业的产品封口环节中，如图所示为一手持式封口机，它的工作原理是：当接通电源时，内置线圈产生磁场，当磁感线穿过封口铝箔材料时，瞬间产生大量小涡流，致使铝箔自行快速发热，熔化复合在铝箔上的溶胶，从而粘贴在承封容器的封口处，达到迅速封口的目的，下列有关说法正确的是（ ）
A．封口材料可用普通塑料来代替铝箔
B．该封口机可用干电池作为电源以方便携带
C．封口过程中温度过高，可适当减小所通电流的频率来解决
D．该封口机适用于玻璃、塑料等材质的容器封口但不适用于金属容器
8.[2023·广东深圳二模]在研究自感现象的实验中，将自感线圈、电阻和电流传感器按如下电路连接．闭合开关后，电流随时间变化的关系是（ ）
9.（多选）如图甲所示，发光竹蜻蜓是一种常见的儿童玩具，它在飞起时能够持续发光．某同学对竹蜻蜓的电路作如下简化：如图乙所示，半径为L的导电圆环绕垂直于圆环平面、通过圆心O的金属轴O1O2以角速度ω逆时针匀速转动（俯视）.圆环上接有电阻均为r的三根金属辐条OP、OQ、OR，辐条互成120°角．在圆环左半部分张角也为120°角的范围内（两条虚线之间）分布着垂直圆环平面向下磁感应强度为B的匀强磁场，在转轴O1O2与圆环的边缘之间通过电刷M、N与一个LED灯相连．假设LED灯电阻为r，其他电阻不计，从辐条OP进入磁场开始计时．在辐条OP转过120°的过程中，下列说法中正确的是（ ）
A．O、P两端电压为 eq \f(1,4) BL2ω
B．通过LED灯的电流为 eq \f(BL2ω,8r)
C．整个装置消耗的电能为 eq \f(πωB2L4,8r)
D．增大磁感应强度可以使LED灯发光时更亮
10.（多选）如图所示，间距为1 m的足够长平行导轨固定在水平面上，导轨左端接阻值为2 Ω的电阻．导轨之间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为1 T．一质量为1 kg的金属杆从左侧水平向右以2 m/s的速度进入磁场，在水平外力控制下做匀减速运动，1 s后速度刚好减为零．杆与导轨间的动摩擦因数为0.1，忽略杆与导轨的电阻，重力加速度g取10 m/s2.杆从进入磁场到静止过程中，下列说法正确的是 （ ）
A．通过电阻的电荷量为0.5 C
B．通过电阻的电荷量为1.5 C
C．水平外力对金属杆的冲量大小为0.5 N·s
D．水平外力对金属杆的冲量大小为1.5 N·s
11.[2023·江苏宿迁一模]（多选）如图甲所示，用一根导线做成一个半径为r的圆环，其单位长度的电阻为r0，将圆环的右半部分置于变化的匀强磁场中，设磁场方向垂直纸面向里为正，磁感应强度大小随时间做周期性变化关系如图乙所示，则（ ）
A．在t＝π时刻，圆环中有顺时针方向的感应电流
B．在0～ eq \f(π,2) 时间内圆环受到的安培力大小、方向均不变
C．在 eq \f(π,2) ～π时间内通过圆环横截面的电荷量为 eq \f(B0r,2r0)
D．在 eq \f(π,2) ～π时间内通过圆环横截面的电荷量为 eq \f(B0r,4r0)
12.
[2023·天津红桥区一模]如图所示，在光滑绝缘水平面上，宽度为L的区域内有磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场．一个边长为a（aA．线圈位于磁场正中间时的磁通量为NBa2
B．线圈在进入磁场的过程中是匀减速直线运动
C．线圈在进入和离开磁场的过程中克服安培力做的功相等
D．线圈在进入和离开磁场的过程中通过导线横截面的电荷量相等
13.[2022·山东卷]（多选）
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 eq \r(2) L的扇形区域充满方向垂直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＝ eq \f(π,2ω) 的过程中，E一直增大
B．在t＝0到t＝ eq \f(π,2ω) 的过程中，E先增大后减小
C．在t＝0到t＝ eq \f(π,4ω) 的过程中，E的变化率一直增大
D．在t＝0到t＝ eq \f(π,4ω) 的过程中，E的变化率一直减小
14.
[2023·山东青岛二模]如图所示，固定在水平面上两根相距L＝0.8 m的光滑金属导轨，处于竖直向下、磁感应强度大小B＝0.5 T的匀强磁场中，导轨电阻不计且足够长．金属棒a、b的质量均为m＝1 kg、电阻均为R＝0.1 Ω，金属棒静置在导轨上且与导轨接触良好．现给金属棒a一个平行导轨向右的瞬时冲量I＝4 N·s，最终两金属棒运动状态稳定且未发生碰撞，运动过程中金属棒始终与导轨垂直，忽略感应电流对磁场的影响，求整个过程中：
（1）通过金属棒a的电荷量；
（2）金属棒a、b之间的距离减少多少．
考点74 法拉第电磁感应定律 自感 涡流——练基础
1．答案：B
解析：电烤箱是利用电流发热的原理，故A错误；监考老师手中的金属探测仪，可以探测人身是否携带通讯设备(金属物品)，是通过物体上产生涡流而使报警器发出警告的，故B正确；工人穿上金属丝织成的衣服可以高压带电作业是利用静电屏蔽原理，故C错误；车载充电器是电容器，故D错误．
2．答案：ABC
解析： A项中振动的条形磁铁在线圈中产生感应电流，感应电流对磁铁的相对运动有阻碍作用，能使振动的条形磁铁快速停下来，这是利用了电磁阻尼规律，A正确；B项中磁铁通过无缺口的铝管，在铝管中产生感应电流，感应电流对磁铁的相对运动有阻碍作用，能更快使强磁铁匀速运动这是利用了电磁阻尼规律，B正确；C项中U形磁铁可以在高速转动的铝盘中产生感应涡电流，感应涡电流对铝盘与磁铁间的相对运动有阻碍作用能使铝盘迅速停下来，这是利用了电磁阻尼规律，C正确；D项中转动把手时下面的闭合铜线框随U形磁铁同向转动，这是电磁驱动，D错误．
3．答案：A
解析：阻尼器摆动时产生的电涡流源于电磁感应现象，不是外部电源供电，A正确，B错误；阻尼器最终将振动的机械能通过电磁感应过程转化成为内能，C错误；质量块通过导体板上方时，导体板的电涡流大小与质量块的速率有关，速率越大，则磁通量变化越快，产生的涡流越大，D错误．
4．答案：A
解析：根据E＝N eq \f(ΔΦ,Δt)可知，Φ ­ t图像斜率的值表示感应电动势的值；由图可知4～6 s图像的斜率值最大，则线圈内产生感应电动势最大，A正确．
5．答案：A
解析：磁场的变化率为 eq \f(ΔB,Δt)＝ eq \f(kt,t)＝k，根据法拉第电磁感应定律可知E＝ eq \f(ΔΦ,Δt)＝ eq \f(ΔBπr2,Δt)＝kπr2，A正确．
6．答案：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＝ eq \f(ΔΦ1,Δt)＝ eq \f(ΔB·S1,Δt)＝kS1，每个小圆线圈产生的感应电动势E2＝ eq \f(ΔΦ2,Δt)＝ eq \f(2,Δt)＝kS2，由线圈的绕线方式和楞次定律可知，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＋4E2＝k(S1＋5S2)，D正确．
7．答案：CD
解析：由于封口机利用了电磁感应原理，故封口材料必须是金属类材料，而且电源必须是交流电，A、B错误；减小内置线圈中所通过电流的频率可以降低封口过程中产生的热量，即控制温度，C正确；封口材料应是金属类材料，但对应被封口的容器不能是金属，否则同样被熔化，只能是玻璃、塑料等材质的容器，D正确．
8．答案：A
解析：电阻和电流传感器与自感线圈串联，闭合开关后，流过自感线圈的电流增大，电感线圈产生与原电流方向相反的感应电动势，且电动势慢慢变小，则线圈中电流大小逐渐变大，而且变大得越来越慢，最后电流达到稳定值，故A正确．
9．答案：BCD
解析：辐条OP进入磁场匀速转动时有E＝BL eq \f(ωL,2)在电路中OP相当于内阻为r的电源，另外两根金属辐条和LED灯并联，故而电路的总电阻R＝ eq \f(4r,3)，OP两端的电压为电源的路端电压U＝ eq \f(E,R)· eq \f(r,3)＝ eq \f(BL2ω,8)，流过LED灯的电流是I＝ eq \f(U,r)＝ eq \f(BL2ω,8r)，A错误，B正确；整个装置消耗的电能Q＝ eq \f(E2,R)t＝ eq \f(E2,\f(4r,3))· eq \f(1,3)· eq \f(2π,ω)＝ eq \f(πωB2L4,8r)，C正确；由LED灯中电流为I＝ eq \f(BL2ω,8r)知，增大角速度、增大磁感应强度、减小辐条的电阻和LED灯的电阻等措施可以使LED灯变得更亮，故D正确．
10．答案：AC
解析：导体棒在磁场中运动的位移为x＝ eq \f(v,2)t＝1 m，导体棒的平均感应电动势 eq \x\t(E)＝ eq \f(ΔΦ,R)，通过电阻的电荷量q＝ eq \(I,\s\up6(－))t＝ eq \f(\(E,\s\up6(－)),R)t＝ eq \f(BLx,R)＝0.5 C，A正确．根据动量定理得IF－B eq \(I,\s\up6(－))Lt－μmgt＝0－mv，结合q＝ eq \(I,\s\up6(－))t＝0.5 C，解得IF＝－0.5 N·s，C正确．
11．答案：AD
解析：由楞次定律可知在t＝π时刻，圆环中有顺时针方向的感应电流，A正确；由E＝n eq \f(ΔΦ,Δt)＝ eq \f(ΔB,Δt)S可知在0～ eq \f(π,2)时间内圆环的感应电动势不变，电流不变，受到的安培力F＝BIL，而磁感应强度B变大，所以安培力变大，B错误；q＝ eq \f(ΔΦ,R)，在 eq \f(π,2)～π时间内通过圆环横截面的电荷量为 eq \f(B0πr2,4πrr0)＝ eq \f(B0r,4r0)，C错误，D正确．
12．答案：D
解析：线圈位于磁场正中间时的磁通量为Φ＝BS＝Ba2，磁通量与匝数无关，A错误；线圈运动过程中加速度为a0＝ eq \f(BIa,m)＝ eq \f(B2a2v,mR)，可见，由于线圈的速度减小则加速度也减小，不是匀减速直线运动，B错误；线圈进入磁场过程的平均速度较大，安培力较大，则线圈克服安培力做的功较大，C错误；根据E＝ eq \f(ΔΦ,Δt)，I＝ eq \f(E,R)，q＝It可得q＝ eq \f(ΔΦ,R)，由于进出磁场过程通过线圈的磁通量的变化量相等，所以线圈在进入和离开磁场的过程中通过导线横截面的电荷量相等，D正确．
13．答案：BC
解析：
如图所示，金属框切割磁感线的有效长度为d，根据转动切割磁感线产生的感应电动势公式有E＝ eq \f(1,2)Bd2ω，从图中可以看出在t＝0到t＝ eq \f(π,2ω)的过程中，d是先增大到 eq \r(2)L，再减小到L，所以电动势E先增大后减小，A项错误，B项正确．在t＝0到t＝ eq \f(π,4ω)的过程中，d＝ eq \f(L,cs ωt)，感应电动势的表达式可写为E＝ eq \f(1,2)Bd2ω＝ eq \f(BL2ω,2cs2ωt)，由表达式可以看出在t＝0到t＝ eq \f(π,4ω)的过程中，E的变化率一直增大，C项正确，D项错误．
14．答案：(1)5C (2)2.5 m
解析：(1)由动量定理有I＝mv0
解得v0＝4 m/s
整个过程动量守恒，有mv0＝2mv1
解得v1＝2 m/s
对金属棒a，由动量定理有－BLIt＝mv1－mv0
而q＝It
解得q＝5 C.
(2)根据 eq \(E,\s\up6(－))＝ eq \f(ΔΦ,Δt)、 eq \(I,\s\up6(－))＝ eq \f(\(E,\s\up6(－)),2R)、q＝ eq \(I,\s\up6(－))Δt，得q＝ eq \f(BLΔx,2R)，
解得Δx＝2.5 m．