2025届高考物理一轮复习第12章电磁感应第2讲法拉第电磁感应定律及其应用练习含答案

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题组一 法拉第电磁感应定律
1.(2024广东韶关高三阶段练习)电吉他中电拾音器的基本结构如图所示。磁体附近的金属弦被磁化,在金属弦振动过程中线圈会产生感应电流,经电路放大后传送到音箱发出声音,下列说法正确的是( )

A.拾音器的工作原理是利用了电流的磁效应现象
B.取走磁体,电吉他也能正常工作
C.减少线圈匝数,可减小线圈中的感应电动势
D.金属弦振动过程中,线圈中的电流方向不变
2.(2023湖北卷)近场通信(NFC)器件应用电磁感应原理进行通信,其天线类似一个压平的线圈,线圈尺寸从内到外逐渐变大。如图所示,一正方形NFC线圈共3匝,其边长分别为1.0 cm、1.2 cm和1.4 cm,图中线圈外线接入内部芯片时与内部线圈绝缘。若匀强磁场垂直通过此线圈,磁感应强度变化率为103 T/s,则线圈产生的感应电动势最接近( )
V V
V V
3.(2024湖南衡阳模拟)亥姆霍兹线圈的示意图如图甲所示,两线圈平行正对放置、相距较近,两线圈中通有相同的电流,电流随时间变化的规律如图乙所示,m点为圆心O1、O2连线的中点,现在m点放置一个与通电线圈平行的小金属圆环,下列说法正确的是( )
A.t1~t2时间内,两线圈之间磁场的磁感应强度大小恒定
B.t3时刻,位于m点的圆环产生的感生电动势最大
C.t2时刻前后瞬间,位于m点的圆环中产生的感应电流方向不同
D.如果m点的圆环水平放置,则m点的圆环中无感应电流
题组二 自感和涡流
4.(多选)(2024广东惠州高三统考)磁场对脑部神经组织的影响及临床医学应用的装置如图所示,将金属线圈放置在头部上方几厘米处,给线圈通以瞬时脉冲电流,线圈中产生瞬间的高强度脉冲磁场穿过头颅时在脑部特定区域产生感应电流,从而对脑神经产生电刺激作用,下列结论正确的是( )
A.脉冲电流流经线圈在其周围会产生高强度的磁场,这是电磁感应现象
B.脉冲磁场对脑部特定区域产生感应电流是电磁感应现象
C.若将脉冲电流改为恒定电流,也可持续对脑神经产生电刺激作用
D.若脉冲电流最大强度不变,缩短脉冲电流时间,则在脑部产生的感应电流会增大
5.(2024广东惠州期中)老师在物理课堂上做了“千人震”趣味小实验,如图所示,用了一个日光灯上拆下来的镇流器、四节1.5 V的干电池、开关以及导线若干,几位同学手牵手连到电路的C、D两端,会产生“触电”的感觉,则以下说法正确的是( )
A.“触电”发生在开关K断开的瞬间
B.总电源的6 V电压让人感到“触电”
C.“触电”发生在开关K闭合的瞬间
D.“触电”时通过人体的电流方向是A→C→D→B
综合提升练
6.(多选)(2024广东汕头模拟)法拉第发明的铜盘发电机如图甲所示,也是人类历史上第一台发电机。利用这个发电机给平行金属板电容器供电,如图乙所示。已知铜盘的半径为L,加在盘下侧的匀强磁场磁感应强度为B1,盘匀速转动的角速度为ω,每块平行板长度为d,板间距离也为d,板间加垂直纸面向内、磁感应强度为B2的匀强磁场。下列选项正确的是( )
A.若圆盘按照图乙所示方向转动,那么平行板电容器D板电势高
B.铜盘产生的感应电动势为E感=B1ωL2
C.若一电子从电容器两板中间水平向右射入,恰能匀速直线运动从右侧水平射出,则电子射入时速度为v=
D.若有一带负电的小球从电容器两板中间水平向右射入,在复合场中做匀速圆周运动,又恰好从极板右侧射出,则小球的圆周运动半径为
7.(2024广东广州统考期末)空间存在一方向与纸面垂直、大小随时间变化的匀强磁场,其边界如图甲中虚线MN所示,一硬质细导线的电阻率为ρ、横截面积为S,将该导线做成半径为r的圆环固定在纸面内,圆心O在MN上。t=0时磁感应强度的方向如图甲所示;磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示,则在0~t1的时间间隔内( )
A.圆环所受安培力的方向始终不变
B.圆环中的感应电流始终沿逆时针方向
C.圆环中的感应电动势大小为
D.圆环中的感应电流大小为
8.(2023广东湛江模拟)将一根涂有绝缘层的细导线绕成如图所示的线圈,再将线圈和阻值为R的定值电阻构成闭合回路,线圈内部存在方向垂直纸面向外的变化磁场,已知细导线的电阻为r,闭合回路所构成的矩形的面积为S1,两个线圈构成的小圆的面积均为S2,磁感应强度大小随时间变化的规律为B=B0+kt,B0和k均为大于零的常数,下列说法正确的是( )
A.定值电阻中的电流方向为a流向b
B.闭合回路中的感应电动势为k(S1-2S2)
C.定值电阻两端的电流大小为
D.定值电阻两端的电压为
参考答案
第2讲 法拉第电磁感应定律及其应用
1.C 解析 电吉他的拾音器由磁体和线圈组成,金属弦被磁化,弹动金属弦,相当于线圈做切割磁感线运动,在线圈中就会产生对应的电流,利用了电磁感应的原理,故A错误;取走磁体,就没有磁场,金属弦不能切割磁感线产生电流,电吉他将不能正常工作,故B错误;根据法拉第电磁感应定律,减少线圈的匝数可以减小线圈中的感应电动势,故C正确;金属弦振动过程中,螺线管磁通量有增加过程,有减小过程,所以线圈中电流方向变化,故D错误。
2.B 解析 根据法拉第电磁感应定律可知E=,E=(S1+S2+S3)=0.44V,选项B正确。
3.D 解析 t1~t2时间内,线圈中电流均匀减小,两线圈之间的磁场的磁感应强度也均匀减小,A错误;t3时刻,两线圈中电流达到t2~t4时间内的最大值,但是电流变化率为零,故此时m点处的圆环产生的感生电动势为零,B错误;t1~t2时间内两线圈电流正向减小,t2~t3时间内两线圈电流反向增大,故t1~t3时间内m点的圆环中产生的感应电流方向不变,C错误;若m点的圆环水平放置,则通过圆环的磁通量始终为零,圆环内没有感应电流,D正确。
4.BD 解析 脉冲电流流经线圈在其周围会产生高强度的磁场是电生磁,是电流的磁效应,故A错误;脉冲磁场对脑部特定区域产生感应电流是磁生电,是电磁感应现象,故B正确;将脉冲电流改为恒定电流,不会产生变化的磁场,不会产生感应电流,不可持续对脑神经产生电刺激作用,故C错误;若脉冲电流最大强度不变,但缩短脉冲电流时间,则产生的磁场变化得更快,在脑部产生的感应电场及感应电流会增大,故D正确。
5.A 解析 开关断开的瞬间,通过镇流器的电流减小,自感线圈产生自感电动势阻碍电流的减小,从而产生很高的瞬间电压,于是会产生“触电”的感觉,这个过程通过人体的电流方向是A→B→D→C,A正确,D错误;当开关K闭合的瞬间,通过镇流器的电流增大,自感线圈产生自感电动势阻碍电流的增大,此时CD两端的电压约为6V,电压较低,此时不会产生“触电”的感觉,B、C错误。
6.BCD 解析 根据右手定则可得,C极板带正电,电势高,故A错误。根据电磁感应方程得E感=B1LB1ωL2,故B正确。由于电子匀速运动,受力平衡,由evB2=e,得v=,故C正确。带电小球恰能从右板边缘射出,如图所示,由几何关系可得r2=d2+,r=,故D正确。
7.D 解析 根据B-t图像,由楞次定律可知,线圈中感应电流方向一直为顺时针。在t0时刻,磁场的方向发生变化,故安培力方向在t0时刻发生变化,0~t0时间间隔内,安培力向左,t0~t1时间间隔内,安培力向右,故A、B错误;由闭合电路欧姆定律得I=,又根据法拉第电磁感应定律得E=,由电阻定律得R=ρ,联立得I=,故C错误,D正确。
8.D 解析 闭合回路的磁通量增加,由楞次定律和右手螺旋定则可知,定值电阻中的电流方向为b流向a,A错误;矩形线圈产生的感应电动势E1=S1=kS1,两个小圆线圈产生的感应电动势E2=2S2=2kS2,由楞次定律可知,两部分感应电动势的方向相同,所以总电动势E=E1+E2=k(S1+2S2),B错误;定值电阻中的电流大小I=,C错误;定值电阻中的电流是恒定电流,定值电阻两端的电压U=IR=,D正确。