新课标2025版高考物理一轮总复习课时跟踪检测四十一法拉第电磁感应定律自感和涡流

课时跟踪检测（四十一）法拉第电磁感应定律自感和涡流一、立足主干学问，注意基础性和综合性1．以下现象中属于涡流现象的应用的是()解析：选B电烤箱是利用电流发热的原理，故A错误；金属探测仪可以探测人身是否携带金属物品，是通过金属上产生涡流而使报警器发出警告的，故B正确；高压带电作业屏蔽服是利用静电屏蔽原理，故C错误；车载充电器没有应用涡流现象，故D错误。2．零刻度在表盘正中间的电流计特别灵敏，通入电流后，线圈所受安培力和螺旋弹簧的弹力作用达到平衡时，指针在示数旁边的摇摆很难停下，使读数变得困难。在指针转轴上装上的扇形铝框或扇形铝板，在合适区域加上磁场，可以解决此困难。下列方案合理的是()解析：选D由题图A、C可知，当指针向左偏转时，铝框或铝板可能会离开磁场，产生不了涡流，起不到电磁阻尼的作用，指针不能很快停下，A、C错误；B图是铝框，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，不能产生感应电流，起不到电磁阻尼的作用，指针不能很快停下，B错误；D图是铝板，磁场在铝板中间，无论指针偏转角度大小，都会在铝板上产生涡流，起到电磁阻尼的作用，指针会很快停下，便于读数，D正确。3．(多选)在日常生活中，比如摩托车和汽车上装有的磁性转速表就是利用了电磁驱动原理，如图所示是磁性式转速表及其原理图，关于磁性式转速表的电磁驱动原理，下列说法正确的是()A．铝盘接通电源，通有电流的铝盘在磁场作用下带动指针转动B．永久磁体随转轴转动产生运动的磁场，在铝盘中产生感应电流，感应电流使铝盘受磁场力而转动C．铝盘转动的方向与永久磁体转动方向相同D．由于铝盘和永久磁体被同一转轴带动，所以两者转动是完全同步的解析：选BC当永久磁体随转轴转动时，产生转动的磁场，在铝盘中会产生感应电流，这时永久磁体的磁场会对铝盘上的感应电流有力的作用，从而产生一个转动的力矩，使指针转动，由于弹簧游丝的反力矩，会使指针稳定指在某一刻度上，A错误，B正确；该转速表利用了电磁感应原理，由楞次定律推论“来拒去留”知，永久磁体转动方向与铝盘转动方向相同，C正确；永久磁体固定在转轴上，铝盘固定在指针轴上，铝盘和永久磁体没有被同一转轴带动，D错误。4．(多选)如图甲所示，闭合金属环固定在水平桌面上，MN为其直径。MN右侧分布着垂直桌面对上的有界磁场，磁感应强度大小随时间改变的关系如图乙所示。已知金属环的电阻为1.0Ω，直径MN长20cm，则t＝3s时()A．N点电势高于M点电势B．M、N两点间电压为5π×10－4VC．环所受安培力大小为5π×10－5ND．环所受安培力大小为5π2×10－5N解析：选AC由图乙可知：磁感应强度随时间不断增大，磁场方向竖直向上，由楞次定律可知，金属环中感应电流方向沿顺时针方向(从上往下看)，MN右侧半段充当电源，电源内部电流从低电势流向高电势，则N点电势高于M点电势，A正确；依据法拉第电磁感应定律可得感应电动势为E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔB,Δt)·S＝5π×10－4V，MN右侧半段充当电源，M、N两点间电压为路端电压，则UNM＝eq\f(E,2)＝2.5π×10－4V，B错误；金属环中的电流大小为I＝eq\f(E,R)＝5π×10－4A，t＝3s时，磁感应强度为B′＝0.5T，金属环所受的安培力大小为F＝B′IL有效＝5π×10－5N，C正确，D错误。5.如图所示，电路中L是一电阻可忽视不计的电感线圈，a、b为L的左、右两端点，A、B、C为完全相同的三盏灯泡，原来开关S是闭合的，三盏灯泡均发光。某时刻将开关S断开，则下列说法正确的是()A．a点电势高于b点，A灯闪亮后缓慢熄灭B．b点电势高于a点，B、C灯闪亮后缓慢熄灭C．a点电势高于b点，B、C灯闪亮后缓慢熄灭D．b点电势高于a点，B、C灯不会闪亮只是缓慢熄灭解析：选B开关S闭合稳定时，电感线圈支路的总电阻比B、C灯支路电阻小，故流过A灯的电流I1大于流过B、C灯的电流I2，且电流方向由a到b，a点电势高于b点。当开关S断开，电感线圈会产生自感现象，相当于电源，b点电势高于a点，阻碍流过A灯电流的减小，瞬间流过B、C灯支路的电流比原来的大，故B、C灯闪亮后缓慢熄灭，故B正确。6．轻质细线吊着一质量为m＝0.42kg、边长为L＝1m、匝数n＝10的正方形线圈，其总电阻为r＝1Ω。在线圈的中间位置以下区域分布着磁场，如图甲所示。磁场方向垂直纸面对里，磁感应强度大小随时间改变关系如图乙所示。(g取10m/s2)(1)推断线圈中产生的感应电流的方向是顺时针还是逆时针；(2)求线圈的电功率；(3)求在t＝4s时轻质细线的拉力大小。解析：(1)由楞次定律知感应电流的方向为逆时针方向。(2)由法拉第电磁感应定律得E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝n·eq\f(1,2)L2eq\f(ΔB,Δt)＝0.5V则P＝eq\f(E2,r)＝0.25W。(3)通过线圈的电流I＝eq\f(E,r)＝0.5A，由题图乙可知当t＝4s时，B＝0.6T，线圈受到的安培力F安＝nBIL由平衡条件得F安＋F线＝mg联立解得F线＝1.2N。答案：(1)逆时针(2)0.25W(3)1.2N二、强化迁移实力，突出创新性和应用性7.(2024·浙江杭州模拟)管道高频焊机可以对由钢板卷成的圆管的接缝实施焊接。焊机的原理如图所示，圆管通过一个接有高频沟通电源的线圈，线圈所产生的交变磁场使圆管中产生交变电流，电流产生的热量使接缝处的材料熔化并焊接。则下列说法正确的是()A．该焊机也能焊接塑料圆管的接缝B．线圈的电阻越大，焊接效果越好C．线圈的电源换成直流电源也能进行焊接D．圆管的接缝处电阻较大，产生的电热较无接缝处大解析：选D塑料圆管在焊接时，管内无法产生交变磁场，塑料圆管中无电流，不能焊接，A错误；圆管通过的高频沟通电源肯定时，产生的感应电动势肯定，线圈的电阻越大，则产生的电流越小，焊接时产生的电热越少，焊接效果不好，B错误；将线圈的电源换成直流电源，线圈不能产生交变磁场，圆管中不产生电流，不能进行焊接，C错误；通过圆管的高频沟通电源肯定，产生的感应电动势肯定，电流肯定，圆管的接缝处电阻较大，产生的电热较大，D正确。8．(多选)如图甲所示，螺线管匝数n＝1000，横截面积S＝0.02m2，电阻r＝1Ω，螺线管外接一个阻值R＝4Ω的电阻，电阻的一端b接地。一方向平行于螺线管轴线向左的磁场穿过螺线管，磁感应强度随时间改变的规律如图乙所示，则()A．在0～4s时间内，R中有电流从a流向bB．在t＝3s时穿过螺线管的磁通量为0.07WbC．在4～6s时间内，通过R的电流大小为8AD．在4～6s时间内，R两端电压Uab＝40V解析：选BC在0～4s时间内，原磁场增大，则穿过螺线管的磁通量增大，依据楞次定律可知，感应磁场方向向右，由安培定则可知，R中的电流方向从b流向a，故A错误；由题图乙可知，t＝3s时磁感应强度为B＝3.5T，则此时穿过螺线管的磁通量为Φ＝BS＝0.07Wb，故B正确；在4～6s时间内，感应电动势为E＝neq\f(ΔB·S,Δt)＝40V，则通过R的电流大小为I＝eq\f(E,R＋r)＝8A，故C正确；在4～6s时间内，依据楞次定律可知，R中的电流从a流向b，则R两端电压为Uab＝IR＝32V，故D错误。9.如图所示，在光滑的水平面上有一半径r＝10cm、电阻R＝1Ω、质量m＝1kg的金属圆环，以速度v＝10m/s向一有界磁场运动。匀强磁场方向垂直于纸面对里，磁感应强度B＝0.5T，从圆环刚进入磁场算起，到刚好有一半进入磁场时，圆环一共释放了32J的热量，求：(1)此时圆环中电流的瞬时功率；(2)此时圆环运动的加速度。解析：(1)圆环从起先进入磁场到有一半进入磁场过程中，由能量守恒定律得eq\f(1,2)mv2＝Q＋eq\f(1,2)mv′2，代入数据解得v′＝6m/s，此时的感应电动势E＝BLv′＝B·2rv′＝0.5×2×0.1×6V＝0.6V，圆环中电流的瞬时功率P＝eq\f(E2,R)＝eq\f(0.62,1)W＝0.36W。(2)感应电流I＝eq\f(E,R)＝eq\f(0.6,1)A＝0.6A，圆环受到的