2025届高考物理一轮复习课时作业46法拉第电磁感应定律自感现象含解析鲁科版

PAGE7-课时作业46法拉第电磁感应定律自感现象时间：45分钟1.扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上的形貌，为了有效隔离外界振动对STM的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小振动，如图所示．无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是(A)解析：衰减的原理是当紫铜薄板上下及左右振动时，均在紫铜薄板内产生感应电流，薄板受到安培力作用阻碍其运动．只有A选项中当紫铜薄板上下及左右振动时，板中均会产生感应电流．2.在如图所示的电路中，a、b为两个完全相同的灯泡，L为自感线圈，E为电源，S为开关．下列说法正确的是(B)A．合上开关S，a、b同时亮B．合上开关S，a先亮、b后亮C．将原来闭合的开关S断开，a先熄灭、b后熄灭D．将原来闭合的开关S断开，b先熄灭、a后熄灭解析：合上开关S，自感线圈L中磁通量发生变更产生自感电动势，导致a先亮、b后亮，选项A错误，B正确；将原来闭合的开关S断开，自感线圈L中磁通量发生变更产生自感电动势，两个灯泡和自感线圈形成闭合回路，则a、b渐渐变暗并同时熄灭，选项C、D错误．3．如图甲所示，10匝铜导线制成的线圈两端M、N与一电压表相连，线圈内磁场方向垂直纸面对里，线圈中磁通量的变更规律如图乙所示．下列说法正确的是(D)A．电压表的正接线柱接线圈的N端B．线圈中磁通量的变更量为1.5WbC．线圈中磁通量的变更率为1.5Wb/sD．电压表的示数为5V解析：由楞次定律可知线圈中感应电流的方向为逆时针方向，则M端比N端的电势高，所以电压表“＋”接线柱接M端，故A错误；磁通量的变更须要时间，由于未说明变更时间，故B错误；磁通量的变更率为eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(0.15－0.10,0.1)Wb/s＝0.5Wb/s，C错误；依据法拉第电磁感应定律有E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝10×0.5V＝5V，所以电压表示数为5V，D正确．4．(多选)目前无线电力传输已经比较成熟，如图所示为一种非接触式电源供应系统．这种系统基于电磁感应原理可无线传输电力，两个感应线圈可以放置在左右相邻或上下相对的位置，原理示意图如图所示．利用这一原理，可以实现对手机进行无线充电．下列说法正确的是(BD)A．若A线圈中输入电流，B线圈中就会产生感应电动势B．只有A线圈中输入变更的电流，B线圈中才会产生感应电动势C．A中电流越大，B中感应电动势越大D．A中电流变更越快，B中感应电动势越大解析：本题考查电磁感应现象．依据电磁感应原理，只有A线圈中输入变更的电流，B线圈中才会产生感应电动势，若A线圈中输入恒定电流，B线圈中不会产生感应电动势，选项A错误，B正确；依据法拉第电磁感应定律，A线圈中电流变更越快，B线圈中感应电动势越大，选项D正确，C错误．5.如图所示的电路，开关闭合，电路处于稳定状态，在某时刻t1突然断开开关S，则通过电阻R1中的电流I1随时间变更的图线可能是下图中的(D)解析：当断开开关，原来通过R1的电流马上消逝，由于电磁感应，线圈L产生自感电动势阻碍自身电流变更，产生的感应电流流过电阻R1，其方向与原来流过电阻R1的电流方向相反，渐渐减小最终为0，故D正确．6.(多选)如图所示，等边三角形导体框abc边长为l，bd⊥ac，导体框绕轴bd以角速度ω匀速转动，导体框所在空间有竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场．下列说法正确的是(AD)A．导体框中无感应电流B．导体框中产生正弦交变电流C．a、d两点间电势差为0D．a、d两点间电势差为eq\f(1,8)Bl2ω解析：由于导体框平面始终与磁场方向平行，则穿过导体框的磁通量始终为零，即导体框中无感应电流，选项A正确，B错误；由导体棒在磁场中转动切割磁感线产生感应电动势可知，a、d两点间的电势差为E＝eq\f(1,2)Bω(eq\f(l,2))2＝eq\f(1,8)Bωl2，选项C错误，D正确．7．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变更关系如图乙所示．(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)1.2N8．小明同学做验证断电自感现象的试验，他找来带铁芯的线圈L、小灯泡A、开关S和电池组E，用导线将它们连接成如图所示的电路．检查电路后，闭合开关S，小灯泡发光；再断开开关S，小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象．下列说法正确的是(B)A．断开开关S，肯定没电流流过小灯泡B．开关S断开前后，流过小灯泡的电流方向相反C．小灯泡未闪亮的缘由是线圈电阻偏小D．小灯泡未闪亮的缘由是线圈的自感系数较小解析：由电路图可知，灯泡与线圈并联后接入电路，断开开关瞬间，线圈与灯泡组成闭合电路，线圈产生自感电动势，阻碍电流的减小，有电流流过小灯泡，故A错误；断开开关瞬间，灯泡中原来的由电源供应的电流消逝，灯泡与线圈构成闭合回路，通过线圈的电流减小，线圈中的电流流过灯泡，所以开关S断开前后流过小灯泡的电流方向相反，故B正确；线圈电阻偏小，稳定时流过灯泡的电流小于流过线圈的电流，断开开关时，依据楞次定律，由电源供应应灯泡的电流马上消逝，而线圈中产生自感电动势阻碍电流的减小，灯泡与线圈组成新的回路，灯泡会发生闪亮现象，故C错误；线圈的自感系数较大，产生的自感电动势较大，但不能变更稳定时灯泡和线圈中电流的大小，故D错误．9.(多选)如图所示，在边长为a的等边三角形区域内有匀强磁场，磁感应强度大小为B，其方向垂直于纸面对外，一个边长也为a的等边三角形导线框EFG正好与上述磁场区域的边界重合，而后绕其几何中心O点在纸面内以角速度ω顺时针匀速转动，于是线框EFG中产生感应电动势，若转过60°后线框转到图中的虚线位置，则在这段时间内(BC)A．感应电流方向为E→G→F→EB．感应电流方向为E→F→G→EC．平均感应电动势大小等于eq\f(\r(3)ωa2B,4π)D．平均感应电动势大小等于eq\f(\r(3)ωa2B,3π)解析：依据题意，穿过线框的磁通量变小，依据楞次定律，感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相同，再由安培定则可知感应电流方向为E→F→G→E，A项错误，B项正确；依据几何关系可得，磁场穿过线框的有效面积减小了ΔS＝eq\f(\r(3),12)a2，依据法拉第电磁感应定律得平均感应电动势eq\x\to(E)＝eq\f(ΔS,Δt)B＝eq\f(\r(3)ωa2B,4π)，C项正确，D项错误．10.(多选)如图所示，光滑水平面上存在有界匀强磁场，磁感应强度为B，质量为m、边长为a的正方形线框ABCD斜向右上穿进磁场，当AC刚进入磁场时的速度为v，方向与磁场边界成45°角，若线框的总电阻为R，则(CD)A．线框穿进磁场过程中，框中电流的方向为DCBAB．AC刚进入磁场时线框中的感应电流为eq\f(\r(2)Bav,R)C．AC刚进入磁场时线框所受安培力为eq\f(\r(2)B2a2v,R)D．AC刚进入磁场时DC两端电压为eq\f(3,4)Bav解析：线框进入磁场的过程中穿过线框的磁通量增大，由楞次定律可知，感应电流产生的磁场方向向外，由安培定则知感应电流的方向为ABCD方向，A错误；AC刚进入磁场时CD边切割磁感线，AD边不切割磁感线，所以产生的感应电动势为E＝Bav，则线框中感应电流为I＝eq\f(E,R)＝eq\f(Bav,R)，B错误；AC刚进入磁场时线框的CD边产生的安培力与v的方向相反，AD边受到的安培力的方向垂直于AD向下，它们的大小都是F＝BIa，由几何关系可知，AD边与CD边受到的安培力的方向相互垂直，所以AC刚进入磁场时线框所受安培力为AD与CD边受到的安培力的合力，即F合＝eq\r(2)F＝eq\f(\r(2)B2a2v,R)，C正确；当AC刚进入磁场时，DC两端电压U＝I×eq\f(3,4)R＝eq\f(3,4)Bav，D正确．11.如图所示，匀强磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里，磁感应强度大小为B0，使该线框从静止起先绕过圆心O且垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周，在线框中产生感应电流．现使线框保持图中所示位置不变，磁感应强度大小随时间线性变更．为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变更率eq\f(ΔB,Δt)的大小应为(A)A．eq\f(ωB0,π) B．eq\f(2ωB0,π)C．eq\f(4ωB0,π) D．eq\f(ωB0,2π)解析：若要产生的电流相等，则产生的感应电动势应相等．设半圆半径的长度为L，从静止起先绕过圆心O以角速度ω匀速转动时，线框中产生的感应电动势大小为E＝eq\f(1,2)B0L2ω；依据法拉第电磁感应定律得E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔB·S,Δt)＝eq\f(ΔB,Δt)·eq\f(1,2)πL2，联立可得eq\f(ΔB,Δt)＝eq\f(ωB0,π)，故B、C、D错误，A正确．12．如图所示，两根光滑的平行长直金属导轨置于水平面内，导轨间距为L，导轨左端接有阻值为R的电阻，质量为m的导体棒垂直跨接在导轨上．导轨和导体棒的电阻均不计，且接触良好．在导轨平面上有一矩形区域内存在着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B．起先时，导体棒静止于磁场区域的右端，当磁场以速度v1匀速向右移动时，导体棒随之起先运动，同时受到水平向左、大小为f的恒定阻力，并很快达到恒定速度，此时导体棒仍处于磁场区域内．(1)求导体棒所达到的