適用于新高考新教材廣西專(zhuān)版2025屆高考物理一輪總復(fù)習(xí)課時(shí)規(guī)范練34法拉第電磁感應(yīng)定律及其應(yīng)用

課時(shí)規(guī)范練34法拉第電磁感應(yīng)定律及其應(yīng)用基礎(chǔ)對(duì)點(diǎn)練1.(法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用)半徑為R的圓形線(xiàn)圈共有n匝,總阻值為R0,其中心位置處半徑為r的虛線(xiàn)范圍內(nèi)有勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向垂直于線(xiàn)圈平面,如圖所示,若初始的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,在時(shí)間t內(nèi)勻整減小為0,則通過(guò)圓形線(xiàn)圈的電流為()A.nBπR2 B.nBπr2C.πBr22.(多選)(平動(dòng)切割磁感線(xiàn))如圖所示,在MN右側(cè)區(qū)域有垂直于紙面對(duì)里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),其磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變更的關(guān)系為B=kt(k為大于零的常量)。一高為a、電阻為R的正三角形金屬線(xiàn)框向右勻速運(yùn)動(dòng)。在t=0時(shí)刻,線(xiàn)框底邊恰好到達(dá)MN處;在t=T時(shí)刻,線(xiàn)框恰好完全進(jìn)入磁場(chǎng)。在線(xiàn)框勻速進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中()A.線(xiàn)框中的電流始終為逆時(shí)針?lè)较駼.線(xiàn)框的右邊受到的安培力先向左后向右C.t=T2時(shí)刻,流過(guò)線(xiàn)框的電流大小為D.t=T2時(shí)刻,線(xiàn)框受到的安培力大小為3.(電磁感應(yīng)現(xiàn)象的應(yīng)用)(2024北京海淀區(qū)二模)加速性能、電能利用率、動(dòng)能回收等是電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)的重要指標(biāo)。如圖所示,甲、乙分別是目前被廣泛接受的兩種電機(jī)的簡(jiǎn)化原理示意圖,它們的相同點(diǎn)是利用作為定子的電磁體(三組線(xiàn)圈,圖中1和4;2和5;3和6所示)交替產(chǎn)生磁場(chǎng),實(shí)現(xiàn)了電磁體激發(fā)的磁場(chǎng)在平面內(nèi)沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)的效果,以驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng);不同的是甲所示電機(jī)的轉(zhuǎn)子是一個(gè)永久磁體,而乙所示電機(jī)的轉(zhuǎn)子是繞在軟鐵上的閉合線(xiàn)圈。通過(guò)電磁驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng),可以為電動(dòng)汽車(chē)供應(yīng)動(dòng)力。假定兩種電機(jī)的每組電磁體中電流變更周期和有效值均相同,下列說(shuō)法正確的是()A.電機(jī)穩(wěn)定工作時(shí),乙電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與電磁體激發(fā)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速相同B.電機(jī)穩(wěn)定工作時(shí),乙電機(jī)產(chǎn)生的焦耳熱相對(duì)較少C.電機(jī)穩(wěn)定工作時(shí),乙電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速越接近電磁體激發(fā)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速,其所受安培力就越大D.剎車(chē)(停止供電)時(shí),甲電機(jī)轉(zhuǎn)子由于慣性旋轉(zhuǎn),可以通過(guò)反向發(fā)電從而回收動(dòng)能4.(自感現(xiàn)象)(2024湖南長(zhǎng)沙雅禮中學(xué)二模)如圖所示的電路中,L1、L2、L3是三個(gè)相同的燈泡,電感L的電阻和電源的內(nèi)阻可忽視,D為志向二極管。下列推斷正確的是()A.開(kāi)關(guān)S從斷開(kāi)狀態(tài)突然閉合時(shí),L1漸漸變亮,L2始終不亮,L3馬上變亮B.開(kāi)關(guān)S從斷開(kāi)狀態(tài)突然閉合時(shí),L1、L2漸漸變亮,L3馬上變亮再熄滅C.開(kāi)關(guān)S從閉合狀態(tài)突然斷開(kāi)時(shí),L1漸漸熄滅,L2突然變亮,然后漸漸變暗至熄滅,L3馬上熄滅D.開(kāi)關(guān)S從閉合狀態(tài)突然斷開(kāi)時(shí),L1、L2漸漸熄滅,L3突然變亮,然后漸漸變暗至熄滅5.(法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用)如圖所示,某同學(xué)在電磁爐面板上豎直放置一紙質(zhì)圓筒,圓筒上套一環(huán)形輕質(zhì)鋁箔,電磁爐產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)的頻率、強(qiáng)度及鋁箔厚度可以調(diào)整。現(xiàn)給電磁爐通電,發(fā)覺(jué)鋁箔懸浮了起來(lái)。若只變更其中一個(gè)變量,則()A.增加磁場(chǎng),鋁箔懸浮高度將不變B.鋁箔越薄,鋁箔中產(chǎn)生的感應(yīng)電流越大C.增大頻率,鋁箔中產(chǎn)生的感應(yīng)電流增大D.在剛斷開(kāi)電源產(chǎn)生如圖磁場(chǎng)的瞬間,鋁箔中會(huì)產(chǎn)生如圖所示的電流6.(轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線(xiàn))(2024廣東深圳一模)某國(guó)產(chǎn)直升機(jī)在我國(guó)某地上空懸停,長(zhǎng)度為L(zhǎng)的螺旋槳葉片在水平面內(nèi)順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)(俯視),轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為ω。該處地磁場(chǎng)的水平重量為Bx,豎直重量為By。葉片的近軸端為a,遠(yuǎn)軸端為b。忽視轉(zhuǎn)軸的尺寸,則葉片中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為()A.12BxLω,a端電勢(shì)高于bB.12BxL2ω,a端電勢(shì)低于bC.12ByL2ω,a端電勢(shì)高于bD.12ByL2ω,a端電勢(shì)低于b7.(平動(dòng)切割磁感線(xiàn))(2024江西贛州期末)電磁制動(dòng)原理是通過(guò)線(xiàn)圈與磁場(chǎng)的作用使物體做減速運(yùn)動(dòng)。某列車(chē)車(chē)底安裝的電磁體產(chǎn)生磁場(chǎng)可視為勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向豎直向下。同種材料制成的粗細(xì)勻整的閉合正方形線(xiàn)框abcd,邊長(zhǎng)為L(zhǎng)1,MN長(zhǎng)為L(zhǎng)2(L2>L1),若當(dāng)列車(chē)MN部分剛越過(guò)ab時(shí),速度大小為v,則ab兩端的電勢(shì)差Uab等于()A.BL1v B.BL2vC.-34BL1v D.-14BL素養(yǎng)綜合練8.(2024貴州六盤(pán)水模擬)如圖所示,水平放置足夠長(zhǎng)光滑金屬導(dǎo)軌abc和de,ab與de平行,bc是以O(shè)為圓心的圓弧導(dǎo)軌,圓弧be左側(cè)和扇形Obc內(nèi)有方向如圖所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng),金屬桿OP的O端與e點(diǎn)用導(dǎo)線(xiàn)相接,P端與圓弧bc接觸良好,金屬桿MN始終與導(dǎo)軌垂直,初始時(shí)MN靜止在平行導(dǎo)軌上。若桿OP繞O點(diǎn)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)從b到c勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),回路中始終有電流,則此過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是()A.桿OP產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變更B.桿OP轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向由N→MC.桿MN向左運(yùn)動(dòng)D.桿MN中的電流漸漸增大9.(2024福建三明模擬)在如圖所示的電路中,a、b、c為三盞完全相同的燈泡,L是自感線(xiàn)圈,直流電阻為RL,則下列說(shuō)法正確的是()A.合上開(kāi)關(guān)后,c先亮,a、b后亮B.斷開(kāi)開(kāi)關(guān)時(shí),N點(diǎn)電勢(shì)高于M點(diǎn)C.斷開(kāi)開(kāi)關(guān)后,b、c同時(shí)熄滅,a緩慢熄滅D.斷開(kāi)開(kāi)關(guān)后,c馬上熄滅,b閃一下后緩慢熄滅10.(多選)輕質(zhì)細(xì)線(xiàn)吊著一質(zhì)量為m=0.32kg、邊長(zhǎng)為L(zhǎng)=0.8m、匝數(shù)n=10的正方形線(xiàn)圈,總電阻為R=1Ω。如圖甲所示,邊長(zhǎng)為L(zhǎng)2的正方形磁場(chǎng)區(qū)域?qū)ΨQ(chēng)分布在線(xiàn)圈下方的兩側(cè),磁場(chǎng)方向垂直于紙面對(duì)里,大小隨時(shí)間變更如圖乙所示。從t=0起先經(jīng)t0時(shí)間細(xì)線(xiàn)起先松弛,g取10m/s2,則(A.t=0時(shí)刻穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量為0.8WbB.在前t0時(shí)間內(nèi)線(xiàn)圈中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為0.4VC.t=0時(shí)刻的線(xiàn)圈受到的安培力為0.016ND.t0的數(shù)值為2s11.(2024江蘇二模)如圖甲所示,一條南北走向的小路,路口設(shè)有出入道閘,每側(cè)道閘金屬桿長(zhǎng)L,當(dāng)有車(chē)輛通過(guò)時(shí)金屬桿會(huì)從水平位置勻速轉(zhuǎn)過(guò)90°直到豎起,所用時(shí)間為t。此處地磁場(chǎng)方向如圖乙所示,B為地磁場(chǎng)總量,BH為地磁場(chǎng)水平重量,Bx、By、Bz分別為地磁場(chǎng)在x、y、z三個(gè)方向上的重量大小。則金屬桿在轉(zhuǎn)動(dòng)升起的過(guò)程中,兩端電勢(shì)差的大小計(jì)算表達(dá)式為()A.πBxLC.πBHL12.(2024重慶外國(guó)語(yǔ)學(xué)校月考)如圖所示,水平間距為L(zhǎng),半徑為r的二分之一光滑圓弧導(dǎo)軌,bb'為導(dǎo)軌最低位置,aa'與cc'為最高位置且等高,右側(cè)連接阻值為R的電阻,圓弧導(dǎo)軌所在區(qū)域有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)?，F(xiàn)有一根金屬棒在外力的作用下以速度v0從aa'沿導(dǎo)軌做勻速圓周運(yùn)動(dòng)至cc'處,金屬棒與導(dǎo)軌始終接觸良好,金屬棒與導(dǎo)軌的電阻均不計(jì),則該過(guò)程中()A.經(jīng)過(guò)最低位置bb'處時(shí),通過(guò)電阻R的電流最小B.經(jīng)過(guò)最低位置bb'處時(shí),通過(guò)金屬棒的電流方向?yàn)閎'→bC.全程電阻R上產(chǎn)生的熱量為πD.全程通過(guò)電阻R的電荷量為BLr答案：1.D解析由于線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)方向垂直,故穿過(guò)該面的磁通量為Φ=BS,半徑為r的虛線(xiàn)范圍內(nèi)有勻強(qiáng)磁場(chǎng),所以磁場(chǎng)的區(qū)域面積為S=πr2即Φ=πBr2,由E=nΔΦΔt及I=ER0可得2.ACD解析依據(jù)楞次定律可知,穿過(guò)線(xiàn)框的磁通量增加,則線(xiàn)框中的電流始終為逆時(shí)針?lè)较?選項(xiàng)A正確;由左手定則可推斷線(xiàn)框的右邊受到的安培力始終向左,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;線(xiàn)框的邊長(zhǎng)為2a3,t=T2時(shí)刻,線(xiàn)框切割磁感線(xiàn)的有效長(zhǎng)度為a3,動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)E=Bv×a3=kT2×v×a3=kvaT23=3ka26,線(xiàn)框中產(chǎn)生的感生電動(dòng)勢(shì)E'=ΔBΔtS=k×343.D解析乙電機(jī)中,轉(zhuǎn)子也是線(xiàn)圈,乙轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)是由于穿過(guò)轉(zhuǎn)子線(xiàn)圈的磁通量發(fā)生變更而產(chǎn)生感應(yīng)電流的,電流受安培力作用而運(yùn)動(dòng),相當(dāng)于電磁驅(qū)動(dòng),安培力阻礙定子和轉(zhuǎn)子間的相對(duì)運(yùn)動(dòng),但不能阻擋,故轉(zhuǎn)子比定子轉(zhuǎn)得慢一些,故A錯(cuò)誤;乙電機(jī)中,轉(zhuǎn)子也會(huì)產(chǎn)生焦耳熱,故產(chǎn)生的焦耳熱較多,故B錯(cuò)誤;轉(zhuǎn)速越接近,則磁通量變更越慢,感應(yīng)電流越小,所受安培力越小,故C錯(cuò)誤;停止供電后,甲的轉(zhuǎn)子是永久磁體,甲電機(jī)轉(zhuǎn)子由于慣性旋轉(zhuǎn),使得線(xiàn)圈中磁通量發(fā)生變更,產(chǎn)生反向感應(yīng)電流,反向發(fā)電從而回收動(dòng)能,故D正確。4.C解析閉合開(kāi)關(guān)的瞬間,由于二極管具有單向?qū)щ娦?所以無(wú)電流通過(guò)L2;由于線(xiàn)圈中自感電動(dòng)勢(shì)的阻礙,L1燈漸漸變亮,L1與L3串聯(lián),所以閉合開(kāi)關(guān)S的瞬間,燈泡L3也漸漸變亮,故A、B錯(cuò)誤。由于二極管具有單向?qū)щ娦?電路穩(wěn)定后也無(wú)電流通過(guò)L2,L2不亮;在電路穩(wěn)定后,斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S的瞬間,L由于產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì),相對(duì)于電源,燈泡L1、L2串聯(lián),所以L(fǎng)1漸漸熄滅,L2突然變亮,然后漸漸變暗至熄滅,同時(shí)L3馬上熄滅,故C正確,D錯(cuò)誤。5.C解析鋁箔浮起,說(shuō)明鋁箔受到豎直向上的安培力作用,磁場(chǎng)頻率不變,依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E=nΔΦΔt=nΔBΔtS,可知電動(dòng)勢(shì)不變,所以鋁箔中感應(yīng)電流不變,增加磁場(chǎng),依據(jù)F=BIL可知安培力增大,所以鋁箔的懸浮高度增大,A錯(cuò)誤;鋁箔越薄,對(duì)應(yīng)的橫截面積S'越小,依據(jù)電阻定律R=ρLS'可知鋁箔的電阻越大,所以通過(guò)鋁箔的感應(yīng)電流越小,B錯(cuò)誤;增大頻率,ΔBΔt增大,鋁箔中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)增大,感應(yīng)電流增大,C6.D解析螺旋槳葉片在水平面內(nèi)順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng),葉片切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=ByLv=ByLva+vb2=ByL0+Lω2=12ByL2ω,我國(guó)地磁場(chǎng)豎直重量方向向下,依據(jù)右手定則可知,a端電勢(shì)低于b端電勢(shì)7.C解析當(dāng)列車(chē)MN部分剛越過(guò)ab時(shí),由楞次定律推斷可知,線(xiàn)框abcd中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)閍bcda方向。ab相當(dāng)于電源,電源內(nèi)部電流從負(fù)極流向正極,則a端電勢(shì)低于b端電勢(shì)。線(xiàn)框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BL1v,ab兩端的電勢(shì)差Uab=-34BL1v,故A、B、D錯(cuò)誤,C8.C解析OP轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中旋轉(zhuǎn)切割磁感線(xiàn),設(shè)OP長(zhǎng)度為r,角速度為ω,由E=Brv,而v=ω×r2,可得感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=Br2ω2,即產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定,故A錯(cuò)誤;由右手定則可知,OP轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線(xiàn)時(shí),感應(yīng)電流方向由O→P,故回路中產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流,所以流過(guò)金屬桿MN的電流方向由M→N,故B錯(cuò)誤;由左手定則可知,金屬桿MN受到的安培力方向水平向左,故桿MN向左運(yùn)動(dòng),故C正確;當(dāng)金屬桿向左運(yùn)動(dòng)時(shí),桿MN切割磁感線(xiàn),產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流,設(shè)金屬桿的速度為v',桿長(zhǎng)為l,則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E'=Blv',故回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E總=E-E'=Br2ω2-Blv',9.B解析開(kāi)關(guān)S閉合瞬間,因線(xiàn)圈L的電流增大,產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì),依據(jù)楞次定律可知,自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的增大,通過(guò)a燈的電流漸漸增大,所以b、c先亮,a后亮,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S的瞬間,因線(xiàn)圈L的電流減小,產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì),依據(jù)楞次定律可知通過(guò)自感線(xiàn)圈的電流方向與原電流方向相同,N點(diǎn)電勢(shì)高于M點(diǎn),選項(xiàng)B正確;L和a、b組成的回路中有電流,由于原來(lái)a燈的電流小于b燈的電流,開(kāi)關(guān)斷開(kāi)的瞬間,通過(guò)a、b和線(xiàn)圈回路的電流從a燈原來(lái)的電流大小起先減小,所以b燈會(huì)先變暗,然后a、b燈一起緩慢熄滅,而c沒(méi)有電流,馬上熄滅,C、D錯(cuò)誤。10.BD解析t=0時(shí)刻穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量Φ=B0×12S=1×12×0.822Wb=0.08Wb,A錯(cuò)誤;由法拉第電磁感應(yīng)定律得E=nΔΦΔt=nSΔBΔt=n×12×L22×ΔBΔt=0.4V,B正確;線(xiàn)圈中的電流為I=ER=0.41A=0.4A,t=0時(shí)刻的線(xiàn)圈受到的安培力F=nB0IL2=10×1×0.4×0.82N=1.6N,C錯(cuò)誤;分析線(xiàn)圈受力可知,當(dāng)細(xì)線(xiàn)起先松弛時(shí)有F安=mg=0.32×10N=11.A解析由題意可知,金屬桿從水平位置勻速轉(zhuǎn)過(guò)90°直到豎起,所用時(shí)間為t,可知金屬桿的角速度為ω=π2t,由于小路沿南北方向,則金屬桿轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程切割Bx磁場(chǎng)重量,則金屬桿兩端電勢(shì)差的大小為U=BxLv=BxL0+ωL2=12BxL2ω,聯(lián)立解得U=πBxL12.C解析金屬棒經(jīng)過(guò)最低位置bb'處時(shí),由右手定則可知,