资源简介

同步分层精练（五十） 法拉第电磁感应定律 自感和涡流
1.当航天飞机在环绕地球的轨道上飞行时,从中释放一颗卫星,卫星与航天飞机的速度相同,两者用导电缆绳相连,这种卫星称为绳系卫星。现有一绳系卫星在地球赤道上空自西向东运行,忽略地球自转。卫星位于航天飞机的正上方,它与航天飞机之间的距离是20.5 km,卫星所在位置的地磁场B=4.6×10-5 T,沿水平方向由南向北。如果航天飞机和卫星的运行速度都是7.6 km/s,则以下说法正确的是 (　 )
A.导电缆绳中的感应电动势约为7.2×103 V
B.导电缆绳中的感应电动势约为7.2 V
C.航天飞机端的电势高于卫星端的电势
D.如果卫星与航天飞机由南向北飞,航天飞机端的电势高于卫星端的电势
2.(2024·甘肃高考)工业上常利用感应电炉冶炼合金,装置如图所示。当线圈中通有交变电流时,下列说法正确的是 (　 )
A.金属中产生恒定感应电流
B.金属中产生交变感应电流
C.若线圈匝数增加,则金属中感应电流减小
D.若线圈匝数增加,则金属中感应电流不变
3.(2024·深圳建文外国语学校模拟)如图是汽车上使用的电磁制动装置示意图。电磁制动是一种非接触的制动方式,其原理是当导体在通电线圈产生的磁场中运动时,会产生涡流,使导体受到阻碍运动的制动力。下列说法正确的是 (　 )
A.制动过程中,导体不会产生热量
B.如果导体反向转动,此装置将不起制动作用
C.制动力的大小与线圈中电流的大小无关
D.线圈中电流一定时,导体运动的速度越大,制动力就越大
4.(2025·长沙模拟)(多选)如图甲所示,等边三角形金属框ACD的边长均为L,单位长度的电阻为r,E为CD边的中点,三角形ADE所在区域内有磁感应强度垂直纸面向外、大小随时间变化的匀强磁场,图乙是匀强磁场的磁感应强度B随时间t变化的图像。下列说法正确的是 (　 )
A.t0时刻,穿过金属框的磁通量为
B.5t0时刻,金属框内的感应电流由大变小
C.0~5t0时间内的感应电动势小于5t0~8t0时间内的感应电动势
D.5t0~8t0时间内,A、E两点的电势差的绝对值恒为
5.三个用同样的细导线做成的刚性闭合线框,正方形线框的边长与圆形线框的直径相等,圆形线框的半径与正六边形线框的边长相等,如图所示。把它们放入磁感应强度随时间线性变化的同一匀强磁场中,线框所在平面均与磁场方向垂直,正方形、圆形和正六边形线框中感应电流的大小分别为I1、I2和I3。则 (　 )
A.I1I3>I2
C.I1=I2>I3 D.I1=I2=I3
6.(多选)如图甲所示,20匝的金属线圈(图中只画了2匝)电阻为r=2 Ω,两端a、b与R=8 Ω的电阻相连。线圈内有垂直线圈平面(纸面)向里的磁场,磁通量按图乙所示规律变化。则 (　 )
A.通过电阻R的电流方向为b→a
B.线圈产生的感应电动势为5 V
C.电阻R两端的电压为8 V
D.0~0.1 s,通过线圈导线横截面的电荷量为0.1 C
7.(2024·广州模拟)在油电混合小轿车上有一种装置,刹车时能将车的动能转化为电能,启动时再将电能转化为动能,从而实现节能减排。如图所示,甲、乙磁场方向与轮子的转轴平行,丙、丁磁场方向与轮子的转轴垂直,轮子是绝缘体,则采取下列哪个措施,能有效地借助磁场的作用,让转动的轮子停下 (　 )
A.如图甲,在轮上固定绕制的线圈
B.如图乙,在轮上固定绕制的闭合线圈
C.如图丙,在轮上固定一些细金属棒,金属棒与轮子转轴平行
D.如图丁,在轮上固定一些闭合金属线框,线框长边与轮子转轴平行
8.(2025·益阳模拟)如图,在垂直纸面向里的足够大的匀强磁场中放置一硬质异形导线框Oab,其中ab段是半径为R的圆弧,直线段Oa长为R且与圆弧段相切。该导线框在纸面内绕O点逆时针转动,则下列说法正确的是 (　 )
A.UaO=BωR2 B.感应电流方向b→a→O
C.φb>φa>φO D.UOb=BωR2
9.(2024·广东高考)电磁俘能器可在汽车发动机振动时利用电磁感应发电实现能量回收,结构如图甲所示。两对永磁铁可随发动机一起上下振动,每对永磁铁间有水平方向的匀强磁场,磁感应强度大小均为B。磁场中,边长为L的正方形线圈竖直固定在减震装置上。某时刻磁场分布与线圈位置如图乙所示,永磁铁振动时磁场分界线不会离开线圈。关于图乙中的线圈,下列说法正确的是 (　 )
A.穿过线圈的磁通量为BL2
B.永磁铁相对线圈上升越高,线圈中感应电动势越大
C.永磁铁相对线圈上升越快,线圈中感应电动势越小
D.永磁铁相对线圈下降时,线圈中感应电流的方向为顺时针方向
10.如图所示平面内,在通有图示方向电流I的长直导线右侧,固定一矩形金属线框abcd,ad边与导线平行。调节电流I使得空间各点的磁感应强度随时间均匀增加,则 (　 )
A.线框中产生的感应电流方向为a→b→c→d→a
B.线框中产生的感应电流逐渐增大
C.线框ad边所受的安培力大小恒定
D.线框整体受到的安培力方向水平向右
11.如图所示,L是自感系数很大、电阻很小的线圈,P、Q是两个相同的小灯泡,开始时,开关S处于闭合状态,P灯微亮,Q灯正常发光,断开开关 (　 )
A.P与Q同时熄灭 B.P比Q先熄灭
C.Q闪亮后再熄灭 D.P闪亮后再熄灭
同步分层精练（五十） 法拉第电磁感应定律 自感和涡流
1.当航天飞机在环绕地球的轨道上飞行时,从中释放一颗卫星,卫星与航天飞机的速度相同,两者用导电缆绳相连,这种卫星称为绳系卫星。现有一绳系卫星在地球赤道上空自西向东运行,忽略地球自转。卫星位于航天飞机的正上方,它与航天飞机之间的距离是20.5 km,卫星所在位置的地磁场B=4.6×10-5 T,沿水平方向由南向北。如果航天飞机和卫星的运行速度都是7.6 km/s,则以下说法正确的是 (　 )
A.导电缆绳中的感应电动势约为7.2×103 V
B.导电缆绳中的感应电动势约为7.2 V
C.航天飞机端的电势高于卫星端的电势
D.如果卫星与航天飞机由南向北飞,航天飞机端的电势高于卫星端的电势
解析:选A　导电缆绳垂直切割地磁场,产生的感应电动势为E=BLv=4.6×10-5×20.5×103×7.6×103 V≈7.2×103 V,故A正确,B错误;导电缆绳垂直切割地磁场,由右手定则可知航天飞机端的电势低于卫星端的电势,故C错误;如果卫星与航天飞机由南向北飞,电缆绳不切割磁感线,不产生感应电动势,则航天飞机端的电势等于卫星端的电势,故D错误。
2.(2024·甘肃高考)工业上常利用感应电炉冶炼合金,装置如图所示。当线圈中通有交变电流时,下列说法正确的是 (　 )
A.金属中产生恒定感应电流
B.金属中产生交变感应电流
C.若线圈匝数增加,则金属中感应电流减小
D.若线圈匝数增加,则金属中感应电流不变
解析:选B　当线圈中通有交变电流时,感应电炉金属内的磁通量也不断随之变化,金属中产生交变感应电流,A错误,B正确;若线圈匝数增加,根据法拉第电磁感应定律可知,感应电动势增大,则金属中感应电流变大,C、D错误。
3.(2024·深圳建文外国语学校模拟)如图是汽车上使用的电磁制动装置示意图。电磁制动是一种非接触的制动方式,其原理是当导体在通电线圈产生的磁场中运动时,会产生涡流,使导体受到阻碍运动的制动力。下列说法正确的是 (　 )
A.制动过程中,导体不会产生热量
B.如果导体反向转动,此装置将不起制动作用
C.制动力的大小与线圈中电流的大小无关
D.线圈中电流一定时,导体运动的速度越大,制动力就越大
解析:选D　电磁制动的原理是当导体在通电线圈产生的磁场中运动时,会产生涡流,电流流过导体时会产生热量,A错误;如果导体反向转动,导体中产生的涡流方向反向,根据左手定则,导体所受安培力方向也反向,故此装置仍起制动作用,B错误;线圈中电流越大,则产生的磁场越强,转盘转动产生的涡流越强,则对转盘的制动力越大,C错误;线圈中电流一定时,导体运动的速度越大,转盘转动产生的涡流越强,制动力就越大,D正确。
4.(2025·长沙模拟)(多选)如图甲所示,等边三角形金属框ACD的边长均为L,单位长度的电阻为r,E为CD边的中点,三角形ADE所在区域内有磁感应强度垂直纸面向外、大小随时间变化的匀强磁场,图乙是匀强磁场的磁感应强度B随时间t变化的图像。下列说法正确的是 (　 )
A.t0时刻,穿过金属框的磁通量为
B.5t0时刻,金属框内的感应电流由大变小
C.0~5t0时间内的感应电动势小于5t0~8t0时间内的感应电动势
D.5t0~8t0时间内,A、E两点的电势差的绝对值恒为
解析:选CD　t0时刻,穿过金属框的磁通量Φ=B0××L×L=,A错误;根据法拉第电磁感应定律可知E==S,结合题图乙可知,0~5t0时间内的感应电动势小于5t0~8t0时间内的感应电动势,结合闭合电路欧姆定律可知,5t0时刻,金属框内的感应电流由小变大,B错误,C正确;5t0~8t0时间内,A、E两点的电势差的绝对值恒为U=I×R=×R=,D正确。
5.三个用同样的细导线做成的刚性闭合线框,正方形线框的边长与圆形线框的直径相等,圆形线框的半径与正六边形线框的边长相等,如图所示。把它们放入磁感应强度随时间线性变化的同一匀强磁场中,线框所在平面均与磁场方向垂直,正方形、圆形和正六边形线框中感应电流的大小分别为I1、I2和I3。则 (　 )
A.I1I3>I2
C.I1=I2>I3 D.I1=I2=I3
解析:选C　设圆形线框的半径为r,则由题意可知正方形线框的边长为2r,正六边形线框的边长为r;所以圆形线框的周长为C2=2πr,面积为S2=πr2,同理可知正方形线框的周长和面积分别为C1=8r,S1=4r2,正六边形线框的周长和面积分别为C3=6r,S3=×r×r×6=,三个线框所用材料粗细相同,根据电阻定律R=ρ,可知三个线框电阻之比为R1∶R2∶R3=C1∶C2∶C3=4∶π∶3,根据法拉第电磁感应定律及闭合电路欧姆定律有I==·,可得电流之比为I1∶I2∶I3=2∶2∶,即I1=I2>I3。
6.(多选)如图甲所示,20匝的金属线圈(图中只画了2匝)电阻为r=2 Ω,两端a、b与R=8 Ω的电阻相连。线圈内有垂直线圈平面(纸面)向里的磁场,磁通量按图乙所示规律变化。则 (　 )
A.通过电阻R的电流方向为b→a
B.线圈产生的感应电动势为5 V
C.电阻R两端的电压为8 V
D.0~0.1 s,通过线圈导线横截面的电荷量为0.1 C
解析:选CD　线圈相当于电源,由楞次定律可知a相当于电源的正极,b相当于电源的负极,故通过电阻R的电流方向为a→b,A错误;由法拉第电磁感应定律得E=n=10 V,B错误;由闭合电路的欧姆定律得I==1 A,又由部分电路欧姆定律得U=IR=8 V,C正确;根据q=It得,0~0.1 s内通过线圈导线横截面的电荷量为q=0.1 C,D正确。
7.(2024·广州模拟)在油电混合小轿车上有一种装置,刹车时能将车的动能转化为电能,启动时再将电能转化为动能,从而实现节能减排。如图所示,甲、乙磁场方向与轮子的转轴平行,丙、丁磁场方向与轮子的转轴垂直,轮子是绝缘体,则采取下列哪个措施,能有效地借助磁场的作用,让转动的轮子停下 (　 )
A.如图甲,在轮上固定绕制的线圈
B.如图乙,在轮上固定绕制的闭合线圈
C.如图丙,在轮上固定一些细金属棒,金属棒与轮子转轴平行
D.如图丁,在轮上固定一些闭合金属线框,线框长边与轮子转轴平行
解析:选D　题图甲和题图乙中当轮子转动时,穿过线圈的磁通量都是不变的,不会产生感应电流,则不会有安培力阻碍轮子转动,A、B错误;题图丙中在轮上固定一些细金属棒,当轮子转动时会产生感应电动势,但是不会形成感应电流,则不会产生安培力阻碍轮子转动,C错误;题图丁中在轮上固定一些闭合金属线框,线框长边与轮子转轴平行,当轮子转动时会产生感应电动势,形成感应电流,则会产生安培力阻碍轮子转动,使轮子很快停下来,D正确。
8.(2025·益阳模拟)如图,在垂直纸面向里的足够大的匀强磁场中放置一硬质异形导线框Oab,其中ab段是半径为R的圆弧,直线段Oa长为R且与圆弧段相切。该导线框在纸面内绕O点逆时针转动,则下列说法正确的是 (　 )
A.UaO=BωR2 B.感应电流方向b→a→O
C.φb>φa>φO D.UOb=BωR2
解析:选D　由于转动过程,穿过导线框的磁通量保持不变,所以导线框中不产生感应电流,故B错误;对于Oab部分,根据右手定则可知,产生的感应电动势方向由b→a→O,则b端相当于电源的负极,O端相当于电源的正极,所以电势关系为φO>φa>φb,故C错误;对于Oa部分,UOa=BR=BR·=BωR2,则UaO=-UOa=-BωR2,故A错误;对于Ob部分,UOb=BlOb',由几何关系可得lOb==R,则UOb=BlOb'=B·R·=BωR2,故D正确。
9.(2024·广东高考)电磁俘能器可在汽车发动机振动时利用电磁感应发电实现能量回收,结构如图甲所示。两对永磁铁可随发动机一起上下振动,每对永磁铁间有水平方向的匀强磁场,磁感应强度大小均为B。磁场中,边长为L的正方形线圈竖直固定在减震装置上。某时刻磁场分布与线圈位置如图乙所示,永磁铁振动时磁场分界线不会离开线圈。关于图乙中的线圈,下列说法正确的是 (　 )
A.穿过线圈的磁通量为BL2
B.永磁铁相对线圈上升越高,线圈中感应电动势越大
C.永磁铁相对线圈上升越快,线圈中感应电动势越小
D.永磁铁相对线圈下降时,线圈中感应电流的方向为顺时针方向
解析:选D　根据题图乙可知,两对永磁铁穿过线圈的磁场方向相反,且磁场分界线不会离开线圈,故穿过线圈的磁通量不可能为BL2,故A错误;根据法拉第电磁感应定律可知,永磁铁相对线圈上升越快,穿过线圈的磁通量变化越快,线圈中感应电动势越大,故B、C错误;永磁铁相对线圈下降时,根据楞次定律结合安培定则可知,线圈中感应电流的方向为顺时针方向,故D正确。
10.如图所示平面内,在通有图示方向电流I的长直导线右侧,固定一矩形金属线框abcd,ad边与导线平行。调节电流I使得空间各点的磁感应强度随时间均匀增加,则 (　 )
A.线框中产生的感应电流方向为a→b→c→d→a
B.线框中产生的感应电流逐渐增大
C.线框ad边所受的安培力大小恒定
D.线框整体受到的安培力方向水平向右
解析:选D　根据安培定则可知,通电直导线右侧的磁场方向垂直于纸面向里,磁感应强度随时间均匀增加,根据楞次定律可知线框中产生的感应电流方向为a→d→c→b→a,A错误;线框中产生的感应电流为I==n=n·,空间各点的磁感应强度随时间均匀增加,故线框中产生的感应电流不变,B错误;线框ad边中的感应电流保持不变,磁感应强度随时间均匀增加,根据安培力表达式F安=BIL,故所受的安培力变大,C错误;线框所处空间的磁场方向垂直纸面向里,线框中产生的感应电流方向为a→d→c→b→a,根据左手定则可知,线框ad边所受的安培力方向水平向右,线框bc边所受的安培力方向水平向左,且ad边受到的安培力大于bc边受到的安培力,线框ab边与dc边所受安培力大小相等、方向相反,故线框整体受到的安培力方向水平向右,D正确。
11.如图所示,L是自感系数很大、电阻很小的线圈,P、Q是两个相同的小灯泡,开始时,开关S处于闭合状态,P灯微亮,Q灯正常发光,断开开关 (　 )
A.P与Q同时熄灭 B.P比Q先熄灭
C.Q闪亮后再熄灭 D.P闪亮后再熄灭
解析:选D　由题知,开关S闭合后,由于L的电阻很小,Q灯正常发光,P灯微亮,断开开关前通过Q灯的电流远大于通过P灯的电流,通过线圈L的电流大于通过P灯的电流,断开开关时,Q所在电路未闭合,立即熄灭,由于自感现象,L中产生感应电动势,与P组成闭合回路,故P灯闪亮后再熄灭。
6 / 6

展开更多......

收起↑