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2026届高考物理一轮基础复习训练
56 法拉第电磁感应定律、自感和涡流
一、单项选择题
1.某小组设计了一种呼吸监测方案：在人身上缠绕弹性金属线圈，观察人呼吸时处于匀强磁场中的线圈面积变化产生的电压，了解人的呼吸状况。如图所示，线圈的匝数为，磁场的磁感应强度大小为，方向与线圈轴线的夹角为。若某次吸气时，在时间内每匝线圈面积增加了，则线圈在该时间内的平均感应电动势为（　　）
A.
B.
C.
D.
2.如图所示，是自感系数很大、电阻很小的线圈，、是两个相同的小灯泡，开始时，开关处于闭合状态，灯微亮，灯正常发光，断开开关（　　）
A. 与同时熄灭
B. 比先熄灭
C. 闪亮后再熄灭
D. 闪亮后再熄灭
3.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
4.如图所示，圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，导体棒的端位于圆心，棒的中点位于磁场区域的边缘。现使导体棒绕点在纸面内逆时针转动。、、点电势分别为、、，则（　　）
A.
B.
C.
D.
5.如图所示，在水平向右的匀强磁场中，将一个水平放置的金属棒以某一水平速度抛出，金属棒在运动过程中始终保持水平。不计空气阻力，金属棒在运动过程中两端的电势分别为、，则（　　）
A. ，且保持不变
B. ，且逐渐增大
C. ，且保持不变
D. ，且逐渐增大
6.如图所示，半径为的圆形金属导轨固定在水平面上，一根长度为的金属棒一端与导轨接触良好，另一端固定在导轨圆心处的导电转轴上，在圆形导轨区域内存在方向垂直导轨平面向下的匀强磁场。一对正对金属板、水平放置，两板间距也为，上、下极板分别通过电刷与导轨及转轴连接。金属板、之间存在方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度与圆形导轨区域的磁感应强度大小相等。当金属棒绕转轴以某一角速度逆时针（从上往下看）转动时，以速度射入金属板、间的带电粒子恰好做匀速直线运动。可忽略粒子的重力，不计一切电阻，则金属棒转动的角速度为（　　）
A.
B.
C.
D.
7.如图所示，空间有一匀强磁场，一直金属棒与磁感应强度方向垂直，当它以速度v沿与棒和磁感应强度都垂直的方向运动时，棒两端的感应电动势大小为ε，将此棒弯成两段长度相等且相互垂直的折弯，置于与磁感应强度相垂直的平面内，当它沿两段折线夹角平分线的方向以速度v运动时，棒两端的感应电动势大小为ε'，则等于(　　)
A. B. C.1 D.
8.一学生小组在探究电磁感应现象时，进行了如下比较实验。用图(a)所示的缠绕方式，将漆包线分别绕在几何尺寸相同的有机玻璃管和金属铝管上，漆包线的两端与电流传感器接通。两管皆竖直放置，将一很小的强磁体分别从管的上端由静止释放，在管内下落至管的下端。实验中电流传感器测得的两管上流过漆包线的电流随时间的变化分别如图(b)和图(c)所示，分析可知（　　）
A. 图(c)是用玻璃管获得的图像
B. 在铝管中下落，小磁体做匀变速运动
C. 在玻璃管中下落，小磁体受到的电磁阻力始终保持不变
D. 用铝管时测得的电流第一个峰到最后一个峰的时间间隔比用玻璃管时的短
二、多项选择题
9.一有机玻璃管竖直放在水平地面上，管上有漆包线绕成的线圈，线圈的两端与电流传感器相连，线圈在玻璃管上部的5匝均匀分布，下部的3匝也均匀分布，下部相邻两匝间的距离大于上部相邻两匝间的距离。如图(a)所示。现让一个很小的强磁体在玻璃管内沿轴线从上端口由静止下落，电流传感器测得线圈中电流随时间的变化如图(b)所示。则（　　）
A. 小磁体在玻璃管内下降速度越来越快
B. 下落过程中，小磁体的极、极上下颠倒了8次
C. 下落过程中，小磁体受到的电磁阻力始终保持不变
D. 与线圈上部相比，小磁体通过线圈下部的过程中，磁通量变化率的最大值更大
10.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
11.动圈式扬声器的结构如图(a)和图(b)所示，图(b)为磁铁和线圈部分的右视图，线圈与一电容器的两端相连。当人对着纸盆说话，纸盆带着线圈左右运动能将声信号转化为电信号。已知线圈有匝，线圈半径为，线圈所在位置的磁感应强度大小为，则下列说法正确的是（　　）
A. 纸盆向左运动时，电容器的上极板电势比下极板电势高
B. 纸盆向左运动时，电容器的上极板电势比下极板电势低
C. 纸盆向右运动速度为时，线圈产生的感应电动势为
D. 纸盆向右运动速度为时，线圈产生的感应电动势为
12.如图所示，垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度随时间均匀变化，磁场方向取垂直纸面向里为正方向。正方形硬质金属框放置在磁场中，金属框平面与磁场方向垂直，电阻，边长，则下列说法正确的是（　　）
A. 在到时间内，金属框中的感应电动势为
B. 在时，金属框边受到的安培力的大小为
C. 在时，金属框边受到的安培力的方向垂直于向右
D. 在到时间内，金属框中电流的电功率为
13.如图是学生常用的饭卡内部实物图，其由线圈和芯片电路组成。当饭卡处于感应区域时，会在线圈中产生感应电流来驱动芯片工作。已知线圈面积为，共匝，回路总电阻为。某次刷卡时，线圈平面与磁感应强度方向垂直，且全部处于磁场区域内，在感应时间内，磁感应强度由0增大到，此过程中（　　）
A. 线圈有扩张的趋势
B. 通过线圈平面的磁通量变化量为
C. 线圈的平均感应电动势为
D. 通过导线某截面的电荷量为
14.航母上飞机弹射起飞是利用电磁驱动来实现的。电磁驱动原理如图所示，当固定线圈上突然通过直流电流时，线圈端点的金属环被弹射出去。现在固定线圈左侧同一位置，先后放有分别用横截面积相等的铜和铝导线制成的形状、大小相同的两个闭合环，且电阻率铜铝。闭合开关的瞬间（　　）
A. 从左侧看环中感应电流沿顺时针方向
B. 铜环受到的安培力大于铝环受到的安培力
C. 若将环放置在线圈右方，环将向左运动
D. 电池正负极调换后，金属环不能向左弹射
三、非选择题
15.如图，一不可伸长的细绳的上端固定，下端系在边长为的单匝正方形金属框的一个顶点上。金属框的一条对角线水平，其下方有方向垂直于金属框所在平面的匀强磁场。已知构成金属框的导线单位长度的阻值为；在到时间内，磁感应强度大小随时间的变化关系为（SI）。求：
（1）金属框中感应电动势的大小；
（2）时金属框所受安培力的大小。
16.如图，有一正方形线框静止悬挂着，其质量为、电阻为、边长为。空间中有一个三角形磁场区域，其磁感应强度大小为（），方向垂直于线框所在平面向里，且线框中磁场区域的面积为线框面积的一半，已知重力加速度为，求：
（1）感应电动势；
（2）线框开始向上运动的时刻。
17.某同学根据所学物理知识设计了一款发光装置，其简化结构如图所示。半径分别为和的同心圆形光滑导轨固定在同一水平面上，一长为的直导体棒置于圆导轨上面，的延长线通过圆导轨的中心，半圆环区域内直径左侧存在垂直导轨平面的匀强磁场，磁感应强度的大小为，方向垂直水平面向上。在内圆导轨的点和外圆导轨的点之间接一发光二极管（正向导通时阻值，反向时电阻无穷大）。直导体棒在水平外力作用下以角速度绕匀速转动，在转动过程中始终与导轨保持良好接触，导体棒的阻值也为，其他电阻可忽略不计，重力加速度大小为，求：
（1）要使二极管发光，从俯视图看，棒绕点顺时针还是逆时针转动；
（2）切割磁感线过程中，通过二极管的电流大小；
（3）金属棒转动一周的过程中，外力的平均功率。
一、单项选择题
答案：A
解析： 根据法拉第电磁感应定律，磁通量变化量（磁场与面积垂直分量），平均感应电动势，故A正确。
答案：D
解析： 开关闭合时，电阻小，通过的电流（灯电流）。断开开关，立即断电熄灭；产生自感电动势，与形成回路，因电流从开始减小而闪亮后熄灭，故D正确。
答案：B
解析： 线圈通交变电流时，金属内磁通量交变，产生交变感应电流（涡流），故A错误，B正确。由，匝数增加则增大，感应电流增大，故C、D错误。
答案：A
解析： 导体棒转动切割电动势，电势随距离圆心的距离增大而降低。到：；到：，故，A正确。
答案：B
解析： 金属棒在运动过程中始终保持水平，结合右手定则可知a端电势高于b端电势，由于金属棒没有形成闭合回路，故没有感应电流，金属棒不受安培力，只受重力，所以金属棒做平抛运动，水平分速度不变，竖直分速度逐渐变大，所以ab棒的电动势逐渐增大。故选B。
答案：A
解析： 金属棒转动电动势，板间电场。粒子匀速时，解得，故A正确。
答案：B
解析： 原棒电动势。折弯后有效长度，故，比值为，B正确。
答案：A
解析： 玻璃管为绝缘体，磁体下落时速度增大，感应电流峰值增大（图c）；铝管中磁体受涡流阻力，最终匀速，电流峰值不变（图b），故A正确，B、C、D错误。
二、多项选择题
答案：AD
解析： 电流峰值增大，说明磁体速度增大（A正确）。电流方向变化对应磁体穿入/穿出线圈，而非磁极颠倒（B错误）。速度增大，电磁阻力变化（C错误）。下部电流峰值更大，磁通量变化率更大（D正确）。
答案：BD
解析： 脉冲电流产生磁场是电流的磁效应（A错误）；脉冲磁场产生感应电流是电磁感应（B正确）。恒定电流产生恒定磁场，无感应电流（C错误）。磁场变化率增大，感应电流增大（D正确）。
答案：BD
解析： 纸盆向左运动，由右手定则，线圈下端电势高，电容器下极板电势高（B正确）。线圈切割长度为周长，电动势（D正确）。
答案：AD
解析： 感应电动势（A正确）。电流，时，安培力（B错误）。磁通量减小，受力向左（C错误）。电功率（D正确）。
答案：CD
解析： 磁通量增加，线圈有收缩趋势（A错误）。磁通量变化量（与匝数无关，B错误）。平均电动势（C正确）。电荷量（D正确）。
答案：AB
解析： 线圈电流产生向右磁场，闭合开关时磁场增强，环中感应电流磁场向左，从左侧看为顺时针（A正确）。铜环电阻小，电流大，安培力大（B正确）。环在线圈右方时，磁场增强，环向右运动（C错误）。电源反接，感应电流方向相反，但安培力仍向左（D错误）。
三、非选择题
解析：
（1）感应电动势：
（2）总电阻，电流。
时，，有效长度，安培力：
解析：
（1）感应电动势：
（2）电流，安培力。
当时：
解：
（1）二极管正向导通需电流从，由右手定则，逆时针转动（A端电势高）。
（2）感应电动势？ 修正：有效切割为半圆环，实际电动势（平均速度），电流。
（3）转动一周仅半周有电流，功率。

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