2025版高考物理一轮总复习第12章电磁感应第30讲法拉第电磁感应定律自感和涡流提能训练.docVIP

第十二章第30讲

基础过关练

题组一感应电动势大小的计算

1．(2023·湖北卷)近场通信(NFC)器件应用电磁感应原理进行通讯，其天线类似一个压平的线圈，线圈尺寸从内到外逐渐变大。如图所示，一正方形NFC线圈共3匝，其边长分别为1.0cm、1.2cm和1.4cm，图中线圈外线接入内部芯片时与内部线圈绝缘。若匀强磁场垂直通过此线圈，磁感应强度变化率为103T/s，则线圈产生的感应电动势最接近(B)

A．0.30V B．0.44V

C．0.59V D．4.3V

[解析]根据法拉第电磁感应定律可知E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔBS,Δt)＝103×(1.02＋1.22＋1.42)×10－4V＝0.44V，故选B。

2．(多选)如图所示，分布于全空间的匀强磁场垂直于纸面向里，其磁感应强度大小为B＝2T。宽度为L＝0.8m的两导轨间接一阻值为R＝0.2Ω的电阻，电阻为2R的金属棒AC长为2L并垂直于导轨(导轨电阻不计)放置，A端刚好位于导轨，中点D与另一导轨接触。当金属棒以速度v＝0.5m/s向左匀速运动时，下列说法正确的是(AD)

A．流过电阻R的电流为2A

B．A、D两点的电势差为UAD＝0.4V

C．A、C两点的电势差为UAC＝－1.6V

D．A、C两点的电势差为UAC＝－1.2V

[解析]金属棒AD段产生的感应电动势为EAD＝BLv＝2×0.8×0.5V＝0.8V，流过电阻R的电流I＝eq\f(E,R＋R)＝eq\f(0.8,0.4)A＝2A，根据右手定则，可知A端的电势低于D端的电势，A、D两点的电势差UAD＝－IR＝－0.4V，A正确，B错误；D、C两点的电势差UDC＝－BLv＝－0.8V，则UAC＝UAD＋UDC＝－1.2V，C错误，D正确。

3．(多选)如图所示，水平放置足够长光滑金属导轨abc和de，ab与de平行，bc是以O为圆心的圆弧导轨，圆弧be左侧和扇形Obc内有方向如图的匀强磁场，金属杆OP的O端与e点用导线相接，P端与圆弧bc接触良好，不可滑动的金属杆MN静止在平行导轨上，若杆OP绕O点在匀强磁场区内从b到c匀速转动时，回路中始终有电流，则此过程中，下列说法正确的有(AC)

A．杆OP产生的感应电动势恒定

B．杆OP的电流方向从P流向O

C．杆MN上M点的电势比N点高

D．杆MN所受的安培力方向向右

[解析]杆OP绕O点在匀强磁场区内从b到c匀速转动时，假设磁感应强度为B，金属杆OP长度为L，转动角速度为ω，则产生的电动势为E＝eq\f(1,2)BL2ω，可知电动势恒定不变，由右手定则可知，杆OP的电流方向从O流向P，A正确，B错误；杆MN的电流方向从M流向N，可知M点的电势比N点高，由左手定则可知杆MN所受的安培力方向向左，C正确，D错误。

4．(多选)(2023·全国甲卷)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I随时间t的变化如图(b)所示。则(AD)

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N极、S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

[解析]电流的峰值越来越大，即小磁铁在依次穿过每个线圈的过程中磁通量的变化率越来越大，因此小磁体的速度越来越大，A、D正确；假设小磁体是N极向下穿过线圈，则在穿入靠近每匝线圈的过程中磁通量向下增加，根据楞次定律可知线圈中产生逆时针的电流，而在穿出远离每匝线圈的过程中磁通量向下减少产生顺时针的电流，即电流方向相反，与题干图中描述的穿过线圈的过程电流方向变化相符，S极向下同理；所以磁铁穿过8匝线圈过程中会出现8个这样的图像，并且随下落速度的增加，感应电流的最大值逐渐变大，所以磁体下落过程中磁极的N、S极没有颠倒，B错误；线圈可等效为条形磁铁，线圈的电流越大则磁性越强，因此电流的大小是变化的，小磁体受到的电磁阻力是变化的，不是一直不变的，C错误。故选AD。

题组二自感涡流电磁阻尼和电磁驱动

5．(2024·苏锡常镇四市调研)如图所示，电路中L为电感线圈，C为电容器，先将开关S1闭合，稳定后再将开关S2闭合，则(D)

A．S1闭合时，灯A、B都逐渐变亮

B．S1闭合时，灯A中无电流通过

C．S2闭合时，灯B立即熄灭

D．S2闭合时，灯A中电流由b到a

[解析]S1闭合时，因为电容器通交流阻直流，所以灯A中