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2019-2020年高考物理一轮复习第十章电磁感应第1讲电磁感应现象楞次定律练习
一、选择题本题共14小题,每小题6分,共84分其中1~7为单选,8~14为多选1.如图所示,一水平放置的N匝矩形线框面积为S,匀强磁场的磁感应强度为B,方向斜向上,与水平面成30°角,现若使矩形框以左边的一条边为轴转到竖直的虚线位置,则此过程中磁通量的改变量的大小是 A.BSB.NBSC.BSD.NBS答案 C解析 磁通量与匝数无关,Φ=BS中,B与S必须垂直初态Φ1=Bsinθ·S,末态Φ2=-Bcosθ·S,磁通量的变化量大小ΔΦ=|Φ2-Φ1|=|BS-cos30°-sin30°|=BS,所以应选C项2.如图所示,一圆形金属线圈放置在水平桌面上,匀强磁场垂直桌面竖直向下,过线圈上A点作切线OO′,OO′与线圈在同一平面上在线圈以OO′为轴翻转180°的过程中,线圈中电流流向 A.始终由A→B→C→AB.始终由A→C→B→AC.先由A→C→B→A再由A→B→C→AD.先由A→B→C→A再由A→C→B→A答案 A解析 原磁场的方向垂直纸面向下,以OO′为轴翻转90°的过程中,磁通量Φ减小,由楞次定律可知,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,垂直纸面向下,由安培定则可知,感应电流方向A→B→C→A;以OO′为轴再转90°的过程中,磁通量Φ变大,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反,垂直纸面向上,由安培定则可知,感应电流方向A→B→C→A,所以A选项是正确的3.[xx·河北衡水模拟]线圈ab中的电流如图所示,设电流从a到b为正方向,那么在0~t0这段时间内,用丝线悬挂的铝环M中产生感应电流,从左向右看,它的方向是 A.顺时针B.逆时针C.先顺时针后逆时针D.先逆时针后顺时针答案 A解析 根据题意可知,当电流从a流向b时,由右手螺旋定则可知,穿过线圈M的磁场水平向右,由于电流的减小,所以磁通量变小,根据楞次定律可得,铝环M的感应电流方向为顺时针从左向右看后半段时间电流从b流向a,由右手螺旋定则可知,穿过铝环M的磁场水平向左,电流增大,则磁通量变大,根据楞次定律可知,感应电流方向为顺时针从左向右看,故电流方向不变,A正确4.[xx·石家庄质检]法拉第发明了世界上第一台发电机——法拉第圆盘发电机如图所示,紫铜做的圆盘水平放置在竖直向下的匀强磁场中,圆盘圆心处固定一个摇柄,边缘和圆心处各与一个黄铜电刷紧贴,用导线将电刷与电流表连接起来形成回路转动摇柄,使圆盘逆时针匀速转动,电流表的指针发生偏转下列说法正确的是 A.回路中电流大小变化,方向不变B.回路中电流大小不变,方向变化C.回路中电流的大小和方向都周期性变化D.回路中电流方向不变,从b导线流进电流表答案 D解析 圆盘在磁场中切割磁感线产生恒定的感应电动势E=BωR2,由右手定则判断得a端为负极、b端为正极,所以只有D项正确
5.[xx·山东青岛二模]如图所示,在光滑绝缘水平面上固定一通电直导线,其右侧有闭合圆形线圈,某时刻线圈获得一个如图所示的初速度v0,若通电导线足够长,无限长通电直导线周围某处磁场的磁感应强度大小为B=k,则下列说法正确的是 A.线圈中产生沿顺时针方向的恒定电流B.线圈中产生沿逆时针方向的恒定电流C.线圈最终会以某一速度做匀速直线运动D.线圈最终会停下来并保持静止答案 C解析 根据右手螺旋定则判断,线圈所处的磁场方向垂直纸面向里,根据题意可知,离导线越远,磁场越弱,线圈有远离直导线的速度,依据楞次定律可知,线圈中的感应电流方向沿顺时针方向,但由于磁场减弱,且动能有损失,速度减小,所以线圈产生的不是恒定电流,选项A、B错误;当线圈在该平面上以速度v0沿图示方向运动时,产生感应电流,将圆形线圈看作由无数小段直导线组成,根据左手定则知安培力合力方向垂直导线向左,使金属环在垂直导线方向做减速运动,当垂直导线方向的速度减为零,线圈沿导线方向运动,磁通量不变,无感应电流,合力为零,做匀速直线运动,选项C正确,D错误6.如图所示,圆环形导体线圈a平放在水平桌面上,在a的正上方固定一竖直螺线管b,二者轴线重合,螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路若将滑动变阻器的滑片P向下滑动,下列表述正确的是 A.线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流B.穿过线圈a的磁通量变小C.线圈a有扩张的趋势D.线圈a对水平桌面的压力FN将增大答案 D解析 通过螺线管b的电流如图所示,根据右手螺旋定则判断出螺线管b所产生的磁场方向竖直向下,滑片P向下滑动,滑动变阻器接入电路的电阻减小,电路电流增大,所产生的磁场的磁感应强度增强,根据楞次定律可知,线圈a中所产生的感应电流的磁场方向竖直向上,由右手螺旋定则可得线圈a中的电流方向为俯视逆时针方向,A错误;由于螺线管b中的电流增大,所产生的磁感应强度增强,线圈a中的磁通量变大,B错误;根据楞次定律可知,线圈a将阻碍磁通量的增大,因此,线圈a有缩小并远离的趋势,线圈a对水平桌面的压力将增大,C错误,D正确
7.[xx·福建泉州期末]水平放置的光滑绝缘杆上挂有两个铜环M和N,通电密绕长螺线管穿过两环,如图所示,螺线管中部区域的管外磁场可以忽略,当变阻器滑动触头向左移动时,两环将 A.一起向左移动B.一起向右移动C.相互靠拢D.相互分离答案 C解析 当滑动变阻器的滑动触头向左移动时,螺线管内部、外部的磁场均增加,穿过M、N两金属环的水平向右的磁通量增加,根据楞次定律,可以知道两环中有相同方向的电流,同方向电流相互吸引,故两环相靠近,所以C选项是正确的8.如图所示,倾角为α的斜面上放置着光滑导轨,金属棒KN置于导轨上,在以ab和cd为边界的区域内存在磁感应强度为B的匀强磁场,磁场方向垂直导轨平面向上在cd左侧的无磁场区域cdPM内有一半径很小的金属圆环L,圆环与导轨在同一平面内当金属棒KN在重力作用下从磁场右边界ab处由静止开始向下运动后,则下列说法正确的是 A.圆环L有收缩趋势B.圆环L有扩张趋势C.圆环内产生的感应电流变小D.圆环内产生的感应电流不变答案 AC解析 由于金属棒KN在重力的作用下向下运动,则KNMP回路中产生俯视逆时针方向的感应电流,则在圆环处产生垂直于轨道平面向上的磁场,随着金属棒向下加速运动,圆环的磁通量将增加,依据楞次定律可知,圆环将有收缩的趋势以阻碍圆环磁通量的增加;又由于a=gsinα-,金属棒向下运动的加速度减小,磁通量的变化率减小,所以在圆环中产生的感应电流不断减小故A、C正确
9.[xx·宁夏中卫一模]右图是创意物理实验设计作品《小熊荡秋千》的示意图两根彼此靠近且相互绝缘的金属棒C、D固定在铁架台上,与两个铜线圈P、Q组成一闭合回路,两个磁性很强的条形磁铁如图放置当用手左右摆动线圈P时,线圈Q也会跟着摆动,仿佛小熊在荡秋千以下说法正确的是 A.P向右摆动的过程中,P中的电流方向为顺时针方向从右向左看B.P向右摆动的过程中,Q也会向右摆动C.P向右摆动的过程中,Q会向左摆动D.若用手左右摆动Q,P会始终保持静止答案 AB解析 P向右摆动的过程中,穿过P线圈的磁通量减小,根据楞次定律,P中有顺时针方向的电流从右向左看,故A正确根据电路连接可知Q下端的电流方向向外,根据左手定则,所受的安培力向右,则Q向右摆动同理,用手左右摆动Q,P会左右摆动,故B正确,C、D错误10.等腰三角形线框abc与长直导线MN绝缘,且线框被导线分成面积相等的两部分,如图甲所示,MN中通有由N流向M的电流,电流强度随时间的变化如图乙所示,则关于线框中感应电流的判断正确的是 A.在任何时刻线框中都无感应电流B.在t1时刻线框中有沿acba方向的感应电流C.在t2时刻线框中有沿acba方向的感应电流D.在t3时刻线框中有沿abca方向的感应电流答案 BD解析 穿过线框的磁通量垂直纸面向里,在t1时刻时,磁通量增加,在t2时刻时,磁通量不变,在t3时刻时,磁通量减少,根据楞次定律可得B、D正确11.如图所示,在赤道附近某中学实验室的水平桌面上,放置边长为L的正方形闭合导体线圈abcd,线圈的ab边沿南北方向,ad边沿东西方向下列说法中正确的是 A.若使线圈向东平动,则a点的电势与b点的电势相同B.若使线圈向北平动,则a点的电势比b点的电势低C.若以ab为轴将线圈向上翻转,则线圈中感应电流方向为a→b→c→d→aD.若以ad为轴将线圈向上翻转,则线圈中感应电流方向为a→d→c→b→a答案 AD解析 在赤道附近的地磁场是平行地面由南指向北,当线圈不管向哪个方向平动,都没有感应电流产生,各点电势相同,因此A选项正确,B选项错误以ab为轴转动,磁通量不变,也没有感应电流,C选项错误以ad为轴向上翻转,磁通量增大,感应电流磁场方向由北指向南,由安培定则可知,感应电流的方向a→d→c→b→a,D选项正确12.如图是某电磁冲击钻的原理图,若突然发现钻头M向右运动,则可能是 A.开关S闭合瞬间B.开关S由闭合到断开的瞬间C.开关S是闭合的,滑动变阻器滑片P向左迅速滑动D.开关S是闭合的,滑动变阻器滑片P向右迅速滑动答案 AC解析 当开关S闭合时,左线圈上有了电流,产生磁场,而对于右线圈来说,磁通量增加,由楞次定律可知,为了阻碍磁通量的增加,钻头M向右运动远离左边线圈,故A正确;当开关S由闭合到断开的瞬间,穿过右线圈的磁通量要减少,为了阻碍磁通量的减少,钻头M要向左运动靠近左边的线圈,故B错误;开关S闭合时,当滑动变阻器滑片P向左迅速滑动时,回路的电阻减小,回路的电流增大,产生的磁场增强,穿过右线圈的磁通量增大,为了阻碍磁通量的增加,钻头M向右运动远离左边线圈,故C正确;当滑动变阻器的滑片P向右迅速滑动时,回路的电阻增大,回路的电流减小,产生的磁场减弱,穿过右线圈的磁通量减少,为了阻碍磁通量的减少,钻头M向左运动靠近左边线圈,故D错误13.如图所示,若套在条形磁铁上的弹性金属导线圈Ⅰ突然缩小为线圈Ⅱ再下落到Ⅲ位置,则关于线圈的感应电流及其方向从上往下看是 A.从Ⅰ→Ⅱ有顺时针方向的感应电流B.从Ⅰ→Ⅱ有逆时针方向的感应电流C.从Ⅰ→Ⅲ有先逆时针后顺时针方向的感应电流D.从Ⅱ→Ⅲ有逆时针方向的感应电流答案 AD解析 从Ⅰ突然缩小到Ⅱ,磁通量增大,原磁场方向竖直向上,由楞次定律可知,感应电流的磁场方向竖直向下,由安培定则可知,产生俯视顺时针方向的感应电流,A选项正确,B、C选项错误从Ⅱ到Ⅲ,磁通量减小,感应电流的磁场方向竖直向上,由安培定则可知,感应电流的方向为俯视逆时针方向,所以D选项正确14.下图甲中bacd为导体做成的框架,其平面与水平面成θ角,质量为m的导体棒PQ与ab、cd接触良好,回路的电阻为R,整个装置放在垂直于框架平面的变化的磁场中,磁感应强度随时间的变化如图乙,导体棒PQ始终静止,在0~t1时间内 A.导体棒PQ所受安培力的方向始终沿轨道斜面向上B.导体棒PQ所受安培力的方向始终沿轨道斜面向下C.导体棒PQ受到的摩擦力可能一直增大D.导体棒PQ受到的摩擦力可能先减小后增大答案 CD解析 在0~t1时间内,磁感应强度B先减小后反向增大,穿过PQca回路的磁通量先减小后反向增大,由楞次定律可知,当回路磁通量均匀减小时,产生恒定的感应电流,回路面积有扩大趋势,导体棒PQ受到的安培力沿轨道斜面向上,安培力的大小FA=BIL=ILB0-kt,随磁感应强度B的减小而减小,导体棒PQ受到的静摩擦力在t=0时若沿斜面向下,则静摩擦力随B的减小而减小;在t=0时若沿斜面向上,则静摩擦力随B的减小而增大当磁感应强度B反向增大时,回路磁通量增大,回路面积有缩小的趋势,导体棒PQ受到的安培力沿斜面向下,且随磁感应强度B的增大而增大,导体棒PQ受到的静摩擦力Ff=mgsinθ+BIL也随之增大因此安培力在磁感应强度B减小到0之前沿斜面向上,静摩擦力有可能沿斜面向上,也有可能沿斜面向下,选项A、B错误;而静摩擦力可能先减小后增大或者一直增大,选项C、D正确
二、非选择题本题共2小题,共16分15.8分如图,金属棒ab置于水平放置的U形光滑导轨上,在ef右侧存在有界匀强磁场B,磁场方向垂直导轨平面向下在ef左侧的无磁场区域cdef内有一半径很小的金属圆环L,圆环与导轨在同一平面内当金属棒ab在水平恒力F作用下从磁场左边界ef处由静止开始向右运动后,圆环L有________选填“收缩”或“扩张”趋势,圆环内产生的感应电流________选填“变大”“变小”或“不变”答案 收缩 变小解析 ab在恒力作用下向右运动的过程中ab棒切割磁感线,在abdc回路中产生感应电流,则在圆环处产生了垂直纸面向外的磁场感应电流的大小与ab棒的切割速度成正比,随着ab棒不断向右加速运动,穿过小圆环的磁通量不断增大,由楞次定律可知,小圆环有收缩的趋势又由于ab棒速度不断增大感应电动势增大,回路中电流增大,金属棒受到向左的安培力增大,棒ab的加速度减小,磁通量的变化率减小,圆环中产生的感应电流不断减小,当恒力F等于安培力时,棒ab开始匀速运动,穿过圆环的磁通量不再变化,此时环内感应电流为零,所以环内有变小的电流16.8分某同学在学习了感应电流的产生条件和楞次定律之后,自己制作了一个手动手电筒如图是手电筒的简单结构示意图,左右两端是两块完全相同的条形磁铁,中间是一根绝缘直杆,由绝缘细铜丝绕制的多匝环形线圈只可在直杆上自由滑动,线圈两端接一灯泡,晃动手电筒时线圈也来回滑动,灯泡就会发光,其中O点是两磁极连线的中点,a、b两点关于O点对称1试分析其工作原理;2灯泡中的电流方向是否变化答案 1磁通量变,有感应电流 2变化解析 1当晃动手电筒时,线圈来回滑动,线圈的磁通量有变化,就会产生感应电流,与线圈相连的灯泡就会发光2线圈所在处的原磁场方向水平向左,线圈在O点时磁通量最小,在向左或向右移动时,磁通量增大,在从一端经过O点向另一端移动时,磁通量先减小后增大,产生相反方向的感应电流,所以灯泡中的电流方向发生变化。