2020版高考物理一轮复习 第十章 电磁感应 课后分级演练28 电磁感应现象 楞次定律

2020版高考物理一轮复习 第十章 电磁感应 课后分级演练28 电磁感应现象 楞次定律

课后分级演练(二十八) 电磁感应现象 楞次定律 ‎【A级——基础练】‎ ‎1.如图所示，闭合线圈abcd水平放置，其面积为S，匝数为n，线圈与匀强磁场B夹角为θ＝45°.现将线圈以ab边为轴顺时针转动90°，则线圈在初、末位置磁通量的改变量的大小为(　　)‎ A．0　　 B.BS C.nBS D．无法计算 解析：B　设初位置时穿过线圈的磁通量为正，则初位置时：Φ1＝BSsin θ＝BS，末位置时：Φ2＝－BScos θ＝－BS，则初、末位置磁通量的改变量的大小为：ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝BS，故B正确．‎ ‎2.某实验小组用如图所示的实验装置来验证楞次定律，当条形磁铁自上而下穿过固定的线圈时，通过电流表的感应电流方向是(　　)‎ A．a→G→b B．先a→G→b，后b→G→a C．b→G→a D．先b→G→a，后a→G→b 解析：D　条形磁铁在穿入线圈的过程中，原磁场方向向下，使得穿过线圈向下的磁通量增加，由楞次定律可知，感应电流的磁场方向向上，然后应用安培定则可判断，感应电流的方向为逆时针(俯视)，即由b→G→a.同理可以判断：条形磁铁穿出线圈的过程中，感应电流方向(俯视)为a→G→b.‎ ‎3.(2017·佛山一模)如图所示，一个金属圆环水平放置在竖直向上的匀强磁场中，若要使圆环中产生如箭头所示方向的瞬时感应电流，下列方法可行的是(　　)‎ A．使匀强磁场均匀增大 B．使圆环绕水平轴ab如图转动30°‎ C．使圆环绕水平轴cd如图转动30°‎ D．保持圆环水平并使其绕过圆心的竖直轴转动 解析：A　根据右手定则，圆环中感应电流产生的磁场竖直向下与原磁场方向相反，根据楞次定律，说明圆环磁通量在增大．磁场增强则磁通量增大，A正确．使圆环绕水平轴ab或cd 7‎ 转动30°，圆环在中性面上的投影面积减小，磁通量减小，只会产生与图示方向反向的感应电流，B、C错误．保持圆环水平并使其绕过圆心的竖直轴转动，圆环仍与磁场垂直，磁通量不变，不会产生感应电流，D错误．‎ ‎4.在水平面内有一固定的U型裸金属框架，框架上静止放置一根粗糙的金属杆ab，整个装置放在竖直方向的匀强磁场中，如图所示．下列说法中正确的是(　　)‎ A．只有当磁场方向向上且增强，ab杆才可能向左移动 B．只有当磁场方向向下且减弱，ab杆才可能向右移动 C．无论磁场方向如何，只要磁场减弱，ab杆就可能向右移动 D．当磁场变化时，ab杆中一定有电流产生，且一定会移动 解析：C　根据楞次定律的推论，“增缩减扩”，可判断当磁通量增大时，闭合电路的面积有缩小的趋势，磁通量减小时，闭合电路的面积有扩大的趋势，故A、B错误，C正确；只有ab杆中受到的安培力大于杆所受到的摩擦力时，杆才会移动，故D错误．‎ ‎5.(2017·济南一中一模)如图所示，线圈两端与电阻相连构成闭合回路，在线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的S极朝下．在将磁铁的S极插入线圈的过程中(　　)‎ A．通过电阻的感应电流的方向由a到b，线圈与磁铁相互排斥 B．通过电阻的感应电流的方向由b到a，线圈与磁铁相互排斥 C．通过电阻的感应电流的方向由a到b，线圈与磁铁相互吸引 D．通过电阻的感应电流的方向由b到a，线圈与磁铁相互吸引 解析：B　当磁铁向下运动时，穿过线圈的磁通量变大，原磁场方向向上，所以感应磁场方向向下，根据右手螺旋定则，通过电阻的电流方向为b→a.根据楞次定律“来拒去留”可判断线圈对磁铁的作用是阻碍作用，故磁铁与线圈相互排斥．综上所述：线圈中感应电流通过电阻的电流方向为b→a，磁铁与线圈相互排斥．B正确．‎ ‎6．(多选)如图(a)，螺线管内有平行于轴线的外加匀强磁场，以图中箭头所示方向为其正方向．螺线管与导线框abcd相连，导线框内有一小金属圆环L，圆环与导线框在同一平面内．当螺线管内的磁感应强度B随时间按图(b)所示规律变化时(　　)‎ A．在t1～t2时间内，L有收缩趋势 B．在t2～t3时间内，L有扩张趋势 C．在t2～t3时间内，L内有逆时针方向的感应电流 D．在t3～t4时间内，L内有顺时针方向的感应电流 解析：AD　在t1～t2‎ 7‎ 时间内，外加磁场的磁感应强度增加且斜率在增加，则在导线框中产生沿顺时针方向增大的电流，该电流激发出向内增强的磁场，该磁场通过圆环，在圆环内产生感应电流，根据结论“增缩减扩”可知圆环有收缩趋势，A正确；在t2～t3时间内，外加磁场均匀变化，在导线框中产生恒定电流，该电流激发出稳定的磁场，该磁场通过圆环时，圆环中没有感应电流，选项B、C错误；在t3～t4时间内，外加磁场向下减弱，且斜率也减小，在导线框中产生沿顺时针方向减小的电流，该电流激发出向内减弱的磁场，所以圆环内产生沿顺时针方向的电流，D正确．‎ ‎7.(多选)(2017·景德镇模拟)如图所示，一根长导线弯曲成“”形，通以直流电I，正中间用绝缘线悬挂一金属环C，环与导线处于同一竖直平面内．在电流I增大的过程中，下列判断正确的是(　　)‎ A．金属环中无感应电流产生 B．金属环中有逆时针方向的感应电流 C．悬挂金属环C的竖直线的拉力大于环的重力 D．悬挂金属环C的竖直线的拉力小于环的重力 解析：BC　Φ＝BS，S不变，I增大，B增大，所以有感应电流产生，A错误，由楞次定律得，感应电流方向沿逆时针，B正确．由圆的上半部分B大于下半部分，所以安培力以上半圆为主，I方向向左，B垂直纸面向里，F安方向向下，所以F拉＝mg＋F安，拉力大于重力，C正确，D错误．‎ ‎8.(多选)如图，两同心圆环A、B置于同一水平面上，其中B为均匀带负电绝缘环，A为导体环．当B绕轴心顺时针转动且转速增大时，下列说法正确的是(　　)‎ A．A中产生逆时针的感应电流 B．A中产生顺时针的感应电流 C．A具有收缩的趋势 D．A具有扩展的趋势 解析：BD　由图可知，B为均匀带负电绝缘环，B中电流为逆时针方向，由右手螺旋定则可知，电流的磁场垂直纸面向外且逐渐增大；由楞次定律可知，磁场增大时，感应电流的磁场与原磁场的方向相反，所以感应电流的磁场的方向垂直纸面向里，A中感应电流的方向为顺时针方向，故A错误，B正确；B环外的磁场的方向与B环内的磁场的方向相反，当B环内的磁场增强时，A环具有面积扩展的趋势，故C错误，D正确．‎ ‎9．(多选)如图所示，两个线圈套在同一个铁芯上，线圈的绕向如图．左线圈连着平行导轨M和N，导轨电阻不计，在导轨垂直方向上放着金属棒ab，金属棒处于垂直纸面向外的匀强磁场中，下列说法中正确的是(　　)‎ 7‎ A．当金属棒向右匀速运动时，a点电势高于b点，c点电势高于d点 B．当金属棒向右匀速运动时，b点电势高于a点，c点与d点等电势 C．当金属棒向右加速运动时，b点电势高于a点，c点电势高于d点 D．当金属棒向右加速运动时，b点电势高于a点，d点电势高于c点 解析：BD　当金属棒向右匀速运动而切割磁感线时，金属棒产生恒定感应电动势，由右手定则判断电流方向由a→b.根据电流从电源(ab相当于电源)正极流出沿外电路回到电源负极的特点，可以判断b点电势高于a点．又左线圈中的感应电动势恒定，则感应电流也恒定，所以穿过右线圈的磁通量保持不变，不产生感应电流．故A错误，B正确．当ab向右做加速运动时，由右手定则可推断φb>φa；电流沿逆时针方向．又由E＝BLv可知ab金属棒两端的E不断增大，那么左边电路中的感应电流也不断增大，由安培定则可判断它在铁芯中的磁感线方向是沿逆时针方向的，并且磁感应强度不断增强，所以右边电路的线圈中的向上的磁通量不断增加．由楞次定律可判断右边电路的感应电流方向应沿逆时针(从下向上看)，而在右线圈组成的电路中，感应电动势仅产生在绕在铁芯上的那部分线圈上，把这个线圈看做电源，由于电流是从d沿外电路(即电阻R)流向c，所以d点电势高于c点．故C错误，D正确．‎ ‎10.如图所示，在两个沿竖直方向的匀强磁场中，分别放入两个完全一样的水平金属圆盘a和b.它们可以绕竖直轴自由转动，用导线通过电刷把它们相连．当圆盘a转动时(　　)‎ A．圆盘b总是与a沿相同方向转动 B．圆盘b总是与a沿相反方向转动 C．若B1、B2同向，则a、b转向相同 D．若B1、B2反向，则a、b转向相同 解析：D　当圆盘a转动时，由于切割磁感线而产生感应电流，该电流流入b盘中，在磁场中由于受安培力b盘会转动．但若不知B1、B2的方向关系，则b盘与a盘的转向关系将无法确定．故A、B错．设B1、B2同向且向上，a盘逆时针转动，则由右手定则可知a盘中的感应电流由a→a′，b盘受力将顺时针转动，故C错，同理可判定D项正确．‎ ‎【B级——提升练】‎ ‎11．(多选)如图甲所示，圆形线圈P静止在水平桌面上，其正上方悬挂一螺线管Q，P和Q共轴，Q中通有变化的电流i，电流随时间变化的规律如图乙所示，P所受的重力为G，桌面对P的支持力为FN，则(　　)‎ 7‎ A．t1时刻，FN>G B．t2时刻，FN>G C．t3时刻，FNG，A选项正确，t2时刻Q中电流恒定，线圈P中磁通量不变，不产生感应电流，P只受重力G与桌面支持力FN作用而平衡，有FN＝G，故B选项错，同理在t4时刻Q中电流恒定，有FN＝G，D选项正确．t3时刻Q中电流变化，P中磁通量变化，产生感应电流，但Q中I＝0，对P无磁场力作用，仍是FN＝G，故C选项错．‎ ‎12．(多选)如图甲所示，螺线管内有一平行于轴线的磁场，规定图中箭头所示方向为磁感应强度B的正方向，螺线管与U型导线框cdef相连，导线框cdef内有一半径很小的金属圆环L，圆环与导线框cdef在同一平面内，当螺线管内的磁感应强度随时间按图乙所示规律变化时，下列选项中正确的是(　　)‎ A．在t1时刻，金属圆环L内的磁通量最大 B．在t2时刻，金属圆环L内的磁通量最大 C．在t1～t2时间内，金属圆环L内有逆时针方向的感应电流 D．在t1～t2时间内，金属圆环L有收缩的趋势 解析：BD　当螺线管内的磁感应强度随时间按题图乙所示规律变化时，在导线框cdef内产生感应电动势和感应电流，在t1时刻，感应电流为零，金属圆环L内的磁通量为零，选项A错误；在t2时刻，感应电流最大，金属圆环L内的磁通量最大，选项B正确；由楞次定律，在t1～t2时间内，导线框cdef内产生逆时针方向感应电流，感应电流逐渐增大，金属圆环L内磁通量增大，根据楞次定律，金属圆环L内有顺时针方向的感应电流，选项C错误；在t1～t2时间内，金属圆环L有收缩的趋势，选项D正确．‎ ‎13．(多选)无限长通电直导线在其周围某一点产生磁场的磁感应强度大小与电流成正比，与导线到这一点的距离成反比，即B＝k(式中k为常数)．如图甲所示，光滑绝缘水平面上平行放置两根无限长直导线M和N，导线N中通有方向如图甲所示的恒定电流IN，导线M 7‎ 中的电流IM大小随时间变化的图象如图乙所示，方向与N中电流方向相同．绝缘闭合导线框ABCD放在同一水平面上，AB边平行于两直导线，且位于两者正中间．则以下说法正确的是(　　)‎ A．0～t0时间内，流过R的电流方向由C→D B．t0～2t0时间内，流过R的电流方向由D→C C．0～t0时间内，不计CD边电流影响，则AB边所受安培力的方向向左 D．t0～2t0时间内，不计CD边电流影响，则AB边所受安培力的方向向右 解析：ACD　因通过直导线N的电流恒定，则不会使导线框产生感应电流．直导线M中，在0～t0时间内，电流逐渐增大，由安培定则知，向里穿过导线框的磁通量逐渐增大，根据楞次定律和安培定则可知，感应电流方向为逆时针方向，即流过R的电流方向由C→D，故A正确；同理可知，在t0～2t0时间内，流过R的电流方向由C→D，故B错误；在0～t0时间内，AB中感应电流方向由A→B，不计CD边电流影响，由于通过M的电流小于通过N的电流，由安培定则可知AB处磁场方向垂直纸面向外，再由左手定则可知AB边所受安培力的方向向左，故C正确；同理可知，在t0～2t0时间内，不计CD边电流影响，AB边所受安培力的方向向右，故D正确．‎ ‎14.如图所示，竖直放置的铜盘下半部分置于水平的匀强磁场中，盘面与磁场方向垂直，铜盘安装在水平的铜轴上，有一“形”金属线框平面与磁场方向平行，缺口处分别通过铜片C、D与转动轴、铜盘的边缘接触，构成闭合回路．则铜盘绕轴匀速转动过程中，下列说法正确的是(　　)‎ A．电阻R中没有感应电流 B．电阻R中的感应电流方向由a至b C．穿过闭合回路的磁通量变化率为零 D．穿过闭合回路的磁通量变化率为一非零常量 解析：D　将铜盘看成是由无数条铜条组成，铜条在外力的作用下做切割磁感线运动，故电路中产生感应电流，选项A错误；由右手定则可以判断出，电阻R中的感应电流方向由b至a，选项B错误；由于电路中有感应电流产生，故穿过闭合回路的磁通量的变化率不为零，所以选项C错误，D正确．‎ ‎15．(多选)如图甲所示，等离子气流由左边连续以方向如图所示的速度v0射入P1和P2两金属板间的匀强磁场中，ab直导线与P1、P2相连接，线圈A与直导线cd连接．线圈A 7‎ 内有如图乙所示的变化磁场，且磁场B的正方向规定为向左，如图甲所示．则下列说法正确的是(　　)‎ A．0～1 s内ab、cd导线互相排斥 B．1～2 s内ab、cd导线互相排斥 C．2～3 s内ab、cd导线互相排斥 D．3～4 s内ab、cd导线互相排斥 解析：CD　由题图甲左侧电路可以判断ab中电流方向为由a到b；由右侧电路及题图乙可以判断，0～2 s内cd中感应电流方向为由c到d，跟ab中的电流同向，因此ab、cd相互吸引，选项A、B错误.2～4 s内cd中感应电流方向为由d到c，跟ab中电流反向，因此ab、cd相互排斥，选项C、D正确．‎ 7‎