2021版高考物理一轮复习课时提升作业二十六电磁感应现象楞次定律含解析

2021版高考物理一轮复习课时提升作业二十六电磁感应现象楞次定律含解析

电磁感应现象　楞次定律 ‎(建议用时40分钟)‎ ‎1.如图所示,绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和开关组成闭合回路,在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环A,下列各种情况中铜环A中没有感应电流的是 (　　)‎ A.线圈中通以恒定的电流 B.通电时,使滑动变阻器的滑片P匀速移动 C.通电时,使滑动变阻器的滑片P加速移动 D.将开关突然断开的瞬间 ‎【解析】选A。线圈中通以恒定的电流时,线圈中产生稳恒的磁场,穿过铜环A的磁通量不变,没有感应电流产生,选项A正确;通电时,使滑动变阻器的滑片P匀速移动时,滑动变阻器接入电路的电阻变化,回路中电流变化,线圈中产生的磁场变化,穿过铜环A的磁通量变化,产生感应电流,选项B错误;通电时,使滑动变阻器的滑片P加速移动时,滑动变阻器接入电路的电阻变化,则回路中电流变化,线圈产生的磁场变化,穿过铜环A的磁通量变化,产生感应电流,选项C错误;将开关突然断开的瞬间,线圈产生的磁场从有到无,穿过铜环A的磁通量减小,产生感应电流,选项D错误。‎ ‎【加固训练】‎ ‎　　(多选)现将电池组,滑动变阻器,带铁芯的线圈A、线圈B,电流计及开关如图连接。某同学如下操作中均发现电流表的指针发生偏转,用法拉第总结的五种引起感应电流的方法,对产生的原因描述正确的是 (　　)‎ A.闭合与打开开关均发现指针偏转,是变化的电流引起的 B.闭合开关,线圈A向上拔出与向下插入,指针偏转,是运动的恒定电流引起的 C.闭合开关,线圈A中的铁芯拔出与插入,指针偏转是变化的电流引起的 9‎ D.闭合开关,移动滑动变阻器滑片,指针偏转的原因是运动的恒定电流引起的 ‎【解析】选A、B。开关闭合或断开瞬间,线圈A内的变化电流,导致线圈B内的磁通量在变化,导致闭合线圈B中产生感应电动势,从而产生感应电流,电流表指针发生偏转,故A正确;闭合开关,线圈A向上拔出与向下插入,线圈A中的电流虽恒定,但因运动导致线圈B内的磁通量在变化,导致闭合线圈中产生感应电动势,从而产生感应电流,电流表指针发生偏转,故B正确,C错误;开关闭合后,移动滑动变阻器的滑片P时,线圈A中的电流变化,从而导致线圈B内的磁通量发生变化,电流表指针发生偏转,故D错误。‎ ‎2.(多选)(2019·温州模拟)如图所示,矩形线框abcd由静止开始运动,若使线框中产生感应电流,则线框的运动情况应该是 (　　)‎ A.向右平动(ad边还没有进入磁场)‎ B.向上平动(ab边还没有离开磁场)‎ C.以bc边为轴转动(ad边还没有转入磁场)‎ D.以ab边为轴转动(转角不超过90°)‎ ‎【解析】选A、D。选项A和D所描述的情况中,线框在磁场中的有效面积S均发生变化(A情况下S增大,D情况下S减小),穿过线框的磁通量均改变,由产生感应电流的条件知线框中会产生感应电流。而选项B、C所描述的情况中,线框中的磁通量均不改变,不会产生感应电流,故A、D正确。‎ ‎3.(多选)如图所示,“U”形金属框架固定在水平面上,金属杆ab与框架间无摩擦,整个装置处于竖直方向的磁场中。若因磁场的变化使杆ab向右运动,则磁感应强度 (　　)‎ A.方向向下并减小　　　 B.方向向下并增大 C.方向向上并增大 D.方向向上并减小 ‎【解析】选A、D。因磁场变化,发生电磁感应现象,杆ab中的感应电流受磁场力的作用向右运动,使得回路的磁通量有增加的趋势,说明原磁场必定减弱,即磁感应强度正在减小,与方向无关,因此选A、D。‎ 9‎ ‎4.如图所示,一个U形金属导轨水平放置,其上放有一个金属导体棒ab,有一磁感应强度为B的匀强磁场斜向上穿过导轨平面,且与竖直方向的夹角为θ。在下列各过程中,一定能在导轨与导体棒构成的回路里产生感应电流的是(　　)‎ A.ab向右运动,同时使θ减小 B.使磁感应强度B减小,θ同时也减小 C.ab向左运动,同时增大磁感应强度B D.ab向右运动,同时增大磁感应强度B和θ(0°<θ<90°)‎ ‎【解析】选A。设回路面积为S,据题意,磁通量Φ=BScos θ,若要使回路中产生感应电流,则需使磁通量Φ发生变化。对A选项,S增大,θ减小,cos θ增大,则Φ增大,A正确;对B选项,B减小,θ减小,cos θ增大,Φ可能不变,B错误;对C选项,S减小,B增大,Φ可能不变,C错误;对D选项,S增大,B增大,θ增大,cos θ减小,Φ可能不变,D错误。故只有A正确。‎ ‎5.如图,两上下平行的圆形线圈同轴放置,先闭合开关S,然后再打开。在闭合与打开的两个瞬间,由上向下观察,上方线圈中产生的感应电流 (　　)‎ A.都沿逆时针方向 B.都沿顺时针方向 C.闭合时沿逆时针方向,打开时沿顺时针方向 D.闭合时沿顺时针方向,打开时沿逆时针方向 ‎【解析】选C。闭合时,下方线圈中电流为顺时针方向,根据安培定则穿过上方线圈的磁场方向向下,磁通量增大,根据楞次定律,感应电流的磁场方向反向,由安培定则判断感应电流为逆时针方向;打开时,穿过上方线圈的磁通量减小,根据楞次定律,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,由安培定则得上方线圈中的感应电流沿顺时针方向;故C项正确,A、B、D项错误。‎ ‎【加固训练】‎ 9‎ ‎(多选)如图是创意物理实验设计作品《小熊荡秋千》。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 ‎【解析】选A、B。P向右摆动的过程中,线圈平面内从右往左的磁通量减小,根据楞次定律可以得出电流方向为顺时针方向(从右向左看),所以A项正确;根据P中产生的感应电流流过Q线圈方向也是顺时针(从右向左看),根据左手定则判断Q下边受安培力向右摆动,所以B项正确,C项错误;若用手左右摆动Q,线圈Q的下边切割磁感线会产生感应电流,线圈P中会有电流通过,在磁场中,会受到安培力而运动,所以D项错误。‎ ‎6.(多选)闭合的铝环竖直放置,在其右侧的轴线上水平放置一小磁针,小磁针可在水平方向上自由运动,下列说法正确的是 (　　)‎ A.如果铝环向右运动,则小磁针沿水平方向向右运动 B.如果铝环向右运动,则小磁针沿水平方向向左运动 C.如果铝环垂直轴线向上运动,则小磁针沿水平方向向右运动 D.如果铝环垂直轴线向上运动,则小磁针沿水平方向向左运动 ‎【解析】选A、D。如果铝环向右运动,则穿过铝环的磁通量向左增加,则感应电流的磁场向右,从左向右看铝环中的感应电流沿顺时针方向,则铝环的右侧相当于N极,则小磁针沿水平方向向右运动,A正确,B错误;如果铝环垂直轴线向上运动,则穿过铝环的磁通量向左减少,则感应电流的磁场向左,从左向右看铝环中的感应电流沿逆时针方向,则铝环的左侧相当于 9‎ N极,则小磁针沿水平方向向左运动,C错误,D正确。‎ ‎7.某教室墙上有一朝南的钢窗,当把钢窗左侧向外推开时,下列说法项正确的是 (　　)‎ A.穿过窗框的地磁场的磁通量变大 B.穿过窗框的地磁场的磁通量不变 C.从推窗人的角度看,窗框中的感应电流方向是逆时针 D.从推窗人的角度看,窗框中的感应电流方向是顺时针 ‎【解析】选C。地磁场由南向北,当朝南的钢窗向外推开后,窗框平面与磁场平行,没有磁感线穿过窗框平面,穿过窗框的磁通量为0。根据楞次定律,穿过窗框的磁通量减小时,产生的感应电流的方向为逆时针,故选项A、B、D项错误,C项正确。‎ ‎8.(多选)航母上飞机弹射起飞所利用的电磁驱动原理如图所示。当固定线圈上突然通过直流电时,线圈左侧的金属环被弹射出去。现在线圈左侧同一位置,先后放上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,电阻率ρ铜<ρ铝。则合上开关S的瞬间 (　　)‎ A.从右侧看,环中产生沿逆时针方向的感应电流 B.铜环受到的安培力大于铝环受到的安培力 C.若将金属环置于线圈右侧,环将向右弹射 D.电池正、负极调换后,金属环仍能向左弹射 ‎【解析】选B、C、D。线圈中电流为左侧流入,磁场方向为向右,在闭合开关的过程中,磁场变强,则由楞次定律可知,感应电流由右侧看为顺时针,A错误;由于铜环的电阻较小,故铜环中感应电流较大;故铜环受到的安培力要大于铝环,B正确;若环放在线圈右方,根据“来拒去留”可得,环将向右运动,C正确;电池正负极调换后,金属环受力向左,故仍将向左弹出,D正确。‎ 9‎ ‎【加固训练】‎ ‎(多选)如图所示,一根长导线弯成如图abcd的形状,在导线框中通以直流电,在框的正中间用绝缘的橡皮筋悬挂一个金属环P,环与导线框处于同一竖直平面内,当电流I增大时,下列说法中正确的是 (　　)‎ A.金属环P中产生逆时针方向的电流 B.橡皮筋的长度增大 C.橡皮筋的长度不变 D.橡皮筋的长度减小 ‎【解析】选A、B。导线框中的电流所产生的磁场在金属环P内的磁通量方向垂直于纸面向里,当电流I增大时,金属环P中的磁通量向里且增大,由楞次定律和安培定则可知金属环P中产生逆时针方向的感应电流,故A正确;根据对称性及左手定则可知金属环P所受安培力的合力方向向下,并且随电流I的增大而增大,所以橡皮筋会被拉长,故B正确,C、D错误。‎ ‎9.(2019·金华模拟)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绕环心转动时,导体环A产生顺时针电流且具有扩展趋势,则B的转动情况是 (　　)‎ A.顺时针加速转动　 B.顺时针减速转动 C.逆时针加速转动 D.逆时针减速转动 ‎【解析】选A。由题可知,A中感应电流为顺时针,由楞次定律可知,感应电流的内部磁场向里,由右手螺旋定则可知,引起感应电流的磁场可能为:向外增大或向里减小。若原磁场向外,则B中电流应为逆时针,由于B带负电,故B应顺时针转动且转速增大;若原磁场向里,则B中电流应为顺时针,则B应逆时针转动且转速减小;又因为导体环A具有扩展趋势,则B 9‎ 中电流应与A方向相反,即B应顺时针转动且转速增大,A正确。‎ ‎10.(多选)如图所示,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”形导线框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,下列说法正确的是 (　　)‎ 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】选B、D。当螺线管内的磁感应强度随时间按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,A项错误;在t2时刻,感应电流最大,金属圆环L内的磁通量最大,B项正确;由楞次定律知在t1～t2时间内,导线框cdef内产生逆时针方向的感应电流,感应电流逐渐增大,金属圆环L内的磁通量增大,根据楞次定律知金属圆环L内有顺时针方向的感应电流,C项错误;在t1～t2时间内,金属圆环L有收缩的趋势,D项正确。‎ ‎11.如图所示的器材可用来研究电磁感应现象及判定感应电流的方向,其中L1为原线圈,L2为副线圈。 ‎ ‎(1)在给出的实物图中,将实验仪器连成完整的实验电路。‎ ‎(2)在实验过程中,除了查清流入检流计电流的方向与指针偏转方向之间的关系之外,还应查清________________(选填“L1”“L2”或“L1和L2”)的绕制方向。 ‎ 闭合开关之前,应将滑动变阻器的滑动头P处于最________(选填“左”或“右”)端。 ‎ ‎【解析】(1)电源,线圈L1,开关,滑动变阻器组成一个闭合回路,电流表和线圈L2‎ 9‎ 组成一个闭合回路,如图所示:‎ ‎(2)还应查清“L1和L2” 绕制方向。‎ ‎(3)闭合开关之前,应将滑动变阻器的滑动头P处于右端,此时滑动变阻器接入电路的阻值最大。‎ 答案:(1)见解析图　(2)L1和L2　(3)右 ‎12.如图所示,一个垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度B1=0.8 T,磁场有明显的圆形边界,圆心为O,半径为2 cm,现于纸面内先后放上圆线圈,圆心均在O处,A线圈半径为1 cm,10匝;B线圈半径为0.5 cm,1匝。 ‎ ‎(1)在磁感应强度减为B2=0.4 T的过程中,A线圈中的磁通量改变多少?‎ ‎(2)当磁场转过30°角的过程中,B线圈中磁通量改变多少?‎ ‎【解析】(1)对A线圈,Φ1A=B1π,Φ2A=B2π。‎ 磁通量改变量ΔΦA=|Φ2A-Φ1A|=(0.8-0.4)×3.14×10-4Wb=1.256×10-4Wb ‎(2)对B线圈:Φ1B=B1πr2,磁场转过30°,线圈面积在垂直磁场方向的投影为πr2sin60°,‎ 则Φ2B=B1πr2sin60°‎ 磁通量改变量ΔΦB=|Φ2B-Φ1B|=B1πr2(1-sin60°)=0.8×3.14×(5×10-3)2×‎ ‎(1-0.866) Wb=8.4×10-6Wb 答案:(1)1.256×10-4 Wb　(2)8.4×10-6Wb ‎【总结提升】磁通量公式Φ=BS的计算问题 ‎(1)适用条件:‎ ‎①磁场为匀强磁场。‎ ‎②B与S要垂直。如果B与S不垂直,S投影到与B垂直的平面上(投影面积为 S⊥)或B分解为与S平行和垂直的分量B∥、B⊥,则Φ=BS⊥=B⊥S。‎ 9‎ ‎③S是指闭合回路中穿过的那部分有效面积,而不一定是线圈的面积。‎ ‎(2)磁通量与线圈的匝数无关,磁通量大小不受线圈匝数的影响。‎ ‎(3)磁通量的变化量ΔΦ=Φ2-Φ1也不受线圈匝数的影响。‎ 9‎