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高考物理复习练习:第十章第1讲电磁感应现象楞次定律版含解析

板块三 限时规范特训

时间:45

分钟 

满分:100分 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.

BS B.NBS 3-123+12C.BS D.NBS 3+12

3-12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=B sin θ·S ,末态Φ2=-B cos θ·S ,磁通量的变化量大小ΔΦ=|Φ2-Φ1|=|BS (-cos30°-sin30°)|=BS ,所以应选C 项。 3+12

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→A

B.始终由A→C→B→A

C.先由A→C→B→A再由A→B→C→A

D.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.[2017·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.[2016·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 =12

BωR 2,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. [2017·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v 0,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( ) I r

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F N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. [2017·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 =g sin α-,金属棒向下运动的加速度减小,磁通量的变B 2l 2v mR 总化率减小,所以在圆环中产生的感应电流不断减小。故A 、C 正确。

9. [2017·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→a

D.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F A=BIL=IL(B0-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F f=mg sinθ+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。

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