2020届高考物理一轮复习 第10章 电磁感应 第一节 电磁感应现象 楞次定律达标诊断高效训练 6页

第一节 电磁感应现象 楞次定律 ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (建议用时：60分钟)‎ 一、单项选择题 ‎1．下列图中能产生感应电流的是(　　)‎ 解析：选B.根据产生感应电流的条件：A中，电路没闭合，无感应电流；B中，电路闭合，且垂直磁感线的平面的面积增大，即闭合电路的磁通量增大，有感应电流；C中，穿过闭合线圈的磁感线相互抵消，磁通量恒为零，无感应电流；D中，闭合回路中的磁通量不发生变化，无感应电流．‎ ‎2．物理课上，老师做了一个奇妙的“跳环实验”．如图所示，她把一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来后，将一金属套环置于线圈L上，且使铁芯穿过套环．闭合开关S的瞬间，套环立刻跳起．某同学另找来器材再探究此实验．他连接好电路，经重复实验，线圈上的套环均未动．对比老师演示的实验，下列四个选项中，导致套环未动的原因可能是(　　)‎ A．线圈接在了直流电源上 B．电源电压过高 C．所选线圈的匝数过多 D．所用套环的材料与老师的不同 解析：选D.无论实验用的是交流电还是直流电，闭合开关S的瞬间，穿过套环的磁通量均增加，只要套环的材料是导体，套环中就能产生感应电流，套环就会跳起．如果套环是用塑料做的，则不能产生感应电流，也就不会受安培力作用而跳起，选项D正确．‎ ‎3．(2018·浙江宁波模拟)如图甲所示，在同一平面内有两个圆环A、B，圆环A将圆环B分为面积相等的两部分，以图甲中A环电流沿顺时针方向为正，当圆环A 6‎ 中的电流如图乙所示变化时，下列说法正确的是(　　)‎ A．B中始终没有感应电流 B．B中有顺时针方向的感应电流 C．B中有逆时针方向的感应电流 D．B中的感应电流先沿顺时针方向，后沿逆时针方向 解析：选B.由安培定则可知，环A产生的磁场分布，环内垂直纸面向里，环外垂直纸面向外，由于内部的磁场大于外部的磁场，由矢量的叠加原理可知B环总磁通量向里；当导线中的电流强度I逐步减小时，导致环产生感应电流．根据楞次定律，则有感应电流的方向顺时针；同理，当导线中的电流强度I反向逐渐增大时，导致环产生感应电流．根据楞次定律，则感应电流的方向为顺时针，故B正确，A、C、D错误．‎ ‎4．如图甲所示，长直导线与闭合金属线框位于同一平面内，长直导线中的电流i随时间t的变化关系如图乙所示．在0～时间内，直导线中电流向上，则在～T时间内，线框中感应电流的方向与所受安培力的合力方向分别是(　　)‎ A．顺时针，向左　　　　 B．逆时针，向右 C．顺时针，向右 D．逆时针，向左 解析：选B.在0～时间内，直导线中电流向上，由题图乙知，在～T时间内，直导线电流方向也向上，根据安培定则知，导线右侧磁场的方向垂直纸面向里，电流逐渐增大，则磁场逐渐增强，根据楞次定律，金属线框中产生逆时针方向的感应电流．根据左手定则，金属线框左边受到的安培力方向向右，右边受到的安培力方向向左，离导线越近，磁场越强，则左边受到的安培力大于右边受到的安培力，所以金属线框所受安培力的合力方向向右，故B正确，A、C、D错误．‎ ‎5.(2018·山东烟台模拟)如图所示，通电导线MN与单匝矩形线圈abcd共面，位置靠近ab且相互绝缘．当矩形线圈突然向右运动时，线圈所受安培力的合力方向(　　)‎ A．向左　　　　　　　　 B．向右 6‎ C．垂直纸面向外 D．垂直纸面向里 解析：选A.根据楞次定律，“来拒去留”，感应电流的效果总是阻碍相对运动，所以线圈向右运动时所受安培力向左．‎ ‎6.(2018·佛山模拟)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．使匀强磁场的磁感应强度均匀增大 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：选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．‎ ‎7.如图所示，上下开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q竖直放置，小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放，并落至底部，则小磁块(　　)‎ A．在P和Q中都做自由落体运动 B．在两个下落过程中的机械能都守恒 C．在P中的下落时间比在Q中的长 D．落至底部时在P中的速度比在Q中的大 解析：选C.小磁块在铜管中下落，产生电磁感应现象，根据楞次定律的推论——阻碍相对运动可知，小磁块下落过程中受到向上的电磁阻力，而在塑料管中下落，没有电磁感应现象，小磁块做自由落体运动，故C正确．‎ ‎8.如图所示，A为水平放置的胶木圆盘，在其侧面均匀分布着负电荷，在A的正上方用绝缘丝线悬挂一个金属圆环B，使B的环面水平且与圆盘面平行，其轴线与胶木盘A的轴线OO′重合．现使胶木盘A由静止开始绕其轴线OO′按箭头所示方向加速转动，则(　　)‎ A．金属环B的面积有扩大的趋势，丝线受到的拉力增大 B．金属环B的面积有缩小的趋势，丝线受到的拉力减小 C．金属环B的面积有扩大的趋势，丝线受到的拉力减小 D．金属环B的面积有缩小的趋势，丝线受到的拉力增大 解析：选B.使胶木盘A由静止开始绕其轴线OO′按箭头所示方向加速转动，ω增大，等效电流增大，产生B增大，则金属环B内磁通量增大，根据楞次定律，金属环B 6‎ 的面积有缩小的趋势，丝线受到的拉力减小，选项B正确．‎ ‎9.(2018·衡水冀州中学月考)如图所示为两组同心闭合线圈的俯视图，若内线圈的电流I1为图中所示的方向，则当I1增大时，外线圈中的感应电流I2的方向及I2受到的安培力F的方向分别为(　　)‎ A．I2沿顺时针方向，F沿半径指向圆心 B．I2沿顺时针方向，F沿半径背离圆心 C．I2沿逆时针方向，F沿半径指向圆心 D．I2沿逆时针方向，F沿半径背离圆心 解析：选D.内线圈通有题图所示方向的电流I1，当I1增大时，导致穿过外线圈的磁通量增大，由楞次定律可得，外线圈中的感应电流I2的方向为沿逆时针方向；由于外线圈处于内线圈产生的磁场中，由左手定则可得，I2受到的安培力F的方向沿半径背离圆心，故D正确．‎ ‎10．(2018·郑州一中联考)如图所示，固定于水平面上的金属架abcd处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动．t＝0时，磁感应强度为B0，此时MN到达的位置恰好使MbcN构成一个边长为1的正方形．为使MN棒中不产生感应电流，从t＝0开始，磁感应强度B随时间t变化的示意图应为(　　)‎ 解析：选C.根据楞次定律，若闭合回路内的磁通量不发生变化，则无感应电流产生．从t＝0开始经过时间t则线框面积变化为S＝1×(1＋vt)＝1＋vt，则磁通量Φ＝BS＝B(1＋vt)＝B0×1，即磁通量等于t＝0时的磁通量．代入可得B＝，随着时间的延长，磁感应强度无限接近于0，但又不会等于0，选项C对，A、B、D错．‎ ‎11.(2018·西安模拟)如图所示，矩形闭合线圈abcd竖直放置，OO′是它的对称轴，通电直导线AB与OO′平行，且AB、OO′所在平面与线圈平面垂直，如要在线圈中形成方向为abcda的感应电流，可行的做法是(　　)‎ A．AB中电流I逐渐增大 B．AB中电流I先增大后减小 C．导线AB正对OO′靠近线圈 6‎ D．线圈绕OO′轴逆时针转动90°(俯视)‎ 解析：选D.由于通电直导线AB与OO′平行，且AB、OO′所在平面与线圈平面垂直．AB中电流如何变化，或AB正对OO′靠近线圈或远离线圈，线圈中磁通量均为零，不能在线圈中产生感应电流，选项A、B、C错误；线圈绕OO′轴逆时针转动90°(俯视)，由楞次定律可知，在线圈中形成方向为abcda的感应电流，选项D正确．‎ 二、多项选择题 ‎12．(2018·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：选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．‎ ‎13.如图所示，光滑平行金属导轨PP′和QQ′都处于同一水平面内，P和Q之间连接一电阻R，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中．现垂直于导轨放置一根导体棒MN，用一水平向右的力F拉动导体棒MN，以下关于导体棒MN中感应电流方向和它所受安培力方向的说法正确的是(　　)‎ A．感应电流方向是N→M B．感应电流方向是M→N C．安培力水平向左 D．安培力水平向右 解析：选AC.棒向右平动，根据右手定则可判断，感应电流方向为由N→M，A正确，B错误；再由左手定则可判定棒所受安培力的方向为水平向左，C正确，D错误．‎ ‎14.(2018·泸州质检)如图所示，两个线圈套在同一个铁芯上，线圈的绕向在图中已经标出．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，金属棒处在垂直于纸面向外的匀强磁场中，下列说法中正确的是(　　)‎ A．当金属棒ab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ab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ab向右加速运动时，b点电势高于a点，c点电势高于d点 6‎ D．当金属棒ab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：选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为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．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导体两端的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，并且场强不断增强，所以右边电路线圈中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，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c沿内电路(即右线圈)流向d，因此d点电势高于c点，综上可得，选项B、D正确．‎ ‎15．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，下列说法错误的是(　　)‎ 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：选ABC.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错误．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错误．同理可判定D项正确．‎ 6‎