《电磁感应现象》学练测

《电磁感应现象》学练测考纲点击备考指南1.电磁感应现象Ⅰ1.熟练应用楞次定律和右手定则判断感应电流的方向．2.法拉第电磁感应定律的应用、导体切割磁感线产生感应电动势的计算是高考热点，常以综合性大题出现，并结合电路、力学、能量守恒等知识．3.电磁感应的图象问题高考频率很高，考查I－t图象，E－t图象，有时将图象问题推广到F－t图象，能量转化图象等2.法拉第电磁感应定律Ⅱ3.楞次定律Ⅱ4.自感、涡流Ⅰ知识一电磁感应现象1．电磁感应现象当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，电路中有感应电流产生的现象．2．产生感应电流的条件(1)条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化．(2)特例：闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动．穿过电路的磁通量发生变化，电路中就会产生感应电动势．如果电路闭合，则有感应电流；如果电路不闭合，则只有感应电动势而无感应电流．知识二感应电流方向的判断1．楞次定律(1)内容：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化．(2)适用范围：一切电磁感应现象．2．右手定则(1)内容：伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导线运动的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向．(2)适用情况：导体切割磁感线产生感应电流．(1)感应电流的磁场一定和引起感应电流的磁场方向相反．(×)(2)感应电流并不能“阻止”磁通量的变化．(√)1．如图所示，能产生感应电流的是()【解析】A图中线圈没闭合，无感应电流；B图中磁通量增大，有感应电流；C图中导线在圆环的正上方，不论电流如何变化，穿过线圈的磁通量恒为零，无感应电流；D图中的磁通量恒定，无感应电流．故选B.【答案】B2.图9－1－1如图9－1－1所示，一根条形磁铁从左向右靠近闭合金属环的过程中，环中的感应电流(自左向右看)()A．沿顺时针方向B．先沿顺时针方向后沿逆时针方向C．沿逆时针方向D．先沿逆时针方向后沿顺时针方向【解析】条形磁铁从左向右靠近闭合金属环的过程中，向右的磁通量一直增加，根据楞次定律，环中的感应电流(自左向右看)为逆时针方向，C对．【答案】C3．如图9－1－2所示，绝缘水平面上有两个离得很近的导体环a、b.将条形磁铁沿它们的正中向下移动(不到达该平面)，a、b将如何移动()图9－1－2A．a、b将相互远离B．a、b将相互靠近C．a、b不动D．无法判断【解析】根据Φ＝BS，条形磁铁向下移动过程中B增大，所以穿过每个环中的磁通量都有增大的趋势．由于S不可改变，为阻碍磁通量增大，导体环会尽量远离条形磁铁，所以a、b将相互远离．【答案】A4．(多选)(2022·新课标全国卷Ⅱ)在物理学发展过程中，观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要的作用．下列叙述符合史实的是()A．奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，该效应揭示了电和磁之间存在联系B．安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性，提出了分子电流假说C．法拉第在实验中观察到，在通有恒定电流的静止导线附近的固定导线圈中，会出现感应电流D．楞次在分析了许多实验事实后提出，感应电流应具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化【解析】奥斯特发现了电流的磁效应，说明电和磁之间存在联系，选项A正确；安培总结了电流周围磁场方向的规律，根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性，提出了分子电流假说，选项B正确；法拉第在实验中观察到，在通有变化电流的静止导线附近的固定导线圈中，会出现感应电流，选项C错误；楞次在分析了许多实验事实后提出，感应电流应具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，选项D正确．【答案】ABD5．(2022·上海高考)如图9－1－3，均匀带正电的绝缘圆环a与金属圆环b同心共面放置，当a绕O点在其所在平面内旋转时，b中产生顺时针方向的感应电流，且具有收缩趋势，由此可知，圆环a()图9－1－3A．顺时针加速旋转 B．顺时针减速旋转C．逆时针加速旋转 D．逆时针减速旋转【解析】由楞次定律知，欲使b中产生顺时针电流，则a环内磁场应向里减弱或向外增强，a环的旋转情况应该是顺时针减速或逆时针加速，由于b环又有收缩趋势，说明a环外部磁场向外，内部向里，故选B.【答案】B考点一[73]电磁感应现象能否发生的判断一、磁通量的物理意义1．磁通量可以理解为穿过某一面积的磁感线的条数．2．同一平面内，当它跟磁场方向垂直时，磁通量最大；当它跟磁场方向平行时，磁通量为零；当正向穿过线圈平面的磁感线条数和反向穿过的一样多时，磁通量为零．二、磁通量发生变化的三种常见情况1．磁场强弱不变，回路面积改变．2．回路面积不变，磁场强弱改变．3．回路面积和磁场强弱均不变，但二者的相对位置发生改变．三、判断流程1．确定研究的闭合回路．2．弄清楚回路内的磁场分布，并确定该回路的磁通量Φ.\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(Φ不变→无感应电流,Φ变化→\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(回路闭合，有感应电流,不闭合，无感应电流，但有感应电动势))))——————[1个示范例]——————图9－1－4如图9－1－4所示，闭合圆导线线圈放置在匀强磁场中，线圈平面与磁场平行，其中ac、bd分别是平行、垂直于磁场方向的两条直径．试分析线圈做如下运动时，能产生感应电流的是()A．使线圈在纸面内平动B．使线圈平面沿垂直纸面方向向纸外平动C．使线圈以ac为轴转动D．使线圈以bd为轴转动【解析】使线圈在纸面内平动、沿垂直纸面方向向纸外平动或以ac为轴转动，线圈中的磁通量始终为零，不变化，无感应电流产生；以bd为轴转动时，线圈中的磁通量不断变化，能产生感应电流．所以D选项正确．【答案】D——————[1个预测例]——————现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及电键如图9－1－5所示连接．下列说法中正确的是()图9－1－5A．电键闭合后，线圈A插入或拔出都会引起电流计指针偏转B．线圈A插入线圈B中后，电键闭合和断开的瞬间电流计指针均不会偏转C．电键闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑动，会使电流计指针静止在中央零刻度D．电键闭合后，只有滑动变阻器的滑片P加速滑动，电流计指针才能偏转【审题指导】能够引起线圈B中磁通量发生变化的因素有三点：(1)电键的闭合和断开．(2)电键闭合后，线圈A插入或拔出．(3)电键闭合后，滑片P左、右滑动．【解析】电键闭合后，线圈A插入或拔出都会引起穿过线圈B的磁通量发生变化，从而电流计指针偏转，选项A正确；线圈A插入线圈B中后，电键闭合和断开的瞬间，线圈B的磁通量会发生变化，电流计指针会偏转，选项B错误；电键闭合后，滑动变阻器的滑片P无论匀速滑动还是加速滑动，都会导致线圈A的电流发生变化，线圈B的磁通量变化，电流计指针都会发生偏转，选项C、D错误．【答案】A考点二[74]楞次定律的理解和应用一、楞次定律中“阻碍”的含义1．谁阻碍谁感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁通量的变化2．阻碍什么阻碍的是磁通量的变化，而不是阻碍磁通量本身3．如何阻碍当磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反；当磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同，即“增反减同”4．阻碍效果阻碍并不是阻止，只是延缓了磁通量的变化，这种变化将继续进行二、楞次定律的使用步骤——————[1个示范例]——————(2022·上海高考)为判断线圈绕向，可将灵敏电流计G与线圈L连接，如图9－1－6所示．已知线圈由a端开始绕至b端；当电流从电流计G左端流入时，指针向左偏转．图9－1－6(1)将磁铁N极向下从线圈上方竖直插入L时，发现指针向左偏转．俯视线圈，其绕向为________(填“顺时针”或“逆时针”)．(2)当条形磁铁从图中虚线位置向右远离L时，指针向右偏转．俯视线圈，其绕向为________(填“顺时针”或“逆时针”)．【审题指导】(1)由磁铁运动的方向确定磁通量的变化情况，由楞次定律确定线圈的N极、S极．(2)由指针偏转的方向确定电流方向．由安培定则确定线圈导线的绕向．【解析】(1)将磁针N极向下插入L时，根据楞次定律L的上方应为N极．由电流计指针向左偏转，可确定L中电流由b端流入，根据安培定则，俯视线圈，电流为逆时针，线圈绕向为顺时针．(2)将磁针远离L，由楞次定律，线圈L上方仍为N极，由于此时电流计指针向右偏转，可确定L中电流由a端流入．根据安培定则，俯视线圈，电流为逆时针，线圈绕向也为逆时针．【答案】(1)顺时针(2)逆时针楞次定律的推广推广表述：感应电流的效果总是阻碍产生感应电流的原因．其具体方式为：(1)阻碍原磁通量的变化——“增反减同”．(2)阻碍相对运动——“来拒去留”．(3)使线圈面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”．(4)阻碍原电流的变化(自感现象)——“增反减同”．——————[1个预测例]——————(多选)如图是验证楞次定律实验的示意图，竖直放置的线圈固定不动，将磁铁从线圈上方插入或拔出，线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流．各图中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况，其中表示正确的是()【解析】先根据楞次定律“来拒去留”判断线圈的N极和S极．A中线圈上端为N极，B中线圈上端为N极，C中线圈上端为S极，D中线圈上端为S极，再根据安培定则确定感应电流的方向，A、B错误，C、D正确．【答案】CD考点三[75]一个定律、三个定则的综合应用一、规律比较基本现象应用的规律运动电荷、电流产生磁场安培定则磁场对运动电荷、电流的作用左手定则电磁感应部分导体做切割磁感线运动右手定则闭合回路磁通量变化楞次定律二、四种记忆方法1．“因动而电”——用右手；“因电而动”——用左手．2．“通电受力用左手，运动生电用右手”．3．“力”的最后一笔“”方向向左，用左手；“电”的最后一笔“”方向向右，用右手．4．直接记住“左力右感”．——————[1个示范例]——————图9－1－7(2022·青岛二中模拟)如图9－1－7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向上滑动，下面说法中正确的是()A．穿过线圈a的磁通量变大B．线圈a有收缩的趋势C．线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流D．线圈a对水平桌面的压力FN将增大【解析】P向上滑动，回路电阻增大，电流减小，磁场减弱，穿过线圈a的磁通量变小，根据楞次定律，a环面积应增大，A、B错；由于a环中磁通量减小，根据楞次定律知a环中感应电流应为俯视顺时针方向，C对；由于a环中磁通量减小，根据楞次定律，a环有阻碍磁通量减小的趋势，可知a环对水平桌面的压力FN减小，D错．【答案】C——————[1个预测例]——————如图9－1－8所示，导轨间的磁场方向垂直于纸面向里，当导线MN在导轨上向右加速滑动时，正对电磁铁A的圆形金属环B中()图9－1－8A．有感应电流，且B被A吸引B．无感应电流C．可能有，也可能没有感应电流D．有感应电流，且B被A排斥【审题指导】(1)导线MN切割磁感线运动时，应用右手定则来判断感应电流的方向．(2)结合导线MN的运动情况判断电磁铁A的磁场变化及通过金属环B的磁通量的变化情况．(3)利用楞次定律判断金属环B中电流方向及磁场方向，从而确定B的受力情况．【解析】MN向右加速滑动，根据右手定则，MN中的电流方向从N→M，且大小在逐渐变大，根据安培定则知，电磁铁A的左端为N极，且磁场强度逐渐增强，根据楞次定律知，B环中的感应电流产生的内部磁场方向向右，B被A排斥．故D正确．【答案】D楞次定律的推广应用——逆向思维法一、方法概述逆向思维法是指从事物正向发展的目标、规律的相反方向出发，运用对立的、颠倒的思维方式去思考问题的一种方法．二、常见类型1．运动形式的可逆性，如将匀减速运动看作反向的匀加速运动．2．运用“执果索因”进行逆向思考，如通过感应电流产生的效果来推导产生的原因、感应电流的方向等．三、解题思路1．分析确定研究问题的类型是否能用逆向思维法解决．2．确定逆向思维问题的类型．3．通过转换研究对象或“执果索因”等逆向思维的方法确定求解思路．——————[1个示范例]——————图9－1－9如图9－1－9所示，光滑固定导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放置在导轨上，形成一个闭合回路，当一条形磁铁从高处下落接近回路时()A．P、Q将互相靠拢B．P、Q将互相远离C．磁铁的加速度仍为gD．磁铁的加速度大于g【解析】解法一根据楞次定律的另一表述：感应电流效果总是要反抗产生感应电流的原因．本题中“原因”是回路中磁通量的增加，归根结底是因为磁铁靠近回路，“效果”便是阻碍磁通量的增加和磁铁的靠近．所以，P、Q将互相靠拢且磁铁的加速度小于g，应选A.解法二设磁铁下端为N极，如图所示，根据楞次定律可判断出P、Q中的感应电流方向，根据左手定则可判断P、Q所受安培力的方向，可见，P、Q将相互靠拢．由于回路所受安培力的合力向下，由牛顿第三定律知，磁铁将受到向上的反作用力，从而加速度小于g.当磁铁下端为S极时，根据类似的分析可得到相同的结论．所以，本题应选A.【答案】A,图9－1－10(多选)如图9－1－10所示，质量为m的铜质小闭合线圈静置于粗糙水平桌面上．当一个竖直放置的条形磁铁贴近线圈，沿线圈中线由左至右从线圈正上方等高、快速经过时，线圈始终保持不动．则关于线圈在此过程中受到的支持力FN和摩擦力Ff的情况，以下判断正确的是()A．FN先大于mg，后小于mgB．FN一直大于mgC．Ff先向左，后向右D．Ff一直向左【解析】条形磁铁贴近线圈，沿线圈中线由左至右从线圈正上方等高、快速经过时，线圈中磁通量先增大后减小，由楞次定律中“来拒去留”关系可知A、D正确，B、C错误．【答案】AD⊙电磁感应现象和产生感应电流的条件1.图9－1－11如图9－1－11所示，开始时矩形线圈平面与匀强磁场垂直，且一半在匀强磁场内一半在匀强磁场外，若要线圈产生感应电流，下列方法中不可行的是()A．将线圈向左平移一小段距离B．将线圈向上平移C．以ab为轴转动(小于90°)D．以ac为轴转动(小于60°)【解析】当线圈向左平移一小段距离时，穿过闭合电路abdc的磁通量变化(减小)，有感应电流产生，A正确；将线圈向上平移时，穿过闭合电路的磁通量不变，无感应电流，B错误；以ab为轴转动小于90°和以ac为轴转动小于60°时，穿过闭合电路的磁通量都是从最大逐渐减小，故有感应电流，C、D正确．【答案】B2.图9－1－12(2022·昆明二中检测)在图9－1－12所示的闭合铁芯上绕有一组线圈，与滑动变阻器、电池构成闭合电路，a、b、c为三个闭合金属圆环，假定线圈产生的磁场全部集中在铁芯内，则当滑动变阻器的滑片左右滑动时，能产生感应电流的金属圆环是()A．a、b两个环 B．b、c两个环C．a、c两个环 D．a、b、c三个环【解析】当滑片左右滑动时，通过a、b的磁通量变化，而通过c环的合磁通量始终为零，故a、b两环中产生感应电流，而c环中不产生感应电流，故A对．【答案】A⊙楞次定律和右手定则3.图9－1－13(多选)(2022·北京西城区模拟)在北半球，地磁场的水平分量由南向北，竖直分量竖直向下．北京长安大街上，如图9－1－13所示，某人骑车从东往西行驶，则下列说法正确的是()A．自行车左车把的电势比右车把的