高考物理一轮复习第十章电磁感应第讲电磁感应现象楞次定律练习含解析新人教版

第1讲电磁感应现象楞次定律一、选择题(本题共15小题，1～10题为单选，11～15题为多选)1．有人根据条形磁铁的磁场分布情况用塑料制作了一个模具，模具的侧边界刚好与该条形磁铁的磁感线重合，如图所示。另取一个柔软的弹性导体线圈套在模具上方某位置，线圈贴着模具上下移动的过程中，下列说法正确的是(地磁场很弱，可以忽略)(B)A．线圈切割磁感线，线圈中产生感应电流B．线圈紧密套在模具上移动过程中，线圈中没有感应电流产生C．由于线圈所在处的磁场是不均匀的，故而不能判断线圈中是否有感应电流产生D．若线圈平面放置不水平，则移动过程中会产生感应电流[解析]本题考查电磁感应现象。根据题述可知，模具的侧边界刚好与该条形磁铁的磁感线重合，柔软的弹性导体线圈套在模具上方某位置，线圈贴着模具上下移动的过程中，线圈中磁通量不变，所以线圈紧密套在模具上移动的过程中线圈中没有感应电流产生，选项B正确，A、C、D错误。2．如图所示，闭合圆形导体线圈放置在匀强磁场中，线圈平面与磁场平行，当磁感应强度逐渐增大时，以下说法正确的是(C)A．线圈中产生顺时针方向的感应电流B．线圈中产生逆时针方向的感应电流C．线圈中不会产生感应电流D．线圈面积有缩小的倾向[解析]由于线圈平面与磁场平行，所以穿过线圈的磁通量为零。当磁感应强度增大时，穿过线圈的磁通量仍然为零，则线圈中不会产生感应电流，故只有C正确。3．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，则关于线圈的感应电流及其方向(从上往下看)是(A)A．有顺时针方向的感应电流B．有逆时针方向的感应电流C．先逆时针后顺时针方向的感应电流D．无感应电流[解析]穿过线圈的磁通量包括磁体内和磁体外的一部分，总磁通量是向上的。当线圈突然缩小时总磁通量向上增加，原因是磁体外向下穿线圈的磁通量减少。故由楞次定律判断，感应电流的方向为顺时针方向。4．(2023·云南昆明诊断)两固定且互相垂直的无限长直导线l1与l2在同一竖直面内，导线中通有大小相等、方向如图所示的恒定电流。有一正方形导线框ABCD，初始时刻，AB边与l1重合，AD边与l2重合，所有导线间彼此绝缘，下列说法正确的是(D)A．若导线框向右平移，则导线框内产生逆时针方向的感应电流B．若导线框向上平移，则导线框内产生顺时针方向的感应电流C．若导线框沿AC方向平移，则导线框内产生顺时针方向的感应电流D．若导线框向右平移，l1对CD边的安培力垂直CD边向右[解析]本题考查楞次定律、安培力。根据题意和通电直导线周围磁场的特点可知，初始时刻，线框中磁通量为零。若导线框向右平移，导线框中合磁场方向为垂直纸面向外，导线框内磁通量增大，根据楞次定律可知，导线框内产生顺时针方向的感应电流，选项A错误；若导线框向上平移，导线框中合磁场方向为垂直纸面向里，导线框内磁通量增大，根据楞次定律可知，导线框内产生逆时针方向的感应电流，选项B错误；若导线框沿AC方向平移，导线框中磁通量一直为零，导线框内不产生感应电流，选项C错误；若导线框向右平移，导线框内产生顺时针方向的感应电流，l1在CD边处产生的磁场方向垂直纸面向里，由左手定则可知，l1对CD边的安培力方向水平向右，选项D正确。5．一个简易的电磁弹射玩具如图所示。线圈、铁芯组合充当炮筒，硬币充当子弹。现将一个金属硬币放在铁芯上(金属硬币半径略大于铁芯半径)，刚开始时电容器处于无电状态，则下列说法正确的是(D)A．要将硬币射出，可直接将开关拨向2B．当开关拨向1时，有短暂电流出现，且电容器上极板带负电C．当开关由1拨向2瞬间，铁芯中的磁通量减小D．当开关由1拨向2瞬间，硬币中会产生向上的感应磁场[解析]本题考查电容器的充、放电及楞次定律在运动问题中的应用。直接将开关拨向2，电容器不会放电，线圈中不产生感应电流，不能将硬币射出，选项A错误；当开关拨向1时，电容器充电，有短暂电流出现，且电容器上极板带正电，选项B错误；当开关由1拨向2瞬间，电容器通过线圈放电，由安培定则可知，铁芯中的磁场方向向下，磁通量增大，根据楞次定律可知，在硬币中会产生向上的感应磁场，选项C错误，D正确。6．如图所示，通电导线MN与单匝矩形线圈abcd共面，位置靠近ab且与线圈相互绝缘。当MN中电流突然减小时，线圈所受安培力的合力方向(B)A．向左 B．向右C．垂直纸面向外 D．垂直纸面向里[解析]解法一：当MN中电流突然减小时，单匝矩形线圈abcd垂直纸面向里的磁通量减小，根据楞次定律，线圈abcd中产生的感应电流方向为顺时针方向，由左手定则可知ab边与cd边所受安培力方向均向右，所以线圈所受安培力的合力方向向右，B正确。解法二：由对楞次定律中“阻碍”的理解可知，当MN中电流突然减小而导致线圈abcd垂直纸面向里的磁通量减小时，线圈abcd一定会有向右运动的趋势以“阻碍”其磁通量的减小，所以其所受安培力的合力方向向右，B正确。7．如图所示为安检门原理图，左边门框中有一通电线圈，右边门框中有一接收线圈。工作过程中某段时间通电线圈中存在如图顺时针(从左向右看)方向均匀增大的电流，则(D)A．无金属片通过时，接收线圈中的感应电流方向为顺时针B．无金属片通过时，接收线圈中的感应电流增大C．有金属片通过时，接收线圈中的感应电流方向为顺时针D．有金属片通过时，接收线圈中的感应电流大小发生变化[解析]无金属片通过时，接收线圈中向右的磁通量增大，产生逆时针方向电流，且电流大小恒定，故A、B错误；有金属片通过时，金属片和接收线圈中产生同向的感应电流，将空间中的磁场的变化削弱一些，引起接收线圈中的感应电流大小发生变化，故C错误，D正确。8．(2023·天津月考)如图所示，表面粗糙的U形金属线框水平固定，其上横放一根阻值为R的金属棒ab，金属棒与线框接触良好，一通电螺线管竖直放置在线框与金属棒组成的回路中，下列说法正确的是(C)A．当变阻器滑片P向上滑动时，螺线管内部的磁通量增大B．当变阻器滑片P向下滑动时，金属棒所受摩擦力方向向右C．当变阻器滑片P向上滑动时，流过金属棒的电流方向由a到bD．当变阻器滑片P向下滑动时，流过金属棒的电流方向由a到b[解析]根据安培定则可知螺线管下端为N极，而穿过回路的磁通量分为两部分，一部分为螺线管内部磁场，方向竖直向下，一部分为螺线管外部磁场，方向竖直向上，而总的磁通量方向为竖直向下。当变阻器滑片P向上滑动时，滑动变阻器连入电路的电阻增大，螺线管中电流减小，产生的磁场变弱，即穿过回路的磁通量向下减小，根据楞次定律可得流过金属棒的电流方向由a到b，A错误，C正确；当变阻器滑片P向下滑动时，滑动变阻器连入电路的电阻减小，螺线管中电流增大，产生的磁场变强，即穿过回路的磁通量向下增大，根据楞次定律可得流过金属棒的电流方向由b到a，而金属棒所处磁场方向竖直向上，由左手定则可知，金属棒所受安培力方向向右，故金属棒所受摩擦力方向向左，B、D错误。9．(2023·北京房山区期末)如图甲所示，开关S接通后又迅速断开，电流计指针由中央位置向右偏后再回到中央，当把一个螺线管和这个电流计按如图乙所示串联起来后，将一个条形磁铁插入或拔出螺线管时，螺线管中会产生感应电流。经观察发现，电流计指针由中央位置向左偏，这说明(C)A．图乙中的感应电流是从电流计的“＋”接线柱流入的B．图乙中螺线管内感应电流产生的磁场方向向上C．如果磁铁的下端是N极，则磁铁正在远离螺线管D．如果磁铁的下端是S极，则磁铁正在远离螺线管[解析]本题主要考查楞次定律。由题图甲可知，当电流从“＋”接线柱流入从“－”接线柱流出时，电流计指针向右偏；在题图乙装置中电流计指针向左偏，说明电流从“－”接线柱流入从“＋”接线柱流出，可知在螺线管中的电流俯视看应是顺时针，根据右手螺旋定则，螺线管中感应电流产生的磁场是向下的，根据楞次定律可知，感应电流的磁场要阻碍原来磁场磁通量的变化，所以原来的磁场应该是向上增加或向下减小，即若磁铁的下端是N极，则磁铁正在远离螺线管；若磁铁的下端是S极，则磁铁正在靠近螺线管，综上可知，C正确。10．如图，在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨，导轨平面与磁场垂直。金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS，一圆环形金属线框T位于回路围成的区域内，线框与导轨共面。现让金属杆PQ突然向右运动，在运动开始的瞬间，关于感应电流的方向，下列说法正确的是(D)A．PQRS中沿顺时针方向，T中沿逆时针方向B．PQRS中沿顺时针方向，T中沿顺时针方向C．PQRS中沿逆时针方向，T中沿逆时针方向D．PQRS中沿逆时针方向，T中沿顺时针方向[解析]金属杆PQ向右切割磁感线，根据右手定则可知PQRS中感应电流沿逆时针方向；原来T中的磁场方向垂直于纸面向里，金属杆PQ中的感应电流产生的磁场方向垂直于纸面向外，使得穿过T的磁通量减小，根据楞次定律可知T中产生顺时针方向的感应电流，综上所述，可知A、B、C错误，D正确。11．如图将底面半径为r，圆锥角为60度的圆锥横放在水平面上，存在竖直向下的磁感应强度大小为B的匀强磁场，现在把磁场改为水平向左、磁感应强度大小依然为B的匀强磁场。下列说法正确的是(BC)A．匀强磁场竖直向下时穿过圆锥底面的磁通量大小为eq\f(\r(3),2)Bπr2B．匀强磁场为水平向左时穿过圆锥底面的磁通量大小为eq\f(\r(3),2)Bπr2C．匀强磁场由竖直向下变为水平向左，穿过圆锥底面的磁通量的变化量为eq\f(\r(3)＋1,2)Bπr2D．匀强磁场由竖直向下变为水平向左，穿过圆锥底面的磁通量的变化量为零[解析]匀强磁场竖直向下时，圆锥底面和水平面夹角为60°，故穿过圆锥底面的磁通量为：Φ＝Bπr2cos60°＝eq\f(1,2)Bπr2，故A错；匀强磁场水平向左时，底面和竖直平面夹角为30°，故穿过圆锥底面的磁通量为：Φ＝Bπr2cos30°＝eq\f(\r(3),2)Bπr2，故B对；两种情况下磁感线从圆锥底面穿过的方向相反，所以磁通量的变化量为：eq\f(\r(3),2)Bπr2－eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(－\f(1,2)Bπr2))＝eq\f(\r(3)＋1,2)Bπr2，故C对，D错。12．(2023·湖北宜昌调研)法拉第在1831年发现了“磁生电”现象。如图，他把两个线圈绕在同一个软铁环上，线圈A和电池连接，线圈B用导线连通，导线下面平行放置一个小磁针，且导线沿南北方向放置。下列说法正确的是(BC)A．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向B．开关闭合的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动C．开关闭合并保持一段时间再断开的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动D．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向外的方向[解析]本题考查互感问题。开关闭合并保持一段时间后，穿过线圈B中的磁通量不变，因此线圈B中不会产生感应电流，则小磁针不会偏转，故A、D错误；开关闭合的瞬间，依据安培定则可知，线圈A中产生沿软铁环逆时针方向的磁场，再由楞次定律可知，因穿过线圈B的磁场方向向上，且磁通量增大，那么线圈B中产生的感应电流的磁场方向向下，因此线圈B右侧导线中产生逆时针方向的感应电流，根据安培定则可知，小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动，故B正确；开关闭合并保持一段时间再断开的瞬间，同理，线圈B右侧导线中产生顺时针方向的感应电流，根据安培定则可知，小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动，故C正确。13．(2023·全国卷Ⅰ，19)如图，两个线圈绕在同一根铁芯上，其中一线圈通过开关与电源连接，另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路。将一小磁针悬挂在直导线正上方，开关未闭合时小磁针处于静止状态。下列说法正确的是(AD)A．开关闭合后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动B．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向C．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向外的方向D．开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动[解析]根据安培定则，开关闭合时铁芯上产生水平向右的磁场。开关闭合后的瞬间，根据楞次定律，直导线上将产生由南向北的电流，根据安培定则，直导线上方的磁场垂直纸面向里，故小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动，A正确；开关闭合并保持一段时间后，直导线上没有感应电流，故小磁针的N极指北，B、C错误；开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，根据楞次定律，直导线上将产生由北向南的电流，这时直导线上方的磁场垂直纸面向外，故小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动，D正确。14．如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，MN的左边有一闭合电路，当PQ在外力的作用下运动时，MN向右运动，则PQ所做的运动可能是(BC)A．向右加速运动 B．向左加速运动C．向右减速运动 D．向左减速运动[解析]MN向右运动，说明MN受到向右的安培力，ab在MN处产生的磁场垂直纸面向里eq\o(→,\s\up7(左手定则))MN中的电流由M→N