2024高考物理一轮复习第十章电磁感应第1讲电磁感应现象楞次定律练习含解析新人教版

PAGEPAGE8第1讲电磁感应现象楞次定律一、单项选择题：在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。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变更量的大小是(C)A．eq\f(\r(3)－1,2)BS B．eq\f(\r(3)＋1,2)NBSC．eq\f(\r(3)＋1,2)BS D．eq\f(\r(3)－1,2)NBS[解析]sinθ磁通量与匝数无关，Φ＝BS中，B与S必需垂直。初态Φ1＝Bcosθ·S，末态Φ2＝－Bcosθ·S，磁通量的变更量大小ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝|BS(－cos30°－sin30°)|＝eq\f(\r(3)＋1,2)BS，所以应选C项。2．(2024·浙江诸暨模拟)有人设计了一种储能装置：在人的腰部固定一块永久磁铁，N极向外；在手臂上固定一个金属线圈，线圈连接着充电电容器。当手不停地前后摇摆时，固定在手臂上的线圈能在一个摇摆周期内，两次扫过别在腰部的磁铁，从而实现储能。下列说法正确的是(D)A．该装置违反物理规律，不行能实现B．此装置会使手臂受到阻力而导致人走路变慢C．在手摇摆的过程中，电容器极板的电性不变D．在手摇摆的过程中，手臂受到的安培力方向交替变更[解析]D．在手摇摆的过程中，线圈交替的进入或者离开磁场，使穿过线圈的磁通量发生变更，因而会产生感应电流，从而实现储能，该装置符合法拉第电磁感应定律，可能实现，选项A错误；此装置不会影响人走路的速度，选项B错误；在手摇摆的过程中，感应电流的方向不断变更，则电容器极板的电性不断变更。选项C错误；在手摇摆的过程中，感应电流的方向不断变更，手臂受到的安培力方向交替变更。选项D正确。3.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．垂直纸面对外 D．垂直纸面对里[解析]解法一：当MN中电流突然减小时，单匝矩形线圈abcd垂直纸面对里的磁通量减小，依据楞次定律，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垂直纸面对里的磁通量减小时，线圈abcd肯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。4．(2024·广东揭阳模拟)如图所示，一圆形金属环与两固定的平行长直导线在同一竖直平面内，环心与两导线距离相等，环的直径小于两导线间距离。两导线中通有图示方向相同的恒定电流I。则当环(D)A．向上运动时，环中产生顺时针方向的感应电流B．向下运动时，环中产生顺时针方向的感应电流C．向左侧靠近导线时，环中产生逆时针方向的感应电流D．向右侧靠近导线时，环中产生逆时针方向的感应电流[解析]直导线之间的磁场是对称的，圆环在中间时，通过圆环的磁通量为零，金属环上下运动的时候，圆环的磁通量不变，不会有感应电流产生，故A、B错误；金属环向左侧直导线靠近，则穿过圆环的磁场垂直纸面对外并且增加，依据楞次定律可得，环上的感应电流方向为顺时针，故C错误；金属环向右侧直导线靠近，则穿过圆环的磁场垂直纸面对里并且增加，依据楞次定律可得，环上的感应电流方向为逆时针，故D正确。5．(2024·长兴中学模拟)1831年，法拉第在一次会议上展示了他独创的圆盘发电机(图甲)。它是利用电磁感应原理制成的，是人类历史上第一台发电机。图乙是这个圆盘发电机的示意图：铜盘安装在水平的铜轴上，它的边缘正好在两磁极之间，两块铜片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘良好接触。使铜盘转动，电阻R中就有电流通过。若所加磁场为匀强磁场，回路的总电阻恒定，从左往右看，铜盘沿顺时针方向匀速转动，CRD平面与铜盘平面垂直，下列说法正确的是(C)A．电阻R中没有电流流过B．铜片C的电势高于铜片D的电势C．保持铜盘不动，磁场变为方向垂直于铜盘的交变磁场，则铜盘中有电流产生D．保持铜盘不动，磁场变为方向垂直于铜盘的交变磁场，则CRD回路中有电流产生[解析]依据右手定则可知，电流从D点流出，流向C点，因此电流方向为从C向D，由于圆盘在切割磁感线，相当于电源，所以D处的电势比C处高，A、B错误；保持铜盘不动，磁场变为方向垂直于铜盘的交变磁场，则穿过铜盘的磁通量发生变更，故有感应电流产生，因为铜盘中有涡流产生，故CRD回路中没有电流产生，C正确，D错误。6．(2024·四川期中)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)方向匀称增大的电流，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更[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更减弱一些，引起接收线圈中的感应电流大小发生变更，故C错误，D正确。7．(2024·贵阳期末)如图甲所示，在同一平面内有两个绝缘金属细圆环A、B，两环重叠部分的面积为圆环A面积的一半，圆环B中电流i随时间t的变更关系如图乙所示，以图甲中圆环B中所示的电流方向为负方向，则A环中(B)A．没有感应电流B．有逆时针方向的感应电流C．有顺时针方向的感应电流D．感应电流先沿顺时针方向，后沿逆时针方向[解析]由于B环中的电流发生变更，A环中的磁通量发生变更，所以A环中有感应电流，A错误；依据楞次定律和安培定则知，B环中的磁通量先垂直纸面对外削减，后垂直纸面对里增多，故A环中产生沿逆时针方向的感应电流，B正确，C、D错误。8．(2024·上海市静安区质检)如图所示，在同一水平面内有两根光滑平行金属导轨MN和PQ，在两导轨之间竖直放置通电螺线管，ab和cd是放在导轨上的两根金属棒，它们分别放在螺线管的左右两侧，保持开关闭合，最初两金属棒处于静止状态。当滑动变阻器的滑动触头向左滑动时，两根金属棒与导轨构成的回路中感应电流方向(俯视图)及ab、cd两棒的运动状况是(D)A．感应电流为顺时针方向，两棒相互靠近B．感应电流为顺时针方向，两棒相互远离C．感应电流为逆时针方向，两棒相互靠近D．感应电流为逆时针方向，两棒相互远离[解析]当变阻器滑片向左滑动时，电路的电流变大，线圈的磁场增加；依据安培定则由电流方向可确定线圈的磁场方向垂直于导轨向下。由于线圈处于两棒中间，所以穿过两棒所围成的磁通量变大，由楞次定律推论增反减同可得，线框abcd产生逆时针方向感应电流。最终依据左手定则可确定安培力的方向：ab棒处于垂直向上的磁场中，且电流方向a→b，则安培力方向向左。cd棒处于垂直向上的磁场中，且电流方向d→c，则安培力方向向右，两棒相互远离，故选项D正确。A、B、C错误。二、多项选择题：在每小题给出的四个选项中，有多项是符合题目要求的。9．(2024·福建泉州质检)如图甲所示，匀强磁场垂直穿过矩形金属线框abcd，磁感应强度的大小B随时间t依据图乙所示规律变更，下列说法正确的是(AD)A．t1时刻线框中产生的感应电流方向为a→b→c→d→aB．t3时刻线框中产生的感应电流方向为a→b→c→d→aC．t2时刻线框中产生的感应电流最大D．t1时刻线框ab边受到的安培力方向向右[解析]本题结合B－t图象考查楞次定律。t1时刻线框中磁感应强度变更率为正值，则磁通量变更率为正值；由楞次定律可推断出线框中产生的感应电流方向为a→d→c→b→a，选项A正确；t3时刻线框中磁感应强度变更率为负值，则磁通量变更率为负值，由楞次定律可推断出线框中产生的感应电流方向为a→d→c→b→a，选项B错误；t2时刻线框中磁感应强度变更率为零，则磁通量变更率为零，依据法拉第电磁感应定律可知，线框中产生的感应电动势为零，由闭合电路欧姆定律可知，线框中产生的感应电流为零(最小)，选项C错误；t1时刻线框ab边中感应电流方向向下，向左手定则可推断出线框ab边受到安培力方向向右，选项D正确。10．(2024·广东惠州三调)两圆环A、B置于同一水平面上，其中A为匀称带电绝缘环，B为导体环。当A以如图所示的方向绕中心转动的角速度ω发生变更时，B中产生如图所示方向的感应电流。则(AD)A．A可能带正电荷且转速增大B．A可能带正电荷且转速减小C．A可能带负电荷且转速增大D．A可能带负电荷且转速减小[解析]本题结合圆周运动考查楞次定律。当A以如题图所示的方向绕中心转动的角速度ω发生变更时，由于B中产生如题图所示方向的感应电流，利用楞次定律分析可知，A转动时在B中产生的磁场方向可能垂直纸面对外且磁感应强度减小，也可能垂直纸面对里且磁感应强度增大。若A在B中产生的磁场方向垂直纸面对外且磁感应强度减小，则匀称带电绝缘环A带负电荷且转速减小，选项D正确，C错误；若A在B中产生的磁场方向垂直纸面对里且磁感应强度增大，则匀称带电绝缘环A带正电荷且转速增大，选项A正确，B错误。11．(2024·湖北宜昌调研)法拉第在1831年发觉了“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极指向垂直纸面对里的方向B．开关闭合的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面对里的方向转动C．开关闭合并保持一段时间再断开的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面对外的方向转动D．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面对外的方向[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，依据安培定则可知，小磁针的N极朝垂直纸面对里的方向转动，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，依据安培定则可知，小磁针的N极朝垂直纸面对外的方向转动，故C正确。12．(2024·湖北月考)已知地磁场类似于条形磁铁产生的磁场，地磁N极位于地理南极旁边。如图所示，在湖北某中学试验室的水平桌面上，放置边长为L的正方形闭合导体线框abcd，线框的ad边沿南北方向，ab边沿东西方向，下列说法正确的是(AC)A．若使线框向东平移，则a点电势比d点电势低B．若使线框向北平移，则a点电势等于b点电势C．若以ad边为轴，将线框向上翻转90°，则翻转过程线框中电流方向始终为adcba方向D．若以ab边为轴，将线框向上翻转90°，则翻转过程线框中电流方向始终为adcba方向[解析]地球北半部的磁场方向由南向北斜向下，可分解为水平向北和竖直向下两个重量。若线框向东平移，依据右手定则可知a点电势低于d点电势，A正确；若线框向北平移，依据右手定则可知a点电势高于b点电势，B错误；若以ad边为轴，将线框向上翻转90°过程中，依据楞次定律及安培定则可知线框中的电流方向始终为adcba方向，C正确；若以ab边为轴，将线框向上翻转90°过程中，穿过线框的磁通量先增大后减小，依据楞次定律及安培定则可知，线框中的电流方向为先沿abcda方向再沿adcba方向，故D错误。三、非选择题13．(2024·河北邢台模拟)图示为“探究感应电流方向的规律”试验时所用电路。(1)闭合开关时发觉灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么闭合开关后将线圈A快速插入线圈B时，灵敏电流计指针将向右偏；接着将滑动变阻器的滑片快速向左滑动，灵敏电流计指针向左偏。(均选填“向左偏”“向右偏”或“不偏”)(2)某同学在完成试验后未断开开关。也未把A、B两线圈和铁芯分开放置，在拆除电路时突然被电击了一下，则被电击是在拆除A(选填“A”或“B”)线