【优化探究】2022届高三物理一轮复习知能检测：10-1电磁感应现象-楞次定律-

[随堂演练]1．假如有一宇航员登月后，想探测一下月球表面是否有磁场，他手边有一只灵敏电流表和一个小线圈，则下列推断正确的是()A．直接将电流表放于月球表面，看是否有示数来推断磁场的有无B．将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，如电流表无示数，则可推断月球表面无磁场C．将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，如电流表有示数，则可推断月球表面有磁场D．将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈在某一平面内沿各个方向运动，如电流表无示数，则可推断月球表面无磁场解析：电磁感应现象产生的条件是：穿过闭合回路的磁通量发生转变时，回路中有感应电流产生．A中，即使有一个恒定的磁场，也不会有示数，A错误；同理，将电流表与线圈组成回路，使线圈沿某一方向运动，如电流表无示数，也不能推断出没有磁场，由于磁通量可能是恒定的，B错误；电流表有示数则说明确定有磁场，C正确；将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈在某一个与磁场平行的平面内沿各个方向运动，也不会有示数，D错误．答案：C2．(2022年阜阳模拟)如图所示，在条形磁铁的中心位置的正上方水平固定一铜质圆环．以下推断中正确的是()①释放圆环，环下落时产生感应电流②释放圆环，环下落时无感应电流③释放圆环，环下落时环的机械能守恒④释放圆环，环下落时环的机械能不守恒A．①③ B．①④C．②③ D．②④解析：圆环中的磁通量始终为0，故无感应电流，故②、③对．答案：C3.(2022年高考海南卷)如图，一质量为m的条形磁铁用细线悬挂在天花板上，细线从一水平金属圆环中穿过．现将环从位置Ⅰ释放，环经过磁铁到达位置Ⅱ.设环经过磁铁上端和下端四周时细线的张力分别为T1和T2，重力加速度大小为g，则()A．T1>mg，T2>mgB．T1<mg，T2<mgC．T1>mg，T2<mgD．T1<mg，T2>mg解析：金属圆环从位置Ⅰ到位置Ⅱ过程中，由楞次定律知，金属圆环在磁铁上端时受力向上，在磁铁下端时受力也向上，由牛顿第三定律知，金属圆环对磁铁的作用力始终向下，对磁铁受力分析可知T1>mg，T2>mg，A项正确．答案：A4．(2022年黄山质检)如图所示，1831年法拉第把两个线圈绕在一个铁环上，A线圈与电源、滑动变阻器R组成一个回路，B线圈与开关S、电流表G组成另一个回路．通过多次试验，法拉第最终总结出产生感应电流的条件，关于该试验下列说法正确的是()A．闭合开关S的瞬间，电流表G中有a→b的感应电流B．闭合开关S的瞬间，电流表G中有b→a的感应电流C．闭合开关S后，在增大电阻R的过程中，电流表G中有a→b的感应电流D．闭合开关S后，在增大电阻R的过程中，电流表G中有b→a的感应电流解析：闭合S的瞬间，穿过B的磁通量没有变化，G中无感应电流，选项A、B均错．当闭合S后，若R增大，则A中电流减小，由右手螺旋定则知，穿过B的磁通量向下且减小，由楞次定律知G中电流方向为b→a，故选项C错误，D正确．答案：D[限时检测](时间：45分钟，满分：100分)[命题报告·老师用书独具]学问点题号电磁感应现象及感应电流产生条件1、2、3感应电流方向及电势凹凸的推断6、8“阻碍”思想的应用4、5、10三定则的综合应用7、9电磁感应现象的综合分析11、12一、选择题(本题共10小题，每小题7分，共70分，每小题只有一个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内)1．对于电磁感应现象的理解，下列说法中正确的是()A．电磁感应现象是由奥斯特发觉的B．电磁感应现象中，感应电流的磁场方向总与引起感应电流的磁场方向相同C．电磁感应现象中，感应电流的磁场方向总与引起感应电流的磁场方向相反D．电磁感应现象中，感应电流的磁场方向可能与引起感应电流的磁场方向相同，也可能相反解析：电磁感应现象是由法拉第发觉的；在电磁感应现象中，感应电流的磁场总阻碍引起感应电流的磁通量的变化，磁通量增加时，感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向相反，磁通量削减时，两者方向相同．因此，正确选项为D.答案：D2．在一通电直导线四周放置一个导线圆环，当长直导线中的电流减小时，下列图中导线圆环中会产生感应电流的是()(甲)长直导线穿过导线圆环中心(乙)导线圆环左右对称地平放在长直导线的两侧(丙)长直导线放在导线圆环旁边A．只有(甲) B．只有(乙)和(丙)C．只有(丙) D．只有(甲)和(丙)解析：由安培定则推断可知，题中(甲)、(乙)两图中穿过导线圆环的磁通量始终为零，而题中(丙)图中穿过导线圆环的磁通量减小，故选项C正确．答案：C3．(2022年淮南质检)现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及电键如图所示连接．下列说法中正确的是()A．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心零刻度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：A4．如图所示，四根等长的金属管有铝管和铁管(其中C铝管不闭合，其他两根铝管和铁管均闭合)竖直放置在同一竖直平面内，分别将磁铁和铁块沿管的中心轴线从管的上端由静止释放，忽视空气阻力，则下列关于磁铁和铁块穿过管的运动时间的说法正确的是()A．tA>tB＝tC＝tDB．tC＝tA＝tB＝tDC．tC>tA＝tB＝tDD．tC＝tA>tB＝tD解析：A中闭合铝管不会被磁铁磁化，但当磁铁穿过铝管的过程中，铝管可看成很多水平放置的铝圈，据楞次定律知，铝圈将发生电磁感应现象，阻碍磁铁的相对运动；因C中铝管不闭合，所以磁铁穿过铝管的过程做自由落体运动；铁块在B中铝管和D中铁管中均做自由落体运动，所以磁铁和铁块在管中运动时间满足tA>tB＝tC＝tD，选项A正确．答案：A5．(2022年滁州模拟)甲、乙两个完全相同的铜环可绕固定轴OO′旋转，当它们以相同的角速度开头转动后，由于阻力，经相同的时间后便停止，若将两环置于磁感应强度为B的大小相同的匀强磁场中，乙环的转轴与磁场方向平行，甲环的转轴与磁场方向垂直，如图所示，当甲、乙两环同时以相同的角速度开头转动后，则下列推断中正确的是()A．甲环先停 B．乙环先停C．两环同时停下 D．无法推断两环停止的先后解析：两环均在匀强磁场中以相同的角速度转动，由图可知：甲环的磁通量会发生变化，有感应电流产生，甲环的动能要转化为电能，而乙环中无磁通量的变化，不会产生感应电流，故甲环先停下来．A选项正确．答案：A6.北半球地磁场的竖直重量向下．如图所示，在北京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点的电势比b点的电势高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→aD．若以ab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解析：用楞次定律推断产生的感应电流的方向．线圈向东平动时，ba和cd两边切割磁感线，且两边切割磁感线产生的感应电动势大小相同，a点电势比b点电势低，A错；同理，线圈向北平动，则a、b电势相等，高于c、d两点电势，B错；以ab为轴将线圈翻转，向下的磁通量减小了，感应电流的磁场方向应当向下，再由右手螺旋定则知，感应电流的方向为a→b→c→d→a，则C对．答案：C7．如图所示，金属导轨上的导体棒ab在匀强磁场中沿导轨做下列哪些运动时，铜制线圈c中将有感应电流产生且被螺线管吸引()①向右做匀速运动②向左做减速运动③向右做减速运动④向右做加速运动A．①② B．②③C．③④ D．①④解析：当导体棒向右匀速运动时产生恒定的电流，线圈中的磁通量恒定不变，无感应电流毁灭，①错，当导体棒向左减速运动时，由右手定则可判定回路中毁灭从b→a的感应电流且减小，由安培定则知螺线管中感应电流的磁场向左在减弱，由楞次定律知c中毁灭顺时针感应电流(从右向左看)且被螺线管吸引，②对；同理可判定③对，④错，故选B.答案：B8．如图所示，AOC是光滑的金属轨道，AO沿竖直方向，OC沿水平方向，PQ是一根金属直杆如图所示立在导轨上，直杆从图示位置由静止开头在重力作用下运动，运动过程中Q端始终在OC上，空间存在着垂直于纸面对外的匀强磁场，则在PQ杆滑动的过程中，下列推断正确的是()A．感应电流的方向始终是由P→QB．感应电流的方向先是由Q→P，后是由P→QC．PQ受磁场力的方向垂直杆向左D．PQ受磁场力的方向先垂直于杆向左，后垂直于杆向右解析：在PQ杆滑动的过程中，杆与导轨所围成的三角形面积先增大后减小，三角形POQ内的磁通量先增大后减小，由楞次定律可推断B项错；再由PQ中电流方向及左手定则可推断D项对．答案：D9．(2022年合肥模拟)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～eq\f(T,2)时间内，直导线中电流向上．则在eq\f(T,2)～T时间内，线框中感应电流的方向与所受安培力的状况是()A．感应电流方向为顺时针，线框受安培力的合力方向向左B．感应电流方向为顺时针，线框受安培力的合力方向向右C．感应电流方向为逆时针，线框受安培力的合力方向向右D．感应电流方向为逆时针，线框受安培力的合力方向向左解析：在eq\f(T,2)～T时间内，由楞次定律可知，线框中感应电流的方向为顺时针，由左手定则可推断线框受安培力的合力方向向右，选项B正确．答案：B10．(2022年黄山质检)绕有线圈的铁芯直立在水平桌面上，铁芯上套着一个铝环，线圈与电源、开关相连，如图所示．线圈上端与电源正极相连，闭合开关的瞬间，铝环向上跳起．则下列说法中正确的是()A．若保持开关闭合，则铝环不断上升B．若保持开关闭合，则铝环停留在某一高度C．若保持开关闭合，则铝环跳起到某一高度后将回落D．假如电源的正、负极对调，观看到的现象不同解析：当电源接通或断开瞬间线圈中磁通量都会变化，铝环中会有感应电流产生，由楞次定律可知当电路接通时铝环向上跳起可以阻碍磁通量的变化，所在D错；电路接通后，磁场稳定，铝环中磁通量不变化，无感应电流，铝环最终会落回，所以A、B不正确，C正确．答案：C二、非选择题(本题共2小题，共30分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)11．(15分)如图所示，固定于水平面上的金属架CDEF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到达的位置使MDEN构成一个边长为l的正方形．为使MN棒中不产生感应电流，从t＝0开头，磁感应强度B随时间t应怎样变化？请推导出这种状况下B与t的关系式．解析：要使MN棒中不产生感应电流，应使穿过线圈平面的磁通量不发生变化在t＝0时刻，穿过线圈平面的磁通量Φ1＝B0S＝B0l设t时刻的磁感应强度为B，此时磁通量为Φ2＝Bl(l＋vt)由Φ1＝Φ2得B＝eq\f(B0l,l＋vt).答案：见解析12.(15分)磁感应强度为B的匀强磁场仅存在于边长为2l的正方形范围内，有一个电阻为R，边长为l的正方形导线框abcd，沿垂直于磁感线方向，以速度v匀速通过磁场区域，如图所示，从ab(1)画出穿过线框的磁通量随时间变化的图象；(2)推断线框中有无感应电流．若有，请推断出感应电流的方向；若无，请说明理由．解析：线框穿过磁场的过程可分为三个阶段：进入磁场阶段(只有ab边在磁场中)、在磁场中运动阶段(ab、cd两边均在磁场中)、离开磁场阶段(只有cd边在磁场中)．(1)①线框进入磁场阶段：t为0～eq\f(l,v)，线框进入磁场中的面积与时间成正比，即S＝lvΔt1故Φ＝BS＝BlvΔt1Δt1＝eq\f(l,v)时，Φ＝Bl2②线框在磁场中运动阶段：t为eq\f(l,v)～eq\f(2l,v)，线框中的磁通量为Φ＝Bl2，保持不变，此过程Δt2＝eq\f(l,v).