2020届高考物理总复习 第十章 电磁感应 核心素养提升练二十八 10.1 电磁感应现象楞次定律（含解析）新人教版

电磁感应现象楞次定律(45分钟96分)(20分钟48分)选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分，均为单选题)1.如图所示，两个单匝线圈a、b的半径分别为r和2r。圆形匀强磁场B的边缘恰好与a线圈重合，则穿过a、b两线圈的磁通量之比为()A.11B.12C.14D.41【解析】选A。因为两个线圈的有效面积相同，所以磁通量相同，或者利用磁通量定义即穿过线圈的磁感线的条数判断。A项正确。【加固训练】如图甲所示，虚线框内有匀强磁场，1和2为垂直磁场方向放置的两个圆环，分别用1和2表示穿过两环的磁通量；如图乙所示，两同心圆环A和B处在同一平面内，B的半径小于A的半径。一条形磁铁的轴线与圆环平面垂直，则穿过两圆环的磁通量大小为A与B，则有()A.12ABB.1=2ABC.1A。2.(2019合肥模拟)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()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】选C。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C项正确。【加固训练】如图所示，有一矩形闭合导体线圈，在范围足够大的匀强磁场中运动，下列图中能产生感应电流的是()【解析】选D。A图中线圈水平运动，磁通量始终为零，故无感应电流产生，故A项错误；B图中线圈水平运动，磁通量不变，故无感应电流产生，故B项错误；C图中线圈绕平行于磁感线方向的轴转动，磁通量始终为零不变，故无感应电流产生，故C项错误；D图中线圈绕垂直于磁感线方向的轴转动，磁通量不断变化，故有感应电流产生，故D项正确。3.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。由于圆环A中的电流发生了变化，故圆环B中一定有感应电流产生，由楞次定律判定B中有顺时针方向的感应电流，故B项正确。4.(2018绵阳模拟)大小不等的两导电圆环P、Q均固定于水平桌面，Q环位于P环内。在两环间的范围内存在方向竖直向下、大小随时间均匀增强的匀强磁场B，则()A.Q环内有顺时针方向的感应电流B.Q环内有逆时针方向的感应电流C.P环内有顺时针方向的感应电流D.P环内有逆时针方向的感应电流【解析】选D。由楞次定律可知P环内有逆时针方向的感应电流，Q环内没有感应电流产生，故A、B、C项错误，D项正确。5.如图所示，矩形线框abcd通过导体杆搭接在金属导轨EF和MN上，整个装置放在方向垂直导轨平面向里的匀强磁场中，导轨左侧接有定值电阻R。当线框向右运动时，下面说法正确的是()A.R中无电流B.R中有电流，方向为EMC.ab中无电流D.ab中有电流，方向为ab【解析】选B。由于线框向右运动，所以ab两端和dc两端存在着相同大小的电势差，ab中有电流，方向为ba，cd中也有电流，方向为cd，回路内有电流，R中电流方向为EM，故B项正确，故A、C、D项错误。【加固训练】如图甲所示的装置，它由一块安装在列车车头底部的强磁体和埋设在轨道地面的一组线圈及电流测量记录仪组成(测量记录仪未画出)。当列车经过线圈上方时，线圈中产生的电流被记录下来，P、Q为接测量仪器的端口。若俯视轨道平面磁场垂直地面向里(如图乙)，则在列车经过测量线圈的过程中，流经线圈的电流方向()A.始终沿逆时针方向B.先沿逆时针，再沿顺时针方向C.先沿顺时针，再沿逆时针方向D.始终沿顺时针方向【解析】选B。在列车经过线圈的上方时，由于列车上的磁场的方向向下，所以线圈内的磁通量方向向下，先增大后减小，根据楞次定律可知，线圈中的感应电流的方向为先逆时针，再顺时针方向，故B项正确。6.如图所示，通有恒定电流的导线MN与闭合金属框共面，第一次将金属框由平移到，第二次将金属框绕cd边翻转到，设先后两次通过金属框的磁通量变化量大小分别为1和2，则()A.12，两次运动中线框中均有沿adcba方向电流出现B.1=2，两次运动中线框中均有沿abcda方向电流出现C.12，两次运动中线框中均有沿adcba方向电流出现D.12，两次运动中线框中均有沿abcda方向电流出现【解析】选C。设金属框在位置的磁通量为1，金属框在位置的磁通量为2，由题可知：1=|2-1|，2=|-2-1|，所以金属框的磁通量变化量大小12，由安培定则知两次磁通量均向里减小，所以由楞次定律知两次运动中线框中均出现沿adcba方向的电流，故C项正确。7.在水平面内有一固定的U形裸金属框架，框架上静止放置一根粗糙的金属杆ab，整个装置放在竖直方向的匀强磁场中，如图所示。下列说法中正确的是()A.只有当磁场方向向上且增强，ab杆才可能向左移动B.只有当磁场方向向下且减弱，ab杆才可能向右移动C.无论磁场方向如何，只要磁场减弱，ab杆就可能向右移动D.当磁场变化时，ab杆中一定有电流产生，且一定会移动【解析】选C。根据楞次定律的推论“增缩减扩”，可判断当磁通量增大时，闭合电路的面积有缩小的趋势，磁通量减小时，闭合电路的面积有扩大的趋势，故A、B项错误，C项正确；只有ab杆中受到的安培力大于杆所受到的摩擦力时，杆才会移动，故D项错误。8.如图，金属环A用绝缘轻绳悬挂，与长直螺线管共轴，并位于其左侧。若变阻器的滑片P向左移动，则()A.金属环A向左运动，同时向外扩张B.金属环A向左运动，同时向里收缩C.金属环A向右运动，同时向外扩张D.金属环A向右运动，同时向里收缩【解析】选B。变阻器滑片P向左移动，电阻变小，电流变大，根据楞次定律，感应电流的磁场方向与原电流磁场方向相反，故相互排斥，则金属环A将向左运动，因磁通量增大，金属环A有收缩趋势，故A、C、D错误，B正确。【加固训练】(多选)航母上飞机弹射起飞所利用的电磁驱动原理如图所示。当固定线圈上突然通过直流电时，线圈左侧的金属环被弹射出去。现在线圈左侧同一位置，先后放上用横截面积相等的铜和铝导线制成的形状、大小相同的两个闭合环，电阻率铜铝。则合上开关S的瞬间()A.从右侧看，环中产生沿逆时针方向的感应电流B.铜环受到的安培力大于铝环受到的安培力C.若将金属环置于线圈右侧，环将向右弹射D.电池正、负极调换后，金属环仍能向左弹射【解析】选B、C、D。线圈中电流为左侧流入，磁场方向为向右，在闭合开关的过程中，磁场变强，则由楞次定律可知，感应电流由右侧看为顺时针，A错误；由于铜环的电阻较小，故铜环中感应电流较大；故铜环受到的安培力要大于铝环，B正确；若环放在线圈右方，根据“来拒去留”可得，环将向右运动，C正确；电池正负极调换后，金属环受力向左，故仍将向左弹出，D正确。(25分钟48分)选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分，910题为单选，1116题为多选)9.如图所示，金属棒ab、金属导轨和螺线管组成闭合回路，金属棒ab在匀强磁场B中沿导轨向右运动，则()A.ab棒不受安培力作用B.ab棒所受安培力的方向向右C.ab棒向右运动速度v越大，所受安培力越大D.螺线管产生的磁场，A端为N极【解析】选C。金属棒ab沿导轨向右运动时，安培力方向向左，以“阻碍”其运动，故A、B错误；金属棒ab沿导轨向右运动时，感应电动势E=Blv，感应电流I=，安培力F=BIl=，可见运动速度v越大，所受安培力越大，故C正确；由右手定则可知，流过金属棒ab的感应电流的方向是由b到a，所以流过螺线管的电流方向是从A端到达B端，根据右手螺旋定则可知，螺线管的A端为S极，故D错误。10.(2018焦作模拟)如图所示，在一有界匀强磁场中放一电阻不计的平行金属导轨，虚线为有界磁场的左边界，导轨跟圆形线圈M相接，图中线圈N与线圈M共面、彼此绝缘，且两线圈的圆心重合，半径RMRN。在磁场中垂直于导轨放置一根导体棒ab，已知磁场垂直于导轨所在平面向外。欲使线圈N有收缩的趋势，下列说法正确的是()A.导体棒可能沿导轨向左做加速运动B.导体棒可能沿导轨向右做加速运动C.导体棒可能沿导轨向左做减速运动D.导体棒可能沿导轨向左做匀速运动【解析】选C。导体棒ab加速向左运动时，导体棒ab中产生的感应电动势和感应电流增加，由右手定则判断出来ab中电流方向由ba，根据安培定则可知线圈M产生的磁场方向垂直纸面向外，穿过线圈N的磁通量增大，线圈面积越大抵消的磁感线越多，所以线圈N要通过增大面积以阻碍磁通量的增大，故A项错误；导体棒ab加速向右运动时，导体棒ab中产生的感应电动势和感应电流增加，由右手定则判断出来导体棒ab上电流方向由ab，根据安培定则判断可知线圈M产生的磁场方向垂直纸面向里，穿过线圈N的磁通量增大，同理可知B项错误；导体棒ab减速向左运动时，导体棒ab中产生的感应电动势和感应电流减小，由右手定则判断出来ab中电流方向由ba，根据安培定则判断可知线圈M产生的磁场方向垂直纸面向外，穿过线圈N的磁通量减小，线圈面积越大抵消的磁感线越多，所以线圈N要通过减小面积以阻碍磁通量的减小，故C项正确；导体棒ab匀速向左运动时，导体棒ab产生的感应电动势和感应电流恒定不变，线圈M产生的磁场恒定不变，穿过线圈N中的磁通量不变，没有感应电流产生，则线圈N不受磁场力，没有收缩的趋势，故D项错误。【加固训练】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()A.当滑动变阻器滑片P向上滑动时，螺线管内部的磁通量增大B.当滑动变阻器滑片P向下滑动时，金属棒所受摩擦力方向向右C.当滑动变阻器滑片P向上滑动时，流过金属棒的电流方向由a到bD.当滑动变阻器滑片P向下滑动时，流过金属棒的电流方向由a到b【解析】选C。根据右手螺旋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，当滑动变阻器滑片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项错误，C项正确；当滑动变阻器滑片P向下滑动时，滑动变阻器连入电路的电阻减小，螺线管中电流变大，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，而导体棒所处磁场方向为竖直向上的，金属棒所受安培力方向向右，故摩擦力方向向左，故B、D项错误。11.如图，两同心圆环A、B置于同一水平面上，其中B为均匀带负电绝缘环，A为导体环。当B绕轴心顺时针转动且转速增大时，下列说法正确的是()A.A中产生逆时针的感应电流B.A中产生顺时针的感应电流C.A具有收缩的趋势D.A具有扩展的趋势【解析】选B、D。由图可知，B为均匀带负电绝缘环，B中电流为逆时针方向，由右手螺旋定则可知，电流的磁场垂直纸面向外且逐渐增大；由楞次定律可知，磁场增大时，感应电流的磁场与原磁场的方向相反，所以感应电流的磁场的方向垂直纸面向里，A环感应电流的方向为顺时针方向，故A项错误，B项正确；B环外的磁场的方向与B环内的磁场的方向相反，当B环内的磁场增强时，A环具有面积扩展的趋势，故C项错误，D项正确。【加固训练】(多选)如图所示为一弹性闭合导线圈，匀强磁场垂直纸面，当磁感应强度B发生变化时，观察到线圈所围的面积增大了，由此可以判断B的方向和大小的情况可能是()A.B垂直纸面向里，B变大B.B垂直纸面向里，B变小C.B垂直纸面向外，B变大D.B垂直纸面向外，B变小【解析】选B、D。当磁感应强度B增大时，穿过线圈的磁通量增加，根据楞次定律知，感应电流的磁场要阻碍磁通量的增加，因此线框一定收缩，不论磁场方向垂直纸面向里还是向外；同理，当磁感应强度B减小时，穿过线圈的磁通量减小，根据楞次定律知，感应电流的磁场要阻碍磁通量的减小，因此线框一定扩张，不论磁场方向垂直纸面向里还是向外；由上分析，可知，A、C项错误，B、D项正确。12.阿明有一个磁浮玩偶，其原理是利用电磁铁产生磁性，让具有磁性的玩偶稳定地飘浮起来，其构造如图所示。若图中电源的电压固定，可变电阻为一可以随意改变电阻大小的装置，则下列叙述正确的是()A.电路中的电源必须是交流电源B.电路中的a端点须连接直流电源的负极C.若增加环绕软铁的线圈匝数，可增加玩偶飘浮的最大高度D.若将可变电阻的阻值调大，可减小玩偶飘浮的最大高度【解析】选C、D。当电磁铁上端为N极时，可使玩偶飘浮起来，由安培定则可知，a端应是电源的正极，故A、B项错误；若增加环绕软铁的线圈匝数，电磁铁磁性增强，可增加玩偶飘浮的最大高度，故C项正确；若将可变电阻的阻值调大，线圈中电流减小，磁性减弱，玩偶飘浮的最大高度减小，故D项正确。13.(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C中无感应电流产生B.金属环C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B、C。=BS，S不变，I增大，B增大，所以有感应电流产生，故A项错误；由楞次定律得，感应电流方向沿逆时针方向，故B项正确；由于圆的上半部分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，故C项正确，D项错误。14.(2019郑州模拟)如图甲所示，等离子气流由左方连续以速度v0射入M和N两板间的匀强磁场中，ab直导线与M、N相连接，线圈A与直导线cd连接，线圈A内有按图乙所示规律变化的磁场，且规定向左为磁场B的正方向，则下列叙述正确的是()A.01 s内，ab、cd导线互相排斥B.12 s内，ab、cd导线互相吸引C.23 s内，ab、cd导线互相吸引D.34 s内，ab、cd导线互相排斥【解析】选B、D。根据左手定则，可判定等离子气流中的正离子向上极板M偏转，负离子向下极板N偏转，所以ab中电流方向是由a向b的。在第1 s内，线圈A内磁场方向向右，磁感应强度减小，由楞次定律可知感应电流方向是由c向d的，根据ab、cd内电流的流向关系，可知两导线相互吸引，故A项错误；在第2 s内，线圈A内磁场方向向左，磁感应强度增加，由楞次定律可知感应电流的方向是由c向d的，根据电流的流向关系可知两导线相互吸引，故B项正确；同理可以判断C项错误，D项正确。15.如图所示，实验小组将一个水平闭合金属线圈固定，再将一个轻弹簧上端固定，下端悬挂一质量为m的条形磁铁，磁铁穿过固定的水平闭合金属线圈的中央，静止时弹簧伸长量为x，现用手将磁铁向上托起到弹簧压缩量为x后由静止释放，不计空气阻力，重力加速度为g，弹簧始终在弹性限度内，则()A.磁铁将上下运动，直到停止运动B.当磁铁向下运动时，线圈受到的安培力方向竖直向上C.运动过程中，当弹簧处于原长时，磁铁的加速度一定等于gD.线圈在整个过程中产生的焦耳热为2mgx【解析】选A、D。磁铁将上下运动，引起线圈的磁通量变化，从而产生感应电流，进而出现安培阻力，直到最后会停止运动，故A项正确；当磁铁向下运动时，根据楞次定律：来拒去留，则磁铁受到向上的安培力，那么线圈受到的安培力方向向下，故B项错误；弹簧处于原长时，没有弹力，除受到重力外，若磁铁向上运动，则受到向下的安培阻力，若向下运动，则受到向上的安培阻力，因此磁铁的加速度可能大于g也可能小于g，故C项错误；根据能量守恒定律，从静止至停止，弹簧的弹性势能不变，那么减小的重力势能转化为电能，从而产生焦耳热为Q=mgh=2mgx，故D项正确。【加固训练】如图，光滑平行金属导轨固定在水平面上，左端由导线相连，导体棒垂直静置于导轨上构成回路。在外力F作用下，回路上方的条形磁铁竖直向上做匀速运动。在匀速运动过程中外力F做功WF，磁场力对导体棒做功W1，磁铁克服磁场力做功W2，重力对磁铁做功WG，回路中产生的焦耳热为Q，导体棒获得的动能为Ek。则()A.W1=EkB.WF+WG=Ek+QC.W1=QD.W1+W2=Q【解析】选A、B。根据题意，由动能定理知：导体棒：W1=Ek ，故A项正确，C项错误；根据能量守恒知W2-W1=Q，对磁铁有：WF+WG-W2=0，联立解得WF+WG=Ek+Q，故B项正确，D项错误。16.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()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】选B、C。MN向右运动，说明MN受到向右的安培力，因为ab在MN处的磁场垂直纸面向里MN中的感应电流由MNL1中感应电流的磁场方向向上；若L2中磁场方向向上减弱PQ中电流为QP且减小向右减速运动；若L2中磁场方向向下增强PQ中电流为PQ且增大向左加速运动，故B、C项正确。【加固训练】如图所示，导体棒ab、cd均可在各自的导轨上无摩擦地滑动，导轨电阻不计，磁场的磁感应强度B1、B2的方向如图，大小随时间变化的情况如图2所示，在0t1时间内()A.若ab不动，则ab、cd中均无感应电流B.若ab不动，则ab中有恒定的感应电流，但cd中无感应电流C.若ab向右匀速运动，则ab中一定有从b到a的感应电流，cd向左运动D.若ab向左匀速运动，则ab中一定有从a到b的感应电流，cd向右运动【解析】选B、D。若ab不动，0t1内，B1逐渐增大，由法拉第电磁感应定律可知，ab产生恒定的感应电流，变压器的原理为电磁感应现象，直流电正常工作时不会产生电磁感应，所以cd中无感应电流，故A项错误，B项正确；若ab向右匀速运动，回路面积减小，而磁感应强度增大，回路中的磁通量可能不变，则ab中没有感应电流，cd不会有电流，cd静止，故C项错误；若ab向左匀速运动，0t1内，磁场垂直于纸面向里，磁通量增大，运用楞次定律得ab中有从a到b的感应电流，由于B1逐渐增大，ab向左匀速运动，所以该回路中产生增大的电动势，即从a到b的感应电流增大，根据楞次定律得在导体棒cd中产生d到c的感应电流，根据左手定则得导体棒cd受向右的安培力，即cd向右运动，故D项正确。- 14 -