2020年物理高考大一轮复习 第10章 电磁感应 第29讲 楞次定律 法拉第电磁感应定律练习（含解析）

第29讲 楞次定律 法拉第电磁感应定律解密考纲考查楞次定律、右手定则、公式En和EBlv的应用；判断感应电流和电动势的方向及相关导体运动方向；能分析通电自感和断电自感1(2018全国卷)(多选)如图所示，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()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AD解析 开关闭合的瞬间，左侧的线圈中磁通量变化，产生感应电动势和感应电流，由楞次定律可判断出直导线中电流方向为由南向北，由安培定则可判断出小磁针处的磁场方向垂直纸面向里，小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动，选项A正确；开关闭合并保持一段时间后，左侧线圈中磁通量不变，线圈中感应电动势和感应电流为零，直导线中电流为零，小磁针恢复到原来状态，选项B、C错误；开关闭合并保持一段时间再断开的瞬间，左侧的线圈中磁通量变化，产生感应电动势和感应电流，由楞次定律可判断出直导线中电流方向为由北向南，由安培定则可判断出小磁针处的磁场方向垂直纸面向外，小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动，选项D正确2(2019上海浦东新区高三二模)如图所示，长直导线AB与矩形导线框abcd固定在同一平面内，且AB平行于ab，长直导线中通有图示方向的电流，当电流逐渐减弱时，下列判断正确的是()A线框有收缩的趋势B穿过线框的磁通量逐渐增大C线框所受安培力的合力方向向左D线框中将产生逆时针方向的感应电流C解析 当电流逐渐减弱时，产生的磁场减小，穿过线框的磁通量减小，根据“增缩减扩”可知，线框有扩张的趋势，故选项A、B错误；根据楞次定律，感应电流的磁场要阻碍原磁通量的减小，线框有向磁感应强度较大的左侧运动的趋势，所以它所受的安培力的合力向左，故选项C正确；感应电流的磁场总要阻碍原磁通量的变化，根据右手定则判定知导线右侧的磁场方向向里，磁通量减小时，产生的感应电流的磁场方向向里，产生顺时针方向的感应电流，故选项D错误3(2019衡水中学高三三摸)L形的光滑金属轨道AOC，AO沿竖直方向，OC沿水平方向，PQ是如图所示地放在导轨上的一根金属直杆，直杆从图示位置由静止开始在重力作用下运动，运动过程中Q端始终在OC上空间存在着垂直于纸面向外的匀强磁场，则在PQ杆滑动的过程中，下列判断正确的是()A感应电流的方向始终是由PQ，PQ所受安培力的方向垂直杆向左B感应电流的方向先是由PQ，后是由QP，PQ所受安培力的方向先垂直于杆向左，后垂直于杆向右C感应电流的方向始终是由QP，PQ所受安培力的方向垂直杆向右D感应电流的方向先是由QP，后是由PQ，PQ所受安培力的方向先垂直于杆向右，后垂直于杆向左B解析 在PQ杆滑动的过程中，POQ的面积先增大，后减小，穿过POQ磁通量先增大，后减小，根据楞次定律可知，感应电流的方向先是由PQ，后是由QP，由左手定则判断得到PQ受磁场力的方向先垂直于杆向左，后垂直于杆向右，故选项B正确，A、C、D错误4(2019河南豫北豫南名校高三联考)(多选)如图甲所示，虚线MN上方有一垂直纸面向里的匀强磁场，边长为L的单匝金属线框处于该磁场中，线框下端与一阻值为R的电阻相连若金属框的总阻值为r，磁场的变化情况如图乙所示，则下列说法正确的是()A流经电阻R的电流方向为从左向右B线框产生的感应电动势的大小为C电阻R上的电压大小为D时间t0内电阻R上产生的热量为BC解析 由楞次定律可得，感应电流的方向为顺时针，所以通过R的电流方向由右向左，故选项A错误感应电动势为EN，故选项B正确由闭合电路的欧姆定律可知UIRR，故选项C正确根据焦耳定律QRI2Rt0，故选项D错误5(2019山东齐鲁名校二模)(多选)如图所示，一根长1 m左右的空心铝管竖直放置(如图甲所示)，及同样竖直放置的一根长度相同但有竖直裂缝的铝管(如图乙所示)，和一根长度相同的空心塑料管(如图丙所示)把一枚磁场很强的小圆柱从上端管口放入管中后，小圆柱最终从下端管口落出小圆柱在管内运动时，没有跟铝管内壁发生摩擦设小圆柱在甲、乙、丙三条管中下落的时间分别为t1、t2、t3，则下列关于小圆柱在三管中下落的说法正确的是()At1最大，因为铝管中涡电流产生的磁场阻碍小圆柱的相对运动Bt2t3，因为有裂缝的铝管和塑料管中不会产生感应电流C小圆柱在乙管内下落的过程中，管中会产生感应电动势D铝管可看成一个个小圆环组成，在小圆柱下落过程中，小圆环中磁通量发生变化ACD解析 甲管为无缝铝管，强磁体下落时，产生电磁感应，阻碍强磁体的运动；乙管为有竖直裂缝的铝管，则强磁体在铝管中下落时，在侧壁也产生涡流，对磁体产生向上的阻力较小，下落的加速度小于g；丙管为绝缘体，不产生电磁感应，强磁体没有阻碍作用，所以磁体穿越甲管的时间比穿越乙管的时间长，磁体穿越乙管的时间比穿越丙管的时间长，故选项A、C正确，B错误小圆柱是强磁体，当它通过完整铝管时，导致铝管的磁通量发生变化，从而产生感应电流，故选项D正确6(2019青岛高三一模)(多选)如图所示，一根长为l、横截面积为S的闭合软导线置于光滑水平面上，其材料的电阻率为，导线内单位体积的自由电子数为n，电子的电荷量为e，空间存在垂直纸面向里的磁场某时刻起磁场开始减弱，磁感应强度随时间的变化规律是BB0kt，当软导线形状稳定时，磁场方向仍然垂直纸面向里，此时()A软导线围成一个正方形B导线中的电流为C导线中自由电子定向移动的速率为D导线中电场强度大小为BCD解析 根据楞次定律“增缩减扩”的原理，软导线稳定时呈圆形，选项A错误根据l2r可得，r，圆的面积S0r2，感应电动势大小为E，稳定时软导线中的电流为I，其中R，联立可得电流I，选项B正确导线横截面积为S、单位体积内的自由电子数为n、电子的电荷量为e，则导线中电流IneSv，解得导线中自由电子定向移动的速率v，选项C正确计算导线中电场可将其视为沿导线方向的匀强电场，则导线中电场强度E场，选项D正确7(2019辽宁部分重点中学协作体高三模拟)(多选)有一个铜盘，与支架之间的阻力非常小，因此轻轻拨动它，就能长时间地绕轴自由转动，如果在转动时把蹄形磁铁的两极放在铜盘边缘，但并不与铜盘接触，如图所示下列说法正确的是()A铜盘能够在较短的时间内停止转动B铜盘在转动过程中磁通量将不断减小C铜盘在转动过程中产生的感应电动势将不断减小D铜盘边缘的电势高于圆心的电势ACD解析 当铜盘转动时，切割磁感线，产生感应电动势，由于电路闭合，则出现感应电流，处于磁场中受到安培力作用，此力阻碍铜盘转动，铜盘能够在较短的时间内停止转动，选项A正确；铜盘在转动过程中磁通量不变，选项B错误；铜盘在转动过程中，由于转动速度减小，则产生的感应电动势将不断减小，选项C正确；由右手定则可知，铜盘边缘的电势高于圆心的电势，选项D正确8(2019苏锡常镇四市高三调研)(多选)如图所示，一根足够长的直导线水平放置，通以向右的恒定电流，在其正上方O点用细丝线悬挂一铜制圆环将圆环从a点无初速释放，圆环在直导线所处的竖直平面内运动，经过最低点b和最右侧c后返回，下列说法正确的是()A从a到c的过程中圆环中的感应电流方向先顺时针后逆时针B运动过程中圆环受到的安培力方向与速度方向相反C圆环从b到c的时间大于从c到b的时间D圆环从b到c产生的热量大于从c到b产生的热量AD解析 由安培定则知，直导线上方磁场方向垂直纸面向外，圆环从a到b的过程中磁通量增加，由楞次定律和安培定则可得，线圈中感应电流方向是顺时针；圆环从b到c的过程中磁通量减小，由楞次定律和安培定则可得，线圈中感应电流方向是逆时针，选项A正确圆环从a到b的运动过程中，将环分解为若干个小的电流元，上半环的左右对称部分所受合力向下，下半环左右对称部分所受合力向上；下半环所在处的磁场比上半环所在处的磁场强，则整个环所受安培力的方向向上，选项B错误圆环从b到c的过程与圆环从c到b的过程中经同一位置时从b到c速率大于从c到b的速率(一部分机械能转化为电能)，则圆环从b到c的时间小于从c到b的时间，选项C错误圆环从b到c的过程与圆环从c到b的过程中经同一位置时从b到c速率大于从c到b的速率，则圆环从b到c的过程与圆环从c到b的过程中经同一位置时从b到c圆环所受安培力大于从c到b圆环所受安培力，圆环从b到c的过程克服安培力做的功大于圆环从c到b的过程克服安培力做的功，圆环从b到c产生的热量大于从c到b产生的热量，选项D正确9(2019三湘名校教育联盟高三联考)(多选)如图所示，边长为L、总电阻为R的正方形线框abcd放在光滑水平面上，其右边有一磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的有界匀强磁场，磁场宽度为L，磁场左边界与线框的ab边相距为L.现给线框一水平向右的恒力，ab边进入磁场时线框恰好做匀速运动，此时线框中的感应电流大小为I0.下列说法正确的是()A线框进入磁场时，感应电流沿逆时针方向B线框进入磁场时的速度大小为C从开始到ab边运动到磁场的右边界的过程中，通过线框横截面的电荷量qD线框通过磁场区域的过程中产生的焦耳热Q2BI0L2ABCD解析 线框进入磁场时，根据楞次定律和右手定则，感应电流沿逆时针方向，故选项A正确；ab边进入磁场时线框恰好做匀速运动，则有I0，线框进入磁场时的速度大小为v，故选项B正确；从开始到ab边运动到磁场的右边界的过程中，通过线框横截面的电荷量q，故选项C正确；根据能量守恒得线框通过磁场区域的过程中产生的焦耳热QWFF安2L2BI0L2，故选项D正确10(2019防城港高三模拟)(多选)如图所示，M为水平放置的橡胶圆盘，在其外侧面均匀地带有负电荷在M正上方用丝线悬挂一个闭合铝环N，铝环也处于水平面中，且M盘和N环的中心在同一条竖直线O1O2上，现让橡胶盘由静止开始绕O1O2轴按图示方向逆时针加速转动，下列说法正确的是()A铝环N有沿逆时针方向的感应电流B铝环N有扩大的趋势C橡胶圆盘M对铝环N的作用力方向竖直向下D橡胶圆盘M对铝环N的作用力方向竖直向上AD解析 根据楞次定律可知，穿过环N的磁通量，向下且增大，因此环N有沿逆时针方向的感应电流，选项A正确；橡胶圆盘M由静止开始绕其轴线O1O2按箭头所示方向加速转动，形成环形电流，环形电流的大小增大；橡胶圆盘，在其外侧面均匀地带有负电荷，根据右手螺旋定则知，通过环N的磁通量向下，且增大，根据楞次定律的另一种表述，引起的机械效果阻碍磁通量的增大，知金属环的面积有缩小的趋势，且有向上的运动趋势，所以，橡胶圆盘M对铝环N的作用力方向竖直向上，且铝环N有收缩的趋势，选项D正确，B、C错误11(2019湖北八校高三联考)(多选)已知地磁场类似于条形磁铁产生的磁场，地磁N极位于地理南极如图所示，在湖北某中学实验室的水平桌面上，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()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adcb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adcb方向AC解析 北半球的磁场方向由南向北斜向下分布若线框向东平动，根据右手定则，ad边切割磁感线产生的电流方向沿ad方向，在电源内部电流方向由低电势到高电势，所以a点电势比d点电势低，故选项A正确；若使线框向北平移，ab边切割磁感线，所以会产生电势差，所以a、b两点电势不相等，故选项B错误；若以ad边为轴，将线框向上翻转90，穿过线圈平面的向下磁通量变小，由楞次定律可知产生的感应电流的方向始终为adcb方向，故选项C正确；若以ab边为轴，将线框向上翻转90，穿过线圈平面的向下磁通量先变大后变小，由楞次定律可知产生的感应电流的方向会发生变化，故选项D错误12(2019北京海淀区高三二模)如图所示，将一个铝框放在蹄形磁铁的两个磁极间，铝框可以绕竖直轴线OO自由转动转动磁铁，会发现静止的铝框也会发生转动下列说法正确的是()A铝框与磁极转动方向相反B铝框始终与磁极转动的一样快C铝框是因为磁铁吸引铝质材料而转动的D铝框是因为受到安培力而转动的D解析 根据楞次定律可知，为阻碍磁通量增加，则导致铝框与磁铁转动方向相同，但快慢不一，故选项A、B错误；转动磁铁时，导致铝框的磁通量增加，从而产生感应电流，出现安培力，导致铝框转动，所以铝框是因为受到安培力而转动的，故选项C错误，D正确13(2019江苏六市高三调研)(多选)用电流传感器研究自感现象的电路如图甲所示，线圈L中未插入铁芯，直流电阻为R.闭合开关S，传感器记录了电路中电流i随时间t变化的关系图象，如图乙所示，t0时刻电路中电流达到稳定值I.下列说法正确的是()A tt0时刻，线圈中自感电动势最大B若线圈中插入铁芯，上述过程中电路中电流达到稳定值经历的时间大于t0C若线圈中插入铁芯，上述过程中电路达到稳定时电流值仍为ID若将线圈匝数加倍，上述过程中电路达到稳定时电流值仍为IBC解析 tt0时刻，线圈中电流稳定，自感现象消失，线圈中没有自感电动势，故选项A错误；若线圈中插入铁芯，线圈自感系数增大，自感现象延长，所以若线圈中插入铁芯，上述过程中电路中电流达到稳定值经历的时间大于t0，故选项B正确；线圈中插入铁芯，但线圈的直流电阻不变，所以稳定时电流不变，故选项C正确；若将线圈匝数加倍，线圈直流电阻增大，稳定时电流减小，故选项D错误14(2019洛阳高三联考)(多选)如图甲所示，无限长通电直导线MN固定在绝缘水平面上，导线中通有如图乙所示的电流i(沿NM方向为正)与R组成闭合电路的导线框ABCD同直导线处在同一水平面内，AB边平行于直导线，则()A0t0时间内，流过R的电流方向为CRDBt02t0时间内，流过R的电流方向为CRDC0t0时间内，导线框所受安培力的大小先增大后减小Dt02t0时间与2t03t0时间内，导线框所受安培力的方向均向右AC解析 0t0时间内，导线中电流沿正方向增大，则线圈中的磁场向里增大，由楞次定律可知，流过R的电流方向为CRD，故选项A正确；t02t0时间内，电流正方向减小，则线圈中磁场向里减小，由楞次定律可知流过R的电流方向为DRC，故选项B错误；0t0时间内，感应电流一直减小，而导线MN产生的磁场强度一直增大，由FBIL，在0t0中间某一时刻，安培力取得最大值，故选项C正确；t02t0时间内电流为减小过程，根据“来拒去留”规律可知，线圈有向左的运动趋势，故受力向左，而在2t03t0时间内，导线框所受安培力的方向向右，故选项D错误9