高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册第二章 电磁感应1 楞次定律同步达标检测题

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册第二章 电磁感应1 楞次定律同步达标检测题，共19页。试卷主要包含了单选题，共10小题，多选题，共4小题，填空题，共4小题，解答题，共4小题等内容，欢迎下载使用。
课时1楞次定律分层作业进阶拓展（1）第二章电磁感应2021_2022学年高二物理选择性必修第二册（人教版2019）练习一、单选题，共10小题1．如图所示是法拉第在1831年做电磁感应实验的示意图，分析这个实验，下列说法中正确的是（　　）A．闭合开关S的瞬间，电流表G中有的感应电流B．断开开关S的瞬间，电流表G中有的感应电流C．闭合开关S后，滑动变阻器滑动触头向左移动，电流表G中有的感应电流D．闭合开关S后，滑动变阻器滑动触头向右移动，电流表G中有的感应电流2．如图所示，匀强磁场与圆形导体环平面垂直，导体棒ef与导体环接触良好，当ef向右匀速运动时(　　) A．圆环中磁通量不变，环上无感应电流产生B．整个环中有顺时针方向的电流C．整个环中有逆时针方向的电流D．环的右侧有逆时针方向的电流，环的左侧有顺时针方向的电流3．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是一根金属直杆立在轨道上，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P→QB．感应电流的方向先是由P→Q，后是由Q→PC．PQ受磁场力的方向垂直于杆向左D．PQ受磁场力的方向先垂直于杆向右，后垂直于杆向左4．如图甲所示，粗糙水平面上固定一长直导线，其左侧放置一个正方形的金属线框（俯视图），现导线中通以如图乙所示的电流，线框始终保持静止状态，规定导线中电流方向向下为正，在时间内，则（　　）A．线框中感应电流先沿逆时针方向后沿顺时针方向B．线框先有扩张趋势后有收缩趋势C．线框中感应电流先减小后增大D．线框受到的静摩擦力方向始终向左5．重庆一中某教室墙上有一扇朝南的平开玻璃窗，窗扇由有机玻璃加矩形金属边框构成，如图所示，窗扇一侧由合页固定在绝缘窗框（图中未画出）上，另一侧装有开窗手柄，某同学站在室内面向窗户水平推动开窗手柄，将闭合的窗的向外（南）推开（开角小于）的过程中，下列说法正确的是（　　）A．穿过矩形窗扇的地磁场的磁通量变大B．穿过矩形窗扇的地磁场的磁通量不变C．从推窗者的角度看，窗扇金属边框中的感应电流方向是逆时针方向D．从推窗者的角度看，窗扇金属边框中的感应电流方向是顺时针方向6．如图所示，水平桌面上固定一通电直导线，电流方向如图，且电流逐渐增大，导线右侧有一金属导线制成的圆环，且圆环始终静止在水平桌面上，则（　　） A．圆环中产生顺时针方向的感应电流B．圆环中产生恒定的感应电流C．圆环有扩张的趋势D．圆环受到水平向左的摩擦力7．开口极小的金属环P、Q用不计电阻的导线相连组成闭合回路，金属环P内存在垂直圆环平面向里的匀强磁场，匀强磁场的磁感应强度随时间的变化率为k，若使金属环Q中产生逆时针方向逐渐增大的感应电流，则（　　）A．k>0且k值保持恒定 B．k>0且k值逐渐增大C．k＜0且k值逐渐增大 D．k＜0且k逐渐减小8．随着新能源轿车的普及，无线充电技术得到进一步开发和应用。一般给大功率电动汽车充电时利用的是电磁感应原理。如图所示，由地面供电装置（主要装置有发射线圈和电源）将电能传送至电动车底部的感应装置（主要装置是接收线圈），该装置使用接收到的电能对车载电池进行充电，供电装置与车身接收装置通过磁场传送能量，由于电磁辐射等因素，其能量传送效率只能达到90%左右。下列说法正确的是（　　）A．只有将地面供电装置接到直流电源上才能对电动车进行充电B．车身接收线圈中的感应电流磁场总是要阻碍引起感应电流磁通量的变化C．车身接收线圈中感应电流磁场总是与地面发射线圈中电流的磁场方向相反D．若线圈均采用超导材料则能量的传输效率有望达到100%9．如图甲所示，两匀强磁场B1和B2的方向均垂直纸面向里，其边界与固定的金属线圈的直径MN重合，磁感应强度B1和B2随时间的变化规律分别如图乙中的直线a和b所示。下列说法正确的是（　　） A．t1时刻金属线圈中无感应电流B．0～t2时间内金属线圈中的感应电流沿逆时针方向C．0～t1时间内金属线圈受到向左的安培力D．0～t2时间内金属线圈始终受到向右的安培力10．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二、多选题，共4小题11．如图所示，在光滑的水平桌面上，和是两条固定的平行长直导线，通过的电流强度相等。矩形线框位于两条导线的正中间，通有顺时针方向的电流，在、产生的磁场作用下静止。的电流方向右，则（　　）A．中电流向左B．如果线框向平移，穿过线框的磁通量可能变为0C．线框与导线垂直的每条边，都不受安培力作用D．线框面积有增大的趋势12．如图（a），螺线管内有平行于轴线的外加匀强磁场，以图中箭头所示方向为其正方向。螺线管与导线框abcd相连，导线框内有一小金属圆环L，圆环与导线框在同一平面内。当螺线管内的磁感应强度B随时间按图（b）所示规律变化时（　　）A．在t2～t3时间内，a点的电势始终比d点的电势高B．在t3～t4时间内，L有扩张趋势C．在t1～t2时间内，L内有顺时针方向的感应电流D．在t2～t3时间内，L内有逆时针方向的感应电流13．铁路系统安装了一种设备，可以及时向控制中心传输信号以确定火车的位置和运动状态，其装置原理如图甲所示（俯视图），将能产生匀强磁场的永磁铁安装在火车首节车厢底部，当它经过安放在两铁轨间边长为l的单匝正方形线圈（电阻不计）上方时，线圈便产生一个电信号传输给控制中心。已知匀强磁场的磁感应强度为B，磁场区域的面积略大于线圈的面积。在平直轨道上，当火车首节车厢通过线圈时，控制中心接收到线圈两端电压u与时间t的关系如图乙所示（ab、cd均为直线），则在t1~t2生时间内，下列说法正确的是（　　） A．火车做匀速直线运动B．M点电势低于N点电势C．t1时刻火车速度大小为D．火车平均速度大小为14．如图甲所示，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～时间内，直导线中电流方向向上，下列说法正确的是（　　）A．时间内，线框内感应电流方向为顺时针，线框有收缩趋势B．时间内，线框内感应电流方向为逆时针，线框有扩张趋势C．时间内，线框内感应电流方向为顺时针，线框有扩张趋势D．时间内，线框内感应电流方向为逆时针，线框有收缩趋势三、填空题，共4小题15．如图，金属棒ab置于水平放置的U形光滑导轨上，在ef右侧存在有界匀强磁场B，磁场方向垂直导轨平面向下，在ef左侧的无磁场区域cdef内有一半径很小的金属圆环L，圆环与导轨在同一平面内。当金属棒ab在水平恒力F作用下从磁场左边界ef处由静止开始向右运动后，圆环L有______（填“收缩”或“扩张”）趋势，圆环内产生的感应电流______（填“变大”“变小”或“不变”）。16．用均匀导线做成的正方形线框，每边长为，正方形的一半放在和纸面垂直向里的匀强磁场中，如图所示，当磁场以10的变化率增强时，线框中的电流方向__________（填“顺时针”或“逆时针”），线框中点、两点电势差是_________V. 17．如图所示，一条形磁铁竖直下落穿过一水平固定放置的金属圆环，若俯视金属圆环，则圆环中产生的感应电流方向先沿______方向，再沿______方向。（填“顺时针”或“逆时针”）18．如图所示，将一条形磁铁从螺线管拔出过程中穿过螺线管的磁通量变化情况是___________，螺线管中产生的感应电流的磁感线方向是向____________，螺线管受到条形磁铁的作用力方向是_______．四、解答题，共4小题19．图中的A和B都是铝环，A环是闭合的，B环是断开的，横梁可以绕中间的支点转动。某人在实验时，用磁铁的任意一极移近A环，A环都会被推斥，把磁铁远离A环，A环又会被磁铁吸引。但磁极移近或远离B环时，却没有发现与A环相同的现象。这是为什么？20．法拉第最初发现电磁感应现象的实验如图所示。软铁环上绕有M、N两个线圈，当线圈M电路中的开关断开的瞬间，线圈N中的感应电流沿什么方向？21．如图所示，导线与平行。试判断在闭合与断开开关S时，导线中感应电流的方向，说明你判断的理由。22．某电子天平原理如图所示，E形磁铁的两侧为N极，中心为S极，两极间的磁感应强度大小均为B，磁极宽度均为L，忽略边缘效应，一正方形线圈套于中心磁极，其骨架与秤盘连为一体，线圈两端C、D与外电路连接，当质量为m的重物放在秤盘上时，弹簧被压缩，秤盘和线圈一起向下运动(骨架与磁极不接触)，随后外电路对线圈供电，秤盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止，由此时对应的供电电流I可确定重物的质量．已知线圈匝数为n，线圈电阻为R，重力加速度为g.问：(1)线圈向下运动过程中，线圈中感应电流是从C端还是从D端流出？(2)供电电流I是从C端还是从D端流入？求重物质量与电流的关系；(3)若线圈消耗的最大功率为P，该电子天平能称量的最大质量是多少？
参考答案：1．C【解析】【详解】AB．闭合或断开开关S的瞬间，线圈B中的磁通量不变，电流表G中没有感应电流通过，故AB错误；CD．闭合开关S后，滑动变阻器滑动触头向左移动，线圈A中的电流减小，根据安培定则可知线圈B中的磁通量向下减小，根据楞次定律可知电流表G中有的感应电流；滑动变阻器滑动触头向右移动，根据安培定则可知线圈B中的磁通量向下增大，根据楞次定律可知电流表G中有的感应电流，故C正确，D错误。故选C。2．D【解析】【详解】试题分析：A、导体ef切割磁感线产生感应电动势，圆环两侧组成外电路，所以环上有感应电流，故A错误．B、C、D根据右手定则判断可知，ef中产生的感应电流方向从e→f，则环的右侧有逆时针方向的电流，环的左侧有顺时针方向的电流，故BC错误，D正确．故选D3．B【解析】【详解】AB．在PQ杆滑动的过程中，杆与轨道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，由楞次定律可判断感应电流的方向先是由P→Q，后是由Q→P ，故A错误，B正确；C．由PQ中电流方向及左手定则可判断PQ受磁场力的方向先垂直于杆向左下，后垂直于杆向右上，故C错误，D错误，故选：B.点睛：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，根据楞次定律判断感应电流方向．PQ受磁场力的方向，即安培力方向始终与PQ垂直，由左手定则判断其方向．4．B【解析】【详解】ABD．根据安培定则可知，线框中磁通量先垂直纸面向里减小、后垂直纸面向外增大，根据楞次定律可知线框中感应电流方向始终沿顺时针方向，且线框先有扩张趋势、后有收缩趋势，先有靠近导线的趋势、后有远离导线的趋势，即线框受到的静摩擦力方向先向左、后向右，故AD错误，B正确；C．由于导线中电流随时间均匀变化，所以产生的磁场也随时间均匀变化，则线框中的磁通量随时间均匀变化，产生的感应电动势恒定，感应电流恒定，故C错误。故选B。5．C【解析】【详解】地磁场由南向北，将闭合的窗的向外（南）推开（开角小于）的过程中，穿过窗框的磁通量逐渐减小，根据楞次定律，穿过窗框的磁通量减小时，从推窗者的角度看，窗扇金属边框中产生的感应电流的方向为逆时针。故选C。6．D【解析】【详解】A．直导线通电流向上，在右侧产生的磁感线向里，电流增大，穿过圆环的磁通量增大，根据楞次定律可知感应电流的磁场向外，则感应电流为逆时针，故A错误；B．据题意电流只是逐渐增大，而只有直导线通的电流均匀增大，才能在圆环中产生均匀增大的磁通量变化，从而产生恒定的感应电流，故B错误；C．穿过圆环的磁通量增大，根据楞次定律的理解“增缩减扩”，可知圆环有收缩的趋势，故C错误；D．将有逆时针感应电流流过的圆环用微元法截成电流元，上下电流元所受安培力抵消，而对于左右的电流元，由于左侧所处磁感应强度更大，抵消右侧所受安培力之后为总的安培力方向，由左手定则可知方向向右，则圆环始终静止在水平桌面上有圆环受到水平向左的摩擦力和安培力平衡，故D正确。故选D。7．B【解析】【详解】若使金属环Q中产生逆时针方向逐渐增大的感应电流，则金属环P中也有逆时针方向逐渐增大的感应电流，根据楞次定律和安培定则可知，金属环P中向里穿过的磁感线增加，且增加得越来越快，即k>0且k值逐渐增大。故选B。8．B【解析】【详解】A．大功率电动汽车充电时利用的是电磁感应原理。所以只有将地面供电装置接到周期性变化的交流电源上，才能使车身接收线圈中有感应电流产生，对电动车充电，A错误；B．由楞次定律可知，车身接收线圈中的感应电流磁场总是要阻碍引起感应电流磁通量的变化，B正确；C．地面装置线圈中电流增加时，车身接收线圈中的磁通量也增加，由楞次定律可知，车身接收线圈中感应电流的磁场与地面装置线圈中电流的磁场方向相反，当地面线圈中电流减小时，车身接收线圈中的磁通量也减小，由楞次定律可知，此时车身接收线圈中感应电流的磁场与地面线圈中电流的磁场方向相同，C错误；D．由于无线电波传播时有电磁辐射，所以地面装置线圈和车身接收线圈中的能量传输不能达到百分之百，D错误。故选B。9．B【解析】【详解】AB．根据楞次定律，在0～t2时间内，B1在金属线圈中产生顺时针的感应电流I1，B2在金属线圈中产生逆时针的感应电流I2，根据图像，B2的变化率大比B1的变化率大，I2大于I1，总电流方向为逆时针，所以，在0～t2时间内，金属线圈中一直有感应电流，且方向一直沿逆时针方向，A错误，B正确； CD．在 0～t1时间内，左右两半部分线圈所受的安培力分别为根据左手定则，安培力的方向向右根据左手定则，安培力的方向向左根据图像解得合力向右，0～t1时间内金属线圈受到的安培力向右；在t1～t2时间内，左右两半部分线圈所受的安培力分别为根据左手定则，安培力的方向向右根据左手定则，安培力的方向向左根据图像解得合力向左，在t1～t2时间内金属线圈受到的安培力向左；所以，在0～t2时间内，金属线圈受到的安培力先向右后向左，CD错误。故选B。10．D【解析】【详解】AB、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 AB错误；CD、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C错误，D正确；故选D．11．AD【解析】【详解】A．由于矩形线框在、产生的磁场作用下静止，又的电流方向右，根据安培定则可知，中电流向左，A正确；B．如果线框向平移，矩形线框不再处于中间位置，故穿过线框的磁通量不可能变为0，B错误；C．线框与导线垂直的每条边，都受安培力作用，只是安培力的合力为0，C错误；D．的电流方向右，导线下方产生的磁场垂直纸面向里，根据左手定则可知，线框上条边受到的安培力竖直向上，中电流向左，b导线上方产生的磁场垂直纸面向里，线框下条边受到的安培力竖直向下，故线框面积有增大的趋势，D正确。故选AD。12．ABC【解析】【详解】A．由安培定则可知，在t2～t3时间内，a点相当于电源的正极，d点相当于电源的负极，因此a点的电势始终比d点的电势高，故A正确；B．在t3～t4时间内，螺线管中磁场的变化率减小，产生的感应电动势减小，穿过金属圆环L的磁通量减小，L有扩张趋势，故B正确；C．由安培定则可知，在t1～t2时间内，导线框中有dcbad方向的电流，由于磁场变化率减小，导致感应电流逐渐减小，穿过金属圆环L的磁通量减小，由楞次定律可知L内有顺时针方向的感应电流，故C正确；D．在t2～t3时间内，螺线管产生的感应电动势不变，穿过金属圆环L的磁通量不变，L内无感应电流，故D错误。故选ABC。13．BC【解析】【详解】A．由E=BLv可知，动生电动势与速度成正比，而在乙图中ab段的电压与时间成正比，因此可知在t1到t2这段时间内，火车的速度与时间成正比，所以火车在这段时间内做的是匀加速直线运动。故A错误；B．磁场向右运动，根据楞次定律可得线圈中的电流方向为逆时针，M点电势低于N点电势，故B正确；C．t1时刻产生的感应电动势t1时刻火车速度大小为故C正确；D．t2时刻对应的速度为这段时间内的平均速度为故D错误。故选BC。14．BD【解析】【详解】在时间内，直导线电流方向向上，根据安培定则，知导线左侧磁场的方向垂直纸面向外，电流逐渐减小，则磁场逐渐减弱，且线框内磁通量减少，根据楞次定律，则金属线框中产生逆时针方向的感应电流，且线框面积有扩张的趋势。同理可知，时间内，感应电流方向为逆时针，且线框有收缩趋势。故选BD。15．     收缩     变小【解析】【分析】【详解】[1][2]由于金属棒ab在恒力F的作用下向右运动，则abcd回路中产生逆时针方向的感应电流，则在圈环处产生垂直于纸面向外的磁场随着金属棒向右加速运动，圆环的磁通量将增大，依据楞次定律可知，圆环将有收缩的趋势以阻碍圆环的磁通量将增大；又由于金属棒向右运动的加速度减小，单位时间内磁通量的变化率减小，所以在圆环中产生的感应电流不断减小。16．     逆时针     -0.1【解析】【详解】[1]因正方形线框的左半部分磁通量变化而产生感应电动势，从而在线框中有感应电流产生，磁感应强度增大，根据楞次定律判断可知：圆环中产生的感应电流方向沿逆时针方向；[2]把左半部分线框看成电源，其电动势为E，内电阻为，画出等效电路如图所示．则a、b两点间的电势差即为电源的路端电压，设l是边长，且依题意知：由得所以有由于a点电势低于b点电势，故有．17．     逆时针     顺时针【解析】【分析】【详解】[1][2]磁铁从上方接近线圈的过程中，穿过线圈的磁通量向下增加，根据楞次定律可知，线圈中产生俯视逆时针方向的感应电流；当磁铁穿过线圈原理线圈时，穿过线圈的磁通量向下减小，根据楞次定律可知，线圈中产生俯视顺时针方向的感应电流。18．     减少     向上     向上【解析】【详解】由题意可知，当磁铁S极向上运动时，即远离了螺线管，导致穿过线圈的磁通量减少，且磁场方向向上，因此根据楞次定律，感应电流的磁场的方向向上，感应电流的方向如图所示：有电流的螺线管相当于条形磁铁，判断可知，螺线管的上端为N极，根据条形磁铁的特点，同极相吸，异极相排斥，故螺线管受到条形磁铁的作用力方向向上．19．见解析【解析】【详解】当条形磁铁插入A环时，穿过A环的磁通量增加，A环闭合产生感应电流，磁铁对A环产生安培力，阻碍两者相对运动，因此A环阻碍磁铁靠近，A环都会被推斥，出现转动现象；同理把磁铁远离A环，A环又会被磁铁吸引；当条形磁铁向B环靠近时，B环断开，B环中不产生感应电流，磁铁对B环没有安培力作用，B环将静止不动。20．见解析【解析】【详解】分析与解答首先明确，我们用楞次定律研究的对象是线圈N和电流表组成的闭合导体回路。线圈M中的电流在铁环中产生的磁感线是顺时针方向的（如下图），这些磁感线穿过线圈N的方向是向下的，即线圈N中原磁场B0的方向是向下的。开关断开的瞬间，铁环中的磁场迅速减弱，线圈N中的磁通量减小。感应电流的磁场Bi（图中没有标出）要阻碍磁通量的减小，所以，Bi的方向与B0的方向相同，即线圈N中Bi的方向也是向下的。根据右手螺旋定则，由Bi的方向判定，线圈N中感应电流Ii应沿下图所示的方向。21．在闭合开关S时，导线CD中感应电流的方向D→C；在断开开关S时，导线CD中感应电流的方向C→D．【解析】【详解】在闭合开关S时，根据安培定则可知导线框CD所处的磁场方向垂直纸面向外，AB直导线中的电流增大，穿过线框CD的磁通量增大，根据楞次定律得：线框中感应电流方向为顺时针方向．则导线CD中有感应电流，其方向D→C；在断开开关S时，根据安培定则可知导线框CD所处的磁场方向垂直纸面向外，AB直导线中的电流减小，穿过线框CD的磁通量减小，根据楞次定律得到：线框中感应电流方向为逆时针方向．则导线CD中有感应电流，其方向C→D。22．（1）感应电流从C端流出 （2）（3）【解析】【详解】（1）根据右手定则，线圈向下切割磁感线，电流应从Ｄ端流入，从Ｃ端流出（２）根据左手定则可知，若想使弹簧恢复形变，安培力必须向上，根据左手定则可知电流应从D端流入，根据受力平衡①解得②（3）根据最大功率得③②③联立解得：