2019届高考物理一轮复习课时规范练31《电磁感应现象　楞次定律》(含解析)

课时规范练31　电磁感应现象　楞次定律

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基础巩固组

1.

(磁通量的变化)(2017·重庆期中)在一空间有方向相反、磁感应强度大小均为B的匀强磁场,如图所示,垂直纸面向外的磁场分布在一半径为a的圆形区域内,垂直纸面向里的磁场分布在除圆形区域外的整个区域,该平面内有一半径为b(b>a)的圆形线圈,线圈平面与磁感应强度方向垂直,线圈与半径为a的圆形区域是同心圆。从某时刻起磁感应强度大小减小到,则此过程中该线圈磁通量的变化量的大小为              (　　)

A.πB(b2-a2) B.πB(b2-2a2)

C.πB(b2-a2) D.πB(b2-2a2)

答案D

解析计算磁通量Φ时,磁感线既有垂直纸面向外的,又有垂直纸面向里的,所以可以取垂直纸面向里的方向为正方向。磁感应强度大小为B时,线圈磁通量Φ1=πB(b2-a2)-πBa2,磁感应强度大小为时,线圈磁通量Φ2=πB(b2-a2)-πBa2,因而该线圈磁通量的变化量的大小为ΔΦ=|Φ2-Φ1|=πB(b2-2a2),故选项D正确。

2.(电磁感应现象)(2017·江西南昌模拟)奥斯特发现了电流的磁效应,法拉第认为磁也一定能生电,并进行了大量的实验。如图中环形物体是法拉第使用过的线圈,A、B两线圈绕在同一个铁环上,A与直流电源连接,B与灵敏电流表连接。实验时未发现电流表指针偏转,即没有“磁生电”,其原因是(　　)

A.线圈A中的电流较小,产生的磁场不够强

B.线圈B中产生的电流很小,电流表指针偏转不了

C.线圈A中的电流是恒定电流,不会产生磁场

D.线圈A中的电流是恒定电流,产生稳恒磁场

答案D

解析电流表与线圈B构成闭合电路,当线圈中磁通量发生变化时,线圈中产生感应电动势,从而可出现感应电流。由于线圈A中的电流是恒定电流,产生稳恒磁场,所以线圈B中磁通量没有变化,电流表指针不偏转,D正确。

3.(电磁感应现象)(2017·安徽皖江区域示范高中联考摸底)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

答案C

解析由于线圈平面与磁场平行,所以穿过线圈的磁通量为0。当磁感应强度增大时,穿过线圈的磁通量仍然为0,则线圈中不会产生感应电流,故只有C正确。

4.

(楞次定律的应用)(2017·浙江杭州模拟)如图所示,匀强磁场垂直圆形线圈指向纸内,a、b、c、d为圆形线圈上等距离的四点,现用外力在上述四点将线圈拉成正方形,且线圈仍处在原先所在平面内,则在线圈发生形变的过程中(　　)

A.线圈中将产生abcda方向的感应电流

B.线圈中将产生adcba方向的感应电流

C.线圈中感应电流方向无法判断

D.线圈中无感应电流

答案A

解析周长一定时,圆形的面积最大。现用外力在上述四点将线圈拉成正方形,线圈面积变小,磁通量变小,有感应电流产生。由楞次定律可知线圈中将产生顺时针方向的感应电流。故A正确。

5.

(多选)(楞次定律的应用)(2017·江西景德镇模拟)如图所示,一根长导线弯曲成“”形,通以直流电流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.金属环中无感应电流产生

B.金属环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

答案BC

解析Φ=BS,S不变,I增大,B增大,所以有感应电流产生,A错误;由楞次定律得,感应电流方向沿逆时针,B正确;由于环的上半部分所在处的B大于下半部分所在处的B,所以安培力以上半部分为主,I方向向左,B垂直纸面向里,则F安方向向下,所以F拉=mg+F安,拉力大于重力,C正确,D错误。

6.

(电磁感应现象)(2017·湖南长沙模拟)如图所示,一金属圆环水平放置在竖直向上的匀强磁场中,若要使圆环中产生图中箭头所示方向的感应电流,下列方法可行的是(　　)

A.使匀强磁场均匀增大

B.使圆环绕水平轴ab转动30°(如图)

C.使圆环绕水平轴cd转动30°(如图)

D.保持圆环水平并使其绕过圆心的竖直轴转动

答案A

解析由安培定则可知感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相反,由楞次定律可知通过圆环的原磁通量一定是增加的,由Φ=BScos θ可知,A项正确。

7.(楞次定律的应用)(2017·湖北武汉名校联考)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,直导线中电流向上,则在~T时间内,线框中感应电流的方向与所受安培力的合力方向分别是(　　)

A.顺时针,向左 B.逆时针,向右

C.顺时针,向右 D.逆时针,向左

答案B

解析在0~时间内,直导线中电流向上,由题图乙知,在~T时间内,直导线电流方向也向上,根据安培定则知,导线右侧磁场的方向垂直纸面向里,电流逐渐增大,则磁场逐渐增强,根据楞次定律,金属线框中产生逆时针方向的感应电流。根据左手定则,金属线框左边受到的安培力方向向右,右边受到的安培力向左,离导线越近,磁场越强,则左边受到的安培力大于右边受到的安培力,所以金属线框所受安培力的合力方向向右,故B正确,A、C、D错误。

8.

(多选)(楞次定律的应用)(2017·上海虹口区一模)如图所示,水平放置的光滑绝缘直杆上套有A、B、C三个金属铝环,B环连接在图示的电路中。闭合开关S的瞬间(　　)

A.A环向左滑动

B.C环向左滑动

C.A环有向外扩展的趋势

D.C环有向内收缩的趋势

答案AD

解析闭合开关S的瞬间,通过A、C环的磁通量增大,根据楞次定律和左手定则可知:A环向左运动,且有收缩的趋势;C环向右运动,有收缩的趋势,故A、D正确,B、C错误。〚导学号06400473〛

能力提升组

9.阿明有一个磁浮玩具,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。若图中电源的电压恒定,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端点必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.若将可变电阻的电阻值调大,可增加玩偶飘浮的最大高度

答案C

解析由题意可知,玩偶稳定地飘浮,且其下端为N极,则电磁铁上端为N极,再结合右手螺旋定则可得,电源需提供直流电,且a端点必须连接直流电源的正极,故选项A、B错误。增加线圈匝数,可使得电磁铁产生磁场增强,斥力增大,玩偶飘浮的最大高度变大,选项C正确。电阻变大,由欧姆定律知电流变小,电磁铁产生的磁场变弱,玩偶飘浮的最大高度变小,选项D错误。

10.(多选)(2017·福建永安月考)如图所示,在一空心螺线管内部中点处悬挂一铜环,电路接通瞬间,下列说法正确的是(　　)

A.从左往右看,铜环中有逆时针方向的感应电流

B.从左往右看,铜环中有顺时针方向的感应电流

C.铜环有收缩趋势

D.铜环有扩张趋势

答案BC

解析电路接通瞬间,螺线管中电流从无到有,螺线管内部产生向左的磁场,铜环中磁通量增大,产生感应电流,由楞次定律可判断出从左往右看,铜环中有顺时针方向的感应电流,铜环有收缩趋势,选项A、D错误,选项B、C正确。

11.(多选)(2017·安徽联考)磁悬浮高速列车在我国上海已投入正式运行。下图就是磁悬浮的原理图,图中A是圆柱形磁铁,B是用超导材料制成的超导圆环,将超导圆环B水平放在磁铁A上,它就能在磁力的作用下悬浮在磁铁A的上方,则(　　)

A.在B放入磁场的过程中,B中将产生感应电流;当稳定后,感应电流消失

B.在B放入磁场的过程中,B中将产生感应电流;当稳定后,感应电流仍存在

C.若A的N极朝上,B中感应电流的方向为顺时针方向(俯视)

D.若A的N极朝上,B中感应电流的方向为逆时针方向(俯视)

答案BC

解析当将B环靠近A时,由于越靠近A物体,其磁场就越强,磁感线就越密,所以在靠近过程中B环会切割磁感线运动,即在该环中会产生感应电流;由于B是超导圆环,即没有电阻,所以此时B环中的电流不会变小,且永远存在,故A错误,B正确;此时圆环B水平放在磁铁A上且悬浮在磁铁A的上方,即其相互排斥,这就说明B环的下面是N极,由安培定则可判断此时用右手握时,大拇指应朝下,感应电流为顺时针方向(俯视),故C正确,D错误。〚导学号06400474〛

12.(2017·辽宁本溪高级中学月考)如图所示,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,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,下列有关圆环的说法正确的是(　　)

A.圆环内产生变大的感应电流,圆环有收缩的趋势

B.圆环内产生变大的感应电流,圆环有扩张的趋势

C.圆环内产生变小的感应电流,圆环有收缩的趋势

D.圆环内产生变小的感应电流,圆环有扩张的趋势

答案C

解析根据右手定则,当金属棒ab在恒力F的作用下向右运动时,abdc回路中会产生逆时针方向的感应电流,则在圆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,abdc回路中的感应电流逐渐增大,穿过圆环的磁通量也逐渐增大,依据楞次定律可知,圆环将有收缩的趋势以阻碍圆环磁通量的增大;abdc回路中的感应电流I=,感应电流的变化率·a,又由于金属棒向右运动的加速度a=减小,所以感应电流的变化率减小,圆环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,C正确。

13.(2017·山东烟台期末)如图所示,通电导线MN与单匝矩形线圈abcd共面,位置靠近ab且相互绝缘。当矩形线圈突然向右运动时,线圈所受安培力的合力方向(　　)

A.向左 B.向右

C.垂直纸面向外 D.垂直纸面向里

答案A

解析当矩形线圈突然向右运动时,线圈中会产生逆时针方向的电流,根据左手定则可知,ab边受的安培力向左,cd边受的安培力向左,合力的方向向左,A正确。或根据楞次定律,“来拒去留”,感应电流的效果总是阻碍相对运动,所以线圈向右运动,则所受安培力向左。〚导学号06400475〛

14.(2017·江苏苏北四市联考)如图所示,螺线管与灵敏电流计相连,磁铁从螺线管的正上方由静止释放,向下穿过螺线管。下列说法正确的是(　　)

A.电流计中的电流先由a到b,后由b到a

B.a点的电势始终低于b点的电势

C.磁铁减少的重力势能等于回路中产生的热量

D.磁铁刚离开螺线管时的加速度小于重力加速度

答案D

解析电流计中的电流先由b到a,后由a到b,A错误;a点的电势先比b点低,后比b点高,B错误;磁铁减少的机械能等于回路中产生的热量,C错误;根据楞次定律,感应电流的磁场总是阻碍磁铁与闭合回路间的相对运动,磁铁刚离开螺线管时,受到向上的磁场力,加速度小于重力加速度,D正确。