(新課改省份專用)2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時跟蹤檢測(三十二)電磁感應(yīng)現(xiàn)象 楞次定律(含解析)
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1、(新課改省份專用)2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時跟蹤檢測(三十二)電磁感應(yīng)現(xiàn)象 楞次定律(含解析) 1.(2019·石家莊調(diào)研)1831年法拉第把兩個線圈繞在一個鐵環(huán)上,A線圈與電源、滑動變阻器R組成一個回路,B線圈與開關(guān)S及電流計G組成另一個回路。如圖所示,通過多次實驗,法拉第終于總結(jié)出產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。關(guān)于該實驗下列說法正確的是( ) A.閉合S的瞬間,G中有a→b的感應(yīng)電流 B.閉合S的瞬間,G中有b→a的感應(yīng)電流 C.閉合S后,R的滑片向左移動的過程,G中有a→b的感應(yīng)電流 D.閉合S后,R的滑片向左移動的過程,G中有b→a的感應(yīng)電流 解析:選D 在滑片不動的情況下,
2、線圈A中通過的是恒定電流,產(chǎn)生的磁場是恒定的,所以線圈B中不產(chǎn)生感應(yīng)電流,選項A、B錯誤;在向左移動滑片的過程中,線圈A中電流減小,即線圈B處于逐漸減弱的磁場中,由安培定則和楞次定律知,電流表中的電流從b到a,故選項C錯誤,D正確。 2.物理課上,老師做了一個奇妙的“跳環(huán)實驗”。如圖所示,她把一個帶鐵芯的線圈L、開關(guān)S和電源用導(dǎo)線連接起來后,將一金屬套環(huán)置于線圈L上,且使鐵芯穿過套環(huán)。閉合開關(guān)S的瞬間,套環(huán)立刻跳起。某同學(xué)另找來器材再探究此實驗。他連接好電路,經(jīng)重復(fù)實驗,線圈上的套環(huán)均未動。對比老師演示的實驗,下列四個選項中,導(dǎo)致套環(huán)未動的原因可能是( ) A.線圈接在了直流電源上 B
3、.電源電壓過高 C.所選線圈的匝數(shù)過多 D.所用套環(huán)的材料與老師的不同 解析:選D 無論實驗用的是交流電還是直流電,閉合開關(guān)S的瞬間,穿過套環(huán)的磁通量均增加,只要套環(huán)的材料是導(dǎo)體,套環(huán)中就能產(chǎn)生感應(yīng)電流,套環(huán)就會跳起。如果套環(huán)是用塑料做的,則不能產(chǎn)生感應(yīng)電流,也就不會受安培力作用而跳起。選項D正確。 3.如圖所示,豎直放置的條形磁鐵中央,有一閉合金屬彈性圓環(huán),條形磁鐵中心線與彈性環(huán)軸線重合?,F(xiàn)將彈性圓環(huán)均勻向外擴大,下列說法中正確的是( ) A.穿過彈性圓環(huán)的磁通量增大 B.從上往下看,彈性圓環(huán)中有順時針方向的感應(yīng)電流 C.彈性圓環(huán)中無感應(yīng)電流 D.彈性圓環(huán)受到的安培力方向沿
4、半徑向外 解析:選B 將彈性圓環(huán)均勻向外擴大,圓環(huán)中磁通量減小,根據(jù)楞次定律,從上往下看,彈性圓環(huán)中有順時針方向的感應(yīng)電流,選項B正確,A、C錯誤。由左手定則可判斷出,彈性圓環(huán)受到的安培力方向沿半徑向里,選項D錯誤。 4.(2018·麗水調(diào)研)如圖所示,絕緣光滑水平面上有兩個離得很近的導(dǎo)體環(huán)a、b。將條形磁鐵沿它們的正中向下移動(不到達該平面),a、b將如何移動( ) A.a(chǎn)、b將相互遠離 B.a(chǎn)、b將相互靠近 C.a(chǎn)、b將不動 D.無法判斷 解析:選A 根據(jù)Φ=BS,磁鐵向下移動過程中B增大,所以穿過每個環(huán)中的磁通量都增大,a、b中產(chǎn)生同方向的感應(yīng)電流,兩環(huán)間有斥力作用,所以
5、a、b將相互遠離。選項A正確。 5.(2018·西安摸底)如圖所示,矩形閉合線圈abcd豎直放置,OO′是它的對稱軸,通電直導(dǎo)線AB與OO′平行,且AB、OO′所在平面與線圈平面垂直。若要在線圈中產(chǎn)生abcda方向的感應(yīng)電流,可行的做法是( ) A.AB中電流I逐漸增大 B.AB中電流I先增大后減小 C.AB正對OO′,逐漸靠近線圈 D.線圈繞OO′軸逆時針轉(zhuǎn)動90°(俯視) 解析:選D 選項A、B、C中通過線圈的磁通量始終為零,故不能產(chǎn)生感應(yīng)電流,A、B、C錯誤;選項D中,線圈繞OO′軸逆時針轉(zhuǎn)動90°,AB與線圈平面平行,線圈中的磁通量增加,且磁感線垂直向里穿過線圈,根據(jù)楞次
6、定律可判斷感應(yīng)電流方向為abcda,D正確。 6.如圖,圓環(huán)形導(dǎo)體線圈a平放在水平桌面上,在a的正上方固定一豎直螺線管b,二者軸線重合,螺線管與電源和滑動變阻器連接成如圖所示的電路。若將滑動變阻器的滑片P向下滑動,下列說法中正確的是( ) A.線圈a中將產(chǎn)生俯視順時針方向的感應(yīng)電流 B.穿過線圈a的磁通量變小 C.線圈a有擴張的趨勢 D.線圈a對水平桌面的壓力FN將增大 解析:選D 若將滑動變阻器的滑片P向下滑動,螺線管中電流增大,由安培定則知穿過線圈a的磁場方向向下且增強,所以磁通量增大,故B錯誤。由楞次定律知線圈a產(chǎn)生俯視逆時針方向的感應(yīng)電流,故A錯誤。從面積變化角度看“增縮
7、減擴”,所以面積應(yīng)減小,即線圈a有收縮的趨勢,故C錯誤。由于線圈a電流方向與螺線管中電流方向相反,由電流相互作用規(guī)律“同向電流相吸,異向電流相斥”可知線圈a對水平桌面的壓力FN將增大,故D正確。 7.(2019·株洲模擬)如圖所示,在一根豎直放置的銅管的正上方某處從靜止開始釋放一個強磁體,在強磁體沿著銅管中心軸線穿過銅管的整個過程中,不計空氣阻力,那么( ) A.由于銅是非磁性材料,故強磁體運動的加速度始終等于重力加速度 B.由于銅是金屬材料,能夠被磁化,使得強磁體進入銅管時加速度大于重力加速度,離開銅管時加速度小于重力加速度 C.由于銅是金屬材料,在強磁體穿過銅管的整個過程中,銅
8、管中都有感應(yīng)電流,加速度始終小于重力加速度 D.由于銅是金屬材料,銅管可視為閉合回路,強磁體進入和離開銅管時產(chǎn)生感應(yīng)電流,在進入和離開銅管時加速度都小于重力加速度,但在銅管內(nèi)部時加速度等于重力加速度 解析:選C 銅是非磁性材料,不能夠被磁化,B錯誤;銅是金屬材料,在強磁體穿過銅管的整個過程中,銅管始終切割磁感線,銅管中都有感應(yīng)電流,強磁體受到向上的磁場力,加速度始終小于重力加速度,C正確,A、D錯誤。 8.(多選)如圖,光滑平行金屬導(dǎo)軌固定在水平面上,左端由導(dǎo)線相連,導(dǎo)體棒垂直靜置于導(dǎo)軌上構(gòu)成回路。在外力F作用下,回路上方的條形磁鐵豎直向上做勻速運動。在勻速運動過程中外力F做功WF,磁場
9、力對導(dǎo)體棒做功W1,磁鐵克服磁場力做功W2,重力對磁鐵做功WG,回路中產(chǎn)生的焦耳熱為Q,導(dǎo)體棒獲得的動能為Ek。則( ) A.W1=Q B.W2-W1=Q C.W1=Ek D.WF+WG=Ek+Q 解析:選BCD 由能量守恒定律可知:磁鐵克服磁場力做功W2,等于回路的電能,電能一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,另一部分轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體棒的機械能,所以W2- W1=Q,故A錯誤,B正確;以導(dǎo)體棒為對象,由動能定理可知,磁場力對導(dǎo)體棒做功W1=Ek,故C正確;外力對磁鐵做功與重力對磁鐵做功之和為回路中的電能,也等于焦耳熱和導(dǎo)體棒的動能,故D正確。 9.如圖,一圓形金屬環(huán)與兩固定的平行長直導(dǎo)線
10、在同一豎直平面內(nèi),環(huán)的圓心與兩導(dǎo)線距離相等,環(huán)的直徑小于兩導(dǎo)線間距。兩導(dǎo)線中通有大小相等、方向向下的恒定電流。若( ) A.金屬環(huán)向上運動,則環(huán)上的感應(yīng)電流方向為順時針方向 B.金屬環(huán)向下運動,則環(huán)上的感應(yīng)電流方向為順時針方向 C.金屬環(huán)向左側(cè)直導(dǎo)線靠近,則環(huán)上的感應(yīng)電流方向為逆時針方向 D.金屬環(huán)向右側(cè)直導(dǎo)線靠近,則環(huán)上的感應(yīng)電流方向為逆時針方向 解析:選D 當(dāng)金屬環(huán)上下移動時,穿過環(huán)的磁通量不發(fā)生變化,根據(jù)楞次定律,沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生,選項A、B錯誤;當(dāng)金屬環(huán)向左移動時,穿過環(huán)的磁通量垂直紙面向外且增強,根據(jù)楞次定律可知,環(huán)上產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流,故選項C錯誤;當(dāng)金屬環(huán)向右移
11、動時,穿過環(huán)的磁通量垂直紙面向里且增強,根據(jù)楞次定律可知,環(huán)上產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流,故選項D正確。 [B級——保分題目練通抓牢] 10.(2019·玉林模擬)如圖所示為感應(yīng)式發(fā)電機,a、b、c、d是空間四個可用電刷與銅盤邊緣接觸的點,O1、O2是銅盤軸線導(dǎo)線的接線端,M、N是電流表的接線端?,F(xiàn)在將銅盤轉(zhuǎn)動,能觀察到感應(yīng)電流的是( ) A.將電流表的接線端M、N分別連接a、c位置 B.將電流表的接線端M、N分別連接O1、a位置 C.將電流表的接線端M、N分別連接O1、O2位置 D.將電流表的接線端M、N分別連接c、d位置 解析:選B 當(dāng)銅盤轉(zhuǎn)動時,其切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,
12、此時銅盤相當(dāng)于電源,銅盤邊緣和中心相當(dāng)于電源的兩個極,則要想觀察到感應(yīng)電流,M、N應(yīng)分別連接電源的兩個極即可,故可知只有B項正確。 11.如圖所示,質(zhì)量為m的銅質(zhì)小閉合線圈靜置于粗糙水平桌面上。當(dāng)一個豎直放置的條形磁鐵貼近線圈,沿線圈中線由左至右從線圈正上方等高、勻速經(jīng)過時,線圈始終保持不動。則關(guān)于線圈在此過程中受到的支持力FN和摩擦力Ff的情況,以下判斷正確的是( ) A.FN先大于mg,后小于mg B.FN一直大于mg C.Ff先向左,后向右 D.線圈中的電流方向始終不變 解析:選A 當(dāng)磁鐵靠近線圈時,穿過線圈的磁通量增加,線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流,線圈受到磁鐵的安培力作用,根據(jù)楞
13、次定律可知,線圈受到的安培力斜向右下方,則線圈對桌面的壓力增大,即FN大于mg,線圈相對桌面有向右運動趨勢,受到桌面向左的靜摩擦力。當(dāng)磁鐵遠離線圈時,穿過線圈的磁通量減小,同理,根據(jù)楞次定律可知,線圈受到的安培力斜向右上方,則線圈對桌面的壓力減小,即FN小于mg,線圈相對桌面有向右運動趨勢,受到桌面向左的靜摩擦力。綜上可知,F(xiàn)N先大于mg,后小于mg,F(xiàn)f始終向左,故選項B、C錯誤,A正確。當(dāng)磁鐵靠近線圈時,穿過線圈向下的磁通量增加,線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流從上向下看是逆時針方向;當(dāng)磁鐵遠離線圈時,穿過線圈向下的磁通量減小,線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流從上向下看是順時針方向,故選項D錯誤。 12.如圖所示,
14、一個閉合三角形導(dǎo)線框位于豎直平面內(nèi),其下方固定一根與線框所在的豎直平面平行且很靠近(但不重疊)的水平直導(dǎo)線,導(dǎo)線中通以圖示方向的恒定電流。線框從實線位置由靜止釋放,在其后的運動過程中( ) A.線框中的磁通量為零時其感應(yīng)電流也為零 B.線框中感應(yīng)電流方向為先順時針后逆時針 C.線框受到安培力的合力方向豎直向上 D.線框減少的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為電能 解析:選C 根據(jù)安培定則,通電直導(dǎo)線的磁場在上方向外,下方向里;離導(dǎo)線近的地方磁感應(yīng)強度大,離導(dǎo)線遠的地方磁感應(yīng)強度小。線框從上向下靠近導(dǎo)線的過程,向外的磁感應(yīng)強度增加,根據(jù)楞次定律,線框中產(chǎn)生順時針方向的電流;穿越導(dǎo)線時,上方向外的
15、磁場和下方向里的磁場疊加,先是向外的磁通量減小,之后變成向里的磁通量,并逐漸增大,直至最大;根據(jù)楞次定律,線框中產(chǎn)生逆時針方向的電流。向里的磁通量變成最大后,繼續(xù)向下運動,向里的磁通量又逐漸減小,這時的電流新方向又變成了順時針;由上分析,穿越導(dǎo)線時,上方向外的磁場和下方向里的磁場疊加,先是向外的磁通量減小,一直減小到0,之后變成向里的磁通量,并逐漸增大,這一過程是連續(xù)的,始終有感應(yīng)電流存在,故A、B錯誤。根據(jù)楞次定律,感應(yīng)電流始終阻礙線框相對磁場的運動,故受安培力的方向始終向上,不是0,故C正確。根據(jù)能量守恒定律,線框從實線位置由靜止釋放過程中,減小的重力勢能,除增加其動能外,還產(chǎn)生電能,從而
16、轉(zhuǎn)化為熱量,故D錯誤。 13.(2019·杭州模擬)我們可以通過實驗探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象中感應(yīng)電流方向的決定因素和遵循的物理規(guī)律。以下是實驗探究過程的一部分。 (1)如圖甲所示,當(dāng)磁鐵的N極向下運動時,發(fā)現(xiàn)電流表指針偏轉(zhuǎn),若要探究線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向,必須知道________________________________________________。 (2)如圖乙所示,實驗中發(fā)現(xiàn)閉合開關(guān)時,電流表指針向右偏,電路穩(wěn)定后,若向右移動滑動觸頭,此過程中電流表指針向________偏轉(zhuǎn)(選填“左”或“右”)。 解析:(1)由題圖甲所示,當(dāng)磁鐵的N極向下運動時,發(fā)現(xiàn)電流表指針偏轉(zhuǎn),若
17、要探究線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向,必須知道電流表指針偏轉(zhuǎn)方向與電流方向間的關(guān)系以及線圈的繞向。 (2) 由題圖乙所示,閉合開關(guān)時,穿過線圈B的磁通量增加,發(fā)現(xiàn)此時電流表指針向右偏;電路穩(wěn)定后,若向右移動滑動觸頭,則通過線圈A的電流減小,磁感應(yīng)強度減小,穿過線圈B的磁通量減小,所以電流表指針向左偏轉(zhuǎn)。 答案:(1)電流表指針偏轉(zhuǎn)方向與電流方向間的關(guān)系及線圈的繞向 (2)左 [C級——難度題目適情選做] 14.(多選)如圖所示,磁場方向垂直于紙面,磁感應(yīng)強度大小在豎直方向均勻分布,水平方向非均勻分布。一銅制圓環(huán)用絕緣細線懸掛于O點。將圓環(huán)拉至位置a后無初速度釋放,圓環(huán)擺到右側(cè)最
18、高點b,不計空氣阻力。在圓環(huán)從a擺向b的過程中( ) A.感應(yīng)電流方向先是逆時針方向,再順時針方向,后逆時針方向 B.感應(yīng)電流方向一直是逆時針 C.安培力方向始終與速度方向相反 D.安培力方向始終沿水平方向 解析:選AD 由楞次定律知,感應(yīng)電流方向先是逆時針方向,再順時針方向,后逆時針方向,A正確,B錯誤;根據(jù)左手定則,因等效導(dǎo)線是沿豎直方向的,且兩邊的磁感應(yīng)強度不同,故合力方向始終沿水平方向,和速度方向會有一定夾角,C錯誤,D正確。 15.(2019·運城六校聯(lián)考)如圖所示,兩個線圈套在同一個鐵芯上,線圈的繞向如圖所示。左線圈連著平行導(dǎo)軌M和N,導(dǎo)軌電阻不計,在垂直于導(dǎo)軌方向上
19、放著金屬棒ab,金屬棒處于垂直紙面向外的勻強磁場中。下列說法正確的是( ) A.當(dāng)金屬棒向右勻速運動時,a點電勢高于b點,c點電勢高于d點 B.當(dāng)金屬棒向右勻速運動時,b點電勢高于a點,c點電勢高于d點 C.當(dāng)金屬棒向右加速運動時,b點電勢高于a點,c點電勢高于d點 D.當(dāng)金屬棒向右加速運動時,b點電勢高于a點,d點電勢高于c點 解析:選D 金屬棒勻速向右運動切割磁感線,產(chǎn)生恒定感應(yīng)電動勢,由右手定則判斷出電流由a→b,b點電勢高于a點,c、d端不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,c點與d點等勢,故A、B錯誤。金屬棒向右加速運動時,b點電勢仍高于a點,感應(yīng)電流增大,穿過右邊線圈的磁通量增大,所以右線圈中也產(chǎn)生感應(yīng)電流,由楞次定律可判斷電流從d流出,在外電路中,d點電勢高于c點,故C錯誤,D正確。
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