新高考人教物理一轮作业第十章第1讲电磁感应现象楞次定律

[A组基础题组]一、单项选择题1．下列图中能产生感应电流的是()解析：根据产生感应电流的条件判断：A中，电路没闭合，无感应电流；B中，磁感应强度不变，面积增大，闭合电路的磁通量增大，有感应电流；C中，穿过线圈的磁感线相互抵消，闭合电路的磁通量恒为零，无感应电流；D中，磁通量不发生变化，无感应电流。答案：B2.在“研究磁通量变化时感应电流的方向”的实验中，先通过实验确定了电流流过检流计时指针的偏转方向如图。在后续的实验中，竖直放置的感应线圈固定不动，条形磁铁从上方插入线圈或从线圈拔出时，检流计指针会偏转。下列四图中分别标出了条形磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向。其中方向关系表示正确的是()解析：由题中图可知，电流向右通过检流计时，检流计指针向左偏转；磁铁向下插入线圈时，穿过线圈的磁场方向向上，磁通量增加，根据楞次定律可以知道，回路中产生顺时针方向的电流，通过检流计的电流方向向右，其指针向左偏转，故A错误；磁铁向上拔出线圈时，穿过线圈的磁场方向向下，磁通量减小，根据楞次定律可知，线圈感应产生的磁场方向向下，故B错误；磁铁向上拔出线圈时，穿过线圈的磁场方向向上，磁通量减小，根据楞次定律可知，线圈感应产生的磁场方向向上，故C错误；磁铁向下插入线圈时，穿过线圈的磁场方向向下，磁通量增加，根据楞次定律可以知道，回路中产生顺时针方向的电流，通过检流计的电流方向向右，其指针向左偏转，故D正确。答案：D3.如图，把一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接，将一金属套环置于线圈L上，且使铁芯穿过套环。则闭合开关S的瞬间()A．套环将保持静止，套环内无电流流过B．套环将保持静止，套环内的电流与线圈内的电流方向相同C．套环将向上跳起，套环内的电流与线圈内的电流方向相反D．套环将向上跳起，套环内的电流与线圈内的电流方向相同解析：闭合开关S的瞬间，线圈和铁芯中的磁场增强，则闭合套环中的磁通量增加，根据楞次定律可知，套环中将产生感应电流，且感应电流产生的磁场与线圈中的磁场方向相反，所以套环受到斥力作用向上跳起，又根据右手螺旋定则可知，感应电流的方向与线圈中电流的方向相反，故A、B、D错误，C正确。答案：C4.用如图所示的实验装置“探究感应电流方向的影响因素”，小磁铁从靠近线圈的上方静止下落，下落时保持小磁铁不翻转。在小磁铁穿过整个线圈的过程中，下列判断正确的是()A．磁体靠近线圈和远离线圈产生的感应电流方向相同B．磁铁下落到线圈中部时，线圈中磁通量的变化率最大C．磁铁在下落过程中机械能守恒D．磁铁靠近线圈和远离线圈时，磁铁受到线圈的作用力方向都向上解析：当磁体靠近线圈和远离线圈时，穿过线圈的磁通量一个是增大，一个是减小，根据楞次定律可知，线圈中产生的感应电流的磁场方向是相反的，所以感应电流的方向也相反，选项A错误；当小磁铁下落到线圈中部时，小磁铁周围的磁感线是竖直方向，此时穿过线圈的磁通量的变化率最小，感应电动势最小，故选项B错误；磁铁在下落过程中，与线圈之间存在力的作用，故它的机械能不守恒，磁铁的机械能会减小，选项C错误；磁铁靠近线圈和远离线圈时，根据楞次定律的“来拒去留”思路可判断出磁铁受到线圈的作用力方向都向上，选项D正确。答案：D5．(2021·重庆一中模拟)如图所示，质量为m的铜质小闭合线圈静置于粗糙水平桌面上。当一个竖直放置的条形磁铁贴近线圈，沿线圈中轴线由左至右从线圈正上方等高、匀速经过时，线圈始终保持不动。则关于线圈在此过程中受到的支持力FN和摩擦力Ff的情况，以下判断正确的是()A．FN先大于mg，后小于mgB．FN一直大于mgC．Ff先向左，后向右D．线圈中的电流方向始终不变解析：当磁铁靠近线圈时，穿过线圈的磁通量增加，线圈中产生感应电流，线圈受到磁铁的安培力作用，根据楞次定律可知，线圈受到的安培力斜向右下方，则线圈对桌面的压力增大，即FN大于mg，线圈相对桌面有向右运动趋势，受到桌面向左的静摩擦力；当磁铁远离线圈时，穿过线圈的磁通量减小，同理，根据楞次定律可知，线圈受到的安培力斜向右上方，则线圈对桌面的压力减小，即FN小于mg，线圈相对桌面有向右运动趋势，受到桌面向左的静摩擦力。综上可知，FN先大于mg，后小于mg，Ff始终向左，故选项B、C错误，A正确。当磁铁靠近线圈时，穿过线圈向下的磁通量增加，线圈中产生的感应电流从上向下看是逆时针方向；当磁铁远离线圈时，穿过线圈向下的磁通量减小，线圈中产生的感应电流从上向下看是顺时针方向，故选项D错误。答案：A二、多项选择题6．(2021·四川棠湖中学高三上学期月考)如图所示，两个条形磁铁的N极和S极相向水平放置，一竖直放置的矩形线框从两个磁铁之间正上方由静止落下，并从两磁铁中间穿过。下列关于线框受到的安培力及从右向左看感应电流的方向说法正确的是()A．感应电流方向先沿逆时针方向，后沿顺时针方向B．感应电流方向先沿顺时针方向，后沿逆时针方向C．安培力方向一直竖直向上D．安培力方向先竖直向上，后竖直向下解析：由题图可知，中间磁感应强度最大，而向上或向下磁感应强度均越来越小，故在线框从高处下落过程中，穿过线框的磁通量一直向右，且先增大后减小，则由楞次定律可知，感应电流方向先沿顺时针方向后沿逆时针方向，故A错误，B正确；产生的感应电流一直阻碍物体间的相对运动，故安培力一定一直竖直向上，故C正确，D错误。答案：BC7.如图所示，MN、GH为光滑的水平平行金属导轨，ab、cd为跨在导轨上的两根金属杆，垂直纸面向外的匀强磁场垂直穿过MN、GH所在的平面，则()A．若固定ab，使cd向右滑动，则abdc回路有电流，电流方向为顺时针方向B．若ab、cd以相同的速度一起向右滑动，则abdc回路有电流，电流方向为逆时针方向C．若ab向左、cd向右同时运动，则abdc回路中的电流为零D．若ab、cd都向右运动，且两杆速度vcd>vab，则abdc回路有电流，电流方向为顺时针方向解析：由右手定则可判断出A项做法使回路产生顺时针方向的电流，A正确；若ab、cd同向运动且速度大小相同，ab、cd所围面积不变，磁通量不变，故不产生感应电流，B错误；若ab向左，cd向右，则abdc回路中有顺时针方向的电流，C错误；若ab、cd都向右运动，且两杆速度vcd>vab，则ab、cd所围面积发生变化，磁通量也发生变化，由楞次定律可判断出，abdc回路中产生顺时针方向的电流，D正确。答案：AD8．航母上飞机弹射起飞是利用电磁驱动来实现的，电磁驱动原理如图所示，当固定线圈上突然通过直流电流时，线圈端点的金属环被弹射出去，现在固定线圈左侧同一位置，先后放有分别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，且电阻率ρ铜＜ρ铝，闭合开关S的瞬间()A．从左侧看环中感应电流沿顺时针方向B．铜环受到的安培力大于铝环受到的安培力C．若将铜环放在线圈右侧，环将向左运动D．电池正负极调换后，环不能向左弹射解析：在闭合开关S的过程中，固定线圈中电流为右侧流入，磁场向左且变强，则由楞次定律可知，环中感应电流由左侧看沿顺时针方向，故A正确；由于铜环的电阻较小，故铜环中感应电流较大，铜环受到的安培力大于铝环，故B正确；若铜环放在线圈右侧，根据“来拒去留”可得，环将向右运动，故C错误；电池正负极调换后，环受力仍向左，仍将向左弹射，故D错误。答案：AB[B组能力题组]9．如图为一种早期发电机原理示意图，该发电机由固定的圆形线圈和一对用铁芯连接的圆柱形磁铁构成，两磁极相对于线圈平面对称，在磁极绕转轴匀速转动过程中，磁极中心在线圈平面上的投影沿圆弧XOY运动，(O是线圈中心)。则()A．从X到O，电流由E经G流向F，线圈的面积有收缩的趋势B．从X到O，电流由F经G流向E，线圈的面积有扩张的趋势C．从O到Y，电流由F经G流向E，线圈的面积有收缩的趋势D．从O到Y，电流由E经G流向F，线圈的面积有扩张的趋势解析：在磁极绕转轴从X到O匀速转动中，穿过线圈平面的磁通量向上增大，根据楞次定律可知线圈中产生顺时针方向的感应电流(从上向下看)，电流由F经G流向E，线圈的每部分受到指向圆心的安培力，线圈的面积有收缩的趋势，故A、B错误；在磁极绕转轴从O到Y匀速转动中，穿过线圈平面的磁通量向上减小，根据楞次定律可知线圈中产生逆时针方向的感应电流(从上向下看)，电流由E经G流向F，线圈的每部分受到背离圆心的安培力，所以线圈的面积有扩张的趋势，故C错误，D正确。答案：D10．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MN中电流突然减小时，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．垂直纸面向里解析：方法一：当MN中电流突然减小时，单匝矩形线圈abcd垂直纸面向里的磁通量减少，根据楞次定律，线圈abcd中产生的感应电流方向为顺时针方向，由左手定则可知ab边与cd边所受安培力方向均向右，所以线圈所受安培力的合力方向向右，B正确。方法二：由对楞次定律中“阻碍”的理解可知，当MN中电流突然减小而导致线圈abcd垂直纸面向里的磁通量减少时，线圈abcd一定会有向右运动的趋势以“阻碍”其磁通量的减少，所以其所受安培力的合力方向向右，B正确。答案：B11．(多选)某一金属圆环处于匀强磁场中，环面垂直于磁场，如图甲所示。磁感应强度随时间按正弦规律变化，如图乙所示。取磁场垂直于环面向里为正方向，则下列说法正确的是()A．0～t2时间内，环中感应电动势先减小后增大B．t1～t3时间内，环中感应电流方向先沿顺时针后沿逆时针C．0～t4时间内，金属环一共出现两次收缩趋势，两次扩张趋势D．t2～t4时间内，环上某一段受到的安培力先变大后变小解析：0～t2时间内，磁感应强度的变化率先变小后变大，根据法拉第电磁感应定律可知，环中的感应电动势先减小后增大，故A正确；根据楞次定律，t1～t3时间内，环中感应电流方向一直沿顺时针方向，故B错误；当磁感应强度增大时，根据楞次定律可知，金属环有收缩的趋势，当磁感应强度减小时，金属环有扩张趋势，从图象可以看出，0～t4时间内，金属环出现两次收缩趋势，两次扩张趋势，故C正确；由于t2、t4两个时刻，磁感应强度为零，因此环上某一段受到的安培力为零，在t3时刻，感应电动势为零，感应电流为零，因此环上某一段受到的安培力也为零，因此t2～t4时间内，环上某一段受到的安培力先变大后变小，再变大然后再变小，故D错误。答案：AC12．(多选)电阻R、电容C与一线圈连成闭合回路，条形磁铁静止于线圈的正上方，N极朝下，如图所示，现使磁铁由静止开始下落，在N极接近线圈上端的过程中，下列说法正确的是()A．流过R的电流方向是a到bB．电容器的下极板带正电C．磁铁下落过程中，加速度保持不变D．穿过线圈的磁通量不断增大解析：在N极接近线圈上端的过程中，线圈中向下的磁通量在变大，选项D正确；根据楞次定律可以得出，感应电流方向为逆时针(俯视图)，流过R的电流方向是b到a，选项A错误；线圈的下部相当于电源的正极，电容器的下极板带正电，选项B正确；磁铁下落过程中，重力不变，线圈对磁铁的作用力变化，所以合力变化，加速度变化，选项C错误。答案：BD13．(多选)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解析：由安培定则知，弯曲成“”形导线中电流在C处产生的磁场方向垂直纸面向里，且随电流增大而增强。由楞次定律知，C中感应电流的方向为逆时针，故A错误，B正确；由左手定则可知，金属环C上各处所受安培力的方向均指向圆心，由于长导线弯曲成“”形，所以金属环下半边处的磁感应强度小于上半边处的磁感应强度，下半边受到的安培力小于上半边受到的安培力，因此导致悬挂金属环C的竖直线的拉力大于环的重力。此结论也可应用楞次定律的推论来得出，为了阻碍磁通量的增加，金属环C有向下运动的趋势，所以竖直线的拉力大于环的重力，故C正确，D错误。答案：BC14．(多选)(2021·广东广州高三检测)如图，两条水平光滑金属导轨固定在电磁铁两磁极之间，导轨两端a、b断开，金属杆L垂直导轨放置。闭合开关S，下列判断正确的是()A．电磁铁两磁极之间的磁场方向向下B．若给金属杆向左的初速度，则a点电势高于b点C．若a、b间接导线，向下移动滑片P，则金属杆向左运动D．若a、b间接直流电源，a接正极、b接负极，则金属杆向左运动解析：闭合开关S，根据右手螺旋定则可知，电磁铁两磁极之间的磁场方向向下，A正确；根据右手定则可知，若给金属杆向左的初速度，则a点电势低于b点，B错误；若a、b间接导线，向下移动滑片P，则螺线管中的电流变大，磁场增强，由于穿过闭合回路的磁通量增加，由楞次定律可知，金属杆向左运动，C正确；若a、b间接直流电源，a接正极、b接负极，由左手定则可知，金属杆向右运动，D错误。答案：AC15．(多选)如图甲所示，等离子气流由左边连续以方向如图所示的速度v0射入P1和P2两金属板间的匀强磁场中，ab直导线与P1、P2