高考物理二轮复习检测专题四第二讲楞次定律法拉第电磁感应定律课前自测诊断卷

专题四·第二讲楞次定律法拉第电磁感应定律——课前自测诊断卷考点一楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用1.[考查楞次定律及其应用][多选](2018·全国卷Ⅲ)如图(a)，在同一平面内固定有一长直导线PQ和一导线框R，R在PQ的右侧。导线PQ中通有正弦交流电i，i的变化如图(b)所示，规定从Q到P为电流正方向。导线框R中的感应电动势()A．在t＝eq\f(T,4)时为零B．在t＝eq\f(T,2)时改变方向C．在t＝eq\f(T,2)时最大，且沿顺时针方向D．在t＝T时最大，且沿顺时针方向解析：选AC在t＝eq\f(T,4)时，交流电图线斜率为0，即磁场变化率为0，由E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔB,Δt)S知，E＝0，故A正确。在t＝eq\f(T,2)和t＝T时，图线斜率最大，在t＝eq\f(T,2)和t＝T时感应电动势最大。在eq\f(T,4)到eq\f(T,2)之间，电流由Q向P减弱，导线在R处产生垂直纸面向里的磁场，且磁场减弱，由楞次定律知，R产生的感应电流的磁场方向也垂直纸面向里，则R中感应电动势沿顺时针方向，同理可判断在eq\f(T,2)到eq\f(3,4)T时，R中电动势也为顺时针方向，在eq\f(3,4)T到eq\f(5,4)T时，R中电动势为逆时针方向，C正确，B、D错误。2．[考查法拉第电磁感应定律的应用]在匀强磁场中，有一个接有电容器的单匝导线回路，如图所示，导线回路与匀强磁场垂直，磁场方向垂直纸面向里，磁场均匀地增强，磁感应强度随时间的变化率eq\f(ΔB,Δt)＝5×10－2T/s，电容器电容C＝60μF，导线回路边长L1＝8cm，L2＝5cm。则电容器上极板()×10－4C×10－4C×10－8C×10－8C解析：选C根据楞次定律知，感应电动势的方向是逆时针方向，则上极板带正电。根据法拉第电磁感应定律得：E＝eq\f(ΔBS,Δt)＝5×10－2××0.08V＝2×10－4V，电容器带电荷量为Q＝CU＝CE＝6×10－5×2×10－4×10－8C，故C正确，A、B、D错误。3．[考查感生电动势][多选]在如图甲所示的电路中，螺线管匝数n＝1250匝，横截面积S＝20cm2，螺旋管导线电阻r＝1Ω，R1＝4Ω，R2＝5Ω，C＝20μF。在一段时间内，竖直向下穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按如图乙所示的规律变化，下列说法正确的是()A．螺线管中产生的感应电动势为1000VB．闭合S，电路中的电流稳定后，电容器下极板带负电C．闭合S，电路中的电流稳定后，通过电阻R1的电流为0.1AD．闭合S，电路中的电流稳定后，再断开S，以后流经R2×10－5C解析：选CD根据法拉第电磁感应定律：E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝nSeq\f(ΔB,Δt)＝1250×eq\,2)×20×10－4V＝1.0V，故A错误；根据楞次定律可知回路中产生的电流方向是逆时针，所以电容器下极板带正电，故B错误；根据闭合电路欧姆定律，有：I＝eq\f(E,R1＋R2＋r)＝eq\f(1,4＋5＋1)A＝0.1A，故C正确；S断开后，流经R2的电荷量即为S闭合时电容器极板上所带的电荷量Q，电容器两端的电压：U＝IR2×5V＝0.5V，流经R2的电荷量：Q＝CU＝20×10－6××10－5C，故D正确。4．[考查动生电动势与楞次定律][多选]如图甲所示，一宽为l的匀强磁场区域，磁场方向垂直于纸面向里。一个边长为a(l＞a)的正方形导线框ABCD位于纸面内，以垂直于磁场边界的恒定速度v通过该磁场区域，导线框电阻为R。在运动过程中，线框有一条边始终与磁场区域的边界平行，取线框刚进入磁场的时刻t＝0，线框中感应电流随时间变化规律的I­t图像如图乙所示。下列说法正确的是()A．在第1s内，线框中感应电流为逆时针方向，大小恒定为0.3AB．在第2s内，穿过线框的磁通量最大，感应电流大小恒定为0.6AC．在第3s内，线框中感应电流方向为顺时针方向，大小恒定为0.3AD．在第1s内，线框中C点电势高于D点电势，感应电流大小为0解析：选AC在第1s内，线框向磁场中运动，穿过线框的磁通量均匀增加，感应电流为逆时针方向(取为正方向)，电流大小恒定，由题图乙可知I＝0.3A，选项A正确；在第2s内，整个线框在磁场中运动，穿过线框的磁通量最大且不变，没有感应电流，选项B错误；在第3s内，线框从磁场中出来，磁通量均匀减小，感应电流为顺时针方向(为负方向)，大小恒定，I＝0.3A，选项C正确；在第1s内，由楞次定律判断出线框中感应电流方向沿逆时针方向，则C点电势低于D点电势，选项D错误。5．[考查电磁感应定律和楞次定律的应用]如图甲所示，正方形闭合线圈abcd边长为10cm，总电阻为2.0Ω，匝数为100匝，放在垂直于纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示。求：(1)在0～2s内线圈中感应电动势的大小；(2)在t＝1.0s时线圈的ad边所受安培力的大小和方向；(3)线圈中感应电流的有效值。解析：(1)在0～2s内线圈中感应电动势的大小为E1＝neq\f(ΔΦ1,Δt1)＝nSeq\f(ΔB1,Δt1)＝1V。(2)在t＝1.0s时，I1＝eq\f(E1,R)＝0.5A，由题图乙可知，B1＝1T，则F＝nB1I1L＝5.0N根据楞次定律，流过ad边的电流方向由a到d，由左手定则可知，ad边所受安培力的方向垂直ad向右。(3)在0～2s内I1＝0.5A在2～3s内，线圈中感应电动势的大小为E2，E2＝neq\f(ΔΦ2,Δt2)＝nSeq\f(ΔB2,Δt2)＝2V，I2＝eq\f(E2,R)＝1A设线圈中感应电流的有效值为I，则I12Rt1＋I22Rt2＝I2Rt，解得I＝eq\f(\r(2),2)A。答案：(1)1V(2)5.0N垂直ad向右(3)eq\f(\r(2),2)A考点二电磁感应中的图像问题6.[考查Φ­t的关系图像]穿过某闭合回路的磁通量Φ随时间t变化的图像分别如图中的①～④所示，下列说法正确的是()A．图①有感应电动势，且大小恒定不变B．图②产生的感应电动势一直在变大C．图③在0～t1时间内的感应电动势是t1～t2时间内感应电动势的2倍D．图④产生的感应电动势先变大再变小解析：选C图①中磁通量没有变化，因此没有感应电动势，故A错误；图②中的磁通量均匀增加，图像的斜率不变，因此感应电动势不变，故B错误；图③在0～t1时间内的斜率是t1～t2时间内斜率的2倍，所以在0～t1时间内感应电动势是t1～t2时间内感应电动势的2倍，故C正确；图④的斜率大小先减小后增大，故产生的感应电动势先变小再变大，故D错误。7．[考查感应电流的功率和安培力的图像问题][多选]如图所示，粗细均匀的矩形金属导体线框abcd固定于匀强磁场中，磁场方向垂直线框所在平面，磁感应强度B随时间t变化的规律如图所示。以垂直于线框所在平面向里为磁感应强度B的正方向，则下列关于ab边的热功率P、ab边受到的安培力F(以向右为正方向)随时间t变化的图像中正确的是()解析：选AD根据法拉第电磁感应定律：E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝neq\f(ΔB,Δt)S可知，产生的感应电动势大小不变，所以感应电流大小也不变，ab边热功率P＝I2R，恒定不变，A正确，B错误；根据安培力公式F＝BIL，因为电流大小、ab边长度不变，安培力与磁感应强度成正比，根据左手定则判定方向，可知C错误，D正确。8．[考查倾斜导轨上金属杆下滑速度随电阻变化的图像][多选]如图甲所示，两固定平行且光滑金属轨道MN、PQ与水平面成θ＝37，M、P之间接电阻箱R，电阻箱的阻值范围为0～9.9Ω，导轨所在空间存在匀强磁场，磁场方向垂直于轨道平面向上，磁感应强度为B＝0.5T。质量为m的金属杆ab水平放置在轨道上，其接入电路的电阻值为r。现从静止释放杆ab，测得最大速度为vm，改变电阻箱的阻值R，得到vm与R的关系如图乙所示。已知轨道间距为L＝2m，取重力加速度g＝10m/s2，轨道足够长且电阻不计(sin37＝0.6，cos37＝0.8)。则()A．金属杆滑动时产生的感应电流方向是aPMbaB．金属杆的质量为m＝0.5kgC．金属杆的接入电阻r＝2ΩD．当R＝2Ω时，杆ab匀速下滑过程中R两端电压为8V解析：选AC金属杆向下切割磁感线，由右手定则可知产生的感应电流方向为aPMba，故A正确；当速度达到最大时，金属杆的加速度为零，即受力平衡，由平衡可知mgsinθ＝BIL＝eq\f(B2L2vm,R＋r)，vm＝eq\f(mgsinθ,B2L2)R＋eq\f(mgrsinθ,B2L2)，结合图像可知：m＝0.33kg，r＝2Ω，故B错误，C正确；当R＝2Ω时，结合图像，最终的速度为8m/s，根据电路知识：E＝BLv，I＝eq\f(E,R＋r)，U＝IR，解得：U＝4V，故D错误。9．[考查电磁感应中的B­t图像][多选]如图甲所示，两根间距为L的粗糙导轨水平放置，在导轨上垂直导轨放置一根导体棒MN，导体棒MN接入回路中电阻为R，与导轨接触良好，且处在竖直向上的匀强磁场B1中。导轨的左端与一个半径为l的导线圈连接，P、Q两点距离很小，导线圈内存在着竖直向下的磁场B2，磁感应强度B2随时间变化的图像如图乙所示。已知导体棒MN始终保持静止状态，导轨与导线圈电阻不计，则在B2均匀减弱的过程中，下列说法正确的是()A．导体棒MN受到水平向左的摩擦力B．导体棒MN受到水平向右的摩擦力C．摩擦力大小为B1eq\f(πB2R,t2)LD．摩擦力大小为B1eq\f(πB2l2,Rt2)L解析：选BD根据楞次定律和安培定则可知，导线圈内的感应电流方向为顺时针，根据左手定则，导体棒MN受到水平向左的安培力，根据平衡条件可知导体棒MN受到水平向右的摩擦力，故B正确，A错误；根据法拉第电磁感应定律有E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(SΔB,Δt)＝eq\f(B2πl2,t2)，由欧姆定律可知I＝eq\f(E,R)，安培力为F＝B1IL，摩擦力大小为f＝F＝eq\f(πB1B2l2L,Rt2)，故D正确，C错误。考点三通电自感和断电自感10.[考查自感中的电流关系]如图所示是研究通电自感实验的电路图，A1、A2是两个规格相同的小灯泡，闭合开关调节电阻R，使两个灯泡的亮度相同，调节可变电阻R1，使它们都正常发光，然后断开开关S，则()A．闭合开关瞬间，A1立刻变亮，A2逐渐变亮B．闭合开关瞬间，A2立刻变亮，A1逐渐变亮C．稳定后，L和R两端电势差不相同D．稳定后断开开关，A1和A2都闪亮一下然后慢慢熄灭解析：选B闭合开关瞬间，L产生自感电动势，要阻碍电流的增加，A1逐渐变亮；电阻R不产生自感现象，则A2立刻变亮，故A错误，B正确。闭合开关稳定后，两灯仍能正常发光，即两灯泡的电压相同，因为两支路并联，并联电压相等，所以L和R两端电势差相同，故C错误。稳定后断开开关，由于电感线圈的作用，产生自感电动势阻碍电流的减小，在L、A1、A2和R中重新形成回路，使得A1和A2都慢慢熄灭，但不会闪亮，选项D错误。11．[考查含二极管的自感现象][多选]如图所示的电路中，电感L的自感系数很大，电阻可忽略，D为理想二极管。下列说法正确的有()A．当S闭合时，L1立即变亮，L2逐渐变亮B．当S闭合时，L1一直不亮，L2逐渐变亮C．当S断开时，L2立即熄灭D．当S断开时，L1突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭解析：选BD当S闭合时，因二极管加上了反向电压，故电流在二极管截止，L1一直不亮；通过线圈的电流增加，感应电动势阻碍电流增加，故使得L2逐渐变亮，选项B正确，A错误；当S断开时，由于线圈自感电动势阻碍电流的减小，故通过L2的电流要在L2－L1－D－L之中形成新的回路，故L1突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭，选项C错误，D正确。12．[考查自感现象在电磁继电器中的应用]如图所示，铁芯上绕有线圈A和B，线圈A与电源连接，线圈B与理想发光二极管D相连，衔铁E连接弹簧K控制触头C的通断，忽略A的自感。下列说法正确的是()A．闭合S，D闪亮一下B．闭合S，C将会过一小段时间接通C．断开S，D不会闪亮D．断开S，C将会过一小段时间断开解析：选D当闭合S时，穿过线圈B的磁通量要增加，根据楞次定律(增反减同)，结合右手螺旋定则可知，线圈B所在回路的电流方向为逆时针，而由于二极管顺时针方向导电，则二极管D不会闪亮一下，此时线圈A中磁场立刻吸引E，导致触头C即时接触，故A、B错误；当断开S时，穿过线圈B的磁通量要减小，根据楞次定律(增反减同)，结合右手螺旋定则可知，线圈B所在回路的电流方向为顺时针，则二极管处于导通状态，则D会闪亮一下，同时对线圈A有影响，阻碍其磁通量减小，那么C将会过一小段时间断开，故C错误，D正确。13．[考查涡流现象]