高考物理一轮复习-第1讲-电磁感应现象-楞次定律

授课提示：对应学生用书第355页[A组基础巩固练]热点一电磁感应现象的判断1．关于感应电流，下列说法正确的是()A．只要穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中就一定有感应电流B．只要闭合导线做切割磁感线运动，导线中就一定有感应电流C．若闭合电路的一部分导体不做切割磁感线运动，闭合电路中一定没有感应电流D．当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，闭合电路中一定有感应电流解析：根据法拉第电磁感应定律得，线圈产生感应电流的条件是线圈要闭合，并且穿过线圈的磁通量发生改变，故A错误；闭合导线切割磁感线，如果磁通量未发生改变则不会有感应电流产生，故B错误；即使闭合电路的一部分导体不做切割磁感线的运动，但如果闭合电路在磁场中面积改变，磁通量也改变，就会有感应电流产生，故C错误；根据法拉第电磁感应定律得，闭合电路产生感应电流的条件是穿过闭合电路的磁通量发生改变，故D正确。答案：D2．(2022·北京西城区模拟)从1822年至1831年的近十年时间里，英国科学家法拉第心系“磁生电”。在他的研究过程中有两个重要环节：(1)敏锐地觉察并提出“磁生电”的闪光思想；(2)通过大量实验，将“磁生电”(产生感应电流)的情况概括为五种：变化的电流、变化的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体。结合你学过的相关知识，试判断下列说法正确的是()A．环节(1)提出“磁生电”思想是受到了麦克斯韦电磁场理论的启发B．环节(1)提出“磁生电”思想是为了对已经观察到的“磁生电”现象做出合理解释C．环节(2)中五种“磁生电”的条件都可以概括为“穿过闭合导体回路的磁通量发生变化”D．环节(2)中“在磁场中运动的导体”这种情况不符合“穿过闭合导体回路的磁通量发生变化”这一条件解析：法拉第提出“磁生电”的闪光思想是受奥斯特发现电流周围存在磁场的影响，A、B错误；环节(2)中“磁生电”的条件由法拉第总结概括为“穿过闭合导体回路的磁通量发生变化”，C正确，D错误。答案：C热点二感应电流方向的两种判断方法3．(2022·北京101中学模拟)铜盘安装在水平的铜轴上，如图甲所示，它的边缘正好在两磁极之间，两块铜片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘接触。闭合开关S，给铜盘一个初动能，铜盘转动方向和所处磁场如图乙所示，不计一切摩擦和空气阻力，下列说法正确的是()A．通过圆盘平面的磁通量增加B．通过电阻R的电流方向向下C．断开开关S，圆盘将减速转动D．断开开关S，圆盘将匀速转动解析：由于磁感线的条数不变，故铜盘转动过程中，穿过铜盘的磁通量不变，故A错误；根据右手定则可知，电流从D流出，流向C，因此通过电阻R的电流方向向上，故B错误；圆盘看成无数金属棒组成，转动过程中切割磁感线形成电流，在磁场中的每一条金属棒所受安培力阻碍棒的运动，所以闭合开关S，圆盘将减速转动，若断开开关S，电路中没有感应电流，不存在安培力，那么圆盘将匀速转动，故C错误，D正确。答案：D4.(2022·山东实验中学月考)某同学学习了电磁感应相关知识之后，做了探究性实验：将闭合线圈按图示方式放在电子秤上，线圈上方有一N极朝下竖直放置的条形磁铁，手握磁铁在线圈的正上方静止，此时电子秤的示数为m0。下列说法正确的是()A．将磁铁加速插向线圈的过程中，电子秤的示数小于m0B．将磁铁匀速远离线圈的过程中，电子秤的示数大于m0C．将磁铁加速插向线圈的过程中，线圈中产生的电流沿逆时针方向(俯视)D．将磁铁匀速插向线圈的过程中，磁铁减少的重力势能等于线圈中产生的焦耳热解析：将条形磁铁插入线圈或远离线圈的过程中，穿过线圈的磁通量发生了变化，线圈中产生了感应电流，线圈与条形磁铁会发生相互作用，根据楞次定律的推论“来拒去留”可知，在将磁铁插向线圈(无论是匀速、加速还是减速)的过程中，线圈与磁铁相互排斥，导致电子秤的示数大于m0，在磁铁远离线圈(无论是匀速、加速还是减速)的过程中，线圈与磁铁相互吸引，导致电子秤的示数小于m0，A、B错误；根据楞次定律可判断，将磁铁加速插向线圈时，线圈中产生的感应电流沿逆时针方向(俯视)，C正确；磁铁匀速插向线圈的过程中，磁铁受到重力、拉力、斥力作用，重力和拉力的合力做的功等于线圈中产生的焦耳热，D错误。答案：C热点三楞次定律推论的应用5．(2022·山东潍坊模拟)如图甲所示，绝缘的水平桌面上放置一个金属圆环，在圆环的正上方放置一个螺线管，在螺线管中通入电流如图乙所示，电流从螺线管a端流入为正。以下说法正确的是()A．0～1s内圆环面积有扩张的趋势B．1s末圆环对桌面的压力小于圆环的重力C．1～2s内和2～3s内圆环中的感应电流方向相反D．从上往下看，0～2s内圆环中的感应电流先沿顺时针方向、后沿逆时针方向解析：0～1s内线圈中电流增大，产生的磁场增大，金属环中磁通量增大，有面积缩小趋势，故A错误；螺线管中电流最大时电流变化率为0，所以1s末金属环中感应电流为零，螺线管与金属环间无相互作用，所以1s末圆环对桌面的压力等于圆环的重力，故B错误；1～2s内正向电流减小，2～3s内反向电流增大，根据楞次定律得，金属环中感应电流的磁场方向不变，感应电流方向不变，故C错误；0～1s内线圈中电流增大，产生的磁场增大，金属环中磁通量增大，根据楞次定律可知，从上往下看，0～1s内圆环中的感应电流沿顺时针方向，1～2s线圈中电流减小，产生的磁场减弱，金属环中磁通量减小，根据楞次定律可知，从上往下看，1～2s内圆环中的感应电流沿逆时针方向，故D正确。答案：D热点四“三定则、一定律”的综合应用6．(多选)(2022·山西平遥中学模拟)如图甲所示，一个竖直固定的金属圆环c，环面靠近并正对一个螺线管，螺线管的a、b端输入电流如图乙所示(规定从a端流入为正)，则下列说法正确的是()A．在0～t1时间内，金属环受到向右的安培力B．在t1～t2时间内，金属环受到向右的安培力C．在t2～t3时间内，金属环受到向左的安培力D．在t3～t4时间内，金属环受到向左的安培力解析：在0时刻螺线管中的电流为零，对金属圆环的作用力为零，0～t1螺线管中的电流在增大，穿过金属圆环中的磁通量也在增大，由楞次定律得，金属圆环中产生与螺线管中反向的电流，反向电流相互排斥，所以可知金属圆环受到向左的安培力，故A错误；t1～t2时间内，螺线管中的电流在减小，由楞次定律得，金属圆环中的电流方向与之相同，所以金属圆环受到吸引力，即金属圆环受到向右的安培力，故B正确；t2～t3时间内，电流在增大，由楞次定律得，金属圆环中的电流方向与之相反，所以可知金属圆环受到向左的安培力，故C正确；t3～t4时间内，螺线管中的电流在减小，由楞次定律得，金属圆环中的电流方向与之相同，所以金属圆环受到吸引力，即金属圆环受到向右的安培力，故D错误。答案：BC[B组综合提能练]7．(2022·重庆巴蜀中学月考)某国产高端手机集成了很多高精尖技术，其中有一项功能尤其引人关注，即双向无线超级快充，大大方便了人们的生活。无线正向充电原理图如图所示，充电底座接交流电源，对充电底座供电，充电底座内的送电线圈可产生交变磁场，从而使手机内的受电线圈产生交变电流，再经整流电路转变成直流电后对手机电池充电。如图乙所示，若在某段时间内，磁场垂直于受电线圈平面向上穿过线圈，其磁感应强度逐渐增强。下列说法正确的是()A．无线充电时，手机上受电线圈的工作原理是“电流的磁效应”B．送电线圈内的电流大小在逐渐减小C．受电线圈中感应电流方向由c→dD．受电线圈有扩张趋势解析：本题以生活中的手机无线充电为背景考查互感现象。无线充电时，手机上受电线圈的工作原理是电磁感应，故A错误；由穿过受电线圈的磁感应强度逐渐增强可知，送电线圈内的电流大小在逐渐增大，故B错误；由楞次定律可知，穿过受电线圈的磁场增强，则受电线圈中感应电流的磁场与原磁场方向相反，即受电线圈中感应电流的磁场方向向下，再根据安培定则可知，受电线圈中感应电流方向由c→d，故C正确；根据楞次定律的推论“增缩减扩”可知，受电线圈有收缩趋势，故D错误。答案：C8．(2022·广西桂林模拟)感应式发电机如图所示，a、b、c、d是空间四个可用电刷与铜盘边缘接触的点，O1、O2是铜盘轴线导线的接线端，M、N是电流表的接线端。现在将铜盘转动，能观察到感应电流的是()A．将电流表的接线端M、N分别连接a、c位置B．将电流表的接线端M、N分别连接O1、a位置C．将电流表的接线端M、N分别连接O1、O2位置D．将电流表的接线端M、N分别连接c、d位置解析：当铜盘转动时，其切割磁感线产生感应电动势，此时铜盘相当于电源，铜盘边缘和中心相当于电源的两个极，要想观察到感应电流，M、N应分别连接电源的两个极即可，B正确。答案：B9．(多选)现代科学研究中常要用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。如图所示，上面为侧视图，上、下为电磁铁的两个磁极，电磁铁线圈中电流的大小可以变化；下面为磁极之间真空室的俯视图。现有一个电子在真空室中做圆周运动，从上往下看电子沿逆时针方向做加速运动。则下列判断正确的是()A．通入螺线管的电流在增强B．通入螺线管的电流在减弱C．电子在轨道中做圆周运动的向心力是电场力D．电子在轨道中加速的驱动力是电场力解析：从上往下看电子沿逆时针方向做加速运动，表明感应电场沿顺时针方向，图示电磁铁螺线管电流产生的磁场方向竖直向上，根据楞次定律和安培定则得，当磁场正在增强时，产生的感应电场沿顺时针方向，故A正确，B错误；电子所受感应电场力方向沿切线方向，电子在轨道中做加速圆周运动是由电场力驱动的，故C错误，D正确。答案：AD10.(多选)(2022·广西百校大联考)研究性学习小组的同学设计的防止电梯坠落的应急安全装置如图所示，在电梯轿厢上安装上永久磁铁，电梯的井壁上铺设线圈，能在电梯突然坠落时减小对人员的伤害。关于该装置，下列说法正确的是()A．当电梯突然坠落时，该安全装置可起到阻碍电梯下落的作用B．当电梯突然坠落时，该安全装置可使电梯停在空中C．当电梯坠落至图示位置时，闭合线圈A、B中的电流方向相同D．当电梯坠落至图示位置时，闭合线圈A、B都在阻碍电梯下落解析：若电梯突然坠落，将线圈闭合时，线圈内的磁通量发生变化，将在线圈中产生感应电流，感应电流会阻碍相对运动，可起到应急避险的作用，故A正确；感应电流会阻碍相对运动，但不能阻止运动，故B错误；当电梯坠落至题图所示位置时，闭合线圈A中向上的磁场减弱，感应电流的方向从上向下看是沿逆时针方向，B中向上的磁场增强，感应电流的方向从上向下看是沿顺时针方向，可知A与B中的感应电流方向相反，故C错误；结合A的分析可知，当电梯坠落至题图所示位置时，闭合线圈A、B都在阻碍电梯下落，故D正确。答案：AD11.(多选)(2022·山东青岛一模)如图所示，距地面h高处水平放置间距为L的两条光滑平行金属导轨，导轨左端接有电动势为E的电源，质量为m的金属杆静置于导轨上，与导轨垂直且接触良好，空间有竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场。现将开关S闭合，一段时间后金属杆从导轨右端水平飞出，测得其水平射程为d，下列说法正确的是()A．金属杆离开导轨前做匀变速直线运动B．金属杆离开导轨前做非匀变速直线运动C．电源消耗的电能为eq\f(mdE,BL)eq\r(\f(g,2h))D．从闭合开关到金属杆刚要落地时，金属杆受到的冲量为meq\r(2gh＋\f(gd2,2h))解析：本题考查单金属杆与电源串联模型。开关S闭合后，金属杆受向右的安培力而做加速运动，随速度的增加，金属杆切割磁感线产生的感应电动势逐渐变大，因为此感应电动势与原电源电动势反向，可知电路中电流减小，金属杆受到的安培力减小，则金属杆离开导轨前做非匀变速直线运动，选项A错误，B正确；金属杆做平抛运动的初速度v＝deq\r(\f(g,2h))，由动量定理得Beq\x\to(I)LΔt＝mv，又q＝eq\x\to(I)Δt，电源消耗的电能E电＝Eeq\x\to(I)t＝Eq＝eq\f(Emd,BL)eq\r(\f(g,2h))，选项C正确；金属杆落地时的速度v′＝eq\r(v2＋2gh)＝eq\r(\f(d2g,2h)＋2gh)，从闭合开关到金属杆刚要落地时，根据动量定理可知，金属杆受到的冲量I＝mv′＝meq\r(2gh＋\f(gd2,2h))，选项D正确。答案：BCD12．(多选)(2022·广东广州模拟)如图所示，光滑固定的金属导轨M、N水平放置，两根初速度为零、质量均为m的导体棒P、Q平行放置在导轨上，形成一个闭合回路。一个质量为M的条形磁铁从a处由静止下落，当下落到b处时，磁铁的速度为v0，两个导体棒的速度均为v。重力加速度为g，a、b之间的高度为h，不计空气阻力，在磁铁从a到b的下落过程中，以下说法不正确的是()A．因为P、Q中的感应电流方向相反，故P、Q之间的安培力为斥力，P、Q将相互远离B．P、Q受到的安培力方向竖直向下C．回路中产生的热量为Mg