2020版高考物理一輪復習 課后限時集訓27 電磁感應現(xiàn)象 楞次定律（含解析）新人教版

課后限時集訓(二十七) 電磁感應現(xiàn)象 楞次定律(建議用時：40分鐘)基礎對點練題組一：感應電流的產(chǎn)生1(2017·全國卷)掃描隧道顯微鏡(STM)可用來探測樣品表面原子尺度上的形貌。為了有效隔離外界振動對STM的擾動，在圓底盤周邊沿其徑向?qū)ΨQ地安裝若干對紫銅薄板，并施加磁場來快速衰減其微小振動，如圖所示。無擾動時，按下列四種方案對紫銅薄板施加恒磁場；出現(xiàn)擾動后，對于紫銅薄板上下及左右振動的衰減最有效的方案是()A B CDA底盤上的紫銅薄板出現(xiàn)擾動時，其擾動方向不確定，在選項C這種情況下，紫銅薄板出現(xiàn)上下或左右擾動時，穿過薄板的磁通量難以改變，不能發(fā)生電磁感應現(xiàn)象，沒有阻尼效應；在選項B、D這兩種情況下，紫銅薄板出現(xiàn)上下擾動時，也沒有發(fā)生電磁阻尼現(xiàn)象；選項A這種情況下，不管紫銅薄板出現(xiàn)上下或左右擾動時，都發(fā)生電磁感應現(xiàn)象，產(chǎn)生電磁阻尼效應，選項A正確。2(多選)(2015·全國卷)1824年，法國科學家阿拉果完成了著名的“圓盤實驗”。實驗中將一銅圓盤水平放置，在其中心正上方用柔軟細線懸掛一枚可以自由旋轉(zhuǎn)的磁針，如圖所示。實驗中發(fā)現(xiàn)，當圓盤在磁針的磁場中繞過圓盤中心的豎直軸旋轉(zhuǎn)時，磁針也隨著一起轉(zhuǎn)動起來，但略有滯后。下列說法正確的是()A圓盤上產(chǎn)生了感應電動勢B圓盤內(nèi)的渦電流產(chǎn)生的磁場導致磁針轉(zhuǎn)動C在圓盤轉(zhuǎn)動的過程中，磁針的磁場穿過整個圓盤的磁通量發(fā)生了變化D圓盤中的自由電子隨圓盤一起運動形成電流，此電流產(chǎn)生的磁場導致磁針轉(zhuǎn)動ABA當圓盤轉(zhuǎn)動時，圓盤的半徑切割磁針產(chǎn)生的磁場的磁感線，產(chǎn)生感應電動勢，選項A正確； B如圖所示，銅圓盤上存在許多小的閉合回路，當圓盤轉(zhuǎn)動時，穿過小的閉合回路的磁通量發(fā)生變化，回路中產(chǎn)生感應電流，根據(jù)楞次定律，感應電流阻礙其相對運動，但抗拒不了相對運動，故磁針會隨圓盤一起轉(zhuǎn)動，但略有滯后，選項B正確；C在圓盤轉(zhuǎn)動過程中，磁針的磁場穿過整個圓盤的磁通量始終為零，選項C錯誤；D圓盤呈電中性，轉(zhuǎn)動時不會形成電流，選項D錯誤。3法拉第在1831年發(fā)現(xiàn)了“磁生電”現(xiàn)象。如圖所示，他把兩個線圈繞在同一個軟鐵環(huán)上，線圈A和電池連接，線圈B用導線連通，導線下面平行放置一個小磁針。實驗中可能觀察到的現(xiàn)象是()A用一節(jié)電池作電源小磁針不偏轉(zhuǎn)，用十節(jié)電池作電源小磁針會偏轉(zhuǎn)B線圈B匝數(shù)較少時小磁針不偏轉(zhuǎn)，匝數(shù)足夠多時小磁針會偏轉(zhuǎn)C線圈A和電池連接瞬間，小磁針會偏轉(zhuǎn)D線圈A和電池斷開瞬間，小磁針不偏轉(zhuǎn)C根據(jù)“磁生電”即電磁感應現(xiàn)象的產(chǎn)生條件，線圈B中只有磁通量變化時才能產(chǎn)生感應電流，因此無論線圈B匝數(shù)多少，線圈A連接電池多少，都不能在線圈B中產(chǎn)生感應電流，選項A、B錯誤。只有在線圈A和電池連接或斷開的瞬間，線圈B中才能產(chǎn)生感應電流，電流產(chǎn)生磁場，使導線下面平行放置的小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，選項C正確，D錯誤。題組二：楞次定律及其推論的應用4美國大眾科學月刊網(wǎng)站報道，美國明尼蘇達大學的研究人員發(fā)現(xiàn)：一種具有獨特屬性的新型合金能夠?qū)崮苤苯愚D(zhuǎn)化為電能。具體而言，只要略微提高溫度，這種合金就會變成強磁性合金，從而使環(huán)繞它的線圈中產(chǎn)生電流，其簡化模型如圖所示。A為圓柱形合金材料，B為線圈，套在圓柱形合金材料上，線圈的半徑大于合金材料的半徑?，F(xiàn)對A進行加熱，則()AB中將產(chǎn)生逆時針方向的電流BB中將產(chǎn)生順時針方向的電流CB線圈有收縮的趨勢DB線圈有擴張的趨勢D合金材料加熱后，合金材料成為磁體，通過線圈B的磁通量增大，由于線圈B內(nèi)有兩個方向的磁場，由楞次定律可知線圈只有擴張，才能阻礙磁通量的變化，C錯誤，D正確；由于不知道極性，無法判斷感應電流的方向，A、B錯誤。5(2019·洛陽模擬)如圖所示為安檢門原理圖，左邊門框中有一通電線圈，右邊門框中有一接收線圈。工作過程中某段時間通電線圈中存在順時針方向均勻增大的電流，則()A無金屬片通過時，接收線圈中的感應電流方向為順時針B無金屬片通過時，接收線圈中的感應電流增大C有金屬片通過時，接收線圈中的感應電流方向為順時針D有金屬片通過時，接收線圈中的感應電流大小發(fā)生變化D當左側線圈中通有不斷增大的順時針方向的電流時，知穿過右側線圈的磁通量向右，且增大，根據(jù)楞次定律，右側線圈中產(chǎn)生逆時針方向的電流，即使有金屬片通過時，接收線圈中的感應電流方向仍然為逆時針，故A、C錯誤；通電線圈中存在順時針方向均勻增大的電流，則通電線圈中的磁通量均勻增大，所以穿過右側線圈中的磁通量均勻增大，則磁通量的變化率是定值，由法拉第電磁感應定律可知，接收線圈中的感應電流不變，故B錯誤；有金屬片通過時，則穿過金屬片中的磁通量發(fā)生變化時，金屬片中也會產(chǎn)生感應電流，感應電流的方向與接收線圈中的感應電流的方向相同，所以也會將該空間中的磁場的變化削弱一些，引起接收線圈中的感應電流大小發(fā)生變化，故D正確。6(2016·海南高考)如圖所示，一圓形金屬環(huán)與兩固定的平行長直導線在同一豎直平面內(nèi)，環(huán)的圓心與兩導線距離相等，環(huán)的直徑小于兩導線間距。兩導線中通有大小相等、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)上的感應電流方向為順時針方向C金屬環(huán)向左側直導線靠近，則環(huán)上的感應電流方向為逆時針方向D金屬環(huán)向右側直導線靠近，則環(huán)上的感應電流方向為逆時針方向D當金屬環(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，沒有感應電流產(chǎn)生，選項A、B錯誤；當金屬環(huán)向左移動時，穿過環(huán)的磁通量垂直紙面向外且增加，根據(jù)楞次定律可知，環(huán)上產(chǎn)生順時針方向的感應電流，故選項C錯誤；當金屬環(huán)向右移動時，穿過環(huán)的磁通量垂直紙面向里且增加，根據(jù)楞次定律可知，環(huán)上產(chǎn)生逆時針方向的感應電流，故選項D正確。題組三：右手定則的應用7(多選)在北半球，地磁場的水平分量由南向北，豎直分量豎直向下。北京平安大街上，如圖所示，某人騎車從東往西行駛，則下列說法正確的是()A自行車左車把的電勢比右車把的電勢高B自行車左車把的電勢比右車把的電勢低C圖中輻條AB此時A端比B端的電勢高D圖中輻條AB此時A端比B端的電勢低AD從東往西，車把切割地磁場的豎直分量，由右手定則知左車把電勢高，而輻條切割水平分量，B端電勢高，即A、D正確。8. (2019·長興模擬)1831年，法拉第在一次會議上展示了他發(fā)明的圓盤發(fā)電機(圖甲)。它是利用電磁感應原理制成的，是人類歷史上第一臺發(fā)電機。圖乙是這個圓盤發(fā)電機的示意圖：銅盤安裝在水平的銅軸上，它的邊緣正好在兩磁極之間，兩塊銅片C、D分別與轉(zhuǎn)動軸和銅盤的邊緣良好接觸。使銅盤轉(zhuǎn)動，電阻R中就有電流通過。若所加磁場為勻強磁場，回路的總電阻恒定，從左往右看，銅盤沿順時針方向勻速轉(zhuǎn)動，CRD平面與銅盤平面垂直，下列說法正確的是()甲乙A電阻R中沒有電流流過B銅片C的電勢高于銅片D的電勢C保持銅盤不動，磁場變?yōu)榉较虼怪庇阢~盤的交變磁場，則銅盤中有電流產(chǎn)生D保持銅盤不動，磁場變?yōu)榉较虼怪庇阢~盤的交變磁場，則CRD回路中有電流產(chǎn)生C根據(jù)右手定則可知，電流從D點流出，流向C點，因此電流方向為從C向D，由于圓盤在切割磁感線，相當于電源，所以D處的電勢比C處高，A、B錯誤；保持銅盤不動，磁場變?yōu)榉较虼怪庇阢~盤的交變磁場，則穿過銅盤的磁通量發(fā)生變化，故有感應電流產(chǎn)生，但是此時不再切割磁感線，所以CD不能當成電源，故CRD回路中沒有電流產(chǎn)生，C正確，D錯誤。題組四：“一定律、三定則”的應用9.如圖所示，通電導線MN與單匝矩形線圈abcd共面，位置靠近ab且相互絕緣。當MN中電流突然減小時，線圈所受安培力的合力方向()A向左B向右C垂直紙面向外D垂直紙面向里B解法1：當MN中電流突然減小時，單匝矩形線圈abcd垂直紙面向里的磁通量減少，根據(jù)楞次定律，線圈abcd中產(chǎn)生的感應電流方向為順時針方向，由左手定則可知ab邊與cd邊所受安培力方向均向右，所以線圈所受安培力的合力方向向右，B正確。解法2：由對楞次定律中“阻礙”的理解可知，當MN中電流突然減小而導致線圈abcd垂直紙面向里的磁通量減少時，線圈abcd一定會有向右運動的趨勢以“阻礙”其磁通量的減少，所以其所受安培力的合力方向向右，B正確。10.如圖所示，在兩個沿豎直方向的勻強磁場中，分別放入兩個完全一樣的水平金屬圓盤a和b。它們可以繞豎直軸自由轉(zhuǎn)動，用導線通過電刷把它們相連。當圓盤a轉(zhuǎn)動時()A圓盤b總是與a沿相同方向轉(zhuǎn)動B圓盤b總是與a沿相反方向轉(zhuǎn)動C若B1、B2同向，則a、b轉(zhuǎn)向相同D若B1、B2反向，則a、b轉(zhuǎn)向相同D當圓盤a轉(zhuǎn)動時，由于切割磁感線而產(chǎn)生感應電流，該電流流入b盤中，在磁場中由于受安培力b盤會轉(zhuǎn)動。但若不知B1、B2的方向關系，則b盤與a盤的轉(zhuǎn)向關系將無法確定，故A、B錯誤。設B1、B2同向且向上，a盤逆時針轉(zhuǎn)動，則由右手定則可知a盤中的感應電流由aa，b盤受力將順時針轉(zhuǎn)動，故C錯誤。同理可判定D項正確?？键c綜合練11如圖所示，一質(zhì)量為m的條形磁鐵用細線懸掛在天花板上，細線從一水平金屬圓環(huán)中穿過?，F(xiàn)將環(huán)從位置釋放，環(huán)經(jīng)過磁鐵到達位置。設環(huán)經(jīng)過磁鐵上端和下端附近時細線的張力分別為FT1和FT2，重力加速度大小為g，則 ()AFT1>mg，F(xiàn)T2>mgBFT1<mg，F(xiàn)T2<mgCFT1>mg，F(xiàn)T2<mgDFT1<mg，F(xiàn)T2>mgA金屬環(huán)從位置靠近磁鐵上端，因產(chǎn)生感應電流，故“阻礙”相對運動，知金屬環(huán)與條形磁鐵相互排斥，故繩的拉力FT1>mg。同理，當金屬環(huán)離開磁鐵下端時，金屬環(huán)與磁鐵相互吸引，因而繩的拉力FT2>mg，故A正確。12(2019·許昌模擬)如圖所示，一個閉合三角形導線框ABC位于豎直平面內(nèi)，其下方(略靠前)固定一根與線框平面平行的水平直導線，導線中通以圖示方向的恒定電流。釋放線框，它由實線位置下落到虛線位置未發(fā)生轉(zhuǎn)動，在此過程中 ()A線框中感應電流方向依次為ACBAABCAB線框的磁通量為零時，感應電流卻不為零C線框所受安培力的合力方向依次為向上向下向上D線框做自由落體運動B根據(jù)安培定則，通電直導線的磁場在上方垂直紙面向外，在下方垂直紙面向里；離導線近的地方磁感應強度大，離導線遠的地方磁感應強度小，線框從上向下靠近導線的過程中，垂直紙面向外的磁通量增加，根據(jù)楞次定律，線框中產(chǎn)生順時針方向的電流；穿越導線時，上方垂直紙面向外的磁場和下方垂直紙面向里的磁場疊加，先是垂直紙面向外的磁通量減小，之后變成垂直紙面向里的磁通量增大，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；垂直紙面向里的磁通量變成最大后，線框繼續(xù)向下運動，垂直紙面向里的磁通量減小，這時的電流方向又變成了順時針，即感應電流方向依次為ACBAABCAACBA，故A錯誤；根據(jù)A中的分析，線框穿越導線時，始終有感應電流存在，故B正確；根據(jù)楞次定律，安培力始終阻礙線框相對磁場的運動，故安培力的方向始終向上，線框不可能做自由落體運動，故C、D錯誤。13如圖所示，在一固定水平放置的閉合導體圓環(huán)上方，有一條形磁鐵，從離地面高h處由靜止開始下落，最后落在水平地面上。磁鐵下落過程中始終保持豎直方向，并從圓環(huán)中心穿過圓環(huán)，而不與圓環(huán)接觸。若不計空氣阻力，重力加速度為g，下列說法中正確的是()A在磁鐵下落的整個過程中，圓環(huán)中的感應電流方向先逆時針后順時針(從上向下看圓環(huán))B磁鐵在整個下落過程中，受圓環(huán)對它的作用力先豎直向上后豎直向下C磁鐵在整個下落過程中，它的機械能不變D磁鐵落地時的速率一定等于A當條形磁鐵靠近圓環(huán)時，穿過圓環(huán)的磁通量增加，根據(jù)楞次定律可判斷圓環(huán)中感應電流的方向為逆時針(從上向下看圓環(huán))，當條形磁鐵遠離圓環(huán)時，穿過圓環(huán)的磁通量減小，根據(jù)楞次定律可判斷圓環(huán)中感應電流的方向為順時針(從上向下看圓環(huán))，A正確；根據(jù)楞次定律的推論“來拒去留”原則，可判斷磁鐵在整個下落過程中，受圓環(huán)對它的作用力始終豎直向上，B錯誤；磁鐵在整個下落過程中，由于受到磁場力的作用，機械能不守恒，C錯誤；若磁鐵從高度h處做自由落體運動，其落地時的速度v，但磁鐵穿過圓環(huán)的過程中要產(chǎn)生一部分電熱，根據(jù)能量守恒定律可知，其落地速度一定小于，D錯誤。14(多選)(2019·瀘州質(zhì)檢)如圖所示，兩個線圈套在同一個鐵芯上，線圈的繞向在圖中已經(jīng)標出。左線圈連著平行導軌M和N，導軌電阻不計，在導軌垂直方向上放著金屬棒ab，金屬棒處在垂直于紙面向外的勻強磁場中，下列說法中正確的是 ()A當金屬棒ab向右勻速運動時，a點電勢高于b點，c點電勢高于d點B當金屬棒ab向右勻速運動時，b點電勢高于a點，c點與d點等電勢C當金屬棒ab向右加速運動時，b點電勢高于a點，c點電勢高于d點D當金屬棒ab向右加速運動時，b點電勢高于a點，d點電勢高于c點BD當金屬棒向右勻速運動而切割磁感線時，金屬棒產(chǎn)生恒定感應電動勢，由右手定則判斷電流方向為ab。根據(jù)電流從電源(ab相當于電源)正極流出沿外電路回到電源負極的特點，可以判斷b點電勢高于a點。又左線圈中的感應電動勢恒定，則感應電流也恒定，所以穿過右線圈的磁通量保持不變，不產(chǎn)生感應電流。當ab向右做加速運動時，由右手定則可推斷b>a，電流沿逆時針方向。又由EBlv可知ab導體兩端的電勢不斷增大，那么左邊電路中的感應電流也不斷增大，由安培定則可判斷它在鐵芯中的磁感線方向是沿逆時針方向的，并且磁感應強度不斷增強，所以右邊電路線圈中向上的磁通量不斷增加。由楞次定律可判斷右邊電路的感應電流方向應沿逆時針，而在右線圈組成的電路中，感應電動勢僅產(chǎn)生在繞在鐵芯上的那部分線圈上。把這個線圈看成電源，由于電流是從c沿內(nèi)電路(即右線圈)流向d，因此d點電勢高于c點，綜上可得，選項B、D正確。15(多選)(2019·鄭州模擬)如圖甲所示，等離子氣流由左方連續(xù)以速度v0射入M和N兩板間的勻強磁場中，ab直導線與M、N相連接，線圈A與直導線cd連接，線圈A內(nèi)有按圖乙所示規(guī)律變化的磁場，且規(guī)定向左為磁場B的正方向，則下列敘述正確的是()甲乙A01 s內(nèi)，ab、cd導線互相排斥B12 s內(nèi)，ab、cd導線互相吸引C23 s內(nèi)，ab、cd導線互相吸引D34 s內(nèi)，ab、cd導線互相排斥BD根據(jù)左手定則，可判定等離子氣流中的正離子向上極板M偏轉(zhuǎn)，負離子向下極板N偏轉(zhuǎn)，所以ab中電流方向是由a流向b的。在第1 s內(nèi)，線圈A內(nèi)磁場方向向右，磁感應強度減小，由楞次定律可知感應電流方向是由c流向d的，根據(jù)ab、cd內(nèi)電流的流向關系，可知兩導線相互吸引，A錯誤；在第2 s內(nèi)，線圈A內(nèi)磁場方向向左，磁感應強度增加，由楞次定律可知感應電流的方向是由c向d的，根據(jù)電流的流向關系可知兩導線相互吸引，B正確；同理可以判斷C錯誤，D正確。- 8 -