2020高考物理單元卷 電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律

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1、 第四模塊 第9章 第1單元 一、選擇題 1．(2020年海南卷)一航天飛機(jī)下有一細(xì)金屬桿，桿指向地心．若僅考慮地磁場(chǎng)的影響，則當(dāng)航天飛機(jī)位于赤道上空 (　　) A．由東向西水平飛行時(shí)，金屬桿中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向一定由上向下 B．由西向東水平飛行時(shí)，金屬桿中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向一定由上向下 C．沿經(jīng)過(guò)地磁極的那條經(jīng)線由南向北水平飛行時(shí)，金屬桿中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向一定由下向上 D．沿經(jīng)過(guò)地磁極的那條經(jīng)線由北向南水平飛行時(shí)，金屬桿中一定沒(méi)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 圖18 解析：如圖18所示，設(shè)觀察方向?yàn)槊嫦虮狈?，左西右東，則地磁場(chǎng)方向平行赤道表面向北，若飛機(jī)由東向西飛行時(shí)，

2、則右手定則可判斷出電動(dòng)勢(shì)方向?yàn)橛缮舷蛳?；若飛機(jī)由西向東飛行時(shí)，由右手定則可判斷出電動(dòng)勢(shì)方向?yàn)橛上孪蛏?，A對(duì)B錯(cuò)；沿著經(jīng)過(guò)地磁極的那條經(jīng)線運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度方向平行于磁場(chǎng)，金屬桿中一定沒(méi)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，C錯(cuò)D對(duì)． 答案：AD 2．如圖19所示，在平面上有兩條相互垂直且彼此絕緣的長(zhǎng)通電直導(dǎo)線，以它們?yōu)樽鴺?biāo)軸構(gòu)成一個(gè)平面直角坐標(biāo)系．四個(gè)相同的閉合圓形線圈在四個(gè)象限中完全對(duì)稱放置，兩條導(dǎo)線中電流大小與變化情況相同，電流方向如圖所示，當(dāng)兩條導(dǎo)線中的電流都開(kāi)始增大時(shí)，四個(gè)線圈a、b、c、d中感應(yīng)電流的情況是 (　　) 　　　　 A．線圈a中無(wú)感應(yīng)電流 B．線圈b中無(wú)感應(yīng)電流 C．線圈c中

3、有順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流 D．線圈d中有逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流 解析：由安培定則判斷磁場(chǎng)方向如圖20所示，故線圈a、c中有電流．再根據(jù)楞次定律可知線圈a電流為逆時(shí)針，c為順時(shí)針，A錯(cuò)，C對(duì)．而線圈b、d中合磁通量為零，無(wú)感應(yīng)電流，B對(duì)D錯(cuò)． 答案：BC 圖21 3．如圖21所示，虛線a′b′c′d′內(nèi)為一勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)方向豎直向下，矩形閉合金屬線框abcd以一定的速度沿光滑絕緣水平面向磁場(chǎng)區(qū)域運(yùn)動(dòng)．下圖所給出的是金屬框的四個(gè)可能達(dá)到的位置，則金屬框的速度不可能為零的位置是 (　　) 解析：當(dāng)線框完全處于磁場(chǎng)中時(shí)，線框中無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生，線框不受力，將做勻速直線運(yùn)動(dòng)，其速度

4、不可能為零，故C對(duì)． 答案：C 4．如圖22所示，水平桌面上放有一個(gè)閉合鋁環(huán)，在鋁環(huán)軸線上方有一個(gè)條形磁鐵．當(dāng)條形磁鐵沿軸線豎直向下迅速移動(dòng)時(shí)，下列判斷正確的是 圖22 (　　) A．鋁環(huán)有收縮趨勢(shì)，對(duì)桌面壓力減小 B．鋁環(huán)有收縮趨勢(shì)，對(duì)桌面壓力增大 C．鋁環(huán)有擴(kuò)張趨勢(shì)，對(duì)桌面壓力減小 D．鋁環(huán)有擴(kuò)張趨勢(shì)，對(duì)桌面壓力增大 解析：磁鐵向下運(yùn)動(dòng)，線圈中的磁通量增加，線圈只有縮小，才能阻礙磁通量的增加，并對(duì)桌面壓力增大，故B項(xiàng)正確． 答案：B 5．(2008年四川卷)在沿水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一圓形金屬線圈可繞沿其直徑的豎直軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)．開(kāi)始時(shí)線圈靜止，線圈平面與磁

5、場(chǎng)方向既不平行也不垂直，所成的銳角為α.在磁場(chǎng)開(kāi)始增強(qiáng)后的一個(gè)極短時(shí)間內(nèi)，線圈平面 (　　) A．維持不動(dòng) B．將向使α減小的方向轉(zhuǎn)動(dòng) C．將向使α增大的方向轉(zhuǎn)動(dòng) D．將轉(zhuǎn)動(dòng)，因不知磁場(chǎng)方向，不能確定α?xí)龃筮€是會(huì)減小 解析：由楞次定律可知，當(dāng)磁場(chǎng)開(kāi)始增強(qiáng)時(shí)，線圈平面轉(zhuǎn)動(dòng)的效果是為了減小線圈磁通量的增加，而線圈平面與磁場(chǎng)間的夾角越小時(shí)，通過(guò)的磁通量越小，所以將向使a減小的方向轉(zhuǎn)動(dòng)． 圖23 答案：B 6．(2010年福建模擬)如圖23所示為兩個(gè)同心閉合線圈的俯視圖，若內(nèi)線圈通有圖示方向的電流I1，則當(dāng)I1增大時(shí)，外線圈中的感應(yīng)電流I2的方向及I2受到的安培力F的方向分

6、別是 (　　) A．I2順時(shí)針?lè)较?，F(xiàn)沿半徑指向圓心 B．I2順時(shí)針?lè)较?，F(xiàn)沿半徑背離圓心向外 C．I2逆時(shí)針?lè)较?，F(xiàn)沿半徑指向圓心 D．I2逆時(shí)針?lè)较?，F(xiàn)沿半徑背離圓心向外 解析：本題考查通電螺旋管的磁場(chǎng)分布、楞次定律等知識(shí)點(diǎn)．根據(jù)通電螺旋管的磁場(chǎng)分布可知，線圈中磁場(chǎng)的方向垂直于紙面向里，當(dāng)I1增大時(shí)，線圈中磁通量增加，由楞次定律可知，外線圈中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)在線圈內(nèi)部垂直于紙面向外，由右手螺旋定則可知外線圈中感應(yīng)電流I2沿逆時(shí)針?lè)较颍硗?，?dāng)I1增大時(shí)，線圈中磁通量增加，I2受到的安培力F有使線圈所圍面積增大的效果，所以F沿半徑背離圓心． 答案：D 7．如圖24所示，MN、G

7、H為平行導(dǎo)軌，AB、CD為跨在導(dǎo)軌上的兩根桿，導(dǎo)軌和橫桿均為導(dǎo)體，有勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌所在的平面，方向如圖24所示．用I表示回路中的電流，則 (　　) A．當(dāng)AB不動(dòng)而CD向右滑動(dòng)時(shí)，I≠0且沿順時(shí)針?lè)较? B．當(dāng)AB向左、CD向右滑動(dòng)且速度相等時(shí)，I＝0 C．當(dāng)AB、CD都向右滑動(dòng)且速度相等時(shí)，I＝0 D．當(dāng)AB、CD都向右滑動(dòng)，且AB速度大于CD時(shí)，I≠0，且沿逆時(shí)針?lè)较? 圖24 解析：選項(xiàng)A中，由右手定則可知，電流沿逆時(shí)針?lè)较?；選項(xiàng)B中，當(dāng)AB向左、CD向右滑動(dòng)時(shí)，回路ABDC的磁通量變化，I≠0；選項(xiàng)C中，當(dāng)AB、CD都向右滑動(dòng)且速度相等時(shí)，回路ABDC的面積不變，磁通

8、量不變化，I＝0；選項(xiàng)D中，AB、CD都向右滑動(dòng)，AB速度大于CD時(shí)，回路ABDC的面積減小，磁通量變化，I≠0.根據(jù)楞次定律，電流方向沿順時(shí)針?lè)较颍蔬xC. 答案：C 8．如圖25所示，一閉合的金屬環(huán)從靜止開(kāi)始由高處下落通過(guò)條形磁鐵后繼續(xù)下落，空氣阻力不計(jì)，則在圓環(huán)下落的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是 (　　) 圖25 A．在磁鐵的上方時(shí)，圓環(huán)的加速度小于g，在下方大于g B．在磁鐵的上方時(shí)，圓環(huán)的加速度小于g，在圓環(huán)下方時(shí)也小于g C．圓環(huán)在磁鐵的上方時(shí)，加速度小于g，在下方時(shí)等于g D．圓環(huán)在磁鐵的上方時(shí)，加速度大于g，在下方時(shí)小于g 解析：金屬環(huán)下落通過(guò)條形磁鐵時(shí)，

9、穿過(guò)閉合線圈的磁通量發(fā)生了變化，因而發(fā)生了電磁感應(yīng)現(xiàn)象而產(chǎn)生了感應(yīng)電流，使金屬環(huán)受磁鐵的磁場(chǎng)所施的安培力，因而不再是只受重力作用，加速度不再是重力加速度，而要由重力和安培力的合力來(lái)決定．重力是恒力，所以該題的核心就是要判定金屬環(huán)所受安培力的方向．由楞次定律來(lái)判定：感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙原磁場(chǎng)的變化，即總是阻礙導(dǎo)體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，意思是：總是阻礙導(dǎo)體間的距離變化，因此環(huán)在磁鐵上方下落時(shí)，磁場(chǎng)力總是阻礙環(huán)下落，即a

10、大線圈P相接，導(dǎo)軌上放一導(dǎo)線ab，大線圈P內(nèi)有同圓心的閉合小線圈M，要使M中產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流，則導(dǎo)線ab的運(yùn)動(dòng)是 (　　) A．勻速向右運(yùn)動(dòng)　　　　　 B．加速向右運(yùn)動(dòng) C．減速向右運(yùn)動(dòng) D．加速向左運(yùn)動(dòng) 圖26 解析：此題可通過(guò)運(yùn)用楞次定律的解題步驟來(lái)判定． (1)M中感應(yīng)電流為順時(shí)針?lè)较?，由安培定則可知感應(yīng)電流的磁場(chǎng)垂直紙面向里． (2)由楞次定律判定得穿過(guò)小線圈M的磁通量的變化有兩種情況：一是垂直紙面向內(nèi)減少，一是垂直紙面向外增加． (3)由于穿過(guò)小線圈M的磁場(chǎng)由大線圈P中的電流產(chǎn)生，所以P中電流的變化應(yīng)該為：順時(shí)針減小或逆時(shí)針增加． (4)P中電流

11、又是由ab的運(yùn)動(dòng)引起的，所以ab的運(yùn)動(dòng)應(yīng)為：向右減速或向左加速． 答案：CD 10．如圖27所示，通過(guò)水平絕緣傳送帶輸送完全相同的銅線圈，線圈均與傳送帶以相同的速度勻速運(yùn)動(dòng)．為了檢測(cè)出個(gè)別未閉合的不合格線圈，讓傳送帶通過(guò)一固定勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)方向垂直于傳送帶，線圈進(jìn)入磁場(chǎng)前等距離排列，穿過(guò)磁場(chǎng)后根據(jù)線圈間的距離，就能夠檢測(cè)出不合格線圈，通過(guò)觀察圖形，判斷下列說(shuō)法正確的是 (　　) 圖27 A．若線圈閉合，進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，線圈相對(duì)傳送帶向后滑動(dòng) B．若線圈不閉合，進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，線圈相對(duì)傳送帶向后滑動(dòng) C．從圖中可以看出，第2個(gè)線圈是不合格線圈 D．從圖中可以看出，第3個(gè)線圈是

12、不合格線圈 解析：由產(chǎn)生電磁感應(yīng)的條件和楞次定律知，A正確，B錯(cuò)誤．由各線圈位置關(guān)系知，C錯(cuò)誤，D正確． 答案：AD 二、計(jì)算題 圖28 11．磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)僅存在于邊長(zhǎng)為2l的正方形范圍內(nèi)，有一個(gè)電阻為R、邊長(zhǎng)為l的正方形導(dǎo)線框abcd，沿垂直于磁感線方向，以速度v勻速通過(guò)磁場(chǎng)，如圖28所示，從ab進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)． (1)畫出穿過(guò)線框的磁通量隨時(shí)間變化的圖象； (2)判斷線框中有無(wú)感應(yīng)電流．若有，請(qǐng)判斷出感應(yīng)電流的方向． 解析：線框穿過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程可分為三個(gè)階段：進(jìn)入磁場(chǎng)階段(只有ab邊在磁場(chǎng)中)、在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)階段(ab、cd兩邊都在磁場(chǎng)中)、離開(kāi)磁場(chǎng)階段

13、(只有cd邊在磁場(chǎng)中)． (1)①線框進(jìn)入磁場(chǎng)階段：t為0→，線框進(jìn)入磁場(chǎng)中的面積隨時(shí)間成正比，S＝lvt，最后為Φ＝BS＝Bl2. ②線框在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)階段：t為→， 線框磁通量為Φ＝Bl2，保持不變． ③線框離開(kāi)磁場(chǎng)階段：t為→，線框磁通量線性減小，最后為零． (2)線框進(jìn)入磁場(chǎng)階段，穿過(guò)線框的磁通量增加，線框中將產(chǎn)生感應(yīng)電流．由右手定則可知，感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较颍? 線框在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)階段，穿過(guò)線框的磁通量保持不變，無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生． 線框離開(kāi)磁場(chǎng)階段，穿過(guò)線框的磁通量減小，線框中將產(chǎn)生感應(yīng)電流．由右手定則可知，感應(yīng)電流方向 圖29 為順時(shí)針?lè)较颍? 答案：(1)如

14、圖29所示． (2)線框進(jìn)入磁場(chǎng)階段，電流方向逆時(shí)針；線框在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)階段，無(wú)電流；線框離開(kāi)磁場(chǎng)階段，電流方向順時(shí)針． 12．我國(guó)鐵路運(yùn)輸能力不足，制約著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展．在每年的“春運(yùn)高峰”和“假日消費(fèi)黃金周”，出行難總是人們議論的焦點(diǎn)話題．因此，我國(guó)需要建設(shè)更多的鐵路，包括發(fā)展高速鐵路． (1)有一種高速磁懸浮列車的設(shè)計(jì)方案，在每節(jié)車廂底部安裝強(qiáng)磁鐵(磁場(chǎng)方向向下)，并在兩條鐵軌之間沿途平放一系列線圈．下列說(shuō)法不正確的是 (　　) A．當(dāng)列車運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)線圈的磁通量會(huì)發(fā)生變化 B．列車速度越快，通過(guò)線圈的磁通量變化越快 C．列車運(yùn)動(dòng)時(shí)，線圈中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流 D．線圈中的感應(yīng)電

15、流的大小與列車速度無(wú)關(guān) (2)磁懸浮列車在行進(jìn)時(shí)會(huì)“浮”在軌道上，從而可高速行駛．高速行駛的原因是列車浮起后 (　　) A．減小了列車的慣性 B．減小了地球與列車的引力 C．減小了列車與鐵軌間的摩擦力 D．減小了列車所受的空氣阻力 (3)假設(shè)列車從靜止開(kāi)始做勻加速運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)500 m的路程后，速度達(dá)到360 km/h，整個(gè)列車的質(zhì)量為1.0×105 kg.如果不計(jì)阻力，在此勻加速階段，求牽引力的最大功率． 解析：(1)由電磁感應(yīng)原理可知，不正確的說(shuō)法為D選項(xiàng)，故應(yīng)選D選項(xiàng)． (2)根據(jù)P＝Fv，當(dāng)列車達(dá)到最大速度勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，有 F＝Fμ P＝Fμv 所以正確選項(xiàng)為C.而列車懸浮不能有效減小空氣阻力，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤． (3)根據(jù)v2＝v＋2ax，將v＝360 km/h＝100 m/s，v0＝0，x＝500 m代入可解得 a＝＝10 m/s2 解得Pmax＝Fv＝mav＝1.0×105 kW 答案：(1)D　(2)C　(3)1.0×105 kW