高考物理一轮总复习专题练习27第十章第1讲电磁感应现象楞次定律含答案

第十章　电磁感应

第1讲　电磁感应现象　楞次定律

选择题(本题共15小题，1～10题为单选，11～15题为多选)

1．(2021·北京高三一模)用图中三套实验装置探究感应电流产生的条件，下列选项中能产生感应电流的操作是(　B　)

A．甲图中，使导体棒AB顺着磁感线方向运动，且保持穿过ABCD中的磁感线条数不变

B．乙图中，使条形磁铁匀速穿过线圈

C．丙图中，开关S闭合后，A、B螺线管相对静止一起竖直向上运动

D．丙图中，开关S保持闭合，使小螺线管A在大螺线管B中保持不动

[解析]　甲图中，使导体棒AB顺着磁感线方向运动，AB不切割磁感线，故不能产生感应电流，另外也可以从保持穿过ABCD中的磁感线条数不变的角度看，磁通量没变化，故也不产生感应电流，A错误；乙图中，使条形磁铁匀速穿过线圈，在磁铁从上向下穿过时，穿过线圈的磁通量会变化，故产生感应电流， B正确；丙图中，开关S闭合后，A、B螺线管相对静止一起竖直向上运动，两线圈没有相对运动，B中的磁通量没变化，故不产生感应电流， C错误；丙图中，开关S保持闭合，使小螺线管A在大螺线管B中保持不动时也不会使B中的磁通量变化，故也不能产生感应电流， D错误。

2．(2021·浙江高三一模)如图是漏电保护器的部分电路图，由金属环，线圈，控制器组成，其工作原理是控制器探测到线圈中有电流时会把入户线断开，即称电路跳闸，下列有关漏电保护器的说法正确的是(　C　)

A．当接负载的电线中电流均匀变化时，绕在铁芯上的线圈中有稳定的电流

B．当接负载的电线短路或电流超过额定值时，漏电保护器会发出信号使电路跳闸

C．只有当接负载的电线漏电时，绕在铁芯上的线圈中才会有电流通过

D．当接负载的电线中电流不稳定时，漏电保护器会发出信号使电路跳闸

[解析]　漏电保护器的工作原理是控制器探测到线圈中有电流时会把入户线断开，线圈的磁通量是由流入负载的导线中的电流和流出负载的导线中的电流在线圈中产生的磁通量的叠加，由于一般情况下，流入负载导线中的电流和流出负载导线中的电流等大反向，故线圈中的磁通量为零，无电流产生。而发生漏电时，流入负载导线中的电流和流出负载导线中的电流大小不等，线圈的磁通量发生变化，有电流产生，故C正确。

3．如图所示，若套在条形磁铁上的弹性金属导线圈Ⅰ突然缩小为线圈Ⅱ，则关于线圈的感应电流及其方向(从上往下看)是(　A　)

A．有顺时针方向的感应电流

B．有逆时针方向的感应电流

C．先逆时针后顺时针方向的感应电流

D．无感应电流

[解析]　穿过线圈的磁通量包括磁体内和磁体外的一部分，总磁通量是向上的。当线圈突然缩小时总磁通量向上增加，原因是磁体外向下穿过线圈的磁通量减少。故由楞次定律判断，感应电流的方向为顺时针方向。

4．(2022·河南高三模拟)如图所示，在光滑绝缘水平面上，有两条固定的相互垂直彼此绝缘的长直导线，通以大小相同的电流I。在角平分线上，对称放置四个相同的圆形金属框。若电流在相同时间间隔Δt内增加相同量ΔI，则(　D　)

A．线圈1中有顺时针方向的感应电流，静止不动

B．线圈2中无感应电流，静止不动

C．线圈3中有顺时针方向的感应电流，沿着对角线向外运动

D．线圈4中有逆时针方向的感应电流，沿着对角线向外运动

[解析]　根据安培定则，判断线圈1、3中磁通量始终为零，所以无感应电流，静止不动，故A、C错误；根据安培定则，判断线圈2、4中磁通量均增加，由楞次定律可知，线圈2中有顺时针方向的感应电流，线圈4中有逆时针方向的感应电流，两线圈均沿着对角线向外运动，故B错误；D正确。

5．(2022·福建高三模拟)据称，中国第三艘航空母舰正在建造当中，新航母很可能将配备电磁弹射系统，允许更大、更重的飞机携带更多的武器，执行更远距离的任务。一种电磁弹射系统原理可简化为如图所示，当固定螺线管线圈突然通过直流电流时，线圈左侧的金属环被弹射出去。下列说法正确的是(　C　)

A．若将电池正负极对调后，金属环不能被弹射出去

B．若将金属环置于线圈的右侧，金属环不能被弹射出去

C．合上开关S的瞬间，从左侧看环中产生沿逆时针方向的感应电流

D．合上开关S的瞬间，金属环有扩大的趋势

[解析]　若将电池正负极对调后，螺线管的电流增大时，金属环的磁通量增大，根据楞次定律，金属环将产生与螺线管反方向的电流，根据左手定则，金属环仍然能被弹射出去，A错误；无论将金属环置于线圈的右侧还是左侧，只要金属环的磁通量增大，金属环都能被弹射出去，B错误；合上开关S的瞬间，金属环的磁通量增大，根据楞次定律，从左侧看环中产生沿逆时针方向的感应电流，C正确；合上开关S的瞬间，金属环的磁通量增大，根据增缩减扩规律，金属环有收缩的趋势，D错误。

6．(2021·上海高三二模)如图，两金属棒ab、cd分别置于两个异名磁极之间，组成闭合回路。能使cd棒受到向下磁场力的情况是(　B　)

①磁极I为S极，磁极Ⅲ为S极，ab棒向左运动

②磁极I为S极，磁极Ⅲ为N极，ab棒向右运动

③磁极I为N极，磁极Ⅲ为N极，ab棒向左运动

④磁极I为N极，磁极Ⅲ为S极，ab棒向右运动

A．①②④　 B．①②③④

C．②④　 D．①③

[解析]　①磁极Ⅲ为S极，则cd棒所处的磁场方向向左，cd棒受到向下磁场力，根据左手定则可知，cd棒的电流方向为d指向c，所以ab棒的电流方向为由b指向a，当磁极I为S极时，ab棒所处的磁场方向竖直向上，由右手定则可得ab棒向左运动，所以①正确；②磁极I为S极，ab棒向右运动时，由右手定则可判断感应电流方向为abcda，通过cd棒的电流为c指向d，当磁极Ⅲ为N极，由左手定则可知，cd棒受到向下磁场力，所以②正确；同理可得③④也正确；所以B正确；A、C、D错误。

7．(2022·陕西高三月考)一半径为R的圆形区域内有匀强磁场，现有一边长也为R的正方形线框，以速度v匀速向右运动，某时刻C点恰好位于磁场区域的圆心处，如图所示，则该时刻线框所受安培力的方向为(　C　)

A．水平向左　 B．竖直向上

C．沿CA方向　 D．沿AC方向

[解析]　由楞次定律可知，如图所示位置，正方向线框产生逆时针的感应电流；由左手定则可知，CD边受到的安培力水平向左，BC边受到的安培力竖直向上，由于边长相等，所以安培力大小也相等，该时刻线框所受安培力的方向为BC、CD边所受安培力的合力方向，沿CA向上，故C正确，A、B、D错误。

8．(2021·全国高三专题练习)电阻R、电容器C与一线圈连成闭合电路，条形磁铁位于线圈的正上方，N极朝下，如图所示。现使磁铁N极远离线圈上端的过程中，流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是(　D　)

A．从b到a，下极板带正电

B．从a到b，下极板带正电

C．从b到a，上极板带正电

D．从a到b，上极板带正电

[解析]　当磁铁开始由图示位置向上运动时，N极远离线圈，穿过线圈的磁通量减少，由楞次定律可知，感应电流磁场方向与原磁场方向相同，即向下，再由安培定则可得感应电流的方向沿线圈盘旋而上，所以通过电阻R的电流从a到b，a点电势高于b点，所以电容器上极板带正电，故A、B、C错误，D正确。

9．(2021·全国高三专题练习)如图，两个线圈绕在同一根铁芯上，其中一线圈通过开关与电源连接，另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路。将一小磁针悬挂在直导线正上方，开关未闭合时小磁针处于静止状态。下列说法正确的是(　D　)

A．开关闭合后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动

B．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向

C．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向外的方向

D．开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动

[解析]　开关闭合后的瞬间，通过左边线圈的磁感应强度向右增大，由于磁通量增大，由楞次定律和安培定则可知，直导线有通以由南指向北的感应电流，根据安培定则可知直导线上方的磁场方向垂直纸面向里，所以小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动，A错误；开关闭合并保持一段时间后，电流稳定，左边线圈没有感应电流，所以小磁针的N极不会转动，B、C错误；开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，通过左边线圈的磁感应强度向右减小，由于磁通量减小，由楞次定律和安培定则可知，直导线有通以由北指向南的感应电流，根据安培定则可知直导线上方的磁场方向垂直纸面向外，所以小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动，D正确。

10．(2022·湖北高三月考)如图所示，变化的匀强磁场垂直穿过金属框架MNQP，金属杆ab在恒力F作用下沿框架从静止开始运动，t＝0时磁感应强度大小为B0，为使ab中不产生感应电流，下列能正确反映磁感应强度B随时间t变化的图像是(　C　)

A B

C D

[解析]　当通过闭合回路的磁通量不变时，则棒MN中不产生感应电流，Φ＝BS，设金属杆ab长为L，金属杆ab距离MP的距离为l1，棒的质量为m，则a＝，x＝at2，则B0Ll1＝BL(l1＋x)＝BL＝BL，则B0l1＝B，所以＝，随着时间增加，是增大的，且增大的速度越来越快，且非线性关系，故选C。

11．(2022·广东高三月考)如图是公路上安装的一种测速“电子眼”。在“电子眼”前方路面下间隔一段距离埋设两个通电线圈，当车辆通过线圈上方的道路时，会引起线圈中电流的变化，系统根据两次电流变化的时间及线圈之间的距离，对超速车辆进行抓拍。下列判断正确的是(　AB　)

A．汽车经过线圈会产生感应电流

B．线圈中的电流的变化是由于汽车通过线圈时发生电磁感应引起的

C．“电子眼”测量的是汽车经过第二个线圈的瞬时速率

D．如果某个线圈出现故障，没有电流，“电子眼”还可以正常工作

[解析]　由题意可知，汽车经过线圈会产生感应电流，故A正确；根据楞次定律，线圈中的电流的变化是由于汽车通过线圈时发生电磁感应引起的，故B正确；测量的是经过两个线圈的平均速度，故C错误；如果某个线圈出现故障，没有电流，就会无计时起点或终点，无法计时，电子眼不能正常工作，故D错误。

12．如图将底面半径为r，圆锥角为60度的圆锥横放在水平面上，存在竖直向下的磁感应强度大小为B的匀强磁场，现在把磁场改为水平向左、磁感应强度大小依然为B的匀强磁场。下列说法正确的是(　BC　)

A．匀强磁场竖直向下时穿过圆锥底面的磁通量大小为Bπr2

B．匀强磁场为水平向左时穿过圆锥底面的磁通量大小为Bπr2

C．匀强磁场由竖直向下变为水平向左，穿过圆锥底面的磁通量的变化量为Bπr2

D．匀强磁场由竖直向下变为水平向左，穿过圆锥底面的磁通量的变化量为零

[解析]　匀强磁场竖直向下时，圆锥底面和水平面夹角为60°，故穿过圆锥底面的磁通量为：Φ＝Bπr2cos 60°＝Bπr2，故A错；匀强磁场水平向左时，底面和竖直平面夹角为30°，故穿过圆锥底面的磁通量为：Φ＝Bπr2cos 30°＝Bπr2，故B对；两种情况下磁感线从圆锥底面穿过的方向相反，所以磁通量的变化量为：Bπr2－＝Bπr2，故C对，D错。

13．(2021·陕西高三二模)飞机在我国上空匀速飞行，机翼保持水平，飞行高度不变。由于地磁场的作用，金属机翼上有电势差。设飞行员左方机翼末端处的电势为U1，右方机翼末端的电势为U2，则(　AC　)

A．若飞机从西往东飞，U1比U2高

B．若飞机从东往西飞，U2比U1高

C．若飞机从南往北飞、U1比U2高

D．若飞机从北往南飞，U2比U1高

[解析]　当飞机在北半球飞行时，由于地磁场的存在，且地磁场的竖直分量方向竖直向下，由于感应电动势的方向与感应电流的方向是相同的，由低电势指向高电势，由右手定则可知，在北半球，不论沿哪个方向水平飞行，都是飞机的左方机翼电势高，右方机翼电势低，即总有U1比U2高，故A、C正确，B、D错误。

14．(2021·四川高三期末)图(a)所示是两个同心且共面的金属圆环线圈A和B，A中的电流按图(b)所示规律变化，规定顺时针方向为电流的正方向。下列说法中正确的是(　CD　)

A．0～t1时间内，线圈B中的感应电流沿逆时针方向

B．0～t1时间内，线圈B有扩张的趋势

C．t1时刻，线圈B既没有扩张的趋势，也没有收缩的趋势

D．0～t2时间内，线圈B中的感应电流大小、方向均不变

[解析]　在0～t1时间内，线圈A中顺时针电流在减小，电流产生磁场在减小，根据安培定则与磁场叠加原则可知，线圈B所处磁场的方向向内且在减小，根据楞次定律可知线圈B的感应电流方向为顺时针，两线圈的电流同向，则有相互吸引趋势，所以线圈B有收缩趋势，选项AB错误；t1时刻，线圈A中的电流为零，没有磁场，因此线圈B既没有扩张的趋势，也没有收缩的趋势，选项C正确；当t1～t2时间内，线圈A中逆时针电流在增大，电流产生磁场在增强，根据安培定则与磁场叠加原则可知，线圈B所处磁场的方向向里，且在增强，根据楞次定律可知线圈B的感应电流方向为顺时针，所以0～t2时间内，线圈B中的感应电流方向不变，又由于线圈A中的电流变化率相同，因此线圈B中的感应电流大小也不变，选项D正确。

15．(2022·山西高三月考)如图所示，在匀强磁场中，放着一个平行导轨与线圈相连接金属棒MN，要使放在D中的A线圈(A、D两线圈共面)各处受到沿半径指向圆心的力，则金属棒MN的运动情况可能是(　AB　)

A．加速向右运动　 B．加速向左运动

C．减速向右运动　 D．减速向左运动

[解析]　要使线圈A受到沿半径指向圆心的力，也就是线圈具有收缩的趋势，企图通过收缩使面积减小以阻碍其磁通量的变化，显然A线圈的原磁通量是增加的，这样D中感应电流产生的磁场应该增大，即MN必须向左或向右做加速运动，A、B正确，C、D错误。