高中物理高考 第1讲　电磁感应现象　楞次定律 作业

第1讲　电磁感应现象　楞次定律

 　　时间：40分钟　 　　满分：100分

一、选择题(本题共12小题，每小题7分，共84分。其中1～8题为单选，9～12题为多选)

1.如图所示，一水平放置的N匝矩形线框面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，方向斜向上，与水平面成30°角，现若使矩形框以左边的一条边为轴转到竖直的虚线位置，则此过程中磁通量的改变量的大小是(　　)

A.BS  B.NBS

C.BS  D.NBS

答案　C

解析　磁通量与匝数无关，Φ＝BS中，B与S必须垂直。初态Φ1＝Bsin30°·S，末态Φ2＝－Bcos30°·S，磁通量的变化量大小ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝|BS(－cos30°－sin30°)|＝BS，所以C正确。

2.(2017·江苏高考)如图所示，两个单匝线圈a、b的半径分别为r和2r。圆形匀强磁场B的边缘恰好与a线圈重合，则穿过a、b两线圈的磁通量之比为(　　)

A．1∶1  B.1∶2

C.1∶4  D.4∶1

答案　A

解析　根据Φ＝BS，S为有磁场区域的面积，且与磁场方向垂直，因此a、b两线圈的有效面积相等，故磁通量之比Φa∶Φb＝1∶1，A正确。

3．下列图中能产生感应电流的是(　　)

答案　B

解析　根据产生感应电流的条件可知，A中，电路没闭合，无感应电流产生；B中，电路闭合，且垂直磁感线的闭合回路的面积增大，则穿过闭合回路的磁通量增大，有感应电流产生；C中，穿过闭合线圈的磁感线相互抵消，磁通量恒为零，无感应电流产生；D中，闭合回路中的磁通量不发生变化，无感应电流产生。故选B。

4.(2020·北京市昌平区二模)如图所示，MN是矩形导线框abcd的对称轴，其左方有垂直于纸面向外的匀强磁场。以下过程中，abcd中有感应电流产生且感应电流的方向为abcda的是(　　)

A．将abcd向左平移

B．将abcd垂直纸面向外平移

C．将abcd以MN为轴转动30°

D．将abcd以ab为轴转动30°

答案　C

解析　将abcd向左平移，则穿过导线框的磁通量向外增加，根据楞次定律可知，导线框中产生的感应电流方向是adcba，故A错误；将abcd垂直纸面向外平移，则穿过导线框的磁通量不变，导线框中无感应电流产生，故B错误；将abcd以MN为轴转动30°，则穿过导线框的磁通量向外减小，根据楞次定律可知，导线框中产生的感应电流方向是abcda，故C正确；将abcd以ab为轴转动30°，则穿过导线框的磁通量不变，导线框中无感应电流产生，故D错误。

5.(2021·北京市石景山区高三上期末)如图所示，矩形线圈MNPQ位于通电长直导线附近，线圈与导线在同一平面内，线圈的两个边与导线平行，其中PQ边上接有电容器C。如果在一段时间t0内，发现电容器C的上极板一直带正电，那么，在这段时间内，通电长直导线中通过电流i(电流方向向上为正)的图像可能为(　　)

答案　A

解析　电容器C的上极板一直带正电，说明矩形线圈MNPQ内的感应电动势的方向沿顺时针，根据楞次定律可知，穿过矩形线圈MNPQ的磁通量垂直纸面向里减小或垂直纸面向外增大，穿过矩形线圈MNPQ的磁场是由通电长直导线的电流产生的，根据安培定则，可知通电长直导线的电流向上减小，或向下增大，可知在这段时间内，通电长直导线中通过电流i的图像可能是A，而B、C、D都不可能，故选A。

6.(2020·浙江省绍兴市上虞区第二次教学质量调测)如图，圆环形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路，若将滑动变阻器的滑片P向下滑动，下列说法正确的是(　　)

A．线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流 

B．穿过线圈a的磁通量变小

C．线圈a有收缩的趋势 

D．线圈a对水平桌面的压力FN将减小

答案　C

解析　根据安培定则可知，螺线管b在其内部产生向下的磁场，当滑动变阻器的滑片P向下滑动时，电路中总电阻减小，电流增大，磁感应强度变大，穿过线圈a的磁通量变大，根据楞次定律，线圈a中会产生阻碍磁通量变大的感应电流，即产生俯视逆时针方向的感应电流，故A、B错误；根据楞次定律的推论“增缩减扩”可知，线圈a有收缩的趋势，故C正确；根据楞次定律的推论“增离减靠”可知，线圈a有远离螺线管b的趋势，因此线圈a对水平桌面的压力FN将增大，故D错误。

7.(2020·北京市海淀区二模)为了演示“感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化”的现象，老师做了这样的演示实验：如图所示，水平横梁两端各固定一个铝环，其中A环是闭合的，B环是断开的，横梁可以绕中间的支点在水平面内转动。当装置静止不动时，用一磁体的N极去接近A环，发现A环绕支点沿顺时针(俯视)方向转动。若不考虑空气流动对实验结果的影响，关于该实验，下列说法中正确的是(　　)

A．若用磁体的S极接近A环，A环也将绕支点沿顺时针(俯视)方向转动

B．制作A、B环的材料只要是金属就行，很薄的铁环也可以得到相同的实验效果

C．制作A、B环的材料用绝缘材料也可以得到相同的实验效果

D．磁体接近A环的过程中，A环将有扩张的趋势

答案　A

解析　当磁体N极向A环靠近时，穿过A环的磁通量增加，A环是闭合的，会产生感应电流，磁体对A环产生安培力，阻碍两者相对运动，因此为阻碍磁体靠近，A环出现顺时针(俯视)转动现象；同理，磁体S极接近A环时，A环也将绕支点顺时针(俯视)转动，故A正确。制作A、B环的材料必须是金属导体，很薄的铁环电阻较大，产生的感应电流较小，且会被磁化吸引，不能得到相同的实验效果，故B错误。若制作A、B环的材料用绝缘材料，则在A环中不会产生感应电流，则磁体对A环无安培力作用，A环不会绕支点转动，故C错误。磁体接近A环的过程中，穿过A环的磁通量增加，根据楞次定律可知，A环将有收缩的趋势，故D错误。

8．(2020·河北省高三第二次省际调研)如图甲所示，线圈ab中通有如图乙所示的电流，电流从a到b为正方向，那么在0～t0这段时间内，用丝线悬挂的铝环M中产生感应电流，则(　　)

A．从左向右看感应电流的方向为顺时针

B．从左向右看感应电流的方向为先顺时针后逆时针

C．感应电流的大小先减小后增加

D．铝环与线圈之间一直有磁场力的作用，作用力先向左后向右

答案　A

解析　电流从a到b为正方向，由图乙可知，开始时电流为正且逐渐减小，由右手螺旋定则可知，铝环M中的磁场水平向右，由于电流减小，所以磁通量变小，根据楞次定律可得，铝环M中产生的感应电流方向为顺时针(从左向右看)；由图乙可知，电流减小到零后反向增大，电流从b流向a，由右手螺旋定则可知，铝环M中的磁场水平向左，电流增大，则通过铝环M的磁通量变大，根据楞次定律可得，铝环M中产生的感应电流方向为顺时针(从左向右看)，故A正确，B错误。由图乙可知，ab内的电流的变化率不变，则产生的磁场的磁感应强度的变化率不变，根据法拉第电磁感应定律可知，铝环M产生的感应电动势的大小不变，所以感应电流的大小也不变，故C错误。当线圈ab中电流为零时，铝环M和线圈之间无磁场力作用，故D错误。

9.(2020·河北省衡水中学三月份教学质量监测)如图所示，两个条形磁体的N极和S极相向水平放置，一竖直放置的矩形线框从两个磁体之间正上方由静止落下，并从两磁体中间穿过。下列关于线框受到的安培力及从右向左看感应电流的方向说法正确的是(　　)

A．感应电流方向先沿逆时针方向，后沿顺时针方向

B．感应电流方向先沿顺时针方向，后沿逆时针方向

C．安培力方向一直竖直向上

D．安培力方向先竖直向上，后竖直向下

答案　BC

解析　由图可知，磁感线由左向右，且中间磁感应强度最大，而向上下两边越来越小，故在矩形线框从高处下落过程中，穿过线框的磁通量一直向右，且先增大后减小，由楞次定律可知，从右向左看，线框中感应电流方向先沿顺时针方向，后沿逆时针方向，故B正确，A错误；产生的感应电流一直阻碍线框与磁体间的相对运动，故线框受到的安培力的方向一直竖直向上，故C正确，D错误。

10．(2020·陕西省渭南市高三(下)教学质量检测)匀强磁场方向垂直纸面，规定垂直纸面向里的方向为正，磁感应强度B随时间t变化规律如图甲所示。在磁场中有一细金属矩形回路，回路平面位于纸面内，如图乙所示。令I1、I2、I3分别表示Oa、ab、bc段的感应电流，F1、F2、F3分别表示Oa、ab、bc段回路右侧PQ边受到的安培力。则(　　)

A．I1沿逆时针方向，I2沿顺时针方向

B．I2沿逆时针方向，I3沿顺时针方向

C．F1方向向左，F2方向向右

D．F2方向向右，F3方向向右

答案　AC

解析　由楞次定律可知，Oa段感应电流I1沿逆时针方向，ab、bc段感应电流I2、I3沿顺时针方向，故A正确，B错误。Oa段回路右侧PQ边中电流由Q流向P，磁感应强度方向垂直纸面向里，由左手定则可知，PQ边受到的安培力F1方向向左；ab段PQ边中电流由P流向Q，磁感应强度方向垂直纸面向里，由左手定则可知，PQ边受到的安培力F2方向向右；bc段PQ边中电流由P流向Q，磁感应强度方向垂直纸面向外，由左手定则可知，PQ边受到的安培力F3方向向左，故C正确，D错误。

11．(2020·吉林省吉林市高三(下)毕业班第四次调研)如图甲所示，等离子气流由左方连续以速度v0射入M和N两板间的匀强磁场中，ab直导线与M、N相连接，线圈A与直导线cd连接，线圈A内有按图乙所示规律变化的磁场，且规定向左为磁场B的正方向，则下列叙述正确的是(　　)

A．0～1 s内，ab、cd导线互相排斥

B．1～2 s内，ab、cd导线互相吸引

C．2～3 s内，ab、cd导线互相吸引

D．3～4 s内，ab、cd导线互相排斥

答案　BD

解析　根据左手定则，可判定等离子气流中的正离子向上极板M偏转，负离子向下极板N偏转，所以ab中电流方向是由a流向b。由图乙可知，在0～1 s内，线圈A内磁场方向向右，磁感应强度减小，由楞次定律可知感应电流方向是由c流向d，由于ab、cd导线内电流的方向相同，则互相吸引，故A错误；在1～2 s内，线圈A内磁场方向向左，磁感应强度增加，由楞次定律可知感应电流的方向是由c流向d，由于ab、cd导线内电流的方向相同，则互相吸引，故B正确；在2～3 s内，线圈A内磁场方向向左，磁感应强度减小，由楞次定律可知感应电流的方向是由d流向c，由于ab、cd导线内电流的方向相反，则互相排斥，故C错误；在3～4 s内，线圈A内磁场方向向右，磁感应强度增加，由楞次定律可知感应电流的方向是由d流向c，由于ab、cd导线内电流的方向相反，则互相排斥，故D正确。

12.(2020·四川省成都第七中学零诊)如图所示，金属导轨上的导体棒ab在匀强磁场中沿导轨做下列哪种运动时，铜制线圈c中将有感应电流产生且被螺线管吸引(　　)

A．向右做匀速运动  B.向左做减速运动

C．向右做减速运动  D.向右做加速运动

答案　BC

解析　导体棒ab向右或向左做匀速运动时，ab中产生的感应电流不变，螺线管产生的磁场是稳定的，穿过c的磁通量不变，c中没有感应电流，线圈c不受安培力作用，不会被螺线管吸引，故A错误；导体棒ab向左做减速运动时，根据右手定则判断得到，ab中产生的感应电流方向从b→a，感应电流减小，螺线管产生的磁场减弱，穿过c的磁通量减小，根据楞次定律得知，c中产生逆时针方向(从左向右看)的感应电流，右侧相当于S极，螺线管左侧是N极，则线圈c被螺线管吸引，故B正确；导体棒ab向右做减速运动时，根据右手定则判断得到，ab中产生的感应电流方向从a→b，感应电流减小，螺线管产生的磁场减弱，穿过c的磁通量减小，根据楞次定律得知，c中产生顺时针方向(从左向右看)的感应电流，右侧相当于N极，螺线管左侧是S极，则线圈c被螺线管吸引，故C正确；导体棒ab向右做加速运动时，根据右手定则判断得到，ab中产生的感应电流方向从a→b，感应电流增大，螺线管产生的磁场增强，穿过c的磁通量增大，根据楞次定律得知，c中产生逆时针方向(从左向右看)的感应电流，右侧相当于S极，螺线管左侧是S极，则线圈c被螺线管排斥，故D错误。

二、非选择题(本题共2小题，共16分)

13．(8分)如图所示的器材可用来研究电磁感应现象并探究影响感应电流方向的因素。

(1)在给出的实物图中，将实验仪器连成完整的实验电路。

(2)在实验过程中，除了查清流入电流表的电流方向与指针偏转方向之间的关系之外，还应查清________中导线的绕制方向。(选填“A”“B”或“A和B”)

(3)闭合开关之前，应将滑动变阻器的滑动头P置于最________端。(选填“左”或“右”)

答案　(1)如图所示　(2)A和B　(3)右

解析　(1)研究电磁感应现象的实验电路分两部分，电源、开关、滑动变阻器、线圈A组成闭合电路，电流表与线圈B组成另一个闭合电路。实验电路图如答案图所示。

(2)在实验过程中，需要确定线圈A中电流的磁场方向和线圈B中感应电流的磁场方向，故还应查清线圈A与线圈B中导线的绕制方向。

(3)闭合开关之前，应将滑动变阻器的滑动头P置于最右端，以保护电路。

14．(8分)图示为实验“探究感应电流方向的规律”的电路图。

(1)闭合开关时发现电流表的指针向右偏了一下，那么闭合开关后将线圈A迅速插入线圈B时，电流表指针将________；接着将滑动变阻器的滑片迅速向左滑动，电流表指针________。(均选填“向左偏”“向右偏”或“不偏”)

(2)某同学在完成实验后未断开开关，也未把A、B两线圈和铁芯分开放置。在拆除电路时突然被电击了一下，则被电击是在拆除________(选填“A”或“B”)线圈所在电路时发生的；分析可知，要避免电击发生，在拆除电路前应________(选填“断开开关”或“把A、B线圈分开放置”)。

答案　(1)向右偏　向左偏　(2)A　断开开关

解析　(1)闭合开关时，电流表指针向右偏，说明线圈B中磁通量增加时，会使电流表指针向右偏。闭合开关后将线圈A迅速插入线圈B，线圈B中的磁通量增加，故电流表指针将向右偏；将滑动变阻器的滑片迅速向左滑动时，线圈A所在电路总电阻增大，电流减小，线圈B中的磁通量减小，故电流表指针将向左偏。

(2)在拆除线圈A时，线圈A中电流快速减小，由于自感作用，线圈A中会产生很大的感应电动势，导致该同学被电击；要避免电击发生，在拆除电路前应断开开关。