新高考物理一轮复习考点分层训练12.1 电磁感应现象和楞次定律（2份，原卷版+解析版）

这是一份新高考物理一轮复习考点分层训练12.1 电磁感应现象和楞次定律（2份，原卷版+解析版），共13页。试卷主要包含了1 电磁感应现象和楞次定律，4 Wb−0，4×10−6Wb等内容，欢迎下载使用。
\l "_Tc207807883" 题组1：磁通量及其变化分析 PAGEREF _Tc207807883 \h 1
\l "_Tc207807884" 题组2：感应电流有无的判断 PAGEREF _Tc207807884 \h 3
\l "_Tc207807885" 考点二 感应电流方向的判断 PAGEREF _Tc207807885 \h 5
\l "_Tc207807886" 题组1：楞次定律的理解 PAGEREF _Tc207807886 \h 5
\l "_Tc207807887" 题组2：楞次定律判断感应电流的方向 PAGEREF _Tc207807887 \h 5
\l "_Tc207807888" 题组3：右手定则判断感应电流方向 PAGEREF _Tc207807888 \h 7
\l "_Tc207807889" 考点三 楞次定律的推广应用 PAGEREF _Tc207807889 \h 9
\l "_Tc207807890" 题组1：来拒去留 PAGEREF _Tc207807890 \h 9
\l "_Tc207807891" 题组2：增反减同 PAGEREF _Tc207807891 \h 11
\l "_Tc207807892" 题组3：增缩减扩 PAGEREF _Tc207807892 \h 12
12.1 电磁感应现象和楞次定律
考点一 电磁感应现象的理解
题组1：磁通量及其变化分析
1. （单选）如图所示，边长为l的n匝正方形线框内部有一直径为l的半圆形区域的匀强磁场，磁场的磁感应强度为B，则穿过线框的磁通量是( )
A. Bl2B. nBl2C. Bπl28D. nBπl28
【答案】C
【解析】由题图可知穿过线圈的磁通量Φ=B×12π(12l)2=Bπl28，故C正确，ABD错误。
故选C。
2.如图所示，金属框架MON与导体棒DE构成回路，处在匀强磁场中且与磁场垂直。
(1)若B=0.1 T，DE从O点出发，向右以1 m/s的速度匀速运动4 s，回路中的磁通量的变化量是多少？
(2)若回路面积从S=8 m2变到St=18 m2，磁感应强度从B=0.1 T变到Bt=0.8 T，则回路中的磁通量变化量是多少？
【答案】解：(1)导体棒向右以1 m/s的速度匀速运动4 s，位移为：
x=vt=1×4 m=4 m，
由于∠MON=45°，此时回路的面积为：S=12x2=12×42m2=8m2，
此时回路中的磁通量Φ=BS=0.1×8 Wb=0.8 Wb，
回路中磁通量的变化量为：ΔΦ1=Φ−0=0.8 Wb；
(2)回路面积从S=8 m2变到St=18 m2，磁感应强度从B=0.1 T变到Bt=0.8 T时的磁通量为：Φ2=BtSt=0.8×18 Wb=14.4 Wb，
故回路中的磁通量的变化量为：
ΔΦ2=Φ2−Φ=14.4 Wb−0.8 Wb=13.6 Wb。
3.如图所示，有一个垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B=0.8 T，磁场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为1 cm。现在纸面内先后放上圆形线圈，圆心均在O处，A线圈半径为1 cm，20匝；D线圈半径为2 cm，10匝；C线圈半径为0.5 cm，1匝；问：
(1)在磁感应强度B减少为0.4 T的过程中，A和D中的磁通量改变了多少？
(2)在磁场转过30°角的过程中，C中的磁通量改变了多少？(结果保留两位有效数字)
【答案】：(1)对A线圈Φ1=BπrA2，Φ2=B2πrA2
故磁通量的改变量
|Φ2−Φ1|=(0.8−0.4)×3.14×(1×10−2)2 Wb=1.256×10−4 Wb
对D线圈，|Φ2−Φ1|=1.256×10−4 Wb；
(2)对C线圈，Φ'1=BπrC2，
磁场转过30°，线圈在垂直磁场方向上的投影面积为πrC2cs30∘，
则Φ'2=BπrC2cs30∘
故磁通量的改变量
|Φ2 '−Φ1 '|=BπrC2(1−cs30 ∘)=8.4×10−6Wb。
题组2：感应电流有无的判断
4. （单选）如图所示，在匀强磁场中有一个闭合的金属线圈，下列哪种方式可使线圈中产生感应电流( )
A. 在磁场内垂直于磁场方向左右平移线圈B. 在磁场内垂直于磁场方向上下平移线圈
C. 在磁场内沿磁场方向平移线圈D. 在磁场内绕线圈某一边转动
【答案】D
【解析】A.在磁场内垂直于磁场方向左右平移线圈，穿过线圈的磁通量保持不变，不能产生感应电流，故A错误；
B.在磁场内垂直于磁场方向上下平移线圈，穿过线圈的磁通量保持不变，不能产生感应电流，故B错误；
C.在磁场内沿磁场方向平移线圈，穿过线圈的磁通量保持不变，不能产生感应电流，故C错误；
D.在磁场内绕线圈某一边转动，回路的有效面积会发生改变，磁通量会发生改变，则会产生感应电流，故D正确。
故选D。
5. （单选）下列图示情况，金属圆环中不能产生感应电流的是( )
A. 图(a)中，圆环在匀强磁场中向左平移
B. 图(b)中，圆环在匀强磁场中绕轴转动
C. 图(c)中，圆环在通有恒定电流的长直导线旁向右平移
D. 图(d)中，圆环向条形磁铁N极平移
【答案】A
【解析】A.圆环在匀强磁场中向左平移，穿过圆环的磁通量不发生变化，金属圆环中不能产生感应电流，故A正确；
B.圆环在匀强磁场中绕轴转动，穿过圆环的磁通量发生变化，金属圆环中能产生感应电流，故B错误；
C.离通有恒定电流的长直导线越远，导线产生的磁场的磁感应强度越弱，圆环在通有恒定电流的长直导线旁向右平移，穿过圆环的磁通量发生变化，金属圆环中能产生感应电流，故C错误；
D.根据条形磁铁的磁场特征可知，圆环向条形磁铁N极平移，穿过圆环的磁通量发生变化，金属圆环中能产生感应电流，故D错误。
故选A 。
6. （单选）某同学设计的家庭电路触电保护装置如图所示，铁芯左侧线圈L1由火线和零线并行绕成．当右侧线圈L2中产生电流时，电流经放大器放大后能使电磁铁吸起铁质开关K，从而切断家庭电路．下列说法正确的是( )
A. 家庭电路正常工作时，L1中的磁通量不为零
B. 家庭电路中的功率增大时，L2中的磁通量增大
C. 家庭电路发生短路时，开关K会被电磁铁吸起
D. 站在地上的人接触火线时，开关K将被电磁铁吸起
【答案】D
【解析】A、由于火线和零线并行绕制，所以在家庭电路正常工作时，火线和零线的电流大小相等，方向相反，因此合磁通量为零，L2中的磁通量为零，故A错误；
B、当家庭电路中使用的电器增多时，火线和零线的电流仍然大小相等，方向相反，L2中的磁通量不变，故B错误；
C、家庭电路发生短路时，火线和零线的电流同时增大，合磁通量仍然为零，因此开关K不会被电磁铁吸起，故C错误；
D、当地面上的人接触火线发生触电时，火线的电流突然变大，即L1中的磁场发生变化，导致L2中的磁通量变化，L2中产生感应电流，电磁铁将开关K吸起，故D正确。
故选：D。
考点二 感应电流方向的判断
题组1：楞次定律的理解
1. （单选）关于对楞次定律的理解，下面说法中正确的是( )
A. 感应电流的方向总是要使它的磁场阻碍原来的磁通量的变化
B. 感应电流的磁场方向，总是跟原磁场方向相同
C. 感应电流的磁场方向，总是跟原磁场方向相反
D. 感应电流的磁场总是跟原磁场磁感应强度大小相等，方向相反
【答案】A
【解答】A.感应电流的方向总是要使它的磁场阻碍原来的磁通量的变化，故A正确；
BC.感应电流的磁场方向阻碍原磁场磁通量的变化，方向可能与原磁场方向相同，可能相反，故BC错误。
D.感应电流的磁场跟原磁场磁感应强度大小无关，方向可能相同，可能相反，故D错误。
故选A。
2. （多选）关于感应电流，下列说法正确的是( )
A. 根据楞次定律知，感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁通量
B. 感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化
C. 感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向可能相同，也可能相反
D. 当导体切割磁感线运动时，必须用安培定则确定感应电流的方向
【答案】BC
【解答】AB.由楞次定律知，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化，故A错误，B正确；
C.由楞次定律知，如果是因磁通量的减少而引起的感应电流，则感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向相同，阻碍磁通量的减少；如果是因磁通量的增加而引起的感应电流，则感应电流的磁场与引起感应电流的磁场方向相反，阻碍磁通量的增加，故C正确；
D.导体切割磁感线运动时，可直接用右手定则确定感应电流的方向；也可由楞次定律确定感应电流的磁场方向，故D错误。
故选BC。
题组2：楞次定律判断感应电流的方向
3. （单选）如图所示，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。在角平分线上，对称放置四个相同的圆线圈。若两根导线上的电流同时增加，则会产生逆时针方向感应电流的是( )
A. 线圈1B. 线圈2C. 线圈3D. 线圈4
【答案】D
【解析】解：由右手螺旋定则可判定通电导线磁场的方向：线圈13处角平分线上磁感应强度为零，线圈4中磁场垂直纸面向里，线圈2中磁场垂直纸面向外；
AC、根据矢量合成的特点可知，线圈13所在的区域的角平分线上磁感应强度为零，则穿过线圈1与3的磁通量为零，当电流变化时不可能产生感应电流，故AC错误；
B、线圈2中磁场垂直纸面向外，当电流增大时穿过2的磁通量向外增大，根据楞次定律可知，线圈2中有顺时针方向的电流，故B错误；
D、线圈4中磁场垂直纸面向里，当电流增大时穿过4的磁通量向里增大，根据楞次定律可知，线圈4中有逆时针方向的电流，故D正确。
故选：D。
4. （单选）水平桌面上放置梯形导线框与长直导线，二者彼此绝缘，其俯视图如图所示。线框被导线分成左右面积相等的两部分。在MN导线中通入如图所示电流的瞬间，下列说法正确的是( )
A. 线框有向左运动的趋势
B. 线框ab、cd边不受安培力作用
C. 因为导线两侧线框面积相等，所以线框中无感应电流产生
D. 线框中感应电流方向为a→b→c→d→a
【答案】D
【解析】CD.在MN导线中通入如图所示电流的瞬间，直导线左侧磁场向外，右侧向里；因越靠近直导线的位置磁场越强，而两边线圈面积相等，则穿过左侧的向外的磁通量大于右侧向里的磁通量，可知穿过整个线圈的磁通量向外增加，根据楞次定律可知，线圈中产生感应电流为a→b→c→d→a，选项D正确，C错误；
AB.根据左手定则可知，左右两侧线圈均受向右的安培力，即线圈有向右运动的趋势，选项AB错误。
故选D。
5. （单选）某实验小组用如图所示的实验装置来验证楞次定律。当条形磁铁自上而下穿过固定的线圈时，通过电流计的感应电流方向是( )
A. 先b→G→a，后a→G→bB. 先a→G→b，后b→G→a
C. b→G→aD. a→G→b
【答案】A
【解析】确定原磁场的方向：条形磁铁在穿入线圈的过程中，磁场方向向下。明确回路中磁通量的变化情况：线圈中向下的磁通量增加。由楞次定律的“增反减同”可知，线圈中感应电流产生的磁场方向向上。应用安培定则可以判断感应电流沿逆时针方向(俯视)，即b→G→a。同理可以判断：条形磁铁穿出线圈的过程中，线圈中将产生沿顺时针方向的感应电流(俯视)，电流方向为a→G→b。
题组3：右手定则判断感应电流方向
6. （单选）中国科学家想设计一个关于“绳系卫星”的实验，如图所示．从空间站上释放一个小卫星，小卫星与空间站之间用导电缆绳相连，“绳系卫星”位于空间站的正下方，若某时刻与空间站一起正好在赤道上空自西向东绕地球运行．下列说法正确的是
A. 赤道上空地磁场方向为由北指向南
B. 赤道上空地磁场方向为由东指向西
C. 由于切割地磁感线，此时卫星的电势比空间站电势低
D. 由于切割地磁感线，此时卫星与空间站之间有持续电流
【答案】C
【解析】AB.地磁的南极在地理北极附近，故赤道上空地磁场方向为由南指向北，故AB错误；
CD.根据右手定则，“绳系卫星”中感应电流的方向由卫星指向空间站，故此时卫星的电势比空间站电势低，故C正确；没有构成闭合回路，所以卫星与空间站之间没有持续电流，故D错误。
7. （单选）如图所示，绝缘的水平桌面上放置一金属圆环P，在圆环P的正上方固定一个线圈Q，线圈Q与平行金属导轨相连并与导体棒ab组成闭合回路，金属导轨处于垂直导轨所在平面向里的匀强磁场中，由于导体棒ab的运动，使得圆环P中产生逆时针方向(从上向下看)的感应电流，并且对桌面的压力小于圆环P的重力，下列说法正确的是( )
A. 导体棒ab向右加速运动B. 导体棒ab向左加速运动
C. 导体棒ab向右减速运动D. 导体棒ab向左减速运动
【答案】C
【解答】：导体ab在匀强磁场中切割磁感线，产生感应电流，感应电流通过线圈Q，线圈Q产生的磁场穿过圆环P。因为圆环P中产生从上向下看逆时针方向的感应电流，圆环P中感应电流的磁场方向向上，根据楞次定律可知，线圈Q产生的磁场可能向下增强或向上减弱。又因为圆环P对桌面的压力小于它的重力，圆环P有靠近线圈Q的趋势，说明线圈Q产生的磁场在减弱，所以线圈Q应产生向上的磁场并且在减弱，导体ab中感应电流的方向应为由b到a并逐渐减弱，导体棒ab应向右减速运动，故C正确，ABD错误。
8. （单选）如图，在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨，导轨平面与磁场垂直．金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS，一圆环形金属框T位于回路围成的区域内，线框与导轨共面．现让金属杆PQ突然向右运动，在运动开始的瞬间，关于感应电流的方向，下列说法正确的是( )
A. PQRS中沿顺时针方向，T中沿逆时针方向
B. PQRS中沿顺时针方向，T中沿顺时针方向
C. PQRS中沿逆时针方向，T中沿逆时针方向
D. PQRS中沿逆时针方向，T中沿顺时针方向
【答案】D
【解析】ABCD、PQ突然向右运动，导体切割磁感线，根据右手定则，可知电流由Q流向P，PQRS中电流沿逆时针方向，PQRS中的电流产生的磁场向外，则T中的合磁场向里减弱，根据楞次定律可知T的感应电流产生的磁场应指向纸面内，则T中感应电流方向为顺时针。故ABC错误，D正确。
考点三 楞次定律的推广应用
题组1：来拒去留
1. （单选）如图，金属棒ab、cd放在水平导轨上，条形磁铁自由下落，在加速接近导轨时，金属棒ab、cd未滑动，下列说法错误的是( )
A. 磁铁加速度小于gB. 金属棒ab受到向右的摩擦力
C. 导轨对金属棒的支持力大于金属棒的重力D. 金属棒cd有c指向d的感应电流
【答案】B
【解析】A.当条形磁铁从高处下落接近回路时，穿过回路的磁通量增加，根据楞次定律可知感应电流的磁场总是阻碍磁通量的变化，磁铁受到向上的磁场力作用，所以合力小于重力，磁铁的加速度一定小于g，故A正确；
B.根据楞次定律可知感应电流的磁场总是阻碍磁通量的变化，可知金属棒ab、cd将互相靠拢，金属棒ab有向右运动趋势，故受到向左的摩擦力，故B错误；
C.根据楞次定律可知感应电流的磁场总是阻碍磁通量的变化，磁铁受到向上的磁场力作用，金属棒受到向下的作用力，故导轨对金属棒的支持力大于金属棒的重力，故C正确；
D.根据楞次定律可知感应电流产生磁场方向与原磁场方向相反，金属棒cd电流从c指向d，故D正确。
本题选择错误的，故选B。
2. （单选）某同学在本校科技节上展示了一种圆环变速下落的装置。其原理可简化如图，通有恒定电流的螺线管竖直放置，铜环A沿螺线管轴线加速下落，在下落过程中，环面保持水平，铜环先后经过轴线上1、2、3位置时的加速度分别为a1，a2，a3，位置2处于螺线管中心，位置1，3与位置2等距离，则( )
A. 电流越大，2位置处加速度越小
B. 改变电流方向，不改变电流大小，可以改变1位置处加速度
C. 3位置处加速度a3与2位置处加速度a2相等
D. 三个位置中，加速度最大的是位置2
【答案】D
【解析】A.铜环在2位置时，其磁通量变化率为零，环中无感应电流，因而它不受安培力作用，所以其加速度a2=g
故A错误；
B.铜环在1位置时，磁通量变化率不为零，据楞次定律可知铜环所受的安培力会阻碍环的下落，所以a1a3
故D正确。
故选D。
3. （单选）小越将闭合线圈按图示方式放在电子秤上，手握条形磁铁静止在线圈的正上方，此时电子秤的示数为m0。则当磁铁远离线圈时( )
A. 线圈有扩张的趋势B. 电子秤的示数大于m0
C. 电子秤的示数等于m0D. 线圈中产生的电流沿顺时针方向(俯视)
【答案】A
【解析】将磁铁远离线圈时，穿过线圈的磁通量向上减少，根据楞次定律和安培定则可判断，线圈中产生的电流沿逆时针方向(俯视)；根据楞次定律的推论“增缩减扩”可知，线圈有扩张的趋势；根据楞次定律的推论“来拒去留”可知，线圈与磁铁相互吸引，导致电子秤的示数小于 m0 。
故选A。
题组2：增反减同
4. （单选）如图所示，在绝缘的水平面上，有闭合的两个线圈a、b，线圈a处在匀强磁场中，现将线圈a从磁场中匀速拉出，关于线圈a、b中产生的感应电流及方向的判断正确的是( )
A. 线圈a中逆时针，线圈b中无电流
B. 线圈a中顺时针，线圈b中无电流
C. 线圈a中顺时针，线圈b中顺时针
D. 线圈a中顺时针，线圈b中逆时针
【答案】C
【解答】线圈a从磁场中匀速拉出的过程，线圈a中磁通量减小，根据楞次定律可知线圈a中的感应电流方向为顺时针。根据安培定则可知线圈a中的电流在线圈b所处位置产生的磁场方向垂直纸面向外，因线圈a逐渐靠近线圈b，则线圈b所处位置的磁感应强度增大，即线圈b中磁通量增大，根据楞次定律，可知线圈b中的感应电流方向为顺时针。故C正确，ABD错误。
故选C。
5. （单选）电阻R、电容C与一线圈连成闭合回路，条形磁铁静止于线圈的正上方，N极朝下，如图所示。现使磁铁开始自由下落，在N极接近线圈上端的过程中，流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是( )
A. 从a到b，上极板带正电B. 从a到b，下极板带正电
C. 从b到a，上极板带正电D. 从b到a，下极板带正电
【答案】D
【解析】解：当磁铁N极向下运动时，导致向下穿过线圈的磁通量变大，由楞次定律可得，感应磁场方向与原来磁场方向相反，再由安培定则可得感应电流方向沿线圈盘旋而下，由于线圈相当于电源，则流过R的电流方向是从b到a，对电容器充电下极板带正电。
故选：D。
题组3：增缩减扩
6. （单选）如图所示，圆形金属线圈放置于粗糙的水平面上，磁场方向垂直线圈平面向里，磁感应强度按B=kt(k>0)规律变化，线圈始终保持静止，下列说法正确的是( )

A. 线圈中产生逆时针方向的感应电流B. 线圈有扩张的趋势
C. 线圈有向右运动的趋势D. 线圈中的张力保持不变
【答案】A
【解析】A.原磁场在随时间增加，所以线圈中感应电流激发的磁场方向与原磁场方向相反，所以感应电流产生的磁场垂直于纸面向外，根据安培定则可以判定线圈中产生的感应电流方向为逆时针方向。A正确；
BD.根据楞次定律，线圈磁通量变大，线圈有收缩的趋势，线圈中的张力在逐渐增大，BD错误；
C.整个线圈所受安培力合力为零，线圈不会有向右运动的趋势，C错误；
故选A。
7. （单选）如图所示的磁场中有一个垂直于磁场中心磁感线放置的闭合圆环，现在将圆环从图示A位置水平向右移到B位置，从右向左看，感应电流方向和圆环变形趋势正确的是( )
A. 逆时针，扩张趋势B. 逆时针，收缩趋势C. 顺时针，扩张趋势D. 顺时针，收缩趋势
【答案】A
【解析】由图可知，圆环由A位置水平向右移到B位置的过程中，穿过圆环向右的磁感线条数变少，故说明磁通量变小，根据楞次定律可知，圆环中感应电流产生的磁场方向向右，再根据安培定则知圆环中感应电流方向是逆时针绕向(从右向左看)，根据楞次定律推论“增缩减扩”可知圆环有扩张趋势，故A正确，BCD错误。
故选A。
8. （多选）如图，水平放置的圆柱形光滑玻璃棒左边绕有一线圈，右边套有一金属圆环。圆环初始时静止。将图中开关S由断开状态拨至连接状态，电路接通的瞬间，可观察到( )
A. 拨至M端，圆环向右运动B. 拨至N端，圆环向左运动
C. 拨至M端，圆环有扩张趋势D. 拨至N端，圆环有收缩趋势
【答案】AD
【解析】AB.无论开关S拨至哪一端，当把电路接通一瞬间，左边线圈中的电流从无到有，电流在线圈轴线上的磁场从无到有，从而引起穿过圆环的磁通量突然增大，根据楞次定律(增反减同)，右边圆环中产生了与左边线圈中方向相反的电流，异向电流相互排斥，所以无论哪种情况，圆环均向右运动，故A正确，B错误；
CD.无论开关S拨至哪一端，当把电路接通一瞬间，左边线圈中的电流从无到有，电流在线圈轴线上的磁场从无到有，从而引起穿过圆环的磁通量突然增大，根据楞次定律(增缩减扩)，可知圆环都有收缩趋势，故C错误，D正确。
故选AD。