2021届高考物理（全国通用版）大一轮复习检测：第十章 电磁感应 第1课时　电磁感应现象　楞次定律 Word版含解析

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【基础巩固】
电磁感应现象的判断
1.(多选)在物理学发展过程中,观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用.下列叙述符合史实的是( ABD )
A.奥斯特在实验中观察到电流的磁效应,该效应揭示了电和磁之间存在联系
B.安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性,提出了分子电流假说
C.法拉第在实验中观察到,在通有恒定电流的静止导线附近的固定导线圈中,会出现感应电流
D.楞次在分析了许多实验事实后提出,感应电流应具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化
解析:奥斯特发现了电流的磁效应,揭示了电和磁之间的关系,选项A正确;根据通电螺线管产生的磁场与条形磁铁的磁场相似性,安培提出了磁性是分子内环形电流产生的,即分子电流假说,选项B正确;法拉第探究磁产生电的问题,发现导线中电流“通、断”时导线附近的固定导线圈中出现感应电流,而导线中通有恒定电流时导线圈中不产生感应电流,选项C错误;楞次定律指出感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化,选项D正确.
2.(2016·河北石家庄质检)(多选)如图所示,矩形导体框在磁场内做的各种运动中,不能产生感应电流的是( ACD )
解析:当闭合回路的磁通量发生变化时,闭合回路产生感应电流,A图中线框在运动的过程中磁通量不变,所以没有感应电流产生;B图中线框在转动的过程中磁通量发生变化,所以产生感应电流;同理可得,选项C,D中均没有感应电流产生.
楞次定律及其应用
3.(2016·山东潍坊模拟)如图所示,一个金属圆环水平放置在竖直向上的匀强磁场中,若要使圆环中产生如箭头所示方向的感应电流,下列方法可行的是( A )
A.使匀强磁场均匀增大
B.使圆环绕水平轴ab如图转动30°
C.使圆环绕水平轴cd如图转动30°
D.保持圆环水平并使其绕过圆心的竖直轴转动
解析:根据安培定则,圆环中感应电流产生的磁场竖直向下与原磁场方向相反;根据楞次定律,说明圆环磁通量在增大,磁场增强则磁通量增大,选项A正确;使圆环绕水平轴ab或者是cd如图转动30°,使得圆环的投影面积减小,磁通量减小,只会产生与图示方向反向的感应电流,选项B,C错误;保持圆环水平并使其绕过圆心的竖直轴转动,圆环仍和磁场垂直,磁通量不变,不会产生感应电流,选项D错误.
4.(2016·山东烟台质检)北半球地磁场的竖直分量向下.如图所示,在北京某中学实验室的水平桌面上,放置着边长为L的正方形闭合导体线圈abcd,线圈的ab边沿南北方向,ad边沿东西方向.下列说法中正确的是( C )
A.若使线圈向东平动,则a点的电势比b点的电势高
B.若使线圈向北平动,则a点的电势比b点的电势低
C.若以ab边为轴将线圈向上翻转,则线圈中的感应电流方向为
a→b→c→d→a
D.若以ab边为轴将线圈向上翻转,则线圈中的感应电流方向为
a→d→c→b→a
解析:线圈向东平动时,ab和cd两边切割磁感线,且两边切割磁感线产生的感应电动势大小相等,a点电势比b点电势低,选项A错误;同理,线圈向北平动,则a,b两点的电势相等,高于c,d两点的电势,选项B错误;以ab边为轴将线圈向上翻转,向下的磁通量减小,感应电流的磁场方向应该向下,再由安培定则知,感应电流的方向为a→b→c→d→a,则选项C正确,D错误.
5.导学号 00622651(2016·浙江协作体联考)如图(甲)所示,在同一平面内有两个相互绝缘的金属圆环A,B,圆环A平分圆环B为面积相等的两部分,当圆环A中的电流如图(乙)所示变化时,(甲)图中A环所示的电流方向为正,下列说法正确的是( B )
A.圆环B中始终没有感应电流
B.圆环B中有顺时针的感应电流
C.圆环B中有逆时针的感应电流
D.圆环B中先有顺时针的感应电流,后有逆时针的感应电流
解析:由安培定则可知,初始环A产生的磁场分布情况是环内垂直纸面向里,环外垂直纸面向外,由于内部的磁感应强度大于外部,由矢量的叠加原理可知,B环总磁通量向里;当圆环A中的电流逐渐减小时,导致B环产生感应电流,由楞次定律可知,感应电流的方向为顺时针.同理当圆环A中电流反向增大时,环B中感应电流的方向仍为顺时针,故选项B正确.
6.导学号 00622652(2016·辽宁大连质检)如图所示,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,下列表述正确的是( D )
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有扩张的趋势
D.线圈a对水平桌面的压力FN将增大
解析:若将滑片向下滑动,滑动变阻器电阻减小,流过通电螺线管的电流增大,穿过闭合线圈磁通量增大,根据安培定则,螺线管下部为N极,由楞次定律可判断闭合线圈中感应电流俯视为逆时针方向,选项A,B错误;根据楞次定律的作用效果可知,线圈因磁通量增大,有收缩和远离的趋势,则对桌面的压力增大,故选项C错误,D正确.
三定则一定律的综合应用
7.(2016·山东青岛模拟)(多选)如图是某电磁冲击钻的原理图,若突然发现钻头M向右运动,则可能是( AC )
A.开关S闭合瞬间
B.开关S由闭合到断开的瞬间
C.开关S已经是闭合的,滑动变阻器滑片P向左迅速滑动
D.开关S已经是闭合的,滑动变阻器滑片P向右迅速滑动
解析:开关S由断开到闭合的瞬间,穿过M的磁通量变大,为阻碍磁通量变大,钻头向右运动,故选项A正确;开关S由闭合到断开的瞬间,穿过M的磁通量减小,为阻碍磁通量的减小,钻头向左运动,故选项B错误;保持开关S闭合,变阻器滑片P向左迅速滑动,电阻减小,电流增大,穿过M的磁通量增大,为阻碍磁通量增大,钻头向右运动,故选项C正确;保持开关S闭合,变阻器滑片P向右迅速滑动,电阻增大,电流减小,穿过M的磁通量减小,为阻碍磁通量减小,钻头向左运动,故选项D错误.
8.导学号 00622653(2016·江苏徐州质检)(多选)如图所示,在水平平行金属导轨之间存在一匀强磁场,导轨电阻不计,导轨上放两根导线ab和cd,导轨跟大线圈A相连,A内有一闭合小线圈B,磁感线垂直导轨所在的平面向上(俯视).小线圈B中能产生感应电流,且使得ab和cd之间的距离减小,下列叙述正确的是( AD )
A.导线ab加速向右运动,B中产生逆时针方向的电流,cd所受安培力水平向右
B.导线ab匀速向左运动,B中产生顺时针方向的电流,cd所受安培力水平向左
C.导线cd匀速向右运动,B中不产生感应电流,ab不受安培力
D.导线cd加速向左运动,B中产生顺时针方向的电流,ab所受安培力水平向左
解析:在ab和cd只有一个运动且ab向右运动或cd向左运动时,ab和cd间的距离才会减小;导线ab向右运动时,由楞次定律(或右手定则)可知,回路abdca中感应电流的方向是逆时针的,即cd中的感应电流由d→c,由左手定则可知,cd所受安培力水平向右,而ab和大线圈A构成的回路中的感应电流则是顺时针方向的,若ab加速运动,则感应电流穿过小线圈的向下磁通量增加.由楞次定律可知,小线圈B中的感应电流为逆时针方向;同理可得,当导线cd向左加速运动时,B中产生顺时针方向的感应电流,ab所受安培力水平向左,所以选项A,D正确,B,C错误.
9.(2016·河北唐山质量检测)(多选)如图(甲)所示,螺线管内有一平行于轴线的磁场,规定图中箭头所示方向为磁感应强度B的正方向,螺线管与U形导线框cdef相连,导线框cdef内有一半径很小的金属圆环L,圆环与导线框cdef在同一平面内,当螺线管内的磁感应强度随时间按图(乙)所示规律变化时,下列选项中正确的是( BD )
A.在t1时刻,金属圆环L内的磁通量最大
B.在t2时刻,金属圆环L内的磁通量最大
C.在t1～t2时间内,金属圆环L内有逆时针方向的感应电流
D.在t1～t2时间内,金属圆环L有收缩的趋势
解析:当螺线管内的磁感应强度随时间按图(乙)所示规律变化时,在导线框cdef内产生感应电动势和感应电流,在t1时刻,感应电流为零,金属圆环L内的磁通量为零,选项A错误;在t2时刻,感应电流最大,金属圆环L内的磁通量最大,选项B正确;由楞次定律,在t1～t2时间内,导线框cdef内产生逆时针方向的感应电流,感应电流逐渐增大,金属圆环L内磁通量增大,根据楞次定律,金属圆环L内有顺时针方向的感应电流,选项C错误;在t1～t2时间内,金属圆环L有收缩的趋势,选项D正确.
10.导学号 00622654(2016·江苏南京模拟)为了方便检测埋在地面下方通电导线的铺设方位及电流方向.技术人员常用一串有灵敏电流计(图中未画出)的闭合的圆形线圈来检测.在检测过程中,技术人员只要通过移动该线圈,观察灵敏电流计电流方向,就可以做出判断.今有埋在水平地面下方一条通有较强直流电流的水平直导线,线圈移动过程如图中(甲)、(乙)所示.若忽略地磁场的影响,俯视线圈中的电流方向,则下列说法正确的是( C )
A.若线圈中电流方向为逆时针,则该导线东西向铺设,且电流自西
向东
B.若线圈中无感应电流,则该导线东西向铺设,且电流自西向东
C.若线圈中感应电流方向先顺时针、再逆时针、最后顺时针,则该导线南北向铺设,且电流自南向北
D.若线圈中感应电流方向先逆时针、再顺时针、最后逆时针,则该导线南北向铺设,且电流自南向北
解析:若导线东西向铺设,则无论电流方向如何,线圈移动过程中磁通量不变,无感应电流,选项A,B错误;若导线南北向铺设,且电流自南向北,则线圈移动过程中,由楞次定律判断感应电流方向为先顺时针、再逆时针、最后顺时针,选项C正确,D错误.
【素能提升】
11.(2016·江西名校联考)如图所示,在圆形区域内存在关于直径ab对称、方向相反的两个匀强磁场,两磁场的磁感应强度大小相等,一金属导线制作的圆环刚好与磁场边界重合,下列说法中正确的是( A )
A.若圆环向右平动,感应电流先沿逆时针方向后沿顺时针方向
B.若圆环竖直向上平动,感应电流始终沿逆时针方向
C.若圆环以ab为轴转动,a点的电势高于b点的电势
D.若圆环以ab为轴转动,b点的电势高于a点的电势
解析:若圆环向右平动,由右手定则知感应电流先沿逆时针方向后沿顺时针方向,选项A正确;若圆环竖直向上平动,由于穿过圆环的磁通量未发生变化,所以圆环中无感应电流产生,选项B错误;若圆环以ab为轴转动,在0～90°内,由右手定则知b点的电势高于a点的电势,在90°～180°内,由右手定则知a点的电势高于b点的电势,以后a,b两点电势按此规律周期性变化,选项C,D错误.
12.导学号 00622655(2016·江西九校联考)(多选)1831年法拉第在一次会议上展示了他发明的圆盘发电机图(甲)],它是利用电磁感应的原理制成的,是人类历史上第一台发电机.图(乙)是这个圆盘发电机的示意图:铜盘安装在水平轴上,它的边缘正好处在两磁极之间,两块铜片C,D分别与转动的轴和铜盘的边缘良好接触.使铜盘转动,电阻R中就有电流通过.若所加磁场为匀强磁场、回路的总电阻恒定,从左往右看,铜盘沿顺时针方向匀速转动,下列说法正确的是( AD )
A.铜片D的电势高于铜片C的电势
B.若将铜盘一半放在磁场内、一半放在磁场外,当圆盘转动后,将有电流流过电阻R
C.若保持铜盘不动,磁场变为方向垂直于铜盘的交变磁场,将有电流流过电阻R
D.若保持铜盘不动,磁场变为方向垂直于铜盘的交变磁场,则铜盘中有电流产生
解析:将铜盘看成由无数根沿半径方向的导线构成,则根据右手定则判断可知,铜盘中的电流方向沿半径方向向外,因此铜片D的电势高于铜片C的电势,选项A正确;若将铜盘一半放在磁场内、一半放在磁场外,当铜盘转动后在磁场内的导线切割磁感线产生感应电动势,相当于电源,磁场外的部分相当于导线,将电源短路,则无电流流过电阻R,选项B错误;若保持铜盘不动,磁场变为方向垂直于铜盘的交变磁场,则将铜盘看做由无数个金属圆环组成,穿过它们的磁通量均发生变化形成电流,选项C错误,D正确.
13.导学号 00622656(2016·福建厦门模拟)如图所示,A为水平放置的胶木圆盘,在其侧面均匀分布着负电荷,在A的正上方用绝缘丝线悬挂一个金属圆环B,使B的环面水平且与圆盘面平行,其轴线与胶木盘A的轴线OO′重合.现使胶木盘A由静止开始绕其轴线OO′按箭头所示方向加速转动,则( B )
A.金属环B的面积有扩大的趋势,丝线受到的拉力增大
B.金属环B的面积有缩小的趋势,丝线受到的拉力减小
C.金属环B的面积有扩大的趋势,丝线受到的拉力减小
D.金属环B的面积有缩小的趋势,丝线受到的拉力增大
解析:使胶木盘A由静止开始绕其轴线OO′按箭头所示方向加速转动,金属环B内磁通量增大,根据楞次定律,金属环B的面积有缩小的趋势,丝线受到的拉力减小,选项B正确.
14.如图所示,几位同学在做“摇绳发电”实验:把一条长导线的两端连在一个灵敏电流计的两个接线柱上,形成闭合回路.两个同学迅速摇动AB这段“绳”.假设图中情景发生在赤道,地磁场方向与地面平行,由南指向北.图中摇“绳”同学是沿东西站立的,甲同学站在西边,手握导线的A点,乙同学站在东边,手握导线的B点.下列说法正确的是( C )
A.当“绳”摇到最高点时,“绳”中电流最大
B.当“绳”摇到最低点时,“绳”受到的安培力最大
C.当“绳”向下运动时,“绳”中电流从A流向B
D.在摇“绳”过程中,A点电势总是比B点电势高
解析:当“绳”摇到最高点和最低点时,绳转动的速度与地磁场方向平行,不切割磁感线,感应电流最小,绳受到的安培力也最小,选项A,B错误;当“绳”向下运动时,地磁场向北,根据右手定则判断可知,“绳”中电流从A流向B,A点相当于电源的负极,B点相当于电源的正极,则A点电势比B点电势低;当“绳”向上运动时,“绳”中电流从B流向A,B点相当于电源的负极,A点相当于电源的正极,则B点电势比A点电势低,故选项C正确,D错误.
【备用题】
(2016·湖北黄冈模拟)(多选)如图所示,某人在自行车道上从东往西沿直线以速度v骑行,该处地磁场的水平分量大小为B1,方向由南向北,竖直分量大小为B2,方向竖直向下;自行车车把为直把、金属材质,两把手间距为L,只考虑自行车在地磁场中的电磁感应,下列结论正确的是( AC )
A.图示位置中辐条A点电势比B点电势低
B.图示位置中辐条A点电势比B点电势高
C.自行车左车把的电势比右车把的电势高
D.自行车在十字路口左拐改为南北骑向,则自行车车把两端电动势要降低
解析:自行车从东往西行驶时,辐条切割地磁场水平分量的磁感线,根据右手定则判断可知,图示位置中辐条A点电势比B点电势低,故选项A正确,B错误;自行车车把切割地磁场竖直分量的磁感线,由右手定则知,左车把的电势比右车把的电势高,选项C正确;自行车左拐改为南北骑向,自行车车把仍切割磁感线,车把感应电动势方向不变,竖直分量大小为B2不变,则车把两端电势差不变,故选项D错误.