适用于新教材2024版高考物理一轮总复习课时规范练56

课时规范练56

基础对点练

1.(电磁感应现象、楞次定律)(多选)(人教版教材选择性必修第二册P29习题改编)如图所示,一轻质绝缘横杆两侧各固定一铝环,横杆可绕中心点自由转动。拿一磁体插向A环,后又取出插向B环,看到的现象及现象分析正确的是(　　)

A.磁体插向A环,横杆发生转动

B.磁体插向B环,横杆发生转动

C.磁体插向B环,B环中不产生感应电动势和感应电流

D.磁体插向A环,A环中产生感应电动势和感应电流

答案 AD

解析 B环不闭合,磁体插向B环时,产生感应电动势,不产生感应电流,B环不受力,横杆不转动,故B、C错误;A环闭合,磁体插向A环时,环内产生感应电流,环受到磁场的作用,横杆转动,故A、D正确。

2.(楞次定律的应用)如图所示,长直导线中通有向右的电流I,线圈①与直导线垂直放置于其正下方,线圈②中心轴线与直导线重合,线圈③直径与直导线重合,线圈④与直导线共面放置于其正下方。在电流I均匀增大的过程中(　　)

A.从左向右看,线圈①中产生顺时针方向的电流

B.从左向右看,线圈②中产生逆时针方向的电流

C.正视线圈③中产生逆时针方向的电流

D.正视线圈④中产生逆时针方向的电流

答案 D

解析 穿过线圈①②③的磁通量始终为零,则在电流I均匀增大的过程中,线圈①②③中无感应电流产生,A、B、C错误;在电流I均匀增大的过程中,穿过线圈④的磁通量向里增加,根据楞次定律可知,正视线圈④中产生逆时针方向的电流,D正确。

3.(磁感应强度与磁通量)磁单极子是物理学家设想的一种仅带有单一磁极(N极或S极)的粒子,它们的磁感线分布类似于点电荷的电场线分布,目前科学家还没有证实磁单极子的存在。若自然界中存在磁单极子,以其为球心画出两个球面1和2,如图所示,a点位于球面1上,b点位于球面2上,则下列说法正确的是(　　)

A.a点比b点的磁感应强度大

B.a点比b点的磁感应强度小

C.球面1比球面2的磁通量大

D.球面1比球面2的磁通量小

答案 A

解析 由于磁感线的分布类似于点电荷的电场线分布,磁感线越密集的地方,磁感应强度越大,A正确,B错误;由于磁感线都是向外的,中间没有断开,穿过两个面的磁感线的条数相等,因此两个面的磁通量相等,C、D错误。

4.(探究影响感应电流方向的因素)在“探究影响感应电流方向的因素”实验中,用灵敏电流表和线圈组成闭合回路,通过“插入”和“拔出”磁体,使线圈中产生感应电流,记录实验过程中的相关信息,就可以分析得出感应电流方向遵循的规律。下图为某同学的部分实验记录,在图甲中,电流计指针向左偏转。以下说法正确的是(　　)

A.在图乙所示实验过程中,电流表指针应该向左偏转

B.在图丙所示实验过程中,电流表指针应该向左偏转

C.这组实验可以说明,感应电流的磁场方向与线圈的绕向有关

D.这组实验可以说明,感应电流的磁场方向与磁体的磁场方向有关

答案 D

解析 如题图甲所示,当磁体的N极向下运动时,根据楞次定律可知,感应电流的磁场的方向向上,由安培定则可知感应电流的方向螺旋向下,此时电流从下向上流过电流表,发现电流表指针向左偏转,可知电流表指针偏转方向与电流方向间的关系:电流从下向上流过电流表,电流表指针向左偏转,电流从上向下流过电流表,则电流表指针向右偏转;在题图乙所示实验过程中,磁体的S极向下运动时,穿过螺线管向上的磁通量增大,根据楞次定律可知,感应电流的磁场的方向向下,由安培定则可知感应电流的方向螺旋向上,此时电流从上向下流过电流表,电流计指针应该向右偏转,故A错误。在题图丙所示实验过程中,磁体的N极向上运动时,穿过螺线管向下的磁通量减小,根据楞次定律可知,感应电流的磁场的方向向下,由安培定则可知感应电流的方向螺旋向上,此时电流从上向下流过电流表,电流表指针应该向右偏转,故B错误;同理可知题图丁穿过螺线管向上的磁通量减小,根据楞次定律可知,感应电流的磁场的方向向上,由安培定则可知感应电流的方向螺旋向下,此时电流从下向上流过电流表,电流表指针应该向左偏转,所以这组实验可以说明,感应电流的磁场方向与磁体的磁场方向、磁体运动的方向有关,而实验中线圈缠绕方向一致,所以不能研究感应电流的磁场方向与线圈的绕向的关系,故C错误,D正确。

5.(电磁感应现象)如图所示,一通电螺线管b放在闭合金属线圈a内,螺线管的中心轴线恰和线圈的一条直径MN重合。要使线圈a中产生感应电流,可采用的方法有(　　)

A.使通电螺线管中的电流发生变化

B.使螺线管绕垂直于线圈平面且过线圈圆心的轴转动

C.使线圈a以MN为轴转动

D.使线圈绕垂直于MN的直径转动

答案 D

解析 在A、B、C三种情况下,穿过线圈a的磁通量始终为零,因此不产生感应电流,故A、B、C错误;选项D中,当线圈绕垂直于MN的直径转动时,穿过线圈的磁通量发生变化,会产生感应电流,故D正确。

6.(楞次定律的理解和应用)两根互相垂直的绝缘通电长直导线放在水平面上,两个相同的闭合圆形线圈a、b放在同一水平面上,两线圈的圆心到两导线的距离都相等。设两直导线中的电流大小相等,方向如图所示。若两直导线中的电流以相同的变化率均匀减小,下列说法正确的是(　　)

A.a中无感应电流,b中有顺时针方向的感应电流

B.a中无感应电流,b中有逆时针方向的感应电流

C.a中有顺时针方向的感应电流,b中无感应电流

D.a中有逆时针方向的感应电流,b中无感应电流

答案 B

解析 由安培定则可知通电导线产生的磁场方向,并根据叠加原理可知a所在区域的两个磁场方向相反,穿过a环的磁通量为0且保持不变,所以a中无感应电流;b所在区域两个磁场方向相同,合磁场不为零,当电流减小时,b中磁通量减小,根据楞次定律可知b中有逆时针方向的感应电流。故选B。

7.(楞次定律的理解及应用)如图所示为安检门原理图,左边门框中有一通电线圈,右边门框中有一接收线圈。工作过程中某段时间通电线圈中存在顺时针方向均匀增大的电流,则(　　)

A.无金属片通过时,接收线圈中的感应电流方向为顺时针

B.无金属片通过时,接收线圈中的感应电流增大

C.有金属片通过时,接收线圈中的感应电流方向为顺时针

D.有金属片通过时,接收线圈中的感应电流大小发生变化

答案 D

解析 当左侧线圈中通有不断增大的顺时针方向的电流时,穿过右侧线圈的磁通量向右,且增大,根据楞次定律,右侧线圈中产生逆时针方向的电流,即使有金属片通过时,接收线圈中的感应电流方向仍然为逆时针,故A、C错误;通电线圈中存在顺时针方向均匀增大的电流,则通电线圈中的磁通量均匀增大,所以穿过右侧线圈中的磁通量均匀增大,则磁通量的变化率是定值,由法拉第电磁感应定律可知,接收线圈中的感应电流不变,故B错误;有金属片通过时,穿过金属片中的磁通量发生变化,金属片中也会产生感应电流,感应电流的方向与接收线圈中的感应电流的方向相同,所以会将该空间中的磁场的变化削弱一些,引起接收线圈中的感应电流大小发生变化,故D正确。

素养综合练

8.(多选)如图所示,M为水平放置的橡胶圆盘,在其外侧面均匀地带有负电荷。在M正上方用丝线悬挂一个闭合铝环N,铝环也处于水平面中,且M盘和N环的中心在同一条竖直线O1O2上。现让橡胶圆盘由静止开始绕O1O2轴按图示方向逆时针加速转动,下列说法正确的是(　　)

A.铝环N对橡胶圆盘M的作用力方向竖直向下

B.铝环N对橡胶圆盘M的作用力方向竖直向上

C.铝环N有扩大的趋势,丝线对它的拉力增大

D.铝环N有缩小的趋势,丝线对它的拉力减小

答案 AD

解析 橡胶圆盘M由静止开始绕其轴线O1O2按箭头所示方向加速转动,形成环形电流,环形电流的大小增大;橡胶圆盘,在其外侧面均匀地带有负电荷,根据右手螺旋定则知,磁通量向下,且增大,根据楞次定律知铝环的面积有缩小的趋势,且有向上的运动趋势,所以丝线的拉力减小,根据牛顿第三定律可知,铝环N对橡胶圆盘M的作用力方向竖直向下,故选项A、D正确,B、C错误。

9.(多选)(2023山东济南检测)如图所示,正方形金属线框abcd固定在光滑水平桌面上,线框正上方有一磁体,下列说法正确的是(　　)

A.当磁体向下靠近金属线框时,线框中产生adcba方向的感应电流,线框有扩大的趋势

B.当磁体向下靠近金属线框时,线框中产生abcda方向的感应电流,线框有缩小的趋势

C.当磁体水平向右运动时,线框中产生adcba方向的感应电流,线框有向右运动的趋势

D.当磁体水平向右运动时,线框中产生abcda方向的感应电流,线框有向左运动的趋势

答案 BC

解析 线框所处位置磁场方向竖直向下,当磁体靠近金属线框时,穿过线框的磁通量增加,由楞次定律和安培定则可知,回路中感应电流方向为abcda方向,由“增缩减扩”规律可知,线框有缩小的趋势,A项错误,B项正确;当磁体水平向右运动时,通过线框的磁通量减小,由楞次定律和安培定则可知,回路中具有adcba方向的感应电流,由“来拒去留”规律可知,线框有向右运动的趋势,C项正确,D项错误。

10.航空母舰上飞机弹射起飞可以利用电磁驱动来实现。电磁驱动原理如图所示,当固定线圈上突然通入直流电流时,靠近线圈左端放置的金属环被弹射出去,如果在线圈左侧同一位置先后分别放置用铜和铝导线制成的形状完全相同的两个闭合导线环,且电阻率ρ铜<ρ铝,闭合开关S瞬间,下列判断正确的是(　　)

A.从左侧看环中感应电流沿逆时针方向

B.铜环受到的安培力大于铝环受到的安培力

C.电池正负极调换后,导线环将不能向左弹射

D.若将铜环放在线圈右侧,铜环将向左运动

答案 B

解析 由固定线圈的绕线方向和电流方向可以判断出螺线管的左端是N极,当闭合开关S瞬间,磁场增大,穿过左侧导线环的磁通量在增大,根据楞次定律,导线环中产生与原磁场方向相反的感应磁场,再由右手定则可以判断出左侧导线环中产生从左侧看顺时针方向的感应电流,选项A错误;由于电阻率ρ铜<ρ铝,则铜环的电阻要小一些,在感应电压相同的情况下,产生的感应电流大一些,故安培力也会大一些,选项B正确;当电池正负极调换后,固定线圈左端变成了S极,根据楞次定律可知,闭合开关,磁场增大,会产生排斥力,所以也可以向左弹射,选项C错误;同理,若将铜环放在线圈右侧,铜环与线圈间也会产生排斥力,所以铜环将向右运动,选项D错误。

11.(多选)如图甲所示,水平地面上边长为L的正方形ABCD区域,埋有与地面平行的金属管线。为探测金属管线的位置、走向和埋覆深度,先让金属管线载有电流,然后用闭合的试探线圈P(穿过小线圈的磁场可视为匀强磁场)在地面探测,如图乙所示,将暴露于地面的金属管接头接到电源的一端,将接地棒接到电源的另一端。这样金属管线中就有沿管线方向的电流。使线圈P在直线BD上的不同位置保持静止时(线圈平面与地面平行),线圈中没有感应电流。将线圈P静置于A处,当线圈平面与地面平行时,线圈中有感应电流,当线圈平面与射线AC成37°角且保持静止时,线圈中感应电流消失。已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。下列说法正确的是(　　)

A.金属管线沿AC走向

B.图乙中的电源为电压恒定并且较大的直流电源

C.金属管线的埋覆深度为L

D.线圈P在A处,当它与地面的夹角为53°时,P中的感应电流可能最大

答案 CD

解析 由题意可知,当线圈静止时存在感应电流,则说明线圈产生的磁场为变化的,故电流一定是变化的,故B错误;由题意可知,线圈P在直线BD上的不同位置保持静止(线圈平面与地面平行),线圈中没有感应电流,说明穿过线圈的磁通量不变,则金属管线沿BD走向,故A错误;线圈平面与射线AC成37°角且保持静止时,线圈中感应电流消失,说明A点的磁场方向与AC成37°角,则由几何关系可知,埋覆深度d与OA长度的关系为d=OAtan53°,解得深度d=L,故C正确;P在A处,与地面夹角成53°时,线圈P与磁场方向相互垂直,则此时的磁通量最大,磁通量的变化率与电源有关,故感应电流可能最大,故D正确。

12.(多选)如图甲所示,螺线管内有平行于轴线的外加匀强磁场,以图中箭头所示方向为其正方向。螺线管与导线框abcd相连,导线框内有一小金属圆环L,圆环与导线框在同一平面内。当螺线管内的磁感应强度B随时间按图乙所示规律变化时,则(　　)

A.在t1~t2时间内,L有收缩趋势

B.在t2~t3时间内,L有扩张趋势

C.在t2~t3时间内,L内有逆时针方向的感应电流

D.在t3~t4时间内,L内有顺时针方向的感应电流

答案 AD

解析 L收缩还是扩张取决于螺线管中产生感应电流的变化情况,t1~t2时间内磁通量的变化率增大,感应电流变大,abcd线框内磁通量变大,L有收缩的趋势,A选项正确;t2~t3时间内磁通量的变化率为常数,产生的感应电流恒定不变,abcd线框内磁感应强度不变,L没有电流,也就没有扩张趋势,B、C选项错误;根据楞次定律,t3~t4时间内由于螺线管内磁通量变化引起的感应电流在线框中为dcba方向并减小,L线圈中原磁场的方向垂直于纸面向里且磁感应强度大小减小,根据楞次定律得L中的感应电流方向为顺时针方向,D选项正确。