人教版 (2019)选择性必修 第二册第二章 电磁感应1 楞次定律一课一练

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第二册第二章 电磁感应1 楞次定律一课一练，共10页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

1．(2022·陕西安康市高二期末)下列符合物理学史实的是( )
A．法拉第发现了电流的磁效应，揭示了电现象和磁现象之间的联系
B．楞次总结了感应电流方向的判断定律
C．安培发现了电磁感应现象，实现了磁生电的设想
D．法拉第提出了著名的分子电流假说，揭示了磁现象的电本质
2.(2022·广东广州市高二期末)科考人员在北极附近乘车行进，由于地磁场作用，汽车后轮轮轴(如图所示)的左、右两端电势高低情况是( )
A．从东向西运动时，左端电势较低
B．从东向西运动时，右端电势较低
C．从西向东运动时，左端电势较低
D．从西向东运动时，右端电势较高
3.(2023·江苏南京市高二校考期末)图甲为某款“自发电”无线门铃按钮，其“发电”原理如图乙所示，按下门铃按钮过程磁铁靠近螺线管，松开门铃按钮磁铁远离螺线管回归原位置。下列说法正确的是( )
A．按下按钮过程，螺线管P端电势较高
B．松开按钮过程，螺线管Q端电势较高
C．按住按钮不动，螺线管没有产生感应电动势
D．按下和松开按钮过程，螺线管产生大小相同的感应电动势
4.如图所示，在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，长为L的金属杆MN在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动。金属导轨电阻不计，金属杆与导轨的夹角为θ，电阻为2R，ab间电阻为R，M、N两点间电势差为U，则M、N两点电势的高低及U的大小分别为( )
A．M点电势高 U＝eq \f(BLv,3)
B．M点电势高 U＝eq \f(BLvsin θ,3)
C．N点电势高 U＝eq \f(BLv,3)
D．N点电势高 U＝eq \f(BLvsin θ,3)
5.(2022·广东韶关实验中学高二期中)如图，固定在水平面上的半径为l的金属圆环内存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。金属棒一端与圆环接触良好，另一端通过电刷固定在竖直导电转轴OO′上的P点(P点为金属圆环的圆心)，随轴以角速度ω顺时针匀速转动。在金属圆环的M点和电刷间接有阻值为R的电阻，不计其他电阻及摩擦。下列说法正确的是( )
A．R两端的电压为Bωl2
B．电路中的电流为eq \f(Bωl2,2R)
C．P点相当于电源的负极
D．流过R的电流由M到N
6.(2022·安徽安庆市第二中学高二期末)如图甲所示，正方形金属线圈abcd处于垂直线圈平面的匀强磁场中，磁感应强度B随时间t变化的图像如图乙所示，若磁场方向垂直线圈平面向外时磁感应强度为正。下列说法正确的是( )
A．0～t1时间内，线圈中感应电流的方向为adcba
B．t1～t2和t2～t3时间内，线圈中感应电流的方向相反
C．t3～t4时间内，线圈的ad边受到的安培力向右
D．0～t1和t2～t3时间内，线圈的ad边受到的安培力方向相同
7.(2022·安徽定远二中高二阶段练习)如图甲为手机及无线充电板。图乙为充电原理示意图。交流电源接充电板，对充电板供电，充电板内的送电线圈可产生交变磁场，从而使手机内的受电线圈产生交变电流，再经整流电路转变成直流电后对手机电池充电。为方便研究，现将问题做如下理想简化：设受电线圈的匝数为n，面积为S，若在t1到t2时间内，磁场垂直于受电线圈平面向上穿过线圈，其磁感应强度由B1均匀增加到B2。下列说法正确的是( )
A．c点的电势高于d点的电势
B．受电线圈中感应电流方向由d到c
C．c、d之间的电势差为eq \f(nB2－B1S,t2－t1)
D．若想增大c、d之间的电势差，可以仅增加送电线圈中的电流的变化率
8.如图所示，在匀强磁场中放有平行铜导轨，它与大导线圈M相连接，要使小导线圈N获得顺时针方向的感应电流，则放在导轨上的金属棒ab的运动情况可能是(两导线圈共面放置，且金属棒切割磁感线的速度越大，感应电流越大)( )
A．向右匀速运动 B．向左减速运动 C．向右减速运动 D．向右加速运动
二、多项选择题：本题共4小题，每小题8分，共32分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得8分，选对但不全的得4分，有选错的得0分。
9.(2023·广东肇庆市高二统考期末)1931年，物理学家狄拉克从理论上预言：存在只有一个磁极的粒子，即“磁单极子”，它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，如图所示，把某磁单极子N极固定在O点，让一个闭合的细金属圆环从O点正上方A点位置由静止开始释放，运动过程中圆环平面始终保持水平，图中A、B两点位置关于O点对称，不计空气阻力，则圆环从A点位置运动到B点位置的过程中( )
A．从上往下看，圆环从A点到O点过程和从O点到B点过程，感应电流方向相反
B．从上往下看，圆环从A点到B点过程，感应电流方向始终不变
C．圆环始终受到竖直向上的安培力
D．圆环始终受到竖直向下的安培力
10.(2023·湖南常德市第一中学高二阶段练习)如图所示，在竖直悬挂的金属圆环右侧，有一螺线管MN水平放置，两者处于同一轴线上。螺线管下方接有水平方向的平行金属导轨，且导轨所在位置有竖直向上的匀强磁场。现将导体棒ab置于平行导轨上，让其垂直于导轨向右做加速运动。若整个过程中导体棒与导轨接触良好，金属圆环未发生扭转，则( )
A．导体棒b端电势高于a端
B．电流在螺线管内产生的磁场方向由M指向N
C．从右侧观察，金属圆环产生逆时针方向的感应电流
D．金属圆环向左摆动
11.(2022·河南漯河市郾城高级中学高二阶段练习)如图所示，竖直放置的螺线管与导线abcd构成回路，abcd所围区域内存在垂直纸面向里的变化的匀强磁场，螺线管下方的水平桌面上放置一导体圆环。若圆环与桌面间的压力大于圆环的重力，abcd区域内磁场的磁感应强度随时间变化的关系不可能是( )
12.(2022·福建厦门外国语学校高二期末)如图甲所示，同心导体圆环M、N处在同一平面内，M环的半径大于N环，若先后在两环中通有如图乙所示的电流i，电流沿顺时针方向，则下列判断正确的是( )
A．若在M环中通有电流，则N环中的感应电流沿逆时针方向，N环有收缩的趋势
B．若在M环中通有电流，则N环中的感应电流沿顺时针方向，N环有收缩的趋势
C．若在N环中通有电流，则M环中的感应电流沿逆时针方向，M环有收缩的趋势
D．若在N环中通有电流，则M环中的感应电流沿逆时针方向，M环有扩张的趋势
三、非选择题：本题共2小题，共20分。
13．(10分)(2023·山东滕州市第一中学高二阶段练习)小丽同学在做探究电磁感应现象规律的实验中，她选择了一个灵敏电流计G，在没有电流通过灵敏电流计的情况下，电流计的指针恰好指在刻度盘中央。她先将灵敏电流计G连接在图甲所示的电路中，电流计的指针如图甲所示。
(1)为了探究电磁感应现象规律，小丽同学将灵敏电流计G与一螺线管串联，如图乙所示。通过分析可知图乙中的条形磁体的运动情况是________________(填“向上拔出”或“向下插入”)。
(2)小丽同学将灵敏电流计G接入图丙所示的电路。此时电路已经连接好，A线圈已插入B线圈中，她合上开关后，灵敏电流计的指针向右偏了一下，若要使灵敏电流计的指针向左偏转，可采取的操作是________。
A．在A线圈中插入铁芯 B．拔出A线圈
C．滑动变阻器的滑片向右滑动 D．滑动变阻器的滑片向左滑动
(3)通过本实验可以得出：感应电流产生的磁场，总是_________________________________
_____________________________________________________________________________。
14.(10分)(2022·广东高二期末)如图甲所示，一个圆形线圈的匝数n＝1 000匝，线圈半径a＝0.2 m，线圈的电阻r＝1 Ω，在线圈的内部半径b＝0.1 m的圆形区域，有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度随时间的变化如图乙所示，线圈外接一个阻值R＝4 Ω的电阻，其余电阻不计(结果可以保留π)。求：
(1)前4 s内流过电阻R的电流大小和方向；
(2)前4 s内，A、B两点间的电势差；
(3)0～6 s时间内的平均感应电动势E2。
答案精析
1．B [奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电现象和磁现象之间的联系，故A错误；楞次总结了感应电流方向的判断定律，故B正确；法拉第发现了电磁感应现象，实现了磁生电的设想，故C错误；安培提出了著名的分子电流假说，揭示了磁现象的电本质，故D错误。]
2．B [北极地磁场有竖直向下的分量，由右手定则可知汽车从东向西运动时感应电动势方向由右指向左，所以左端电势高，故A错误，B正确；由右手定则可知汽车从西向东运动时感应电动势方向由右指向左，所以左端电势高，故C、D错误。]
3．C [按下按钮过程，穿过螺线管的磁通量向左增大，根据楞次定律可知螺线管中感应电流为从P端流入，从Q端流出，螺线管充当电源，则Q端电势较高，故A错误；松开按钮过程，穿过螺线管的磁通量向左减小，根据楞次定律可知螺线管中感应电流为从Q端流入，从P端流出，螺线管充当电源，则P端电势较高，故B错误；按住按钮不动，穿过螺线管的磁通量不变，螺线管不会产生感应电动势，故C正确；按下和松开按钮过程，螺线管中磁通量的变化率不一定相同，故螺线管产生的感应电动势不一定相同，故D错误。]
4．B [由右手定则可以判定金属杆中电流的方向为由N到M，因此M点电势高；金属杆切割磁感线的有效长度是Lsin θ，根据法拉第电磁感应定律有E＝BLvsin θ，根据闭合电路欧姆定律可知M、N两点间电势差U＝eq \f(R,R＋2R)E＝eq \f(BLvsin θ,3)，故选B。]
5．B [金属棒绕转轴OO′转动切割磁感线，因不计其他电阻，则R两端的电压就等于金属棒产生的感应电动势，则有E＝eq \f(1,2)Bωl2，故A错误；I＝eq \f(E,R)＝eq \f(Bωl2,2R)，故B正确；根据右手定则，P点相当于电源的正极，流过R的电流由N到M，故C、D错误。]
6．D [由题图乙可知0～t1时间内，磁场向外增强，根据楞次定律可知，线圈中感应电流的方向为abcda，故A错误；t1～t2和t2～t3时间内，B-t图像的斜率相同，所以线圈中感应电流的方向相同，故B错误；t3～t4时间内，磁场向里减弱，根据楞次定律可知线圈中感应电流的方向为abcda，根据左手定则可知线圈ad边受到的安培力向左，故C错误；0～t1和t2～t3时间内，磁场方向相反，根据楞次定律可知线圈中感应电流的方向也相反，根据左手定则可得线圈ad边受到的安培力方向相同，故D正确。]
7．D [根据楞次定律可得受电线圈中的感应电流为顺时针(从上往下看)，即受电线圈中的电流为c→d，受电线圈作为等效电源，电源内部电流由低电势流向高电势，即φc<φd，故A、B项错误；根据法拉第电磁感应定律可求得受电线圈的感应电动势大小为E＝neq \f(ΔΦ,Δt)＝eq \f(nB2－B1S,t2－t1)，又因为φc<φd，则c、d之间电势差为Ucd＝－eq \f(nB2－B1S,t2－t1)，故C项错误；仅增加送电线圈中的电流的变化率，穿过受电线圈的eq \f(ΔB,Δt)增大，所以c、d两端的电势差增大，故D项正确。]
8．C [欲使N产生顺时针方向的感应电流，即感应电流的磁场方向垂直于纸面向里，由楞次定律可知有两种情况：一是M中有顺时针方向逐渐减小的电流，使其在N中的磁场方向向里，且磁通量在减小，此时应使ab向右减速运动；二是M中有逆时针方向逐渐增大的电流，使其在N中的磁场方向向外，且磁通量在增大，此时应使ab向左加速运动。故选C。]
9．BC [圆环下落过程中磁通量先增大后减小，O点上、下位置磁感线方向相反，由楞次定律可以判定圆环内的电流方向不变，感应电流的磁场阻碍相对运动，圆环受到的安培力均向上，故选B、C。]
10．CD [由右手定则可知，导体棒ab向右运动时，b端电势低于a端，故A错误；导体棒ab向右运动时，螺线管中的电流从M流向N，由安培定则可知螺线管内产生的磁场方向由N指向M，故B错误；穿过金属圆环的磁感线向左，当ab向右做加速运动，感应电动势增大，则感应电流增大，螺线管产生的磁场增强，穿过金属圆环的磁通量增加，由楞次定律可知，从右侧观察，金属圆环产生逆时针方向的感应电流，故C正确；根据金属圆环和螺线管中的电流方向，金属圆环的右侧等效为磁体的N极，螺线管的M端等效为磁体的N极，所以金属圆环向左摆动，故D正确。]
11．ACD [圆环与桌面间的压力大于圆环的重力，得知导体圆环将受到向下的安培力，可见螺旋管中的磁场磁通量在增大，即螺线管和abcd构成的回路中产生的感应电流在增大。根据法拉第电磁感应定律E＝neq \f(ΔB·S,Δt)，则感应电流I＝neq \f(ΔB·S,RΔt)，可知eq \f(ΔB,Δt)增大时(即B变化的越来越快)，感应电流才增大。A、C、D选项中的eq \f(ΔB,Δt)减小，B选项中的eq \f(ΔB,Δt)增大，所以B可能，A、C、D不可能。]
12．AD [若M环中通有电流，根据右手螺旋定则，则穿过N环的磁通量垂直纸面向里，逐渐增大，故根据楞次定律，N环中的感应电流沿逆时针方向。根据左手定则，N环受到沿半径向里的安培力，有收缩的趋势，A正确，B错误；若在N环中通有电流，根据右手螺旋定则，则穿过M环的合磁通量垂直纸面向里，逐渐增大。根据楞次定律，M环中的感应电流沿逆时针方向，则M环受到沿半径向外的安培力，有扩张的趋势，C错误，D正确。]
13．(1)向下插入 (2)BC (3)阻碍引起感应电流的磁通量的变化
解析 (1)要使灵敏电流计的指针向左偏转，可知线圈中感应电流的方向是顺时针的，由安培定则可知，感应电流的磁场方向向下，条形磁体下端磁场方向向上，根据楞次定律可知，磁通量增加，条形磁体向下插入。
(2)要使灵敏电流计的指针向左偏转，根据楞次定律可知，磁通量减小，插入铁芯，B线圈中的磁通量增加，故A错误；拔出线圈A时，B线圈中的磁通量减小，B正确；滑动变阻器滑片向右滑动，电流减小，B线圈中的磁通量减小，故C正确，D错误。
(3)通过本实验可以得出：感应电流产生的磁场，总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
14．(1)eq \f(π,10) A 向下 (2)eq \f(2π,5) V (3)eq \f(π,3) V
解析 (1)由法拉第电磁感应定律E＝neq \f(ΔΦ,Δt)＝nSeq \f(ΔB,Δt)
根据图像可得0～4 s内eq \f(ΔB,Δt)＝0.05 T/s，S＝πb2
根据闭合电路欧姆定律I＝eq \f(E,r＋R)
解得I＝eq \f(π,10) A，由楞次定律可知电流流过电阻R的方向向下。
(2)由欧姆定律可得UAB＝IR＝eq \f(2π,5) V
(3)0～6 s时间内磁通量的变化量为ΔΦ1＝ΔB1·S
由法拉第电磁感应定律可得，平均感应电动势为
E2＝neq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(\f(ΔΦ1,Δt)))＝eq \f(π,3) V。