2020高考物理單元卷 電磁感應現(xiàn)象楞次定律

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1、 第四模塊 第9章 第1單元 一、選擇題 1．(2020年海南卷)一航天飛機下有一細金屬桿，桿指向地心．若僅考慮地磁場的影響，則當航天飛機位于赤道上空 (　　) A．由東向西水平飛行時，金屬桿中感應電動勢的方向一定由上向下 B．由西向東水平飛行時，金屬桿中感應電動勢的方向一定由上向下 C．沿經(jīng)過地磁極的那條經(jīng)線由南向北水平飛行時，金屬桿中感應電動勢的方向一定由下向上 D．沿經(jīng)過地磁極的那條經(jīng)線由北向南水平飛行時，金屬桿中一定沒有感應電動勢 圖18 解析：如圖18所示，設觀察方向為面向北方，左西右東，則地磁場方向平行赤道表面向北，若飛機由東向西飛行時，

2、則右手定則可判斷出電動勢方向為由上向下；若飛機由西向東飛行時，由右手定則可判斷出電動勢方向為由下向上，A對B錯；沿著經(jīng)過地磁極的那條經(jīng)線運動時，速度方向平行于磁場，金屬桿中一定沒有感應電動勢，C錯D對． 答案：AD 2．如圖19所示，在平面上有兩條相互垂直且彼此絕緣的長通電直導線，以它們?yōu)樽鴺溯S構成一個平面直角坐標系．四個相同的閉合圓形線圈在四個象限中完全對稱放置，兩條導線中電流大小與變化情況相同，電流方向如圖所示，當兩條導線中的電流都開始增大時，四個線圈a、b、c、d中感應電流的情況是 (　　) 　　　　 A．線圈a中無感應電流 B．線圈b中無感應電流 C．線圈c中

3、有順時針方向的感應電流 D．線圈d中有逆時針方向的感應電流 解析：由安培定則判斷磁場方向如圖20所示，故線圈a、c中有電流．再根據(jù)楞次定律可知線圈a電流為逆時針，c為順時針，A錯，C對．而線圈b、d中合磁通量為零，無感應電流，B對D錯． 答案：BC 圖21 3．如圖21所示，虛線a′b′c′d′內(nèi)為一勻強磁場區(qū)域，磁場方向豎直向下，矩形閉合金屬線框abcd以一定的速度沿光滑絕緣水平面向磁場區(qū)域運動．下圖所給出的是金屬框的四個可能達到的位置，則金屬框的速度不可能為零的位置是 (　　) 解析：當線框完全處于磁場中時，線框中無感應電流產(chǎn)生，線框不受力，將做勻速直線運動，其速度

4、不可能為零，故C對． 答案：C 4．如圖22所示，水平桌面上放有一個閉合鋁環(huán)，在鋁環(huán)軸線上方有一個條形磁鐵．當條形磁鐵沿軸線豎直向下迅速移動時，下列判斷正確的是 圖22 (　　) A．鋁環(huán)有收縮趨勢，對桌面壓力減小 B．鋁環(huán)有收縮趨勢，對桌面壓力增大 C．鋁環(huán)有擴張趨勢，對桌面壓力減小 D．鋁環(huán)有擴張趨勢，對桌面壓力增大 解析：磁鐵向下運動，線圈中的磁通量增加，線圈只有縮小，才能阻礙磁通量的增加，并對桌面壓力增大，故B項正確． 答案：B 5．(2008年四川卷)在沿水平方向的勻強磁場中，有一圓形金屬線圈可繞沿其直徑的豎直軸自由轉(zhuǎn)動．開始時線圈靜止，線圈平面與磁

5、場方向既不平行也不垂直，所成的銳角為α.在磁場開始增強后的一個極短時間內(nèi)，線圈平面 (　　) A．維持不動 B．將向使α減小的方向轉(zhuǎn)動 C．將向使α增大的方向轉(zhuǎn)動 D．將轉(zhuǎn)動，因不知磁場方向，不能確定α會增大還是會減小 解析：由楞次定律可知，當磁場開始增強時，線圈平面轉(zhuǎn)動的效果是為了減小線圈磁通量的增加，而線圈平面與磁場間的夾角越小時，通過的磁通量越小，所以將向使a減小的方向轉(zhuǎn)動． 圖23 答案：B 6．(2010年福建模擬)如圖23所示為兩個同心閉合線圈的俯視圖，若內(nèi)線圈通有圖示方向的電流I1，則當I1增大時，外線圈中的感應電流I2的方向及I2受到的安培力F的方向分

6、別是 (　　) A．I2順時針方向，F(xiàn)沿半徑指向圓心 B．I2順時針方向，F(xiàn)沿半徑背離圓心向外 C．I2逆時針方向，F(xiàn)沿半徑指向圓心 D．I2逆時針方向，F(xiàn)沿半徑背離圓心向外 解析：本題考查通電螺旋管的磁場分布、楞次定律等知識點．根據(jù)通電螺旋管的磁場分布可知，線圈中磁場的方向垂直于紙面向里，當I1增大時，線圈中磁通量增加，由楞次定律可知，外線圈中感應電流的磁場在線圈內(nèi)部垂直于紙面向外，由右手螺旋定則可知外線圈中感應電流I2沿逆時針方向．另外，當I1增大時，線圈中磁通量增加，I2受到的安培力F有使線圈所圍面積增大的效果，所以F沿半徑背離圓心． 答案：D 7．如圖24所示，MN、G

7、H為平行導軌，AB、CD為跨在導軌上的兩根桿，導軌和橫桿均為導體，有勻強磁場垂直于導軌所在的平面，方向如圖24所示．用I表示回路中的電流，則 (　　) A．當AB不動而CD向右滑動時，I≠0且沿順時針方向 B．當AB向左、CD向右滑動且速度相等時，I＝0 C．當AB、CD都向右滑動且速度相等時，I＝0 D．當AB、CD都向右滑動，且AB速度大于CD時，I≠0，且沿逆時針方向 圖24 解析：選項A中，由右手定則可知，電流沿逆時針方向；選項B中，當AB向左、CD向右滑動時，回路ABDC的磁通量變化，I≠0；選項C中，當AB、CD都向右滑動且速度相等時，回路ABDC的面積不變，磁通

8、量不變化，I＝0；選項D中，AB、CD都向右滑動，AB速度大于CD時，回路ABDC的面積減小，磁通量變化，I≠0.根據(jù)楞次定律，電流方向沿順時針方向，故選C. 答案：C 8．如圖25所示，一閉合的金屬環(huán)從靜止開始由高處下落通過條形磁鐵后繼續(xù)下落，空氣阻力不計，則在圓環(huán)下落的運動過程中，下列說法正確的是 (　　) 圖25 A．在磁鐵的上方時，圓環(huán)的加速度小于g，在下方大于g B．在磁鐵的上方時，圓環(huán)的加速度小于g，在圓環(huán)下方時也小于g C．圓環(huán)在磁鐵的上方時，加速度小于g，在下方時等于g D．圓環(huán)在磁鐵的上方時，加速度大于g，在下方時小于g 解析：金屬環(huán)下落通過條形磁鐵時，

9、穿過閉合線圈的磁通量發(fā)生了變化，因而發(fā)生了電磁感應現(xiàn)象而產(chǎn)生了感應電流，使金屬環(huán)受磁鐵的磁場所施的安培力，因而不再是只受重力作用，加速度不再是重力加速度，而要由重力和安培力的合力來決定．重力是恒力，所以該題的核心就是要判定金屬環(huán)所受安培力的方向．由楞次定律來判定：感應電流的磁場總是阻礙原磁場的變化，即總是阻礙導體間的相對運動，意思是：總是阻礙導體間的距離變化，因此環(huán)在磁鐵上方下落時，磁場力總是阻礙環(huán)下落，即a

10、大線圈P相接，導軌上放一導線ab，大線圈P內(nèi)有同圓心的閉合小線圈M，要使M中產(chǎn)生順時針方向的感應電流，則導線ab的運動是 (　　) A．勻速向右運動　　　　　 B．加速向右運動 C．減速向右運動 D．加速向左運動 圖26 解析：此題可通過運用楞次定律的解題步驟來判定． (1)M中感應電流為順時針方向，由安培定則可知感應電流的磁場垂直紙面向里． (2)由楞次定律判定得穿過小線圈M的磁通量的變化有兩種情況：一是垂直紙面向內(nèi)減少，一是垂直紙面向外增加． (3)由于穿過小線圈M的磁場由大線圈P中的電流產(chǎn)生，所以P中電流的變化應該為：順時針減小或逆時針增加． (4)P中電流

11、又是由ab的運動引起的，所以ab的運動應為：向右減速或向左加速． 答案：CD 10．如圖27所示，通過水平絕緣傳送帶輸送完全相同的銅線圈，線圈均與傳送帶以相同的速度勻速運動．為了檢測出個別未閉合的不合格線圈，讓傳送帶通過一固定勻強磁場區(qū)域，磁場方向垂直于傳送帶，線圈進入磁場前等距離排列，穿過磁場后根據(jù)線圈間的距離，就能夠檢測出不合格線圈，通過觀察圖形，判斷下列說法正確的是 (　　) 圖27 A．若線圈閉合，進入磁場時，線圈相對傳送帶向后滑動 B．若線圈不閉合，進入磁場時，線圈相對傳送帶向后滑動 C．從圖中可以看出，第2個線圈是不合格線圈 D．從圖中可以看出，第3個線圈是

12、不合格線圈 解析：由產(chǎn)生電磁感應的條件和楞次定律知，A正確，B錯誤．由各線圈位置關系知，C錯誤，D正確． 答案：AD 二、計算題 圖28 11．磁感應強度為B的勻強磁場僅存在于邊長為2l的正方形范圍內(nèi)，有一個電阻為R、邊長為l的正方形導線框abcd，沿垂直于磁感線方向，以速度v勻速通過磁場，如圖28所示，從ab進入磁場時開始計時． (1)畫出穿過線框的磁通量隨時間變化的圖象； (2)判斷線框中有無感應電流．若有，請判斷出感應電流的方向． 解析：線框穿過磁場的過程可分為三個階段：進入磁場階段(只有ab邊在磁場中)、在磁場中運動階段(ab、cd兩邊都在磁場中)、離開磁場階段

13、(只有cd邊在磁場中)． (1)①線框進入磁場階段：t為0→，線框進入磁場中的面積隨時間成正比，S＝lvt，最后為Φ＝BS＝Bl2. ②線框在磁場中運動階段：t為→， 線框磁通量為Φ＝Bl2，保持不變． ③線框離開磁場階段：t為→，線框磁通量線性減小，最后為零． (2)線框進入磁場階段，穿過線框的磁通量增加，線框中將產(chǎn)生感應電流．由右手定則可知，感應電流方向為逆時針方向． 線框在磁場中運動階段，穿過線框的磁通量保持不變，無感應電流產(chǎn)生． 線框離開磁場階段，穿過線框的磁通量減小，線框中將產(chǎn)生感應電流．由右手定則可知，感應電流方向 圖29 為順時針方向． 答案：(1)如

14、圖29所示． (2)線框進入磁場階段，電流方向逆時針；線框在磁場中運動階段，無電流；線框離開磁場階段，電流方向順時針． 12．我國鐵路運輸能力不足，制約著國民經(jīng)濟的發(fā)展．在每年的“春運高峰”和“假日消費黃金周”，出行難總是人們議論的焦點話題．因此，我國需要建設更多的鐵路，包括發(fā)展高速鐵路． (1)有一種高速磁懸浮列車的設計方案，在每節(jié)車廂底部安裝強磁鐵(磁場方向向下)，并在兩條鐵軌之間沿途平放一系列線圈．下列說法不正確的是 (　　) A．當列車運動時，通過線圈的磁通量會發(fā)生變化 B．列車速度越快，通過線圈的磁通量變化越快 C．列車運動時，線圈中會產(chǎn)生感應電流 D．線圈中的感應電

15、流的大小與列車速度無關 (2)磁懸浮列車在行進時會“浮”在軌道上，從而可高速行駛．高速行駛的原因是列車浮起后 (　　) A．減小了列車的慣性 B．減小了地球與列車的引力 C．減小了列車與鐵軌間的摩擦力 D．減小了列車所受的空氣阻力 (3)假設列車從靜止開始做勻加速運動，經(jīng)過500 m的路程后，速度達到360 km/h，整個列車的質(zhì)量為1.0×105 kg.如果不計阻力，在此勻加速階段，求牽引力的最大功率． 解析：(1)由電磁感應原理可知，不正確的說法為D選項，故應選D選項． (2)根據(jù)P＝Fv，當列車達到最大速度勻速運動時，有 F＝Fμ P＝Fμv 所以正確選項為C.而列車懸浮不能有效減小空氣阻力，故選項D錯誤． (3)根據(jù)v2＝v＋2ax，將v＝360 km/h＝100 m/s，v0＝0，x＝500 m代入可解得 a＝＝10 m/s2 解得Pmax＝Fv＝mav＝1.0×105 kW 答案：(1)D　(2)C　(3)1.0×105 kW