2020年物理高考大一輪復習 第10章 電磁感應 第29講 楞次定律 法拉第電磁感應定律練習（含解析）

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1、第29講 楞次定律 法拉第電磁感應定律 [解密考綱]考查楞次定律、右手定則、公式E＝n和E＝Blv的應用；判斷感應電流和電動勢的方向及相關導體運動方向；能分析通電自感和斷電自感． 1．(2018·全國卷Ⅰ)(多選)如圖所示，兩個線圈繞在同一根鐵芯上，其中一線圈通過開關與電源連接，另一線圈與遠處沿南北方向水平放置在紙面內(nèi)的直導線連接成回路．將一小磁針懸掛在直導線正上方，開關未閉合時小磁針處于靜止狀態(tài)．下列說法正確的是(　　) A．開關閉合后的瞬間，小磁針的N極朝垂直紙面向里的方向轉動 B．開關閉合并保持一段時間后，小磁針的N極指向垂直紙面向里的方向 C．開關閉合并保持一段時間后，小

2、磁針的N極指向垂直紙面向外的方向 D．開關閉合并保持一段時間再斷開后的瞬間，小磁針的N極朝垂直紙面向外的方向轉動 AD　解析 開關閉合的瞬間，左側的線圈中磁通量變化，產(chǎn)生感應電動勢和感應電流，由楞次定律可判斷出直導線中電流方向為由南向北，由安培定則可判斷出小磁針處的磁場方向垂直紙面向里，小磁針的N極朝垂直紙面向里的方向轉動，選項A正確；開關閉合并保持一段時間后，左側線圈中磁通量不變，線圈中感應電動勢和感應電流為零，直導線中電流為零，小磁針恢復到原來狀態(tài)，選項B、C錯誤；開關閉合并保持一段時間再斷開的瞬間，左側的線圈中磁通量變化，產(chǎn)生感應電動勢和感應電流，由楞次定律可判斷出直導線中電流方向為

3、由北向南，由安培定則可判斷出小磁針處的磁場方向垂直紙面向外，小磁針的N極朝垂直紙面向外的方向轉動，選項D正確． 2．(2019·上海浦東新區(qū)高三二模)如圖所示，長直導線AB與矩形導線框abcd固定在同一平面內(nèi)，且AB平行于ab，長直導線中通有圖示方向的電流，當電流逐漸減弱時，下列判斷正確的是(　　) A．線框有收縮的趨勢 B．穿過線框的磁通量逐漸增大 C．線框所受安培力的合力方向向左 D．線框中將產(chǎn)生逆時針方向的感應電流 C　解析 當電流逐漸減弱時，產(chǎn)生的磁場減小，穿過線框的磁通量減小，根據(jù)“增縮減擴”可知，線框有擴張的趨勢，故選項A、B錯誤；根據(jù)楞次定律，感應電流的磁場要阻礙

4、原磁通量的減小，線框有向磁感應強度較大的左側運動的趨勢，所以它所受的安培力的合力向左，故選項C正確；感應電流的磁場總要阻礙原磁通量的變化，根據(jù)右手定則判定知導線右側的磁場方向向里，磁通量減小時，產(chǎn)生的感應電流的磁場方向向里，產(chǎn)生順時針方向的感應電流，故選項D錯誤． 3．(2019·衡水中學高三三摸)L形的光滑金屬軌道AOC，AO沿豎直方向，OC沿水平方向，PQ是如圖所示地放在導軌上的一根金屬直桿，直桿從圖示位置由靜止開始在重力作用下運動，運動過程中Q端始終在OC上．空間存在著垂直于紙面向外的勻強磁場，則在PQ桿滑動的過程中，下列判斷正確的是(　　) A．感應電流的方向始終是由P→Q，P

5、Q所受安培力的方向垂直桿向左 B．感應電流的方向先是由P→Q，后是由Q→P，PQ所受安培力的方向先垂直于桿向左，后垂直于桿向右 C．感應電流的方向始終是由Q→P，PQ所受安培力的方向垂直桿向右 D．感應電流的方向先是由Q→P，后是由P→Q，PQ所受安培力的方向先垂直于桿向右，后垂直于桿向左 B　解析 在PQ桿滑動的過程中，△POQ的面積先增大，后減小，穿過△POQ磁通量先增大，后減小，根據(jù)楞次定律可知，感應電流的方向先是由P→Q，后是由Q→P，由左手定則判斷得到PQ受磁場力的方向先垂直于桿向左，后垂直于桿向右，故選項B正確，A、C、D錯誤． 4．(2019·河南豫北豫南名校高三聯(lián)考)

6、(多選)如圖甲所示，虛線MN上方有一垂直紙面向里的勻強磁場，邊長為L的單匝金屬線框處于該磁場中，線框下端與一阻值為R的電阻相連．若金屬框的總阻值為r，磁場的變化情況如圖乙所示，則下列說法正確的是(　　) A．流經(jīng)電阻R的電流方向為從左向右 B．線框產(chǎn)生的感應電動勢的大小為 C．電阻R上的電壓大小為 D．時間t0內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量為 BC　解析 由楞次定律可得，感應電流的方向為順時針，所以通過R的電流方向由右向左，故選項A錯誤．感應電動勢為E＝N＝＝，故選項B正確．由閉合電路的歐姆定律可知U＝IR＝·R＝，故選項C正確．根據(jù)焦耳定律QR＝I2Rt0＝，故選項D錯誤． 5．(20

7、19·山東齊魯名校二模)(多選)如圖所示，一根長1 m左右的空心鋁管豎直放置(如圖甲所示)，及同樣豎直放置的一根長度相同但有豎直裂縫的鋁管(如圖乙所示)，和一根長度相同的空心塑料管(如圖丙所示)．把一枚磁場很強的小圓柱從上端管口放入管中后，小圓柱最終從下端管口落出．小圓柱在管內(nèi)運動時，沒有跟鋁管內(nèi)壁發(fā)生摩擦．設小圓柱在甲、乙、丙三條管中下落的時間分別為t1、t2、t3，則下列關于小圓柱在三管中下落的說法正確的是(　　) A．t1最大，因為鋁管中渦電流產(chǎn)生的磁場阻礙小圓柱的相對運動 B．t2＝t3，因為有裂縫的鋁管和塑料管中不會產(chǎn)生感應電流 C．小圓柱在乙管內(nèi)下落的過程中，管中會產(chǎn)生感

8、應電動勢 D．鋁管可看成一個個小圓環(huán)組成，在小圓柱下落過程中，小圓環(huán)中磁通量發(fā)生變化 ACD　解析 甲管為無縫鋁管，強磁體下落時，產(chǎn)生電磁感應，阻礙強磁體的運動；乙管為有豎直裂縫的鋁管，則強磁體在鋁管中下落時，在側壁也產(chǎn)生渦流，對磁體產(chǎn)生向上的阻力較小，下落的加速度小于g；丙管為絕緣體，不產(chǎn)生電磁感應，強磁體沒有阻礙作用，所以磁體穿越甲管的時間比穿越乙管的時間長，磁體穿越乙管的時間比穿越丙管的時間長，故選項A、C正確，B錯誤．小圓柱是強磁體，當它通過完整鋁管時，導致鋁管的磁通量發(fā)生變化，從而產(chǎn)生感應電流，故選項D正確． 6．(2019·青島高三一模)(多選)如圖所示，一根長為l、橫截面積

9、為S的閉合軟導線置于光滑水平面上，其材料的電阻率為ρ，導線內(nèi)單位體積的自由電子數(shù)為n，電子的電荷量為e，空間存在垂直紙面向里的磁場．某時刻起磁場開始減弱，磁感應強度隨時間的變化規(guī)律是B＝B0－kt，當軟導線形狀穩(wěn)定時，磁場方向仍然垂直紙面向里，此時(　　) A．軟導線圍成一個正方形 B．導線中的電流為 C．導線中自由電子定向移動的速率為 D．導線中電場強度大小為 BCD　解析 根據(jù)楞次定律“增縮減擴”的原理，軟導線穩(wěn)定時呈圓形，選項A錯誤．根據(jù)l＝2πr可得，r＝，圓的面積S0＝πr2＝，感應電動勢大小為E＝＝，穩(wěn)定時軟導線中的電流為I＝，其中R＝ρ，聯(lián)立可得電流I＝＝，選項B正

10、確．導線橫截面積為S、單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為n、電子的電荷量為e，則導線中電流I＝neSv，解得導線中自由電子定向移動的速率v＝，選項C正確．計算導線中電場可將其視為沿導線方向的勻強電場，則導線中電場強度E場＝＝＝，選項D正確． 7．(2019·遼寧部分重點中學協(xié)作體高三模擬)(多選)有一個銅盤，與支架之間的阻力非常小，因此輕輕撥動它，就能長時間地繞軸自由轉動，如果在轉動時把蹄形磁鐵的兩極放在銅盤邊緣，但并不與銅盤接觸，如圖所示．下列說法正確的是(　　) A．銅盤能夠在較短的時間內(nèi)停止轉動 B．銅盤在轉動過程中磁通量將不斷減小 C．銅盤在轉動過程中產(chǎn)生的感應電動勢將不斷減小 D

11、．銅盤邊緣的電勢高于圓心的電勢 ACD　解析 當銅盤轉動時，切割磁感線，產(chǎn)生感應電動勢，由于電路閉合，則出現(xiàn)感應電流，處于磁場中受到安培力作用，此力阻礙銅盤轉動，銅盤能夠在較短的時間內(nèi)停止轉動，選項A正確；銅盤在轉動過程中磁通量不變，選項B錯誤；銅盤在轉動過程中，由于轉動速度減小，則產(chǎn)生的感應電動勢將不斷減小，選項C正確；由右手定則可知，銅盤邊緣的電勢高于圓心的電勢，選項D正確． 8．(2019·蘇錫常鎮(zhèn)四市高三調(diào)研)(多選)如圖所示，一根足夠長的直導線水平放置，通以向右的恒定電流，在其正上方O點用細絲線懸掛一銅制圓環(huán)．將圓環(huán)從a點無初速釋放，圓環(huán)在直導線所處的豎直平面內(nèi)運動，經(jīng)過最低點b

12、和最右側c后返回，下列說法正確的是(　　) A．從a到c的過程中圓環(huán)中的感應電流方向先順時針后逆時針 B．運動過程中圓環(huán)受到的安培力方向與速度方向相反 C．圓環(huán)從b到c的時間大于從c到b的時間 D．圓環(huán)從b到c產(chǎn)生的熱量大于從c到b產(chǎn)生的熱量 AD　解析 由安培定則知，直導線上方磁場方向垂直紙面向外，圓環(huán)從a到b的過程中磁通量增加，由楞次定律和安培定則可得，線圈中感應電流方向是順時針；圓環(huán)從b到c的過程中磁通量減小，由楞次定律和安培定則可得，線圈中感應電流方向是逆時針，選項A正確．圓環(huán)從a到b的運動過程中，將環(huán)分解為若干個小的電流元，上半環(huán)的左右對稱部分所受合力向下，下半環(huán)左右對

13、稱部分所受合力向上；下半環(huán)所在處的磁場比上半環(huán)所在處的磁場強，則整個環(huán)所受安培力的方向向上，選項B錯誤．圓環(huán)從b到c的過程與圓環(huán)從c到b的過程中經(jīng)同一位置時從b到c速率大于從c到b的速率(一部分機械能轉化為電能)，則圓環(huán)從b到c的時間小于從c到b的時間，選項C錯誤．圓環(huán)從b到c的過程與圓環(huán)從c到b的過程中經(jīng)同一位置時從b到c速率大于從c到b的速率，則圓環(huán)從b到c的過程與圓環(huán)從c到b的過程中經(jīng)同一位置時從b到c圓環(huán)所受安培力大于從c到b圓環(huán)所受安培力，圓環(huán)從b到c的過程克服安培力做的功大于圓環(huán)從c到b的過程克服安培力做的功，圓環(huán)從b到c產(chǎn)生的熱量大于從c到b產(chǎn)生的熱量，選項D正確． 9．(20

14、19·三湘名校教育聯(lián)盟高三聯(lián)考)(多選)如圖所示，邊長為L、總電阻為R的正方形線框abcd放在光滑水平面上，其右邊有一磁感應強度大小為B、方向垂直于紙面向里的有界勻強磁場，磁場寬度為L，磁場左邊界與線框的ab邊相距為L.現(xiàn)給線框一水平向右的恒力，ab邊進入磁場時線框恰好做勻速運動，此時線框中的感應電流大小為I0.下列說法正確的是(　　) A．線框進入磁場時，感應電流沿逆時針方向 B．線框進入磁場時的速度大小為 C．從開始到ab邊運動到磁場的右邊界的過程中，通過線框橫截面的電荷量q＝ D．線框通過磁場區(qū)域的過程中產(chǎn)生的焦耳熱Q＝2BI0L2 ABCD　解析 線框進入磁場時，根據(jù)楞次

15、定律和右手定則，感應電流沿逆時針方向，故選項A正確；ab邊進入磁場時線框恰好做勻速運動，則有I0＝，線框進入磁場時的速度大小為v＝，故選項B正確；從開始到ab邊運動到磁場的右邊界的過程中，通過線框橫截面的電荷量q＝＝，故選項C正確；根據(jù)能量守恒得線框通過磁場區(qū)域的過程中產(chǎn)生的焦耳熱Q＝WF＝F安·2L＝2BI0L2，故選項D正確． 10．(2019·防城港高三模擬)(多選)如圖所示，M為水平放置的橡膠圓盤，在其外側面均勻地帶有負電荷．在M正上方用絲線懸掛一個閉合鋁環(huán)N，鋁環(huán)也處于水平面中，且M盤和N環(huán)的中心在同一條豎直線O1O2上，現(xiàn)讓橡膠盤由靜止開始繞O1O2軸按圖示方向逆時針加速轉動，下

16、列說法正確的是(　　) A．鋁環(huán)N有沿逆時針方向的感應電流 B．鋁環(huán)N有擴大的趨勢 C．橡膠圓盤M對鋁環(huán)N的作用力方向豎直向下 D．橡膠圓盤M對鋁環(huán)N的作用力方向豎直向上 AD　解析 根據(jù)楞次定律可知，穿過環(huán)N的磁通量，向下且增大，因此環(huán)N有沿逆時針方向的感應電流，選項A正確；橡膠圓盤M由靜止開始繞其軸線O1O2按箭頭所示方向加速轉動，形成環(huán)形電流，環(huán)形電流的大小增大；橡膠圓盤，在其外側面均勻地帶有負電荷，根據(jù)右手螺旋定則知，通過環(huán)N的磁通量向下，且增大，根據(jù)楞次定律的另一種表述，引起的機械效果阻礙磁通量的增大，知金屬環(huán)的面積有縮小的趨勢，且有向上的運動趨勢，所以，橡膠圓盤M對鋁

17、環(huán)N的作用力方向豎直向上，且鋁環(huán)N有收縮的趨勢，選項D正確，B、C錯誤． 11．(2019·湖北八校高三聯(lián)考)(多選)已知地磁場類似于條形磁鐵產(chǎn)生的磁場，地磁N極位于地理南極．如圖所示，在湖北某中學實驗室的水平桌面上，放置邊長為L的正方形閉合導體線框abcd，線框的ad邊沿南北方向，ab邊沿東西方向，下列說法正確的是(　　) A．若使線框向東平移，則a點電勢比d點電勢低 B．若使線框向北平移，則a點電勢等于b點電勢 C．若以ad邊為軸，將線框向上翻轉90°，則翻轉過程線框中電流方向始終為adcb方向 D．若以ab邊為軸，將線框向上翻轉90°，則翻轉過程線框中電流方向始終為adcb

18、方向 AC　解析 北半球的磁場方向由南向北斜向下分布．若線框向東平動，根據(jù)右手定則，ad邊切割磁感線產(chǎn)生的電流方向沿ad方向，在電源內(nèi)部電流方向由低電勢到高電勢，所以a點電勢比d點電勢低，故選項A正確；若使線框向北平移，ab邊切割磁感線，所以會產(chǎn)生電勢差，所以a、b兩點電勢不相等，故選項B錯誤；若以ad邊為軸，將線框向上翻轉90°，穿過線圈平面的向下磁通量變小，由楞次定律可知產(chǎn)生的感應電流的方向始終為adcb方向，故選項C正確；若以ab邊為軸，將線框向上翻轉90°，穿過線圈平面的向下磁通量先變大后變小，由楞次定律可知產(chǎn)生的感應電流的方向會發(fā)生變化，故選項D錯誤． 12．(2019·北京海淀

19、區(qū)高三二模)如圖所示，將一個鋁框放在蹄形磁鐵的兩個磁極間，鋁框可以繞豎直軸線OO′自由轉動．轉動磁鐵，會發(fā)現(xiàn)靜止的鋁框也會發(fā)生轉動．下列說法正確的是(　　) A．鋁框與磁極轉動方向相反 B．鋁框始終與磁極轉動的一樣快 C．鋁框是因為磁鐵吸引鋁質(zhì)材料而轉動的 D．鋁框是因為受到安培力而轉動的 D　解析 根據(jù)楞次定律可知，為阻礙磁通量增加，則導致鋁框與磁鐵轉動方向相同，但快慢不一，故選項A、B錯誤；轉動磁鐵時，導致鋁框的磁通量增加，從而產(chǎn)生感應電流，出現(xiàn)安培力，導致鋁框轉動，所以鋁框是因為受到安培力而轉動的，故選項C錯誤，D正確． 13．(2019·江蘇六市高三調(diào)研)(多選)用電流

20、傳感器研究自感現(xiàn)象的電路如圖甲所示，線圈L中未插入鐵芯，直流電阻為R.閉合開關S，傳感器記錄了電路中電流i隨時間t變化的關系圖象，如圖乙所示，t0時刻電路中電流達到穩(wěn)定值I.下列說法正確的是　　(　　) A． t＝t0時刻，線圈中自感電動勢最大 B．若線圈中插入鐵芯，上述過程中電路中電流達到穩(wěn)定值經(jīng)歷的時間大于t0 C．若線圈中插入鐵芯，上述過程中電路達到穩(wěn)定時電流值仍為I D．若將線圈匝數(shù)加倍，上述過程中電路達到穩(wěn)定時電流值仍為I BC　解析 t＝t0時刻，線圈中電流穩(wěn)定，自感現(xiàn)象消失，線圈中沒有自感電動勢，故選項A錯誤；若線圈中插入鐵芯，線圈自感系數(shù)增大，自感現(xiàn)象延長，所以若

21、線圈中插入鐵芯，上述過程中電路中電流達到穩(wěn)定值經(jīng)歷的時間大于t0，故選項B正確；線圈中插入鐵芯，但線圈的直流電阻不變，所以穩(wěn)定時電流不變，故選項C正確；若將線圈匝數(shù)加倍，線圈直流電阻增大，穩(wěn)定時電流減小，故選項D錯誤． 14．(2019·洛陽高三聯(lián)考)(多選)如圖甲所示，無限長通電直導線MN固定在絕緣水平面上，導線中通有如圖乙所示的電流i(沿NM方向為正)．與R組成閉合電路的導線框ABCD同直導線處在同一水平面內(nèi)，AB邊平行于直導線，則(　　) A．0～t0時間內(nèi)，流過R的電流方向為C→R→D B．t0～2t0時間內(nèi)，流過R的電流方向為C→R→D C．0～t0時間內(nèi)，導線框所受安培

22、力的大小先增大后減小 D．t0～2t0時間與2t0～3t0時間內(nèi)，導線框所受安培力的方向均向右 AC　解析 0～t0時間內(nèi)，導線中電流沿正方向增大，則線圈中的磁場向里增大，由楞次定律可知，流過R的電流方向為C→R→D，故選項A正確；t0～2t0時間內(nèi)，電流正方向減小，則線圈中磁場向里減小，由楞次定律可知流過R的電流方向為D→R→C，故選項B錯誤；0～t0時間內(nèi)，感應電流一直減小，而導線MN產(chǎn)生的磁場強度一直增大，由F＝BIL，在0～t0中間某一時刻，安培力取得最大值，故選項C正確；t0～2t0時間內(nèi)電流為減小過程，根據(jù)“來拒去留”規(guī)律可知，線圈有向左的運動趨勢，故受力向左，而在2t0～3t0時間內(nèi)，導線框所受安培力的方向向右，故選項D錯誤． 9