2025版高考物理一輪復(fù)習(xí)課時分層提升練三十九電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律含解析

PAGE10-電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律(建議用時45分鐘)1.如圖所示,在紙面內(nèi)放有一個條形磁鐵和一個圓形線圈(位于磁鐵正中心),下列狀況中能使線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流的是 ()A.將磁鐵在紙面內(nèi)向上平移B.將磁鐵在紙面內(nèi)向右平移C.將磁鐵繞垂直紙面的軸轉(zhuǎn)動D.將磁鐵的N極轉(zhuǎn)向紙外,S極轉(zhuǎn)向紙內(nèi)【解析】選D。圖示位置,沒有磁感線穿過線圈,線圈的磁通量為零,將磁鐵在紙面內(nèi)向上平移時,線圈的磁通量仍為零,沒有變更,所以線圈中沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生,故A錯誤;圖示位置,沒有磁感線穿過線圈,線圈的磁通量為零,將磁鐵在紙面內(nèi)向右平移時,線圈的磁通量仍為零,沒有變更,所以線圈中沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生,故B錯誤;圖示位置,沒有磁感線穿過線圈,線圈的磁通量為零,將磁鐵繞垂直紙面的軸轉(zhuǎn)動,線圈的磁通量仍為零,沒有變更,所以線圈中沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生,故C錯誤;將磁鐵的N極轉(zhuǎn)向紙外,S極轉(zhuǎn)向紙內(nèi),將有磁感線穿過線圈,線圈的磁通量增大,將產(chǎn)生感應(yīng)電流,故D正確。2.探討人員發(fā)覺了一種具有獨特屬性的新型合金,只要略微提高其溫度,這種合金就會變成強磁性合金,從而使它旁邊的線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流。如圖,一圓形線圈放在圓柱形合金材料下方,現(xiàn)對合金材料進行加熱,則 ()A.線圈中將產(chǎn)生逆時針方向的電流B.線圈中將產(chǎn)生順時針方向的電流C.線圈將有收縮的趨勢D.線圈將有擴張的趨勢【解析】選C。提高溫度,這種合金會從非磁性合金變成強磁性合金,穿過線圈的磁通量增大,從而在線圈中產(chǎn)生電流。由于原磁場的方向未知,所以不能推斷出感應(yīng)電流的方向。故A、B錯誤;當(dāng)合金材料的磁場增大時,穿過線圈的磁通量增大,則線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電流阻礙磁通量的增大,面積有縮小的趨勢。故C正確,D錯誤。【補償訓(xùn)練】如圖所示,學(xué)校某教室正南面的鋼窗原來是關(guān)著的,現(xiàn)在將其中一扇鋼窗快速朝外推開,從室內(nèi)視察,則鋼窗中 ()A.不會產(chǎn)生感應(yīng)電流B.會產(chǎn)生感應(yīng)電流,電流方向為順時針方向C.會產(chǎn)生感應(yīng)電流,電流方向為逆時針方向D.會產(chǎn)生感應(yīng)電流,但是電流方向無法判定【解析】選C。由于地磁場磁感線由南向北通過鋼窗,當(dāng)快速朝外推開,導(dǎo)致穿過的磁通量變小,依據(jù)感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件:只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變更,閉合電路中就有感應(yīng)電流;結(jié)合楞次定律可知,從室內(nèi)視察鋼窗中電流方向為逆時針方向,故C正確,A、B、D錯誤。3.(2024·濟南模擬)目前,我國的電磁彈射技術(shù)已達到世界先進水平,將很快裝備到下一代航母中,航母上艦載機電磁彈射的驅(qū)動原理如圖所示,當(dāng)閉合開關(guān)S,固定線圈中突然通過直流電流時,線圈左側(cè)的金屬環(huán)(連接艦載機)被彈射出去,則 ()A.閉合S的瞬間,從左側(cè)看環(huán)中感應(yīng)電流沿逆時針方向B.若將電池正負(fù)極調(diào)換后,金屬環(huán)彈射方向變更C.若金屬環(huán)置于線圈的右側(cè),金屬環(huán)將向左彈射D.若金屬環(huán)置于線圈的右側(cè),金屬環(huán)將向右彈射【解題指南】解答本題需明確以下兩點:(1)由右手螺旋定則可求得線圈中的磁場方向;(2)再由楞次定律明確電流方向及環(huán)的受力方向。【解析】選D。線圈中電流為右側(cè)流入,磁場方向為向左,在閉合開關(guān)的過程中,磁場變強,則由楞次定律可知,感應(yīng)電流由左側(cè)看為順時針。故A錯誤;電池正負(fù)極調(diào)換后,依據(jù)“來拒去留”可得,金屬環(huán)受力向左,故仍將向左彈出。故B錯誤;若環(huán)放在線圈右方,依據(jù)“來拒去留”可得,環(huán)將向右運動。故C錯誤,D正確。4.如圖所示,兩平行導(dǎo)線通有大小、方向都相同的電流I,導(dǎo)線框abcd與兩導(dǎo)線在同一平面內(nèi),從位置1始終運動到位置2,在此過程中,導(dǎo)線框中感應(yīng)電流 ()A.始終沿abcda方向B.先沿abcda方向,后沿adcba方向C.先沿adcba方向,后沿abcda方向D.先沿abcda方向,接著沿adcba方向,最終沿abcda方向【解析】選A。依據(jù)安培定則和磁場的疊加原理推斷得知,在中線OO′右側(cè)磁場向外,左側(cè)磁場向里。當(dāng)導(dǎo)線框位于中線OO′左側(cè)運動時,磁場向里,磁通量削減,依據(jù)楞次定律可知,感應(yīng)電流方向為abcda;當(dāng)導(dǎo)線框經(jīng)過中線OO′,磁場方向先向里,后向外,磁通量先減小,后增加,依據(jù)楞次定律,可知感應(yīng)電流方向為abcda;當(dāng)導(dǎo)線框位于中線OO′右側(cè)運動時,磁場向外,磁通量增大,依據(jù)楞次定律可知,感應(yīng)電流方向為abcda;由分析可知,從位置1始終運動到位置2,在此過程中,導(dǎo)線框中感應(yīng)電流始終沿abcda方向,故A正確,B、C、D錯誤。5.(2024·沈陽模擬)如圖所示,豎直放置的足夠長的U形金屬框架中,定值電阻為R,其他電阻均可忽視,ef是一水平放置的電阻可忽視的導(dǎo)體棒,導(dǎo)體棒質(zhì)量為m,棒的兩端始終與ab、cd保持良好接觸,且能沿框架無摩擦下滑,整個裝置放在與框架平面垂直的勻強磁場中,當(dāng)導(dǎo)體棒ef從靜止下滑一段時間后閉合開關(guān)S,則S閉合后 ()A.導(dǎo)體棒ef的加速度肯定大于gB.導(dǎo)體棒ef的加速度肯定小于gC.導(dǎo)體棒ef機械能肯定守恒D.導(dǎo)體棒ef機械能肯定削減【解析】選D。當(dāng)ef從靜止下滑一段時間后閉合S,ef將切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流,受到豎直向上的安培力,若安培力大于2mg,則由牛頓其次定律得知,ef的加速度大小可能大于g;若安培力小于mg,則ef的加速度大小可能小于g,選項A、B錯誤;閉合S,ef將切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流,則ef的機械能減小轉(zhuǎn)化為電能,選項C錯誤,D正確。6.如圖甲所示,金屬圓環(huán)在垂直于環(huán)面的勻強磁場中,磁場的磁感應(yīng)強度B隨時間t按正弦規(guī)律變更,如圖乙所示。已知磁場方向垂直于環(huán)面對里為正方向,則下列說法錯誤的是 ()A.t1～t3時間內(nèi),環(huán)中感應(yīng)電流沿順時針B.t2時刻,穿過圓環(huán)的磁通量為0,圓環(huán)中無感應(yīng)電流C.0～t4時間內(nèi),金屬圓環(huán)出現(xiàn)兩次收縮趨勢,兩次擴張趨勢D.t2～t3時間內(nèi),環(huán)上某一段受到的安培力指向圓心【解析】選B。依據(jù)楞次定律,t1～t3時間內(nèi),環(huán)中感應(yīng)電流方向始終沿順時針方向,選項A正確;t2時刻,穿過圓環(huán)的磁通量為0,但磁通量的變更率最大,所以圓環(huán)中感應(yīng)電流為最大值,選項B錯誤;當(dāng)磁感應(yīng)強度增大時,依據(jù)楞次定律可知,金屬圓環(huán)有收縮的趨勢,當(dāng)磁感應(yīng)強度減小時,金屬圓環(huán)有擴張趨勢,從圖像可以看出,0～t4時間內(nèi),金屬圓環(huán)出現(xiàn)兩次收縮趨勢,兩次擴張趨勢,選項C正確;t2～t3時間內(nèi)穿過圓環(huán)的磁通量漸漸增大,環(huán)有收縮的趨勢,環(huán)上某一段受到的安培力的方向肯定指向圓心,選項D正確。7.(多選)(2024·長沙模擬)如圖所示,水平面內(nèi)有兩條相互垂直且彼此絕緣的通電長直導(dǎo)線,以它們?yōu)樽鴺?biāo)軸構(gòu)成一個平面直角坐標(biāo)系。四個相同的圓形閉合線圈在四個象限內(nèi)完全對稱放置,兩直導(dǎo)線中的電流大小與變更狀況完全相同,電流方向如圖中所示,當(dāng)兩直導(dǎo)線中的電流都增大時,四個線圈a、b、c、d中感應(yīng)電流的狀況是 ()A.線圈a中有感應(yīng)電流 B.線圈b中有感應(yīng)電流C.線圈c中無感應(yīng)電流 D.線圈d中無感應(yīng)電流【解析】選A、D。由安培定則可判定通電導(dǎo)線四周磁場的方向。ac象限磁場不為零,a中磁場垂直紙面對里,當(dāng)電流增大時,線圈a中有逆時針方向的電流,A正確;bd區(qū)域中的磁通量為零,當(dāng)電流變更時不行能產(chǎn)生感應(yīng)電流,B錯誤,D正確;ac象限磁場不為零,當(dāng)電流增大時,線圈c中有順時針方向的電流,C錯誤。8.如圖所示,在水平地面下有一條沿東西方向鋪設(shè)的水平直導(dǎo)線,導(dǎo)線中通有自東向西的穩(wěn)定、強大的直流電流,現(xiàn)有一閉合的檢測線圈(線圈中串有靈敏的電流表,圖中未畫出),若不考慮地磁場的影響,檢測線圈位于水平面內(nèi),從距直導(dǎo)線很遠(yuǎn)處由北向南沿水平地面通過導(dǎo)線的上方并移至距直導(dǎo)線很遠(yuǎn)處的過程中,俯視檢測線圈,其中的感應(yīng)電流的方向是 ()A.先順時針,后逆時針B.先逆時針,后順時針C.先逆時針,接著順時針,然后再變?yōu)槟鏁r針D.先順時針,接著逆時針,然后再變?yōu)轫槙r針【解析】選C。依據(jù)右手螺旋定則可確定題圖所示的電流四周的磁場方向;當(dāng)檢測線圈水平向南移動時,由于通電導(dǎo)線的磁場作用,導(dǎo)致穿過線圈的磁通量發(fā)生變更,從而產(chǎn)生感應(yīng)電流,因此有:先向下的磁通量在增加,則感應(yīng)電流方向為逆時針;當(dāng)超過正上方后,向下的磁場在減小,所以感應(yīng)電流方向為順時針;當(dāng)接著向南移動時,向上磁場在減弱,則感應(yīng)電流方向為逆時針,故C正確,A、B、D均錯誤。9.如圖所示,水平放置的絕緣桌面上有一個金屬圓環(huán),圓心的正上方有一用輕質(zhì)彈簧懸掛的條形磁鐵?，F(xiàn)將磁鐵托起到彈簧處于原長時放開,磁鐵將沿豎直方向上下振動。若磁鐵在振動過程中始終沒有接觸桌面,則有 ()A.磁鐵上下振動時,金屬圓環(huán)中將產(chǎn)生方向始終不變的感應(yīng)電流B.當(dāng)磁鐵運動到最低點時,圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流最大C.在磁鐵向下運動的過程中,圓環(huán)對桌面的壓力大于圓環(huán)的重力D.當(dāng)磁鐵靜止不動后,磁鐵削減的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為圓環(huán)中產(chǎn)生的電能【解析】選C。當(dāng)條形磁鐵沿軸線豎直向下快速移動時,閉合導(dǎo)體環(huán)內(nèi)的磁通量增大,磁鐵向上運動的過程中閉合導(dǎo)體環(huán)內(nèi)的磁通量減小,依據(jù)楞次定律可知磁鐵上下振動時,金屬圓環(huán)中將產(chǎn)生方向始終不斷變更的感應(yīng)電流,故A錯誤;當(dāng)磁鐵運動到最低點時,環(huán)內(nèi)的磁通量不變,依據(jù)感應(yīng)電流的條件可知,圓環(huán)中不產(chǎn)生感應(yīng)電流,故B錯誤;依據(jù)楞次定律可知:當(dāng)條形磁鐵沿軸線豎直向下快速移動時,閉合導(dǎo)體環(huán)內(nèi)的磁通量增大,因此線圈做出的反應(yīng)是面積有收縮的趨勢,同時將遠(yuǎn)離磁鐵,故增大了和桌面的擠壓程度,從而使導(dǎo)體環(huán)對桌面壓力增大,故C正確;磁鐵上下運動的過程中磁鐵的重力勢能、動能、彈簧的彈性勢能都不斷變更,同時圓環(huán)中產(chǎn)生電能;所以磁鐵靜止不動后,磁鐵削減的重力勢能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能與圓環(huán)中產(chǎn)生的電能,故D錯誤?！狙a償訓(xùn)練】如圖所示,直導(dǎo)線AB與圓線圈的平面垂直且隔有一小段距離,直導(dǎo)線固定,線圈可以自由運動,當(dāng)它們同時通以如圖箭頭所示的電流時,從右向左看,線圈將 ()A.順時針轉(zhuǎn)動,同時靠近直導(dǎo)線ABB.順時針轉(zhuǎn)動,同時遠(yuǎn)離直導(dǎo)線ABC.逆時針轉(zhuǎn)動,同時靠近直導(dǎo)線ABD.逆時針轉(zhuǎn)動,同時遠(yuǎn)離直導(dǎo)線AB【解析】選A。依據(jù)安培定則可知,通電導(dǎo)線AB在右側(cè)產(chǎn)生的磁場方向垂直紙面對里。采納電流元法,將圓環(huán)分成前后兩半,依據(jù)左手定則可知,外側(cè)半圓受到的安培力向上,內(nèi)側(cè)受到的安培力向下,從右向左看,圓環(huán)將順時針轉(zhuǎn)動;特別位置:圓環(huán)轉(zhuǎn)過90°時,通電直導(dǎo)線AB對左半圓環(huán)產(chǎn)生吸引力,對右半圓環(huán)產(chǎn)生排斥力,由于吸引力大于排斥力,圓環(huán)靠近AB,故A正確,B、C、D錯誤。10.如圖所示,金屬棒ab、金屬導(dǎo)軌和螺線管組成閉合回路,金屬棒ab在勻強磁場B中沿導(dǎo)軌向右運動,則 ()A.ab棒不受安培力作用B.ab棒所受安培力的方向向右C.ab棒向右運動速度v越大,所受安培力越大D.螺線管產(chǎn)生的磁場,A端為N極【解析】選C。金屬棒ab沿導(dǎo)軌向右運動時,安培力方向向左,以“阻礙”其運動,故A、B錯誤;金屬棒ab沿導(dǎo)軌向右運動時,感應(yīng)電動勢E=Blv,感應(yīng)電流I=ER,安培力F=BIl=B2l2vR,可見運動速度v越大,所受安培力越大,故C正確;由右手定則可知,流過金屬棒ab的感應(yīng)電流的方向是由b到a,所以流過螺線管的電流方向是從A端到達B端,依據(jù)右手螺旋定則可知,螺線管的A端為11.如圖甲所示,圓形線圈P靜止在水平桌面上,其正上方固定一螺線管Q,P和Q共軸,Q中通有變更電流i,電流隨時間變更的規(guī)律如圖乙所示,P所受的重力為G,桌面對P的支持力FN,則 ()A.t1時刻FN>G,P有擴張的趨勢B.t2時刻FN=G,P有收縮的趨勢C.t3時刻FN=G,此時P中有感應(yīng)電流D.t4時刻FN<G,此時穿過P的磁通量最小【解析】選C。當(dāng)螺線管中電流增大時,其形成的磁場不斷增加,因此線圈P中的磁通量增大,依據(jù)楞次定律可知線圈P將阻礙其磁通量的增大,故線圈有遠(yuǎn)離和面積收縮的趨勢,即FN>G,P有縮小的趨勢,故A錯誤;當(dāng)螺線管中電流不變時,其形成磁場不變,線圈P中的磁通量不變,因此線圈中無感應(yīng)電流產(chǎn)生,故t2時刻FN=G,P沒有收縮的趨勢,故B錯誤;t3時刻螺線管中電流為零,但是線圈P中磁通量是變更的,因此此時線圈中有感應(yīng)電流;由于t3時刻螺線管中電流為零,所以P與螺線管之間沒有作用力,FN=G,故C正確;當(dāng)螺線管中電流不變時,其形成磁場不變,線圈P中的磁通量不變,因此線圈中無感應(yīng)電流產(chǎn)生,故t4時刻FN=G,此時穿過P的磁通量不為零,故D錯誤。12.(多選)(2024·大連模擬)如圖所示,環(huán)形金屬軟彈簧所處平面與某一勻強磁場垂直,將彈簧沿半徑方向向外拉成圓形,則以下措施不能使該金屬彈簧中產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的是 ()A.保持該圓的周長不變,將彈簧由圓形拉成方形B.保持該圓的周長不變,將彈簧由圓形拉成三角形C.保持該圓的面積不變,將彈簧由圓形拉成方形D.保持該圓的面積不變,將彈簧由圓形拉成三角形【解析】選C、D。保持該圓的周長不變,將彈簧由圓形拉成方形,閉合電路的磁通量發(fā)生變更,從而產(chǎn)生感應(yīng)電流,故A正確;保持該圓的周長不變,將彈簧由圓形拉成三角形,閉合電路的磁通量發(fā)生變更,從而產(chǎn)生感應(yīng)電流,故B正確;保持該圓的面積不變,將彈簧由圓形拉成方形,則穿過閉合電路的磁通量不變,不會產(chǎn)生感應(yīng)電流,故C錯誤;保持該圓的面積不變,將彈簧由圓形拉成三角形,則穿過閉合電路的磁通量不變,不會產(chǎn)生感應(yīng)電流,故D錯誤。13.如圖所示,左側(cè)閉合電路中的電流大小為I1,ab為一段長直導(dǎo)線,右側(cè)平行金屬導(dǎo)軌的左端連接有與ab平行的長直導(dǎo)線cd,在遠(yuǎn)離cd導(dǎo)線的右側(cè)空間存在與導(dǎo)軌平面垂直的勻強磁場,在磁場區(qū)域放置垂直導(dǎo)軌且與導(dǎo)軌接觸良好的導(dǎo)體棒MN,當(dāng)導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌勻速運動時,可以在cd上產(chǎn)生大小為I2的感應(yīng)電流,已知I1>I2,不計勻強磁場對導(dǎo)線ab和cd的作用,用f1和f2分別表示導(dǎo)線cd對ab的安培力大小和ab對cd的安培力大小,下列說法中正確的是 ()A.若MN向左運動,ab與cd兩導(dǎo)線相互吸引,f1=f2B.若MN向右運動,ab與cd兩導(dǎo)線相互吸引,f1=f2C.若MN向左運動,ab與cd兩導(dǎo)線相互吸引,f1>f2D.若MN向右運動,ab與cd兩導(dǎo)線相互吸引,f1>f2【解析】選B。由題圖可知,流過ab的電流的方向向下;由右手定則可知,當(dāng)MN向左運動時,電流的方向從M指向N,則流過cd的電流的方向向上,與ab中電流的方向相反,所以ab與cd兩導(dǎo)線相互排斥,故A、C錯誤;由右手定則可知,當(dāng)MN向右運動時,電流的方向從N指向M,則流過cd的電流的方向向下,與ab中電流的方向相同,所以ab與cd兩導(dǎo)線相互吸引。導(dǎo)線cd對ab的安培力和ab對cd的安培力是一對作用力與反作用力,大小相等,方向相反,故B正確,D錯誤。14.(多選)(2024·鄭州模擬)如圖甲所示,等離子氣流由左方連續(xù)以速度v0射入M和N兩板間的勻強磁場中,ab直導(dǎo)線與M、N相連接,線圈A與直導(dǎo)線cd連接,線圈A內(nèi)有按圖乙所示規(guī)律變更的磁場,且規(guī)定向左為磁