2022年高三物理 楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律專練

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1、2022年高三物理 楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律專練 一、單項選擇題 1．(xx·江蘇·1)如圖1所示，一正方形線圈的匝數(shù)為n，邊長為a，線圈平面與勻強(qiáng)磁場垂直，且一半處在磁場中．在Δt時間內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向不變，大小由B均勻地增大到2B.在此過程中，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為(　　) 圖1 A. B. C. D. 答案　B 解析　線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E＝n＝n··S＝n··＝，選項B正確． 2．在大連某中學(xué)實(shí)驗(yàn)室的水平桌面上，放置一矩形閉合導(dǎo)體線圈，如圖2所示，線圈的ab邊沿南北方向，ad邊沿東西方向．僅考慮地磁場的影響，下列說法正確的是(　　) 圖2

2、A．若使線圈向東平動，則a點(diǎn)的電勢比b點(diǎn)的電勢高 B．若使線圈向東平動，則a點(diǎn)的電勢與b點(diǎn)的電勢相等 C．若以bc邊為軸將線圈向上翻轉(zhuǎn)90°過程中，則線圈中感應(yīng)電流方向?yàn)閍bcda D．若以bc邊為軸將線圈向上翻轉(zhuǎn)90°過程中，則線圈中感應(yīng)電流方向?yàn)閍dcba 答案　C 解析　若使線圈向東平動，由于地磁場的磁感線是地理南極指向北極，則穿過線圈的磁通量不變，因此線圈中沒有感應(yīng)電動勢，故A、B錯誤；若以bc為軸將線圈向上翻轉(zhuǎn)90°過程中，ad邊切割磁感應(yīng)線，由右手定則可知線圈中感應(yīng)電流方向?yàn)閍bcda，故C正確，D錯誤． 3. (xx·安徽·20)英國物理學(xué)家麥克斯韋認(rèn)為，磁場變化時會

3、在空間激發(fā)感生電場．如圖3所示，一個半徑為r的絕緣細(xì)圓環(huán)水平放置，環(huán)內(nèi)存在豎直向上的勻強(qiáng)磁場B，環(huán)上套一帶電荷量為＋q的小球，已知磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間均勻增加，其變化率為k，若小球在環(huán)上運(yùn)動一周，則感生電場對小球的作用力所做功的大小是(　　) 圖3 A．0 B.r2qk C．2πr2qk D．πr2qk 答案　D 解析　變化的磁場產(chǎn)生電場，電場對運(yùn)動的帶電粒子做功．均勻變化的磁場產(chǎn)生恒定的電場，電動勢E＝＝·S＝kπr2，電場力做功W＝qE＝πr2qk，故選項D正確． 4．如圖4所示，邊長為2L的正方形虛線框內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.一個邊長為L粗

4、細(xì)均勻的正方形導(dǎo)線框abcd，其所在平面與磁場方向垂直，導(dǎo)線框的對角線與虛線框的對角線在一條直線上，導(dǎo)線框各邊的電阻大小均為R.在導(dǎo)線框從圖示位置開始以恒定速度v沿對角線方向進(jìn)入磁場，到整個導(dǎo)線框離開磁場區(qū)域的過程中，下列說法正確的是(　　) 圖4 A．導(dǎo)線框進(jìn)入磁場區(qū)域時產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流 B．導(dǎo)線框中有感應(yīng)電流的時間為 C．導(dǎo)線框的bd對角線有一半進(jìn)入磁場時，整個導(dǎo)線框所受安培力大小為 D．導(dǎo)線框的bd對角線有一半進(jìn)入磁場時，導(dǎo)線框a、c兩點(diǎn)間的電壓為 答案　D 解析　根據(jù)楞次定律的推論：感應(yīng)電流的效果總是阻礙磁通量的變化，故由楞次定律判斷出，導(dǎo)線框進(jìn)入磁場區(qū)域時，

5、感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r針方向，故A選項錯誤；導(dǎo)線框完全進(jìn)入磁場后感應(yīng)電流消失，完全進(jìn)入經(jīng)歷的時間為，完全穿出經(jīng)歷時間也為，導(dǎo)線框中有感應(yīng)電流的時間t＝×2，故B選項錯誤；導(dǎo)線框的bd對角線有一半進(jìn)入磁場時，導(dǎo)體的有效切割長度為，感應(yīng)電動勢為，由安培力公式為F＝，可算出安培力為，故C選項錯誤；導(dǎo)線框的bd對角線有一半進(jìn)入磁場時，導(dǎo)線框a、c兩點(diǎn)間的電壓為電動勢的一半，大小為，故D選項正確． 5．電吉他是利用電磁感應(yīng)原理工作的一種樂器．如圖5甲所示為電吉他的拾音器的原理圖，在金屬弦的下方置有一個連接到放大器的螺線管．一條形磁鐵固定在管內(nèi)，當(dāng)撥動金屬弦后，螺線管內(nèi)就會產(chǎn)生感應(yīng)電流，經(jīng)一系列轉(zhuǎn)化后可將

6、電信號轉(zhuǎn)為聲音信號．若由于金屬弦的振動，螺線管內(nèi)的磁通量隨時間的變化如圖乙所示，則對應(yīng)感應(yīng)電流的變化為(　　) 　 圖5 答案　D 解析　在0～時間內(nèi)，磁通量增加但增加的越來越慢，因此感應(yīng)電流越來越小，到時刻，感應(yīng)電流減小到零；在～t0時間內(nèi)，磁通量越來越小，感應(yīng)電流反向，磁通量變化的越來越快，感應(yīng)電流越來越大，到t0時刻達(dá)到反向最大值，從這兩段時間斷定，選項D正確，A、B、C錯誤． 6．如圖6甲所示，一個圓形線圈的匝數(shù)n＝100，線圈面積S＝200 cm2，線圈的電阻r＝1 Ω，線圈外接一個阻值R＝4 Ω的電阻，把線圈放入一方向垂直線圈平面向里的磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間變化

7、規(guī)律如圖乙所示．下列說法中正確的是(　　) 圖6 A．線圈中的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r針方向 B．電阻R兩端的電壓隨時間均勻增大 C．線圈電阻r消耗的功率為4×10－4 W D．前4 s內(nèi)通過R的電荷量為4×10－4 C 答案　C 解析　由圖可知，穿過線圈的磁通量變大，由楞次定律可得：線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r針方向，故A錯誤．根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，磁通量的變化率恒定，所以電動勢恒定，則電阻兩端的電壓恒定，故B錯誤；由法拉第電磁感應(yīng)定律：E＝N＝N＝100××0.02 V＝0.1 V，由閉合電路歐姆定律，可知電路中的電流為I＝＝ A＝0.02 A，所以線圈電阻r消耗的功率P＝I

8、2r＝0.022×1 W＝4×10－4 W，故C正確；前4 s內(nèi)通過R的電荷量Q＝It＝0.02×4 C＝0.08 C，故D錯誤． 7．在勻強(qiáng)磁場中有一矩形導(dǎo)線框，以相同的角速度按圖7a、b、c、d所示的固定轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，用I1、I2、I3、I4表示四種情況下線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的有效值，則(　　) 圖7 A．I1＝I2＝I3＝I4 B．I2>I1>I3>I4 C．I1>I2>I3>I4 D．I1＝I2＝I3>I4 答案　A 解析　據(jù)題意，相同的矩形線框在磁場中，以題圖所示的四種方式轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的電動勢為：E＝，產(chǎn)生的感應(yīng)電流為：I＝＝，由于轉(zhuǎn)動角速度相等，轉(zhuǎn)動相同的弧度所用時間

9、相等，線框所發(fā)生的面積變化也相等，則四種方式產(chǎn)生的感應(yīng)電流相等，故選項A正確． 8．如圖8甲所示閉合矩形導(dǎo)線框abcd固定在磁場中，磁場的方向與導(dǎo)線框所在平面垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t變化的的規(guī)律如圖乙所示．規(guī)定垂直紙面向里為磁場的正方向，abcda的方向?yàn)榫€框中感應(yīng)電流的正方向，水平向右為安培力的正方向．關(guān)于線框中的電流i與ad邊所受的安培力F隨時間t變化的圖象，下列選項正確的是(　　) 圖8 答案　D 解析　由圖示B－t圖象可知，0～1 s時間內(nèi)，B增大，Φ增大，由楞次定律可知，感應(yīng)電流是逆時針的，為負(fù)值；1～2 s內(nèi)，磁通量減小，感應(yīng)電流是順時針，為正值；2～3 s內(nèi)

10、，磁通量不變，無感應(yīng)電流；3～4 s內(nèi)，B的方向垂直紙面向外，B減小，Φ減小，由楞次定律可知，感應(yīng)電流沿逆時針方向，感應(yīng)電流是負(fù)的，故A、B錯誤．由左手定則可知，在0～1 s內(nèi)，ad受到的安培力方向水平向右，是正的；1～2 s安培力向左，是負(fù)的，2～3 s時間內(nèi)，無感應(yīng)電流，沒有安培力，3～4 s，安培力向左，是負(fù)的；由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，感應(yīng)電動勢E＝＝，感應(yīng)電流I＝＝，由B－t圖象可知，在0～2 s和3～4 s內(nèi)，是定值，在各時間段內(nèi)I是定值，ad邊受到的安培力F＝BIL，I、L不變，B均勻變化，則安培力F均勻變化，不是定值，故C錯誤，D正確，故選D. 9．如圖9所示，等離子氣流(由

11、高溫高壓的等電量的正、負(fù)離子組成)由左方連續(xù)不斷的以速度v0射入P1和P2兩極板間的勻強(qiáng)磁場中，ab和cd的作用情況為：0～1 s內(nèi)互相排斥，1～3 s內(nèi)互相吸引，3～4 s內(nèi)互相排斥．規(guī)定向左為磁感應(yīng)強(qiáng)度B的正方向，線圈A內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t變化的圖象可能是(　　) 圖9 答案　C 解析　等離子氣流由左方連續(xù)不斷地以速度v0射入P1和P2兩極板間的勻強(qiáng)磁場中，正電荷向上偏，負(fù)電荷向下偏，上板帶正電，下板帶負(fù)電，且能形成穩(wěn)定的電流，電流方向由a到b,0～1 s內(nèi)互相排斥，1～3 s內(nèi)互相吸引，3～4 s內(nèi)互相排斥，則0～1 s內(nèi)cd的電流方向由d到c，根據(jù)楞次定律判斷：磁感

12、應(yīng)強(qiáng)度方向?yàn)檎掖笮≡跍p小，或磁感應(yīng)強(qiáng)度方向?yàn)樨?fù)，且大小在增大；1～3 s內(nèi)cd的電流方向由c到d，根據(jù)楞次定律判斷：磁感應(yīng)強(qiáng)度方向?yàn)檎掖笮≡谠龃?，或磁感?yīng)強(qiáng)度方向?yàn)樨?fù)，大小在減??；3～4 s內(nèi)d的電流方向由d到c，根據(jù)楞次定律判斷：磁感應(yīng)強(qiáng)度為正，大小在減小，或磁感應(yīng)強(qiáng)度為負(fù)，大小在增大，故C正確，A、B、D錯誤． 10．如圖10所示，磁場垂直于紙面向外，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨水平向右的x軸按B＝B0＋kx(B0、k為常量)的規(guī)律均勻增大．位于紙面內(nèi)的正方形導(dǎo)線框abcd處于磁場中，在外力作用下始終保持dc邊與x軸平行向右勻速運(yùn)動．若規(guī)定電流沿a→b→c→d→a的方向?yàn)檎较?，則從t＝0

13、到t＝t1的時間間隔內(nèi)，下列關(guān)于該導(dǎo)線框中產(chǎn)生的電流i隨時間t變化的圖象，正確的是(　　) 圖10 答案　A 解析　由題意可知，ad、bc兩邊均在切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的方向相反，大小不相等，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E＝BLv，由于ad與bc兩邊所切割的磁感應(yīng)強(qiáng)度的差始終為ΔB＝kL有：E＝Lv·kL，而感應(yīng)電流i＝＝，是定值，故A正確，B、C、D錯誤，故選A. 二、不定項選擇題 11. (xx·山東·16)如圖11所示，一端接有定值電阻的平行金屬軌道固定在水平面內(nèi)，通有恒定電流的長直絕緣導(dǎo)線垂直并緊靠軌道固定，導(dǎo)體棒與軌道垂直且接觸良好．在向右勻速通過M、N兩區(qū)的過程

14、中，導(dǎo)體棒所受安培力分別用FM、FN表示．不計軌道電阻，以下敘述正確的是(　　) 圖11 A．FM向右 B．FN向左 C．FM逐漸增大 D．FN逐漸減小 答案　BCD 解析　根據(jù)直線電流產(chǎn)生磁場的分布情況知，M區(qū)的磁場方向垂直紙面向外，N區(qū)的磁場方向垂直紙面向里，離導(dǎo)線越遠(yuǎn)，磁感應(yīng)強(qiáng)度越?。?dāng)導(dǎo)體棒勻速通過M、N兩區(qū)時，感應(yīng)電流的效果總是反抗引起感應(yīng)電流的原因，故導(dǎo)體棒在M、N兩區(qū)運(yùn)動時，受到的安培力均向左，故選項A錯誤，選項B正確；導(dǎo)體棒在M區(qū)運(yùn)動時，磁感應(yīng)強(qiáng)度B變大，根據(jù)E＝Blv，I＝及F＝BIl可知，F(xiàn)M逐漸變大，故選項C正確；導(dǎo)體棒在N區(qū)運(yùn)動時，磁感應(yīng)強(qiáng)度B變小

15、，根據(jù)E＝Blv，I＝及F＝BIl可知，F(xiàn)N逐漸變小，故選項D正確． 12．如圖12所示，兩個有界勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，方向分別垂直紙面向里和向外，磁場寬度均為L，距磁場區(qū)域的左側(cè)L處，有一邊長也為L的正方形導(dǎo)體線框，總電阻為R，且線框平面與磁場方向垂直，現(xiàn)用外力F使線框以速度v勻速穿過磁場區(qū)域，以初始位置為計時起點(diǎn)，規(guī)定：電流沿逆時針方向時電動勢E為正，磁感線垂直紙面向里時磁通量Φ的方向?yàn)檎饬向右為正．則以下關(guān)于線框中磁通量Φ、感應(yīng)電動勢E、外力F和線圈總電功率P隨時間t變化的圖象正確的是(　　) 圖12 答案　BD 解析　當(dāng)運(yùn)動到2.5L時，磁通量為零，

16、故A錯誤；當(dāng)線圈進(jìn)入第一個磁場和離開第二個磁場時，由E＝BLv可知，E保持不變，方向?yàn)槟鏁r針方向，而開始進(jìn)入第二個磁場時，兩端同時切割磁感線，電動勢應(yīng)為2BLv，方向?yàn)轫槙r針方向，故B正確；因安培力總是與運(yùn)動方向相反，故拉力應(yīng)一直向右，故C錯誤；拉力的功率P＝Fv，因速度不變，故P與F的變化規(guī)律一致，所以D正確． 13．如圖13所示，平行金屬導(dǎo)軌MN和PQ，它們的電阻可忽略不計，在M和P之間接有阻值為R＝3.0 Ω的定值電阻，導(dǎo)體棒ab長l＝0.5 m，其電阻不計，且與導(dǎo)軌接觸良好，整個裝置處于方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.4 T，現(xiàn)使ab以v＝10 m/s的速度向右做勻速運(yùn)動，則以下判斷正確的是(　　) 圖13 A．導(dǎo)體棒ab中的感應(yīng)電動勢E＝2.0 V B．電路中的電流I＝0.5 A C．導(dǎo)體棒ab所受安培力方向向右 D．導(dǎo)體棒ab所受合力做功為零 答案　AD 解析　ab棒切割磁場產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢：E＝BLv＝0.4×0.5×10 V＝2 V，選項A正確；根據(jù)右手定則得，ab棒中的電流方向從b到a，電流大小為I＝＝ A，選項B錯誤；根據(jù)左手定則判斷知：棒ab所受安培力方向向左，選項C錯誤；棒ab做勻速運(yùn)動，動能不變，根據(jù)動能定理可知合力做功為零，選項D正確．