2022年高三物理 楞次定律和法拉第電磁感應定律專練一、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，線圈平面與勻強磁場垂直，且一半處在磁場中在t時間內(nèi)，磁感應強度的方向不變，大小由B均勻地增大到2B.在此過程中，線圈中產(chǎn)生的感應電動勢為()圖1A. B.C. D.答案B解析線圈中產(chǎn)生的感應電動勢Enn··Sn··，選項B正確2在大連某中學實驗室的水平桌面上，放置一矩形閉合導體線圈，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2A若使線圈向東平動，則a點的電勢比b點的電勢高B若使線圈向東平動，則a點的電勢與b點的電勢相等C若以bc邊為軸將線圈向上翻轉(zhuǎn)90°過程中，則線圈中感應電流方向為abcdaD若以bc邊為軸將線圈向上翻轉(zhuǎn)90°過程中，則線圈中感應電流方向為adcba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邊切割磁感應線，由右手定則可知線圈中感應電流方向為abcda，故C正確，D錯誤3. (xx·安徽·20)英國物理學家麥克斯韋認為，磁場變化時會在空間激發(fā)感生電場如圖3所示，一個半徑為r的絕緣細圓環(huán)水平放置，環(huán)內(nèi)存在豎直向上的勻強磁場B，環(huán)上套一帶電荷量為q的小球，已知磁感應強度B隨時間均勻增加，其變化率為k，若小球在環(huán)上運動一周，則感生電場對小球的作用力所做功的大小是()圖3A0 B.r2qkC2r2qk Dr2qk答案D解析變化的磁場產(chǎn)生電場，電場對運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·Skr2，電場力做功WqEr2qk，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磁場，磁感應強度大小為B.一個邊長為L粗細均勻的正方形導線框abcd，其所在平面與磁場方向垂直，導線框的對角線與虛線框的對角線在一條直線上，導線框各邊的電阻大小均為R.在導線框從圖示位置開始以恒定速度v沿對角線方向進入磁場，到整個導線框離開磁場區(qū)域的過程中，下列說法正確的是()圖4A導線框進入磁場區(qū)域時產(chǎn)生順時針方向的感應電流B導線框中有感應電流的時間為C導線框的bd對角線有一半進入磁場時，整個導線框所受安培力大小為D導線框的bd對角線有一半進入磁場時，導線框a、c兩點間的電壓為答案D解析根據(jù)楞次定律的推論：感應電流的效果總是阻礙磁通量的變化，故由楞次定律判斷出，導線框進入磁場區(qū)域時，感應電流的方向為逆時針方向，故A選項錯誤；導線框完全進入磁場后感應電流消失，完全進入經(jīng)歷的時間為，完全穿出經(jīng)歷時間也為，導線框中有感應電流的時間t×2，故B選項錯誤；導線框的bd對角線有一半進入磁場時，導體的有效切割長度為，感應電動勢為，由安培力公式為F，可算出安培力為，故C選項錯誤；導線框的bd對角線有一半進入磁場時，導線框a、c兩點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)，當撥動金屬弦后，螺線管內(nèi)就會產(chǎn)生感應電流，經(jīng)一系列轉(zhuǎn)化后可將電信號轉(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，則對應感應電流的變化為()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，因此感應電流越來越小，到時刻，感應電流減小到零；在t0時間內(nèi)，磁通量越來越小，感應電流反向，磁通量變化的越來越快，感應電流越來越大，到t0時刻達到反向最大值，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)n100，線圈面積S200 cm2，線圈的電阻r1 ，線圈外接一個阻值R4 的電阻，把線圈放入一方向垂直線圈平面向里的磁場中，磁感應強度隨時間變化規(guī)律如圖乙所示下列說法中正確的是()圖6A線圈中的感應電流方向為順時針方向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4×104 WD前4 s內(nèi)通過R的電荷量為4×104 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)生的感應電流方向為逆時針方向，故A錯誤根據(jù)法拉第電磁感應定律，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；由法拉第電磁感應定律：ENN100××0.02 V0.1 V，由閉合電路歐姆定律，可知電路中的電流為I A0.02 A，所以線圈電阻r消耗的功率PI2r0.022×1 W4×104 W，故C正確；前4 s內(nèi)通過R的電荷量QIt0.02×4 C0.08 C，故D錯誤7在勻強磁場中有一矩形導線框，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)生的感應電流的有效值，則()圖7AI1I2I3I4 BI2>I1>I3>I4CI1>I2>I3>I4 DI1I2I3>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)生的感應電流相等，故選項A正確8如圖8甲所示閉合矩形導線框abcd固定在磁場中，磁場的方向與導線框所在平面垂直，磁感應強度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的方向為線框中感應電流的正方向，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Bt圖象可知，01 s時間內(nèi)，B增大，增大，由楞次定律可知，感應電流是逆時針的，為負值；12 s內(nèi)，磁通量減小，感應電流是順時針，為正值；23 s內(nèi)，磁通量不變，無感應電流；34 s內(nèi)，B的方向垂直紙面向外，B減小，減小，由楞次定律可知，感應電流沿逆時針方向，感應電流是負的，故A、B錯誤由左手定則可知，在01 s內(nèi)，ad受到的安培力方向水平向右，是正的；12 s安培力向左，是負的，23 s時間內(nèi)，無感應電流，沒有安培力，34 s，安培力向左，是負的；由法拉第電磁感應定律可知，感應電動勢E，感應電流I，由Bt圖象可知，在02 s和34 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FBIL，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(由高溫高壓的等電量的正、負離子組成)由左方連續(xù)不斷的以速度v0射入P1和P2兩極板間的勻強磁場中，ab和cd的作用情況為：01 s內(nèi)互相排斥，13 s內(nèi)互相吸引，34 s內(nèi)互相排斥規(guī)定向左為磁感應強度B的正方向，線圈A內(nèi)磁感應強度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P2兩極板間的勻強磁場中，正電荷向上偏，負電荷向下偏，上板帶正電，下板帶負電，且能形成穩(wěn)定的電流，電流方向由a到b,01 s內(nèi)互相排斥，13 s內(nèi)互相吸引，34 s內(nèi)互相排斥，則01 s內(nèi)cd的電流方向由d到c，根據(jù)楞次定律判斷：磁感應強度方向為正，且大小在減小，或磁感應強度方向為負，且大小在增大；13 s內(nèi)cd的電流方向由c到d，根據(jù)楞次定律判斷：磁感應強度方向為正，且大小在增大，或磁感應強度方向為負，大小在減??；34 s內(nèi)d的電流方向由d到c，根據(jù)楞次定律判斷：磁感應強度為正，大小在減小，或磁感應強度為負，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，磁場的磁感應強度隨水平向右的x軸按BB0kx(B0、k為常量)的規(guī)律均勻增大位于紙面內(nèi)的正方形導線框abcd處于磁場中，在外力作用下始終保持dc邊與x軸平行向右勻速運動若規(guī)定電流沿abcda的方向為正方向，則從t0到tt1的時間間隔內(nèi)，下列關(guān)于該導線框中產(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)生感應電動勢的方向相反，大小不相等，根據(jù)法拉第電磁感應定律EBLv，由于ad與bc兩邊所切割的磁感應強度的差始終為BkL有：ELv·kL，而感應電流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線垂直并緊靠軌道固定，導體棒與軌道垂直且接觸良好在向右勻速通過M、N兩區(qū)的過程中，導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11AFM向右 BFN向左CFM逐漸增大 DFN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，離導線越遠，磁感應強度越小當導體棒勻速通過M、N兩區(qū)時，感應電流的效果總是反抗引起感應電流的原因，故導體棒在M、N兩區(qū)運動時，受到的安培力均向左，故選項A錯誤，選項B正確；導體棒在M區(qū)運動時，磁感應強度B變大，根據(jù)EBlv，I及FBIl可知，F(xiàn)M逐漸變大，故選項C正確；導體棒在N區(qū)運動時，磁感應強度B變小，根據(jù)EBlv，I及FBIl可知，F(xiàn)N逐漸變小，故選項D正確12如圖12所示，兩個有界勻強磁場的磁感應強度大小均為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，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的方向為正，外力F向右為正則以下關(guān)于線框中磁通量、感應電動勢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解析當運動到2.5L時，磁通量為零，故A錯誤；當線圈進入第一個磁場和離開第二個磁場時，由EBLv可知，E保持不變，方向為逆時針方向，而開始進入第二個磁場時，兩端同時切割磁感線，電動勢應為2BLv，方向為順時針方向，故B正確；因安培力總是與運動方向相反，故拉力應一直向右，故C錯誤；拉力的功率PFv，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R3.0 的定值電阻，導體棒ab長l0.5 m，其電阻不計，且與導軌接觸良好，整個裝置處于方向豎直向上的勻強磁場中，磁感應強度B0.4 T，現(xiàn)使ab以v10 m/s的速度向右做勻速運動，則以下判斷正確的是()圖13A導體棒ab中的感應電動勢E2.0 VB電路中的電流I0.5 AC導體棒ab所受安培力方向向右D導體棒ab所受合力做功為零答案AD解析ab棒切割磁場產(chǎn)生的感應電動勢：EBLv0.4×0.5×10 V2 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