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1、河北省衡水市景县梁集中学2020学年高三楞次定律和法拉第电磁感应定律专练 一、单项选择题1(2020江苏1)如图1所示，一正方形线圈的匝数为n，边长为a，线圈平面与匀强磁场垂直，且一半处在磁场中在t时间内，磁感应强度的方向不变，大小由B均匀地增大到2B.在此过程中，线圈中产生的感应电动势为()图1A. B.C. D.答案B解析线圈中产生的感应电动势EnnSn，选项B正确2在大连某中学实验室的水平桌面上，放置一矩形闭合导体线圈，如图2所示，线圈的ab边沿南北方向，ad边沿东西方向仅考虑地磁场的影响，下列说法正确的是()图2A若使线圈向东平动，则a点的电势比b点的电势高B若使线圈向东平动，则a点的
2、电势与b点的电势相等C若以bc边为轴将线圈向上翻转90过程中，则线圈中感应电流方向为abcdaD若以bc边为轴将线圈向上翻转90过程中，则线圈中感应电流方向为adcba答案C解析若使线圈向东平动，由于地磁场的磁感线是地理南极指向北极，则穿过线圈的磁通量不变，因此线圈中没有感应电动势，故A、B错误；若以bc为轴将线圈向上翻转90过程中，ad边切割磁感应线，由右手定则可知线圈中感应电流方向为abcda，故C正确，D错误3. (2020安徽20)英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发感生电场如图3所示，一个半径为r的绝缘细圆环水平放置，环内存在竖直向上的匀强磁场B，环上套一带电荷量为q的小
3、球，已知磁感应强度B随时间均匀增加，其变化率为k，若小球在环上运动一周，则感生电场对小球的作用力所做功的大小是()图3A0 B.r2qkC2r2qk Dr2qk答案D解析变化的磁场产生电场，电场对运动的带电粒子做功均匀变化的磁场产生恒定的电场，电动势ESkr2，电场力做功WqEr2qk，故选项D正确4如图4所示，边长为2L的正方形虚线框内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B.一个边长为L粗细均匀的正方形导线框abcd，其所在平面与磁场方向垂直，导线框的对角线与虚线框的对角线在一条直线上，导线框各边的电阻大小均为R.在导线框从图示位置开始以恒定速度v沿对角线方向进入磁场，到整个导线框离
4、开磁场区域的过程中，下列说法正确的是()图4A导线框进入磁场区域时产生顺时针方向的感应电流B导线框中有感应电流的时间为C导线框的bd对角线有一半进入磁场时，整个导线框所受安培力大小为D导线框的bd对角线有一半进入磁场时，导线框a、c两点间的电压为答案D解析根据楞次定律的推论：感应电流的效果总是阻碍磁通量的变化，故由楞次定律判断出，导线框进入磁场区域时，感应电流的方向为逆时针方向，故A选项错误；导线框完全进入磁场后感应电流消失，完全进入经历的时间为，完全穿出经历时间也为，导线框中有感应电流的时间t2，故B选项错误；导线框的bd对角线有一半进入磁场时，导体的有效切割长度为，感应电动势为，由安培力公
5、式为F，可算出安培力为，故C选项错误；导线框的bd对角线有一半进入磁场时，导线框a、c两点间的电压为电动势的一半，大小为，故D选项正确5电吉他是利用电磁感应原理工作的一种乐器如图5甲所示为电吉他的拾音器的原理图，在金属弦的下方置有一个连接到放大器的螺线管一条形磁铁固定在管内，当拨动金属弦后，螺线管内就会产生感应电流，经一系列转化后可将电信号转为声音信号若由于金属弦的振动，螺线管内的磁通量随时间的变化如图乙所示，则对应感应电流的变化为()图5答案D解析在0时间内，磁通量增加但增加的越来越慢，因此感应电流越来越小，到时刻，感应电流减小到零；在t0时间内，磁通量越来越小，感应电流反向，磁通量变化的越
6、来越快，感应电流越来越大，到t0时刻达到反向最大值，从这两段时间断定，选项D正确，A、B、C错误6如图6甲所示，一个圆形线圈的匝数n100，线圈面积S200 cm2，线圈的电阻r1 ，线圈外接一个阻值R4 的电阻，把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的磁场中，磁感应强度随时间变化规律如图乙所示下列说法中正确的是()图6A线圈中的感应电流方向为顺时针方向B电阻R两端的电压随时间均匀增大C线圈电阻r消耗的功率为4104 WD前4 s内通过R的电荷量为4104 C答案C解析由图可知，穿过线圈的磁通量变大，由楞次定律可得：线圈产生的感应电流方向为逆时针方向，故A错误根据法拉第电磁感应定律，磁通量的变化率恒
7、定，所以电动势恒定，则电阻两端的电压恒定，故B错误；由法拉第电磁感应定律：ENN1000.02 V0.1 V，由闭合电路欧姆定律，可知电路中的电流为I A0.02 A，所以线圈电阻r消耗的功率PI2r0.0221 W4104 W，故C正确；前4 s内通过R的电荷量QIt0.024 C0.08 C，故D错误7在匀强磁场中有一矩形导线框，以相同的角速度按图7a、b、c、d所示的固定转轴旋转，用I1、I2、I3、I4表示四种情况下线框中产生的感应电流的有效值，则()图7AI1I2I3I4 BI2I1I3I4CI1I2I3I4 DI1I2I3I4答案A解析据题意，相同的矩形线框在磁场中，以题图所示的四
8、种方式转动，产生的电动势为：E，产生的感应电流为：I，由于转动角速度相等，转动相同的弧度所用时间相等，线框所发生的面积变化也相等，则四种方式产生的感应电流相等，故选项A正确8如图8甲所示闭合矩形导线框abcd固定在磁场中，磁场的方向与导线框所在平面垂直，磁感应强度B随时间t变化的的规律如图乙所示规定垂直纸面向里为磁场的正方向，abcda的方向为线框中感应电流的正方向，水平向右为安培力的正方向关于线框中的电流i与ad边所受的安培力F随时间t变化的图象，下列选项正确的是()图8答案D解析由图示Bt图象可知，01 s时间内，B增大，增大，由楞次定律可知，感应电流是逆时针的，为负值；12 s内，磁通量
9、减小，感应电流是顺时针，为正值；23 s内，磁通量不变，无感应电流；34 s内，B的方向垂直纸面向外，B减小，减小，由楞次定律可知，感应电流沿逆时针方向，感应电流是负的，故A、B错误由左手定则可知，在01 s内，ad受到的安培力方向水平向右，是正的；12 s安培力向左，是负的，23 s时间内，无感应电流，没有安培力，34 s，安培力向左，是负的；由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势E，感应电流I，由Bt图象可知，在02 s和34 s内，是定值，在各时间段内I是定值，ad边受到的安培力FBIL，I、L不变，B均匀变化，则安培力F均匀变化，不是定值，故C错误，D正确，故选D.9如图9所示，等离子气
10、流(由高温高压的等电量的正、负离子组成)由左方连续不断的以速度v0射入P1和P2两极板间的匀强磁场中，ab和cd的作用情况为：01 s内互相排斥，13 s内互相吸引，34 s内互相排斥规定向左为磁感应强度B的正方向，线圈A内磁感应强度B随时间t变化的图象可能是()图9答案C解析等离子气流由左方连续不断地以速度v0射入P1和P2两极板间的匀强磁场中，正电荷向上偏，负电荷向下偏，上板带正电，下板带负电，且能形成稳定的电流，电流方向由a到b,01 s内互相排斥，13 s内互相吸引，34 s内互相排斥，则01 s内cd的电流方向由d到c，根据楞次定律判断：磁感应强度方向为正，且大小在减小，或磁感应强度
11、方向为负，且大小在增大；13 s内cd的电流方向由c到d，根据楞次定律判断：磁感应强度方向为正，且大小在增大，或磁感应强度方向为负，大小在减小；34 s内d的电流方向由d到c，根据楞次定律判断：磁感应强度为正，大小在减小，或磁感应强度为负，大小在增大，故C正确，A、B、D错误10如图10所示，磁场垂直于纸面向外，磁场的磁感应强度随水平向右的x轴按BB0kx(B0、k为常量)的规律均匀增大位于纸面内的正方形导线框abcd处于磁场中，在外力作用下始终保持dc边与x轴平行向右匀速运动若规定电流沿abcda的方向为正方向，则从t0到tt1的时间间隔内，下列关于该导线框中产生的电流i随时间t变化的图象，
12、正确的是()图10答案A解析由题意可知，ad、bc两边均在切割磁感线，产生感应电动势的方向相反，大小不相等，根据法拉第电磁感应定律EBLv，由于ad与bc两边所切割的磁感应强度的差始终为BkL有：ELvkL，而感应电流i，是定值，故A正确，B、C、D错误，故选A.二、不定项选择题11. (2020山东16)如图11所示，一端接有定值电阻的平行金属轨道固定在水平面内，通有恒定电流的长直绝缘导线垂直并紧靠轨道固定，导体棒与轨道垂直且接触良好在向右匀速通过M、N两区的过程中，导体棒所受安培力分别用FM、FN表示不计轨道电阻，以下叙述正确的是()图11AFM向右 BFN向左CFM逐渐增大 DFN逐渐减
13、小答案BCD解析根据直线电流产生磁场的分布情况知，M区的磁场方向垂直纸面向外，N区的磁场方向垂直纸面向里，离导线越远，磁感应强度越小当导体棒匀速通过M、N两区时，感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因，故导体棒在M、N两区运动时，受到的安培力均向左，故选项A错误，选项B正确；导体棒在M区运动时，磁感应强度B变大，根据EBlv，I及FBIl可知，FM逐渐变大，故选项C正确；导体棒在N区运动时，磁感应强度B变小，根据EBlv，I及FBIl可知，FN逐渐变小，故选项D正确12如图12所示，两个有界匀强磁场的磁感应强度大小均为B，方向分别垂直纸面向里和向外，磁场宽度均为L，距磁场区域的左侧L处，有一
14、边长也为L的正方形导体线框，总电阻为R，且线框平面与磁场方向垂直，现用外力F使线框以速度v匀速穿过磁场区域，以初始位置为计时起点，规定：电流沿逆时针方向时电动势E为正，磁感线垂直纸面向里时磁通量的方向为正，外力F向右为正则以下关于线框中磁通量、感应电动势E、外力F和线圈总电功率P随时间t变化的图象正确的是()图12答案BD解析当运动到2.5L时，磁通量为零，故A错误；当线圈进入第一个磁场和离开第二个磁场时，由EBLv可知，E保持不变，方向为逆时针方向，而开始进入第二个磁场时，两端同时切割磁感线，电动势应为2BLv，方向为顺时针方向，故B正确；因安培力总是与运动方向相反，故拉力应一直向右，故C错
15、误；拉力的功率PFv，因速度不变，故P与F的变化规律一致，所以D正确13如图13所示，平行金属导轨MN和PQ，它们的电阻可忽略不计，在M和P之间接有阻值为R3.0 的定值电阻，导体棒ab长l0.5 m，其电阻不计，且与导轨接触良好，整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B0.4 T，现使ab以v10 m/s的速度向右做匀速运动，则以下判断正确的是()图13A导体棒ab中的感应电动势E2.0 VB电路中的电流I0.5 AC导体棒ab所受安培力方向向右D导体棒ab所受合力做功为零答案AD解析ab棒切割磁场产生的感应电动势：EBLv0.40.510 V2 V，选项A正确；根据右手定则得，ab棒中的电流方向从b到a，电流大小为I A
