第12章　电磁感应 第1讲　电磁感应现象　实验14：探究影响感应电流方向的因素　楞次定律--2027全国版高考物理第一轮(含答案)

2027全国版高考物理第一轮
第1讲　电磁感应现象　
实验14:探究影响感应电流方向的因素　楞次定律
基础对点练
题组一　电磁感应现象的理解和判断
1.(2025江苏盐城期末)如图所示,边长为l的n匝正方形线框内部有一直径为l的半圆形区域的匀强磁场,磁场的磁感应强度为B,则穿过线框的磁通量是(　　)
A.Bl2 B.nBl2
C.Bπ D.nBπ
2.(2025湖南郴州模拟)闭合矩形线圈ABCD位于通电长直导线附近,如图所示,线圈与导线在同一平面内,线圈的两条边与导线平行,以下情形,线圈ABCD中没有感应电流的是(　　)
A.在这个平面内,线圈ABCD水平向右远离导线
B.在这个平面内,线圈ABCD水平向左靠近导线
C.在这个平面内,线圈ABCD平行于导线沿电流方向运动
D.线圈ABCD以AB边为轴转动
题组二　实验:探究影响感应电流方向的因素
3.(6分)(2025四川成都模拟)在探究电磁感应现象的实验中:
(1)现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关连接,如图所示。下列说法正确的是　　。
A.开关闭合后,线圈A插入或拔出都会引起电流计指针偏转
B.线圈A插入线圈B中后,开关闭合或断开瞬间电流计指针均不会偏转
C.开关闭合后,滑动变阻器的滑片P匀速滑动,电流计指针静止在中央零刻度
D.开关闭合后,只有滑动变阻器的滑片P加速滑动,电流计指针才能偏转
(2)电路连接完整后,某同学闭合开关时发现电流计的指针向左偏了一下,然后他将滑动变阻器的滑片P向右滑动时,电流计指针将　　　　　　;他再将开关断开时,电流计指针将　　　　　　。(均选填“向左偏转”“向右偏转”或“不偏转”)
题组三　感应电流方向的判断
4.(2025河北模拟)如图所示,两闭合线圈A、B,其半径分别为2 m、1 m,垂直于纸面向里、磁感应强度大小为1 T的匀强磁场只分布在B线圈内,以下说法正确的是(　　)
A.A中磁通量大小为4π Wb
B.B中磁通量大小为4π Wb
C.若磁感应强度随时间均匀增强,A有收缩的趋势
D.若磁感应强度随时间均匀减弱,B中有顺时针方向的感应电流
5.(2025北京卷)绝缘的轻质弹簧上端固定,下端悬挂一个条形磁体,将磁体从弹簧原长位置由静止释放,磁体开始振动,由于空气阻力的影响,振动最终停止,现将一个闭合铜线圈固定在磁铁正下方的桌面上(如图所示),仍将磁体从弹簧原长位置由静止释放,振动最终也停止,则(　　)
A.有无线圈,磁体经过相同的时间停止运动
B.磁体靠近线圈时,线圈有扩张趋势
C.磁体离线圈最近时,线圈受到的安培力最大
D.有无线圈,磁体和弹簧组成的系统损失的机械能相同
题组四　“三定则、一定律”的综合应用
6.(多选)(2025宁夏石嘴山三模)如图甲所示,A、B两绝缘金属环套在同一铁芯上,A环中通有电流,其电流iA随时间t的变化规律如图乙所示,不考虑其他磁场的影响。下列说法正确的是(　　)
甲
乙
A.t4时刻B环中感应电流最大
B.t2和t3时刻,两环相互排斥
C.t2和t3时刻,B环中产生的感应电流方向相反
D.t4时刻,B环有扩张的趋势
7.(2025福建泉州模拟)某无线门铃如图甲所示,其工作原理如图乙所示。按下门铃按钮,磁体靠近螺线管;松开门铃按钮,磁体远离螺线管,回归原位置。则(　　)
甲
乙
A.按住按钮不动,门铃可以持续响
B.按下按钮过程,螺线管A端电势较高
C.松开按钮过程,通过门铃的电流方向是A到B
D.快速按下按钮与缓慢按下按钮,螺线管产生的电流大小相同
综合提升练
8.(2025北京西城三模)如图所示,线圈A和线圈B绕在同一个铁芯P上,线圈B连接一电流表。下列说法正确的是(　　)
A.A接通一直流电源瞬间,电流表中有电流通过
B.A接通一直流电源瞬间,A、B线圈相互吸引
C.若A接一正弦交流电源,电流表中无电流通过
D.若A接一正弦交流电源,A和B中的磁场始终反向
9.(2024河北石家庄模拟)如图所示,一通有电流大小为I的无限长直导线固定在足够大的光滑绝缘水平桌面(纸面)上,一导电圆环在水平桌面上获得图示方向的初速度v0。在水平桌面内以开始时圆环的圆心为坐标原点建立坐标系,x轴垂直于导线方向,y轴平行于导线方向。此后导电圆环的运动轨迹图像可能正确的是(　　)
培优拔高练
10.(多选)(2025河北石家庄模拟)无限长通电直导线在其周围某一点产生磁场的磁感应强度大小与电流大小成正比,与导线到这一点的距离成反比,即B=k(式中k为常数)。如图甲所示,光滑绝缘水平面上平行放置两根无限长直导线M和N,导线N中通有恒定电流IN,方向向上,导线M中的电流IM的大小随时间变化的图像如图乙所示,方向与N中电流方向相同。绝缘闭合导线框ABCD与导线M、N在同一水平面上,AB边平行于两直导线,且位于两者正中间。以下说法正确的是(　　)
甲
乙
A.0~t0时间内,流过R的电流方向为C→D
B.t0~2t0时间内,流过R的电流方向为D→C
C.0~t0时间内,不计CD边电流影响,则AB边所受安培力的方向向左
D.t0~2t0时间内,不计CD边电流影响,则AB边所受安培力的方向向右
答案：
1.C　解析 磁场与线圈所在平面垂直,且线圈中有磁场部分的面积为S=,则穿过线框的磁通量为Φ=BS=Bπ,故选C。
2.C　解析 在这个平面内,若线圈ABCD水平向右远离导线,穿过线圈的磁通量减小,线圈中有感应电流,A错误;在这个平面内,若线圈ABCD水平向左靠近导线,穿过线圈的磁通量增大,线圈中有感应电流,B错误;在这个平面内,若线圈ABCD平行于导线沿电流方向运动,穿过线圈的磁通量保持不变,线圈中没有感应电流,C正确;线圈ABCD以AB边为轴转动,穿过线圈的磁通量发生变化,线圈中有感应电流,D错误。
3.答案 (1)A　(2)向左偏转　向右偏转
解析 (1)开关闭合后,线圈A插入或拔出时,线圈B内磁通量均发生变化,都会引起电流计指针偏转,故A正确;同理,线圈A插入线圈B中后,开关闭合或断开瞬间,线圈B内磁通量均发生变化,电流计指针均会偏转,故B错误;开关闭合后,只要滑动变阻器的滑片P滑动,线圈A中的电流就变化,导致线圈B的磁通量发生变化,电流计指针就会偏转,故C、D错误。
(2)电路连接完整后,闭合开关时,线圈B中磁通量增加,设此时线圈中磁通量为正,电流计的指针向左偏了一下,则将滑动变阻器的滑片P向右滑动时,线圈A所在电路电阻减小,导致电流增大,致使线圈B中正向磁通量增加,所以电流计指针将向左偏转;再将开关断开时,线圈B中正向磁通量减小,电流计指针将向右偏转。
4.D　解析 线圈A、B中磁感线穿过的有效面积相同,所以A中磁通量大小等于B中磁通量大小,均为Φ=BS=π Wb,A、B错误;磁感应强度随时间均匀增强,B有收缩趋势,但A所在的区域无磁场,所以A没有收缩趋势,C错误;磁感应强度随时间均匀减弱,线圈B中磁通量减小,根据楞次定律可知B中会产生顺时针方向的感应电流,D正确。
5.D　解析 有线圈时,磁体受到电磁阻尼的作用,振动会更快停止,故A错误;磁体靠近线圈时,线圈的磁通量增大,根据楞次定律,此时线圈有缩小趋势,故B错误;磁体离线圈最近时,磁体与线圈的相对速度为零,感应电动势为零,感应电流为零,线圈受到的安培力为零,故C错误;分析可知无论有无线圈,磁体静止后弹簧的伸长量相同,由于磁体和弹簧组成的系统损失的机械能为磁体减小的重力势能减去此时弹簧的弹性势能,故系统损失的机械能相同,故D正确。
6.AC　解析 由图像可知,t4时刻A环中电流为零,但电流变化率最大,此时B环中感应电流最大,A正确;t2时刻A环中电流减小,由楞次定律可知,B环中产生与A环中方向相同的感应电流,t3时刻A环中电流反向且减小,B环中产生与此时A环中方向相同的感应电流,因此t2和t3时刻,A、B两环都相互吸引,B环在这两个时刻电流方向相反,B错误,C正确;t4时刻A环中电流为0,在B环处不产生磁场,故B环面积无变化趋势,D错误。
7.C　解析 按住按钮不动,通过螺线管的磁通量不会发生变化,因此不会产生感应电流,门铃就不会响,故A错误;按下按钮的过程中,螺线管中的磁通量将会增大,根据楞次定律可知,螺线管中感应电流的磁场要阻碍原磁通量的变化,结合安培定则可知,螺线管中电流的方向是A到B,螺线管相当于电源,因此可知螺线管B端电势较高,故B错误;松开按钮过程,通过螺线管的磁通量减小,根据楞次定律可知,螺线管中感应电流的磁场要阻碍原磁通量的变化,结合安培定则可知,螺线管中电流的方向是B到A,通过门铃的电流方向是A到B,故C正确;根据法拉第电磁感应定律可知,快速按下按钮,螺线管中磁通量的变化率更大,产生的感应电动势更大,因此产生的感应电流更大,故D错误。
8.A　解析 A接通一直流电源瞬间,通过A、B线圈的磁通量同向且增大,根据楞次定律可知,电流表中有电流通过,且B线圈中感应电流产生的磁场方向与A线圈中电流产生的磁场方向相反,A、B相互排斥,A正确,B错误;若A接一正弦交流电源,线圈B中有磁通量变化,所以电流表中有电流通过,A和B中的磁场有时同向,有时反向,C、D错误。
9.B　解析 根据安培定则可知通电直导线右侧的磁场方向垂直于纸面向里,沿y轴方向磁场的磁感应强度大小恒定不变,沿x轴正方向磁场的磁感应强度大小逐渐减小,在圆环以沿如题图所示的初速度运动的过程中,圆环沿y轴方向磁通量不变,沿x轴方向磁通量逐渐减小,根据楞次定律可知,圆环沿y轴方向所受安培力为0,沿x轴方向所受安培力沿x轴负方向,圆环沿y轴方向所受安培力为0,则沿y轴方向做匀速直线运动,圆环沿x轴方向所受安培力沿x轴负方向,则沿x轴方向速率逐渐减小直至为0,对比轨迹可得B符合。
10.ACD　解析 通过直导线N的电流恒定,不会引起感应电流,而直导线M,在0~t0时间内,流过的电流渐渐增大,根据右手螺旋定则可知,向里穿过导线框的磁通量在增大,根据楞次定律可知,感应电流方向为逆时针,即流过R的电流方向为C→D,故A正确;同理,t0~2t0时间内,向里穿过导线框的磁通量仍在增大,则感应电流方向仍为逆时针,即流过R的电流方向为C→D,故B错误;0~t0时间内,感应电流方向由A到B,根据同向电流相吸,异向电流相斥,M对AB的安培力向右,而N对AB的安培力向左,由于通过M的电流小于通过N的电流,则AB边所受向右的安培力小于向左的安培力,即AB边所受安培力合力的方向向左,故C正确;同理,当t0~2t0时间内,感应电流方向由A到B,根据同向电流相吸,异向电流相斥,M对AB的安培力向右,而N对AB的安培力向左,由于通过M的电流大于通过N的电流,则AB边所受向右的安培力大于向左的安培力,即AB边所受安培力合力的方向向右,故D正确。
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