高中物理鲁科版选修3-2 章末测试 电磁感应现象　楞次定律Word版含解析

　电磁感应现象　楞次定律
一、单项选择题
1.(2019·海安中学段考)下列图中能产生感应电流的是(　　)
解析　根据产生感应电流的条件：A中，电路没闭合，无感应电流；B中，电路闭合，且垂直磁感线的平面的面积增大，即闭合电路的磁通量增大，有感应电流；C中，穿过闭合线圈的磁感线相互抵消，磁通量恒为零，无感应电流；D中，闭合回路中的磁通量不发生变化，无感应电流。
答案　B
2.如图1所示，两个同心圆形线圈a、b在同一平面内，其半径大小关系为ra>rb，条形磁铁穿过圆心并与圆面垂直，则穿过两线圈的磁通量Φa、Φb间的大小关系为(　　)
图1
A.Φa>Φb B.Φa＝Φb
C.Φa<Φb D.条件不足，无法判断
解析　条形磁铁内部的磁感线全部穿过a、b两个线圈，而外部磁感线穿过线圈a的比穿过线圈b的要多，线圈a中磁感线条数的代数和要小，故选项C正确。
答案　C
3.(2018·徐州模拟)如图2所示，匀强磁场垂直圆形线圈指向纸内，a、b、c、d为圆形线圈上等距离的四点，现用外力在上述四点将线圈拉成正方形，且线圈仍处在原先所在平面内，则在线圈发生形变的过程中(　　)
图2
A.线圈中将产生abcda方向的感应电流
B.线圈中将产生adcba方向的感应电流
C.线圈中感应电流方向无法判断
D.线圈中无感应电流
解析　周长一定时，圆形的面积最大。本题线圈面积变小，磁通量变小，有感应电流产生。由楞次定律可知线圈中将产生顺时针方向的感应电流，故A项正确。
答案　A
4.如图3所示，矩形线框abcd通过导体杆搭接在金属导轨EF和MN上，整个装置放在方向垂直导轨平面向里的匀强磁场中，导轨左侧接有定值电阻R。当线框向右运动时，下面说法正确的是(　　)
图3
A.R中无电流
B.R中有电流，方向为E→M
C.ab中无电流
D.ab中有电流，方向为a→b
解析　由于线框向右运动，所以ab两端和dc两端存在着相同大小的电势差，ab中有电流，方向为b→a，cd中也有电流，方向为c→d，回路内有电流，R中电流方向为E→M，选项B正确。
答案　B
5.(2018·江苏溧水高级中学模拟)如图4所示，在长载流直导线附近固定有两平行光滑导轨A、B，导轨与直导线平行且在同一水平面内，在导轨上有两根可自由滑动的导体棒ab和cd。当载流直导线中的电流逐渐减弱时，导体棒ab和cd的运动情况是(　　)
图4
A.一起向左运动 B.一起向右运动
C.相向运动，相互靠近 D.相背运动，相互远离
解析　当载流直导线中的电流逐渐减弱时，穿过下方闭合回路的磁通量变小，根据楞次定律得出面积将变大，选项D正确。
答案　D
6.(2018·常州教育学会学业水平监测)自从英国物理学家狄拉克提出磁单极子以来，寻找磁单极子一直是人类的一个追求。如图5设想一个磁单极子从远处沿一个闭合金属线圈的轴线自左向右匀速通过，设从右向左观察顺时针方向电流为正，则和该线圈串联的仪表中记录到的线圈中感应电流的i－t图象是(　　)
图5
解析　当磁单极子向右运动靠近线圈时，穿过线圈的磁通量向右增加，根据楞次定律，线圈中产生从右向左看顺时针方向的正向电流；当磁单极子穿过线圈后，穿过线圈的磁通量向左减小，根据楞次定律可知，线圈中也产生从右向左看顺时针方向的正向电流，故选项C正确。
答案　C
7.(2018·如皋市质检)如图6甲所示，长直导线与闭合金属线框位于同一平面内，长直导线中的电流i随时间t的变化关系如图乙所示。在0～时间内，直导线中电流向上，则在～T时间内，线框中感应电流的方向与所受安培力的合力方向分别是(　　)
图6
A.顺时针，向左 B.逆时针，向右
C.顺时针，向右 D.逆时针，向左
解析　在0～时间内，直导线中电流向上，由题图乙知，在～T时间内，直导线电流方向也向上，根据安培定则知，导线右侧磁场的方向垂直纸面向里，电流逐渐增大，则磁场逐渐增强，根据楞次定律，金属线框中产生逆时针方向的感应电流。根据左手定则，金属线框左边受到的安培力方向向右，右边受到的安培力向左，离导线越近，磁场越强，则左边受到的安培力大于右边受到的安培力，所以金属线框所受安培力的合力方向向右，故B正确，A、C、D错误。
答案　B
8.(2018·江苏泰州市姜堰模拟)如图7所示，粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈。当一竖直放置的通有恒定电流的螺线管沿线圈中线AB正上方水平快速通过时，若线圈始终不动，则关于线圈受到的支持力FN及在水平方向的运动趋势，下列说法中正确的是(　　)
图7
A.FN先小于mg后大于mg，运动趋势向左
B.FN先大于mg后小于mg，运动趋势先向右后向左
C.FN先小于mg后大于mg，运动趋势先向左后向右
D.FN先大于mg后小于mg，运动趋势向右
解析　通电螺线管从线圈正上方快速通过时，通过线圈的磁通量先增大后减小。当通过线圈磁通量增大时，为阻碍其增大，在竖直方向上线圈有向下运动的趋势，所以线圈受到的支持力大于其重力，在水平方向上线圈有向右运动的趋势；当通过线圈的磁通量减小时，为阻碍其减小，在竖直方向上线圈有向上运动的趋势，所以线圈受到的支持力小于其重力，在水平方向上线圈有向右运动的趋势。综上所述，线圈所受到的支持力先大于重力后小于重力，运动趋势总是向右，D正确。
答案　D
二、多项选择题
9.(2018·江苏省常州市高三模拟考试)图8甲为飞机场常见的安检门，用来检查旅客是否携带了金属物品。图乙是其原理图，左边门框中有一通电线圈，右边门框中有一接收线圈。从左往右观察，若左边门框的线圈中输入图乙所示的顺时针均匀增大的电流，则下列说法中正确的是(　　)
图8
A.无金属片通过时，接收线圈中感应电流为顺时针方向
B.无金属片通过时，接收线圈中感应电流为逆时针方向
C.有金属片通过时，接收线圈中感应电流方向发生变化
D.有金属片通过时，接收线圈中感应电流大小发生变化
解析　无金属片通过时，左边线圈中电流变大，穿过右边线圈中的磁通量变大，根据楞次定律得出右边线圈中产生逆时针方向的电流，选项A错误，B正确；有金属片通过时，金属片中产生涡流，接收线圈中感应电流方向不变，大小变小，选项C错误，D正确。
答案　BD
10.(2018·全国卷Ⅰ，19)如图9，两个线圈绕在同一根铁芯上，其中一线圈通过开关与电源连接，另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路。将一磁针悬挂在直导线正上方，开关未闭合时小磁针处于静止状态。下列说法正确的是(　　)
图9
A.开关闭合后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动
B.开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向
C.开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向外的方向
D.开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动
解析　由电路可知，开关闭合瞬间，右侧线圈正面环绕部分的电流向下，由安培定则可知，直导线在铁芯中产生向右的磁场，由楞次定律可知，左侧线圈正面环绕部分产生向上的电流，则直导线中的电流方向由南向北，由安培定则可知，直导线在小磁针所在位置产生垂直纸面向里的磁场，则小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动，A正确；开关闭合并保持一段时间后，穿过左侧线圈的磁通量不变，则左侧线圈中的感应电流为零，直导线不产生磁场，则小磁针静止不动，B、C错误；开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，穿过左侧线圈向右的磁通量减少，则由楞次定律可知，左侧线圈正面环绕部分产生向下的感应电流，则流过直导线的电流方向由北向南，直导线在小磁针所在处产生垂直纸面向外的磁场，则小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动，D正确。
答案　AD
11.(2019·江苏无锡期末)如图10所示，在水平桌面上有个金属圆环，在它圆心正上方有一个条形磁铁(极性不明)，当条形磁铁下落时，可以判定(　　)
图10
A.环将产生俯视逆时针方向的感应电流
B.环有缩小面积的趋势
C.环对桌面的压力将增大
D.磁铁将受到竖直向下的电磁作用力
解析　因为条形磁场极性未知，磁场未知，所以不能判断感应电流的方向，A项错误；根据楞次定律“增缩减扩”判断环的面积有缩小的趋势，B项正确；根据楞次定律“来拒去留”判断环对桌面的压力将增大，C项正确；同时磁铁受到竖直向上的电磁阻力，D项错误。
答案　BC
12.(2019·金坛四中期中)如图11所示，一个闭合三角形导线框ABC位于竖直平面内，其下方(略靠前)固定一根与线框平面平行的水平直导线，导线中通以图示方向的恒定电流。释放线框，它由实线位置下落到虚线位置未发生转动，在此过程中(　　)
图11
A.线框中感应电流方向依次为ACBA→ABCA→ACBA
B.线框的磁通量为零时，感应电流却不为零
C.线框所受安培力的合力方向依次是为向上→向下→向上
D.线框所受安培力的合力为零，做自由落体运动
解析　根据安培定则，通电直导线的磁场在导线上方方向向外，在导线下方方向向里；离导线近的地方磁感应强度大，离导线远的地方磁感应强度小。线框从上向下靠近导线的过程，向外的磁感应强度增加，根据楞次定律，线框中产生顺时针方向的电流；穿越导线时，上方向外的磁场和下方向里的磁场叠加，先是向外的磁通量减小，之后变成向里的磁通量，并逐渐增大，根据楞次定律，线框中产生逆时针方向的电流。向里的磁通量变成最大后，继续向下运动，向里的磁通量又逐渐减小，这时线框中的电流又变成了顺时针方向，故A项正确；根据A中的分析可知，当线框中的磁通量为零时，线框中有逆时针方向的感应电流，故B项正确；根据楞次定律可知，线框受到的安培力的方向始终向上，故C、D项错误。
答案　AB
13.(2018·镇江模拟)航母上飞机弹射起飞所利用的电磁驱动原理如图12所示。当固定线圈上突然通过直流电时，线圈左侧的金属环被弹射出去。现在线圈左侧同一位置，先后放上用横截面积相等的铜和铝导线制成的形状、大小相同的两个闭合环，电阻率ρ铜<ρ铝。则合上开关S的瞬间(　　)
图12
A.从右侧看，环中产生沿逆时针方向的感应电流
B.铜环受到的安培力大于铝环受到的安培力
C.若将金属环置于线圈右侧，环将向右弹射
D.电池正、负极调换后，金属环仍能向左弹射
解析　闭合开关S的瞬间，金属环中向右的磁通量增大，根据楞次定律，从右侧看，环中产生沿顺时针方向的感应电流，选项A错误；由于电阻率ρ铜<ρ铝，先后放上用横截面积相等的铜和铝导线制成的形状、大小相同的两个闭合环，铜环中产生的感应电流大于铝环中产生的感应电流，由安培力公式可知，铜环受到的安培力大于铝环受到的安培力，选项B正确；若将金属环置于线圈右侧，则闭合开关S的瞬间，环将向右弹射，选项C正确；电池正、负极调换后，同理可以得出金属环仍能向左弹射，选项D正确。
答案　BCD
14.如图13所示，AOC是光滑的金属轨道，AO沿竖直方向，OC沿水平方向，PQ是一根金属直杆如图所示立在导轨上，直杆从图示位置由静止开始在重力作用下运动，运动过程中Q端始终在OC上，空间存在着垂直于纸面向外的匀强磁场，则在PQ杆滑动的过程中，下列判断正确的是(　　)
图13
A.感应电流的方向始终是由P→Q
B.感应电流的方向先是由P→Q，后是由Q→P
C.PQ受磁场力的方向垂直杆向左
D.PQ受磁场力的方向先垂直于杆向左，后垂直于杆向右
解析　在PQ杆滑动的过程中，杆与导轨所围成的三角形面积先增大后减小，三角形POQ内的磁通量先增大后减小，由楞次定律可判断选项B正确；再由PQ中电流方向及左手定则可判断选项D正确。
答案　BD