（江蘇專版）2022年高考物理二輪復習 專題四 第二講 楞次定律 法拉第電磁感應定律課前自測診斷卷（含解析）

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1、（江蘇專版）2022年高考物理二輪復習 專題四 第二講 楞次定律 法拉第電磁感應定律課前自測診斷卷（含解析） 考點一 楞次定律和法拉第電磁感應定律的應用 1.[考查楞次定律及其應用] [多選](2018·全國卷Ⅲ)如圖(a)，在同一平面內(nèi)固定有一長直導線PQ和一導線框R，R在PQ的右側(cè)。導線PQ中通有正弦交流電i，i的變化如圖(b)所示，規(guī)定從Q到P為電流正方向。導線框R中的感應電動勢(　　) A．在t＝時為零 B．在t＝時改變方向 C．在t＝時最大，且沿順時針方向 D．在t＝T時最大，且沿順時針方向 解析：選AC　在t＝時，交流電圖線斜率為0，即磁場變化率為0，由E

2、＝＝S知，E＝0，故A正確。在t＝和t＝T時，圖線斜率最大，在t＝和t＝T時感應電動勢最大。在到之間，電流由Q向P減弱，導線在R處產(chǎn)生垂直紙面向里的磁場，且磁場減弱，由楞次定律知，R產(chǎn)生的感應電流的磁場方向也垂直紙面向里，則R中感應電動勢沿順時針方向，同理可判斷在到T時，R中電動勢也為順時針方向，在T到T時，R中電動勢為逆時針方向，C正確，B、D錯誤。 2．[考查法拉第電磁感應定律的應用] 在勻強磁場中，有一個接有電容器的單匝導線回路，如圖所示，導線回路與勻強磁場垂直，磁場方向垂直紙面向里，磁場均勻地增強，磁感應強度隨時間的變化率＝5×10－2T/s，電容器電容C＝60 μF，導線回路邊長

3、L1＝8 cm，L2＝5 cm。則電容器上極板(　　) A．帶正電，電荷量是1.2×10－4 C B．帶負電，電荷量是1.2×10－4 C C．帶正電，電荷量是1.2×10－8 C D．帶負電，電荷量是1.2×10－8 C 解析：選C　根據(jù)楞次定律知，感應電動勢的方向是逆時針方向，則上極板帶正電。根據(jù)法拉第電磁感應定律得：E＝＝5×10－2×0.05×0.08 V＝2×10－4 V，電容器帶電荷量為Q＝CU＝CE＝6×10－5×2×10－4 C＝1.2×10－8 C，故C正確，A、B、D錯誤。 3．[考查感生電動勢] [多選]在如圖甲所示的電路中，螺線管匝數(shù)n＝1 250匝，橫截

4、面積S＝20 cm2，螺旋管導線電阻r＝1 Ω，R1＝4 Ω，R2＝5 Ω，C＝20 μF。在一段時間內(nèi)，豎直向下穿過螺線管的磁場的磁感應強度B按如圖乙所示的規(guī)律變化，下列說法正確的是(　　) A．螺線管中產(chǎn)生的感應電動勢為1 000 V B．閉合S，電路中的電流穩(wěn)定后，電容器下極板帶負電 C．閉合S，電路中的電流穩(wěn)定后，通過電阻R1的電流為0.1 A D．閉合S，電路中的電流穩(wěn)定后，再斷開S，以后流經(jīng)R2的電荷量為1.0×10－5 C 解析：選CD　根據(jù)法拉第電磁感應定律：E＝n＝nS＝1 250××20×10－4 V＝1.0 V，故A錯誤； 根據(jù)楞次定律可知回路中產(chǎn)生的電流方

5、向是逆時針，所以電容器下極板帶正電，故B錯誤；根據(jù)閉合電路歐姆定律，有：I＝＝ A＝0.1 A，故C正確；S斷開后，流經(jīng)R2的電荷量即為S閉合時電容器極板上所帶的電荷量Q，電容器兩端的電壓：U＝IR2＝0.1×5 V＝0.5 V，流經(jīng)R2的電荷量：Q＝CU＝20×10－6×0.5 C＝1.0×10－5 C，故D正確。 4．[考查動生電動勢與楞次定律] [多選]如圖甲所示，一寬為l的勻強磁場區(qū)域，磁場方向垂直于紙面向里。一個邊長為a(l＞a)的正方形導線框ABCD位于紙面內(nèi)，以垂直于磁場邊界的恒定速度v通過該磁場區(qū)域，導線框電阻為R。在運動過程中，線框有一條邊始終與磁場區(qū)域的邊界平行，取線框

6、剛進入磁場的時刻t＝0，線框中感應電流隨時間變化規(guī)律的I-t圖像如圖乙所示。下列說法正確的是(　　) A．在第1 s內(nèi)，線框中感應電流為逆時針方向，大小恒定為0.3 A B．在第2 s內(nèi)，穿過線框的磁通量最大，感應電流大小恒定為0.6 A C．在第3 s內(nèi)，線框中感應電流方向為順時針方向，大小恒定為0.3 A D．在第1 s內(nèi)，線框中C點電勢高于D點電勢，感應電流大小為0 解析：選AC　在第1 s內(nèi)，線框向磁場中運動，穿過線框的磁通量均勻增加，感應電流為逆時針方向(取為正方向)，電流大小恒定，由題圖乙可知I＝0.3 A，選項A正確；在第2 s內(nèi)，整個線框在磁場中運動，穿過線框的磁

7、通量最大且不變，沒有感應電流，選項B錯誤；在第3 s內(nèi)，線框從磁場中出來，磁通量均勻減小，感應電流為順時針方向(為負方向)，大小恒定，I＝0.3 A，選項C正確；在第1 s內(nèi)，由楞次定律判斷出線框中感應電流方向沿逆時針方向，則C點電勢低于D點電勢，選項D錯誤。 5．[考查電磁感應定律和楞次定律的應用] 如圖甲所示，正方形閉合線圈abcd邊長為10 cm，總電阻為2.0 Ω，匝數(shù)為100匝，放在垂直于紙面向里的勻強磁場中，磁感應強度B隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示。求： (1)在0～2 s內(nèi)線圈中感應電動勢的大??； (2)在t＝1.0 s時線圈的ad邊所受安培力的大小和方向； (3)

8、線圈中感應電流的有效值。 解析：(1)在0～2 s內(nèi)線圈中感應電動勢的大小為E1＝n＝nS＝1 V。 (2)在t＝1.0 s時，I1＝＝0.5 A，由題圖乙可知，B1＝1 T，則F＝nB1I1L＝5.0 N 根據(jù)楞次定律，流過ad邊的電流方向由a到d，由左手定則可知，ad邊所受安培力的方向垂直ad向右。 (3)在0～2 s內(nèi)I1＝0.5 A 在2～3 s內(nèi)，線圈中感應電動勢的大小為E2，E2＝n＝nS＝2 V，I2＝＝1 A 設線圈中感應電流的有效值為I， 則I12Rt1＋I22Rt2＝I2Rt，解得I＝ A。 答案：(1)1 V　(2)5.0 N　垂直ad向右　(3) A

9、考點二 電磁感應中的圖像問題 6.[考查Φ-t的關(guān)系圖像] 穿過某閉合回路的磁通量Φ隨時間t變化的圖像分別如圖中的①～④所示，下列說法正確的是(　　) A．圖①有感應電動勢，且大小恒定不變 B．圖②產(chǎn)生的感應電動勢一直在變大 C．圖③在0～t1時間內(nèi)的感應電動勢是t1～t2時間內(nèi)感應電動勢的2倍 D．圖④產(chǎn)生的感應電動勢先變大再變小 解析：選C　圖①中磁通量沒有變化，因此沒有感應電動勢，故A錯誤；圖②中的磁通量均勻增加，圖像的斜率不變，因此感應電動勢不變，故B錯誤；圖③在0～t1時間內(nèi)的斜率是t1～t2時間內(nèi)斜率的2倍，所以在0～t1時間內(nèi)感應電動勢是t1～t2時間內(nèi)感應電

10、動勢的2倍，故C正確；圖④的斜率大小先減小后增大，故產(chǎn)生的感應電動勢先變小再變大，故D錯誤。 7．[考查感應電流的功率和安培力的圖像問題] [多選]如圖所示，粗細均勻的矩形金屬導體線框abcd固定于勻強磁場中，磁場方向垂直線框所在平面，磁感應強度B隨時間t變化的規(guī)律如圖所示。以垂直于線框所在平面向里為磁感應強度B的正方向，則下列關(guān)于ab邊的熱功率P、ab邊受到的安培力F(以向右為正方向)隨時間t變化的圖像中正確的是(　　) 解析：選AD　根據(jù)法拉第電磁感應定律：E＝n＝nS可知，產(chǎn)生的感應電動勢大小不變，所以感應電流大小也不變，ab邊熱功率P＝I2R，恒定不變，A正確，B錯誤；根

11、據(jù)安培力公式F＝BIL，因為電流大小、ab邊長度不變，安培力與磁感應強度成正比，根據(jù)左手定則判定方向，可知C錯誤，D正確。 8．[考查傾斜導軌上金屬桿下滑速度隨電阻變化的圖像] [多選]如圖甲所示，兩固定平行且光滑金屬軌道MN、PQ與水平面成θ＝37°，M、P之間接電阻箱R，電阻箱的阻值范圍為0～9.9 Ω，導軌所在空間存在勻強磁場，磁場方向垂直于軌道平面向上，磁感應強度為B＝0.5 T。質(zhì)量為m的金屬桿ab水平放置在軌道上，其接入電路的電阻值為r。現(xiàn)從靜止釋放桿ab，測得最大速度為vm，改變電阻箱的阻值R，得到vm與R的關(guān)系如圖乙所示。已知軌道間距為L＝2 m，取重力加速度g＝10 m/

12、s2，軌道足夠長且電阻不計(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)。則(　　) A．金屬桿滑動時產(chǎn)生的感應電流方向是aPMba B．金屬桿的質(zhì)量為m＝0.5 kg C．金屬桿的接入電阻r＝2 Ω D．當R＝2 Ω時，桿ab勻速下滑過程中R兩端電壓為8 V 解析：選AC　金屬桿向下切割磁感線，由右手定則可知產(chǎn)生的感應電流方向為aPMba，故A正確；當速度達到最大時，金屬桿的加速度為零，即受力平衡，由平衡可知mgsin θ＝BIL＝，vm＝R＋，結(jié)合圖像可知：m＝0.33 kg，r＝2 Ω，故B錯誤，C正確；當R＝2 Ω時，結(jié)合圖像，最終的速度為8 m/s，根據(jù)電路知識：E

13、＝BLv，I＝，U＝IR，解得：U＝4 V，故D錯誤。 9．[考查電磁感應中的B-t圖像] [多選]如圖甲所示，兩根間距為L的粗糙導軌水平放置，在導軌上垂直導軌放置一根導體棒MN，導體棒MN接入回路中電阻為R，與導軌接觸良好，且處在豎直向上的勻強磁場B1中。導軌的左端與一個半徑為l的導線圈連接，P、Q兩點距離很小，導線圈內(nèi)存在著豎直向下的磁場B2，磁感應強度B2隨時間變化的圖像如圖乙所示。已知導體棒MN始終保持靜止狀態(tài)，導軌與導線圈電阻不計，則在B2均勻減弱的過程中，下列說法正確的是(　　) A．導體棒MN受到水平向左的摩擦力 B．導體棒MN受到水平向右的摩擦力 C．摩擦力大小為

14、B1L D．摩擦力大小為B1L 解析：選BD　根據(jù)楞次定律和安培定則可知，導線圈內(nèi)的感應電流方向為順時針，根據(jù)左手定則，導體棒MN受到水平向左的安培力，根據(jù)平衡條件可知導體棒MN受到水平向右的摩擦力，故B正確，A錯誤；根據(jù)法拉第電磁感應定律有E＝＝＝，由歐姆定律可知I＝，安培力為F＝B1IL，摩擦力大小為f＝F＝，故D正確，C錯誤。 考點三 通電自感和斷電自感 10.[考查自感中的電流關(guān)系] 如圖所示是研究通電自感實驗的電路圖，A1、A2是兩個規(guī)格相同的小燈泡，閉合開關(guān)調(diào)節(jié)電阻R，使兩個燈泡的亮度相同，調(diào)節(jié)可變電阻R1，使它們都正常發(fā)光，然后斷開開關(guān)S，則(　　) A．閉合開

15、關(guān)瞬間，A1立刻變亮，A2逐漸變亮 B．閉合開關(guān)瞬間，A2立刻變亮，A1逐漸變亮 C．穩(wěn)定后，L和R兩端電勢差不相同 D．穩(wěn)定后斷開開關(guān)，A1和A2都閃亮一下然后慢慢熄滅 解析：選B　閉合開關(guān)瞬間，L產(chǎn)生自感電動勢，要阻礙電流的增加，A1逐漸變亮；電阻R不產(chǎn)生自感現(xiàn)象，則A2立刻變亮，故A錯誤，B正確。閉合開關(guān)穩(wěn)定后，兩燈仍能正常發(fā)光，即兩燈泡的電壓相同，因為兩支路并聯(lián)，并聯(lián)電壓相等，所以L和R兩端電勢差相同，故C錯誤。穩(wěn)定后斷開開關(guān)，由于電感線圈的作用，產(chǎn)生自感電動勢阻礙電流的減小，在L、A1、A2和R中重新形成回路，使得A1和A2都慢慢熄滅，但不會閃亮，選項D錯誤。 11．[考查

16、含二極管的自感現(xiàn)象] [多選]如圖所示的電路中，電感L的自感系數(shù)很大，電阻可忽略，D為理想二極管。下列說法正確的有(　　) A．當S閉合時，L1立即變亮，L2逐漸變亮 B．當S閉合時，L1一直不亮，L2逐漸變亮 C．當S斷開時，L2立即熄滅 D．當S斷開時，L1突然變亮，然后逐漸變暗至熄滅 解析：選BD　當S閉合時，因二極管加上了反向電壓，故電流在二極管截止，L1一直不亮；通過線圈的電流增加，感應電動勢阻礙電流增加，故使得L2逐漸變亮，選項B正確，A錯誤；當S斷開時，由于線圈自感電動勢阻礙電流的減小，故通過L2的電流要在L2－L1－D－L之中形成新的回路，故L1突然變亮，然后逐漸變

17、暗至熄滅，選項C錯誤，D正確。 12．[考查自感現(xiàn)象在電磁繼電器中的應用] 如圖所示，鐵芯上繞有線圈A和B，線圈A與電源連接，線圈B與理想發(fā)光二極管D相連，銜鐵E連接彈簧K控制觸頭C的通斷，忽略A的自感。下列說法正確的是(　　) A．閉合S，D閃亮一下 B．閉合S，C將會過一小段時間接通 C．斷開S，D不會閃亮 D．斷開S，C將會過一小段時間斷開 解析：選D　當閉合S時，穿過線圈B的磁通量要增加，根據(jù)楞次定律(增反減同)，結(jié)合右手螺旋定則可知，線圈B所在回路的電流方向為逆時針，而由于二極管順時針方向?qū)щ?，則二極管D不會閃亮一下，此時線圈A中磁場立刻吸引E，導致觸頭C即時接觸，故A

18、、B錯誤；當斷開S時，穿過線圈B的磁通量要減小，根據(jù)楞次定律(增反減同)，結(jié)合右手螺旋定則可知，線圈B所在回路的電流方向為順時針，則二極管處于導通狀態(tài)，則D會閃亮一下，同時對線圈A有影響，阻礙其磁通量減小，那么C將會過一小段時間斷開，故C錯誤，D正確。 13．[考查渦流現(xiàn)象] 鋪設海底金屬油氣管道時，焊接管道需要先用感應加熱的方法對焊口兩側(cè)進行預熱。其具體做法是將被加熱管道置于感應線圈中，當感應線圈中通以電流時管道發(fā)熱。下列說法正確的是(　　) A．管道發(fā)熱是由于線圈中的電流直接流經(jīng)管道引起的 B．感應加熱是利用線圈電阻產(chǎn)生的焦耳熱加熱管道的 C．感應線圈中通以恒定電流時也能在管道中產(chǎn)生電流 D．感應線圈中通以正弦交流電在管道中產(chǎn)生的渦流也是交流電 解析：選D　管道發(fā)熱是由于線圈中產(chǎn)生變化的磁場，導致管道中有渦流產(chǎn)生，A、B錯誤；感應線圈中通以恒定電流時，不能在管道中產(chǎn)生電流；感應線圈中通以正弦交流電，在管道中產(chǎn)生的渦流也是交流電，C錯誤，D正確。