【三维设计】2016年高考物理一轮 广东专版 课时跟踪检测(二十九) 电磁感应现象 楞次定律

课时跟踪检测(二十九) 电磁感应现象楞次定律高考常考题型：选择题＋实验题＋计算题
一、单项选择题
1．(2014·全国卷新课标Ⅰ)在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能观察到感应电流的是()
A．将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路，然后观察电流表的变化
B．在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，然后观察电流表的变化
C．将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接，往线圈中插入条形磁铁后，再到相邻房间去观察电流表的变化
D．绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，观察电流表的变化
2．(2012·北京高考)物理课上，老师做了一个奇妙的“跳环实验”。

如图1，她把一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来后，将一金属套环置于线圈L上，且使铁芯穿过套环。

闭合开关S的瞬间，套环立刻跳起。

某同学另找来器材再探究此实验。

他连接好电路，经重复试验，线圈上的套环均未动。

对比老师演示的实验，下列四个选项中，导致套环未动的原因可能是()
图1
A．线圈接在了直流电源上
B．电源电压过高
C．所选线圈的匝数过多
D．所用套环的材料与老师的不同
3.如图2，均匀带正电的绝缘圆环a与金属圆环b同心共面放置。

当a绕O点在其所在平面内旋转时，b中产生顺时针方向的感应电流，且具有收缩趋势，由此可知，圆环a()
图2
A．顺时针加速旋转
B．顺时针减速旋转
C．逆时针加速旋转
D．逆时针减速旋转
4．(2014·广东高考)如图3所示，上下开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q竖直放置。

小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放，并落至底部。

则小磁块()
图3
A．在P和Q中都做自由落体运动
B．在两个下落过程中的机械能都守恒
C．在P中的下落时间比在Q中的长
D．落至底部时在P中的速度比在Q中的大
5.(2015·江苏徐州摸底)如图4所示，长直导线与矩形导线框固定在同一平面内，直导线中通有图示方向电流。

当电流逐渐减弱时，下列说法正确的是()
图4
A．穿过线框的磁通量不变
B．线框中产生顺时针方向的感应电流
C．线框中产生逆时针方向的感应电流
D．线框所受安培力的合力向右
二、多项选择题
6．(2014 ·淮安模拟)如图5所示，“U”形金属框架固定在水平面上，金属杆ab与框架间无摩擦，整个装置处于竖直方向的磁场中。

若因磁场的变化，使杆ab向右运动，则磁感应强度
()
图5
A．方向向下并减小B．方向向下并增大
C．方向向上并增大D．方向向上并减小
7．如图6(a)，圆形线圈P静止在水平桌面上，其正上方悬挂一相同的线圈Q、P和Q
共轴，Q中通有变化电流，电流随时间变化的规律如图(b)所示。

P所受的重力为G，桌面对P的支持力为N，则()
图6
A．t1时刻N＞G B．t2时刻N＞G
C．t3时刻N＜G D．t4时刻N＝G
8.如图7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7
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
三、实验题
9．如图8是研究电磁感应现象的实验装置图，结合图片，请说出能产生感应电流的几种做法(至少三种)。

图8
(1)_______________________________________________________________________；
(2)_______________________________________________________________________；
(3)_______________________________________________________________________。

四、计算题
10.如图9所示，固定于水平面上的金属架CDEF处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动。

t＝0时，磁感应强度为B0，此时MN到达的位置使MDEN构成一个边长为l的正方形。

为使MN棒中不产生感应电流，从t＝0开始，求磁感应强度B随时间t变化的关系式。

图9
11.磁感应强度为B的匀强磁场仅存在于边长为2l的正方形范围内，有一个电阻为R、边长为l的正方形导线框abcd，沿垂直于磁感线方向，以速度v匀速通过磁场，如图10所示，从ab进入磁场时开始计时，到线框离开磁场为止。

图10
(1)画出穿过线框的磁通量随时间变化的图象。

(2)判断线框中有无感应电流。

若有，答出感应电流的方向。

答案
1．选D只形成闭合回路，回路中的磁通量不变化，不会产生感应电流，A、B、C错误；给线圈通电或断电瞬间，通过闭合回路的磁通量变化，会产生感应电流，能观察到电流表的变化，D正确。

2．选D金属套环跳起的原因是开关S闭合时，套环上产生的感应电流与通电线圈上的电流相互作用而引起的。

无论实验用交流电还是直流电，闭合开关S瞬间，金属套环都会跳起。

如果套环是塑料材料做的，则不能产生感应电流，也就不会受安培力作用而跳起。

所以答案是D。

3．选B b中产生顺时针方向的感应电流，这是因为b圆环中的向外的磁通量增大或向里的磁通量减小所致。

讨论时要注意a圆环产生的磁场有环内与环外之分，但环内磁感线的条数与环外磁感线条数相等。

①要使b圆环中产生向外的磁通量增大，即a环内产生向外的磁场，且增大，故a圆环应逆时针加速旋转，此时a、b两环中为异向电流相互排斥，b 圆环应具有扩张趋势，故C错。

②要使b圆环中产生向里的磁通量减小，即a环内产生向里的磁场，且减小，故a圆环应顺时针减速旋转，此时a、b两环中为同向电流相互吸引，b 圆环应具有收缩趋势，故B对。

4．选C小磁块从铜管P中下落时，P中的磁通量发生变化，P中产生感应电流，给小磁块一个向上的磁场力，阻碍小磁块向下运动，因此小磁块在P中不是做自由落体运动，而塑料管Q中不会产生电磁感应现象，因此Q中小磁块做自由落体运动，A项错误；P中的小磁块受到的磁场力对小磁块做负功，机械能不守恒，B项错误；由于在P中小磁块下落的加速度小于g，而Q中小磁块做自由落体运动，因此从静止开始下落相同高度，在P中下落的时间比在Q中下落的时间长，C项正确；根据动能定理可知，落到底部时在P中的速度比在Q中的速度小，D项错误。

5．选B根据右手螺旋定则，穿过线框的磁感线垂直于纸面向里，当电流逐渐减弱时，电流周围的磁感应强度减小，穿过线框的磁通量减小，再根据楞次定律，为了阻碍磁通量的“减小”，线框中产生顺时针方向的感应电流，同时，线框具有水平向左运动的趋势，即线框所受安培力的合力向左，选项A、C、D错误，B正确。

6．选AD因磁场变化，发生电磁感应现象，杆ab中有感应电流产生，而使杆ab受到磁场力的作用，并发生向右运动。

ab向右运动，使得闭合回路中磁通量有增加的趋势，说明原磁场的磁通量必定减弱，即磁感应强度正在减小，与方向向上、向下无关。

故A、D 正确，B、C错误。

7．选AD t1时刻Q中电流正在增大，穿过P环中的磁通量正在增大，为了阻碍该磁通量的增大，P中感应电流的磁场必与之相反，因而两者有排斥作用，使得P对桌面的压力大于重力；t2、t4时刻Q中的电流不变，则穿过P环的磁通量不变化，因而没有感应电流，
那么P环对桌面的压力等于重力；t3时刻P环中会产生感应电流，但此时Q环中的电流为零，因而两者之间无作用力，故P对桌面的压力等于重力。

8．选BD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B项对；再由PQ中电流方向及左手定则可判断D项对。

9．解析：只要让穿过B线圈中的磁通量发生变化，B环中就会有感应电流产生，可以使用的方法如：断开或闭合开关瞬间；保持开关接通，调节滑动变阻器的阻值；保持开关接通，让A线圈远离或者接近B线圈；以上做法均可以观察到感应电流。

答案：见解析
10．解析：要使MN棒中不产生感应电流，应使穿过线圈平面的磁通量不发生变化在t＝0时刻，穿过线圈平面的磁通量
Φ1＝B0S＝B0l2
设t时刻的磁感应强度为B，此时磁通量为
Φ2＝Bl(l＋vt)，由Φ1＝Φ2得B＝B0l
l＋vt
答案：B＝B0l
l＋vt
11．解析：(1)进入磁场的过程中磁通量均匀地增加，完全进入以后磁通量不变，之后磁通量均匀减小，如图所示。

(2)线框进入磁场阶段，磁通量增加，由楞次定律得电流方向为逆时针方向；线框在磁场中运动阶段，磁通量不变，无感应电流；线框离开磁场阶段，磁通量减小，由楞次定律得电流方向为顺时针方向。

答案：见解析。