高考物理二轮专题辅导训练 专题4 第10讲 热点一 楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用(含解析)

【创新设计】（山东专用）2015高考物理二轮专题辅导训练专题4 第10讲热点一楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用（含解析）
热点一楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用
1．(2014·南京一模)匀强磁场方向垂直纸面，规定垂直纸面向里的方向为正，磁感应强度B 随时间t变化规律如图4－10－5甲所示．在磁场中有一细金属圆环，圆环平面位于纸面内，如图乙所示．令I1、I2、I3分别表示Oa、ab、bc段的感应电流，f1、f2、f3分别表示I1、I2、I3时，金属环上很小一段受到的安培力，则( )
图4－10－5
A．I1沿逆时针方向，I2沿顺时针方向
B．I2沿逆时针方向，I3沿顺时针方向
C．f1方向指向圆心，f2方向指向圆心
D．f2方向背离圆心向外，f3方向指向圆心
解析在Oa段，磁场垂直纸面向里且均匀增强，根据楞次定律可判断产生的感应电流的方向是逆时针的，同理，ab、bc段产生的感应电流的方向是顺时针的，A正确，B错；根据左手定则可判断Oa、ab、bc段对应金属圆环上很小一段受到的安培力方向，即f1、f3方向指向圆心，而f2背离圆心向外，C错，D正确．(或采用“增缩减扩”的方法也可以直接判断)
答案AD
图4－10－6
2．(2014·陕西省质检二)如图4－10－6所示，用同种电阻丝制成的正方形闭合线框1的边长与圆形闭合线框2的直径相等．m和n是1线框下边的两个端点，p和q是2线框水平直径的两个端点.1和2线框同时由静止开始释放并进入上边界水平、足够大的匀强磁场中，进入过程中m、n和p、q连线始终保持水平．当两线框完全进入磁场以后，下面说法正确的是( ) A．m、n和p、q电势的关系一定有Φm＜Φn，Φp＜Φq
B．m、n和p、q间电势差的关系一定有U mn＝U pq
C．进入磁场过程中流过1和2线框的电荷量Q1＞Q2
D．进入磁场过程中流过1和2线框的电荷量Q1＝Q2
解析 当两线框完全进入磁场以后，根据右手定则知Φn ＞Φm ，Φq ＞Φp ，A 正确；两线框完全进入磁场后，由于两线框的速度关系无法确定，故不能确定两点间的电势差的关系，B 错误；
设m 、n 间距离为a ，由q ＝ΔΦR ，R ＝ρl S 得进入磁场过程中流过1、2线框的电荷量都为BaS 4ρ
，C 错误，D 正确．
答案 AD
3.
图4－10－7
(2014·山东泰安模拟，20)如图4－10－7所示，间距为L ，电阻不计的足够长平行光滑金属导轨水平放置，导轨左端用一阻值为R 的电阻连接，导轨上横跨一根质量为m ，电阻也为R 的金属棒，金属棒与导轨接触良好．整个装置处于竖直向上、磁感应强度为B 的匀强磁场中．现使金属棒以初速度v 0沿导轨向右运动，若金属棒在整个运动过程中通过的电荷量为q .下列说法正确的是( )
A ．金属棒在导轨上做匀减速运动
B ．整个过程中电阻R 上产生的焦耳热为mv 202
C ．整个过程中金属棒在导轨上发生的位移为qR BL
D ．整个过程中金属棒克服安培力做功为mv 202
解析 设某时刻的速度为v ，则此时的电动势E ＝Blv ，安培力F 安＝B 2L 2v R
，由牛顿第二定律有F 安＝ma ，则金属棒做加速度减小的减速运动，选项A 错误；由能量守恒定律知，整个过程中
克服安培力做功等于电阻R 和金属棒上产生的焦耳热之和，即W 安＝Q ＝12
mv 20，选项B 错误，D 正确；整个过程中通过导体棒的电荷量q ＝ΔΦ2R ＝BS 2R ＝BLx 2R
，得金属棒在导轨上发生的位移x ＝2qR BL
，选项C 错误． 答案 D
4．(2014·四川卷，6)如图4－10－8所示，不计电阻的光滑U 形金属框水平放置，光滑、竖直玻璃挡板H 、P 固定在框上，H 、P 的间距很小．质量为0.2 kg 的细金属杆CD 恰好无挤压地放在两挡板之间，与金属框接触良好并围成边长为1 m 的正方形，其有效电阻为0.1 Ω.此时在整个空间加方向与水平面成30°角且与金属杆垂直的匀强磁场，磁感应强度随时间变化规
律是B ＝(0.4－0.2t )T ，图示磁场方向为正方向．框、挡板和杆不计形变．则( )
图4－10－8
A ．t ＝1 s 时，金属杆中感应电流方向从C 到D
B ．t ＝3 s 时，金属杆中感应电流方向从D 到C
C ．t ＝1 s 时，金属杆对挡板P 的压力大小为0.1 N
D ．t ＝3 s 时，金属杆对挡板H 的压力大小为0.2 N
解析 t ＝1 s 时，穿过闭合回路中的磁通量减少，由楞次定律可判断感应电流的方向从C →D ，选项A 正确；
t ＝3 s 时，磁感应强度的方向斜向上，且穿过闭合回路中的磁通量增加，由楞次定律可以判断感应电流的方向仍是从C →D ，故选项B 错误；t ＝1 s 时，F 安＝BIl ①
E ＝ΔB Δt S ② I ＝E R
③ 由①②③得：F 安＝0.2 N
对金属杆受力分析如图所示：由平衡条件得：
F N1＝F 安sin 30°＝0.1 N ，选项C 正确；同理，可算出金属棒对挡板H 的压力大小为0.1 N ，选项D 错．
答案 AC
1．法拉第电磁感应定律
E ＝n ΔΦΔt ，常有两种特殊情况，即E ＝n ΔB Δt S 和E ＝nB ΔS Δt ，其中ΔB Δt
是B －t 图象中图线的斜率，若斜率不变则感应电动势是恒定不变的．
2．楞次定律中的“阻碍”有三层含义
(1)阻碍磁通量的变化；
(2)阻碍物体间的相对运动；
(3)阻碍原电流的变化．要注意灵活应用．。