（江蘇專用）高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題過(guò)關(guān)檢測(cè)（九）楞次定律 法拉第電磁感應(yīng)定律及應(yīng)用-人教版高三物理試題

專題過(guò)關(guān)檢測(cè)（九）楞次定律法拉第電磁感應(yīng)定律及應(yīng)用一、單項(xiàng)選擇題1．(2019·南通二模)電磁爐熱效率高達(dá)90%，爐面無(wú)明火，無(wú)煙無(wú)廢氣，電磁“火力”強(qiáng)勁，安全可靠。如圖所示是描述電磁爐工作原理的示意圖，下列說(shuō)法正確的是()A．當(dāng)恒定電流通過(guò)線圈時(shí)，會(huì)產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)，恒定磁場(chǎng)越強(qiáng)，電磁爐加熱效果越好B．電磁爐通電線圈加交流電后，在鍋底產(chǎn)生渦流，進(jìn)而發(fā)熱工作C．電磁爐的鍋不能用陶瓷鍋或耐熱玻璃鍋，主要原因是這些材料的導(dǎo)熱性能較差D．在鍋和電磁爐中間放一紙板，則電磁爐不能起到加熱作用解析：選B當(dāng)恒定電流通過(guò)線圈時(shí)，會(huì)產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)，不會(huì)發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，鍋底不會(huì)產(chǎn)生渦流，沒(méi)有加熱效果，A錯(cuò)誤，B正確；電磁爐不能加熱陶瓷鍋或耐熱玻璃鍋，主要是絕緣體內(nèi)不能產(chǎn)生渦流，金屬才能產(chǎn)生渦流，C錯(cuò)誤；產(chǎn)生渦流的主要原因是磁場(chǎng)發(fā)生了變化，放一紙板，對(duì)磁場(chǎng)沒(méi)有影響，能產(chǎn)生加熱的作用，D錯(cuò)誤。2．(2019·江蘇四校聯(lián)考)如圖所示，用相同的導(dǎo)線圍成兩個(gè)單匝線圈a和b，半徑分別為r和2r，圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)B的邊緣恰好與a線圈重合。當(dāng)磁場(chǎng)均勻增強(qiáng)時(shí)，流過(guò)a、b兩線圈的感應(yīng)電流之比為()A．1∶1 B．1∶2C．2∶1 D．1∶4解析：選C感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝eq\f(ΔΦ,Δt)，因?yàn)閮删€圈磁場(chǎng)的面積相同，磁通量變化率一樣，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相同，但是電阻：R＝ρeq\f(L,S)＝ρeq\f(2πr,S)，所以b的電阻是a電阻的2倍，電動(dòng)勢(shì)相同，所以a的電流是b的電流的2倍，A、B、D項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確。3．穿過(guò)某閉合回路的磁通量Φ隨時(shí)間t變化的圖像分別如圖中的①～④所示，下列說(shuō)法正確的是()A．圖①有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，且大小恒定不變B．圖②產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一直在變大C．圖③在0～t1時(shí)間內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是t1～t2時(shí)間內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的2倍D．圖④產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)先變大再變小解析：選C圖①中磁通量沒(méi)有變化，因此沒(méi)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，故A錯(cuò)誤；圖②中的磁通量均勻增加，圖像的斜率不變，因此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不變，故B錯(cuò)誤；圖③在0～t1時(shí)間內(nèi)的斜率是t1～t2時(shí)間內(nèi)斜率的2倍，所以在0～t1時(shí)間內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是t1～t2時(shí)間內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(yīng)電動(dòng)勢(shì)先變小再變大，故D錯(cuò)誤。4.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(shuō)法正確的是()A．閉合S，D閃亮一下B．閉合S，C將會(huì)過(guò)一小段時(shí)間接通C．?dāng)嚅_(kāi)S，D不會(huì)閃亮D．?dāng)嚅_(kāi)S，C將會(huì)過(guò)一小段時(shí)間斷開(kāi)解析：選D當(dāng)閉合S時(shí)，穿過(guò)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?yàn)槟鏁r(shí)針，而由于二極管順時(shí)針?lè)较驅(qū)щ?，則二極管D不會(huì)閃亮一下，此時(shí)線圈A中磁場(chǎng)立刻吸引E，導(dǎo)致觸頭C即時(shí)接觸，故A、B錯(cuò)誤；當(dāng)斷開(kāi)S時(shí)，穿過(guò)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?yàn)轫槙r(shí)針，則二極管處于導(dǎo)通狀態(tài)，則D會(huì)閃亮一下，同時(shí)對(duì)線圈A有影響，阻礙其磁通量減小，那么C將會(huì)過(guò)一小段時(shí)間斷開(kāi)，故C錯(cuò)誤，D正確。5．如圖所示，兩足夠長(zhǎng)平行金屬導(dǎo)軌固定在水平面上，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌平面向下，金屬棒ab、cd與導(dǎo)軌構(gòu)成閉合回路且都可沿導(dǎo)軌無(wú)摩擦滑動(dòng)，兩金屬棒ab、cd的質(zhì)量之比為2∶1。用一沿導(dǎo)軌方向的恒力F水平向右拉金屬棒cd，經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)時(shí)間以后()A．金屬棒ab、cd都做勻速運(yùn)動(dòng)B．金屬棒cd所受安培力的大小等于eq\f(2F,3)C．金屬棒ab上的電流方向是由a向bD．兩金屬棒間距離保持不變解析：選B若金屬棒ab做勻速運(yùn)動(dòng)，所受的安培力為零，ab中電流為零，則cd中電流也為零，cd不受安培力，但還受到F作用，cd將做勻加速運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；若兩金屬棒間距離保持不變，回路的磁通量不變，沒(méi)有感應(yīng)電流產(chǎn)生，兩棒都不受安培力，則cd將做勻加速運(yùn)動(dòng)，兩者距離將增大，故D錯(cuò)誤；由以上分析得知，當(dāng)兩金屬棒的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定時(shí)，兩棒速度之差一定，回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流一定，兩棒所受的安培力都保持不變，一起以相同的加速度做勻加速運(yùn)動(dòng)，由于兩者距離不斷增大，穿過(guò)回路的磁通量增大，由楞次定律判斷可知，金屬棒ab上的電流方向是由b向a，故C錯(cuò)誤；設(shè)cd棒的質(zhì)量為m，則根據(jù)牛頓第二定律得：對(duì)整體：F＝3ma，對(duì)cd棒：F－FA＝ma，解得FA＝eq\f(2,3)F，故B正確。二、多項(xiàng)選擇題6．(2019·江蘇七市調(diào)研)某手持式考試金屬探測(cè)器如圖所示，它能檢查出考生違規(guī)攜帶的電子通訊、儲(chǔ)存設(shè)備。工作時(shí)，探測(cè)環(huán)中的發(fā)射線圈通以正弦式電流，附近的被測(cè)金屬物中感應(yīng)出電流，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)反過(guò)來(lái)影響探測(cè)器線圈中的電流，使探測(cè)器發(fā)出警報(bào)。則()A．被測(cè)金屬物中產(chǎn)生的是恒定電流B．被測(cè)金屬物中產(chǎn)生的是交變電流C．探測(cè)器與被測(cè)金屬物相對(duì)靜止時(shí)也能發(fā)出警報(bào)D．違規(guī)攜帶的手機(jī)只有發(fā)出通訊信號(hào)時(shí)才會(huì)被探測(cè)到解析：選BC因?yàn)樘綔y(cè)環(huán)中的發(fā)射線圈通以正弦式電流，正弦式變化的電流產(chǎn)生交變的磁場(chǎng)，所以被測(cè)金屬物中產(chǎn)生的是交變電場(chǎng)，形成交變電流，A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；探測(cè)器應(yīng)用的原理是渦流，相對(duì)靜止也可以產(chǎn)生渦流，C項(xiàng)正確；只要是金屬物品就會(huì)產(chǎn)生渦流現(xiàn)象，手機(jī)是金屬制品，不發(fā)信號(hào)也會(huì)被探測(cè)到，D項(xiàng)錯(cuò)誤。7．如圖(a)、(b)所示的電路中，電阻R和自感線圈L的電阻值都很小，且小于燈泡A的電阻，接通S，使電路達(dá)到穩(wěn)定，燈泡A發(fā)光，則()A．在電路(a)中，斷開(kāi)S，A將漸漸變暗B．在電路(a)中，斷開(kāi)S，A將先變得更亮，然后漸漸變暗C．在電路(b)中，斷開(kāi)S，A將漸漸變暗D．在電路(b)中，斷開(kāi)S，A將先變得更亮，然后漸漸變暗解析：選AD在電路(a)中，斷開(kāi)S，由于線圈阻礙電流變小，導(dǎo)致燈泡A將逐漸變暗，故A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；在電路(b)中，由于電阻R和自感線圈L的電阻值都很小，所以通過(guò)燈泡的電流比通過(guò)線圈的電流小，斷開(kāi)S時(shí)，線圈阻礙電流變小，A將先變得更亮，然后逐漸變暗，故C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確。8．(2019·南京模擬)勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直紙面，規(guī)定垂直紙面向里的方向?yàn)檎?，磁感?yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖甲所示。在磁場(chǎng)中有一細(xì)金屬圓環(huán)，圓環(huán)平面位于紙面內(nèi)，如圖乙所示(磁場(chǎng)未畫出)。用I1、I2、I3分別表示Oa、ab、bc段的感應(yīng)電流，F(xiàn)1、F2、F3分別表示電流為I1、I2、I3時(shí)，金屬圓環(huán)上很小一段受到的安培力，則()A．I1沿逆時(shí)針?lè)较颍琁2沿順時(shí)針?lè)较駼．I2沿逆時(shí)針?lè)较?，I3沿順時(shí)針?lè)较駽．F1方向指向圓心，F(xiàn)2方向指向圓心D．F2方向背離圓心向外，F(xiàn)3方向指向圓心解析：選AD在Oa段，磁場(chǎng)垂直紙面向里且均勻增強(qiáng)，根據(jù)楞次定律可判斷圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向是逆時(shí)針的，同理，ab、bc段產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向是順時(shí)針的，A正確，B錯(cuò)誤；根據(jù)左手定則可判斷Oa、ab、bc段對(duì)應(yīng)金屬圓環(huán)上很小一段受到的安培力的方向，F(xiàn)1、F3方向指向圓心，而F2方向背離圓心向外，C錯(cuò)誤，D正確。9.如圖所示，一水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)區(qū)域的高度為h，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。質(zhì)量為m、電阻為R、粗細(xì)均勻的矩形線圈，ab＝L，bc＝h，該線圈從cd邊離磁場(chǎng)上邊界高度H＝eq\f(mgR2,2gB4L4)處自由落下，不計(jì)空氣阻力，重力加速度為g，設(shè)cd邊始終保持水平，則()A．cd邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度大小v＝eq\f(mgR,2B2L2)B．cd邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)其兩端電壓Ucd＝eq\f(mgR,2BL＋h)C．線圈穿過(guò)磁場(chǎng)的時(shí)間t＝eq\f(2hBL2,mgR)D．線圈穿過(guò)磁場(chǎng)過(guò)程中，回路中產(chǎn)生的熱量Q＝2mgh解析：選CD由題意可知，線圈從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到cd邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)做自由落體運(yùn)動(dòng)，故cd邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度大小滿足v2＝2gH，解得v＝eq\f(mgR,B2L2)，故A錯(cuò)誤；cd邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)其兩端電壓Ucd＝Ieq\f(L＋2h,2L＋h)R，IR＝BLv，解得Ucd＝eq\f(mgRL＋2h,2BLL＋h)，故B錯(cuò)誤；cd邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)受安培力F＝BIL＝eq\f(BL2v,R)＝mg，所以線圈勻速穿過(guò)磁場(chǎng)，時(shí)間t＝eq\f(2h,v)＝eq\f(2hBL2,mgR)，故C正確；回路中產(chǎn)生的熱量等于重力勢(shì)能的減少量，即Q＝2mgh，故D正確。三、計(jì)算題10．(2019·無(wú)錫期末)高頻焊接是一種常用的焊接方法，圖甲是焊接的原理示意圖。將半徑為r＝10cm的待焊接的環(huán)形金屬工件放在線圈中，然后在線圈中通以高頻變化電流，線圈產(chǎn)生垂直于工件所在平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示，t＝0時(shí)刻磁場(chǎng)方向垂直線圈所在平面向外。工件非焊接部分單位長(zhǎng)度上的電阻R0＝1.0×10－3Ω·m－1，焊縫處的接觸電阻為工件非焊接部分電阻的9倍，焊接的縫寬非常小，不計(jì)溫度變化對(duì)電阻的影響。(1)在圖丙中畫出感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的i-t圖像(以逆時(shí)針?lè)较螂娏鳛檎?，并寫出必要的計(jì)算過(guò)程；(2)求環(huán)形金屬工件中感應(yīng)電流的有效值；(3)求t＝0.30s內(nèi)電流通過(guò)焊接處所產(chǎn)生的焦耳熱。解析：(1)環(huán)形金屬工件電阻為R＝2πrR0＋9×2πrR0＝20πrR0＝6.28×10－3Ω在0～eq\f(2T,3)時(shí)間內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E＝eq\f(ΔB,Δt)·πr2＝6.28V電流為I＝eq\f(E,R)＝1.0×103A由楞次定律得到電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針，I-t關(guān)系圖像如圖所示。(2)在一個(gè)周期內(nèi)：I有效2RT＝I2Req\f(2T,3)解得：I有效＝eq\f(1000\r(6),3)A＝816A。(3)焊接處的電阻為R′＝9×2πrR0＝5.65×10－3Ω則在t＝0.30s內(nèi)電流通過(guò)焊接處所產(chǎn)生的焦耳熱為Q＝I有效2R′t＝1.13×103J。答案：(1)見(jiàn)解析圖(2)816A(3)1.13×103J11．(2019·南京、鹽城模擬)如圖所示，絕緣斜面傾角為θ，虛線下方有方向垂直于斜面向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，虛線與斜面底邊平行。將質(zhì)量為m，電阻為R，邊長(zhǎng)為l的正方形金屬框abcd從斜面上由靜止釋放，釋放時(shí)cd邊與磁場(chǎng)邊界距離為x0，不計(jì)摩擦，重力加速度為g。求：(1)金屬框cd邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，因切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小E；(2)金屬框cd邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的加速度大小a；(3)金屬框進(jìn)入磁場(chǎng)的整個(gè)過(guò)程中，通過(guò)金屬框的電荷量q。解析：(1)金屬框進(jìn)入磁場(chǎng)前機(jī)械能守恒，mgx0sinθ＝eq\f(1,2)mv2金屬框cd邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)因切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為E＝Blv解得E＝Bleq\r(2gx0sinθ)。(2)感應(yīng)電流I＝eq\f(E,R)安培力FA＝IlB取沿斜面向下為正方向，對(duì)于金屬框mgsinθ－FA＝ma解得a＝gsinθ－eq