高考物理二輪復(fù)習(xí)檢測(cè)專題四第二講楞次定律法拉第電磁感應(yīng)定律課前自測(cè)診斷卷

專題四·第二講楞次定律法拉第電磁感應(yīng)定律——課前自測(cè)診斷卷考點(diǎn)一楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用1.[考查楞次定律及其應(yīng)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(dǎo)線PQ和一導(dǎo)線框R，R在PQ的右側(cè)。導(dǎo)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(dǎo)線框R中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)()A．在t＝eq\f(T,4)時(shí)為零B．在t＝eq\f(T,2)時(shí)改變方向C．在t＝eq\f(T,2)時(shí)最大，且沿順時(shí)針方向D．在t＝T時(shí)最大，且沿順時(shí)針方向解析：選AC在t＝eq\f(T,4)時(shí)，交流電圖線斜率為0，即磁場(chǎng)變化率為0，由E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔB,Δt)S知，E＝0，故A正確。在t＝eq\f(T,2)和t＝T時(shí)，圖線斜率最大，在t＝eq\f(T,2)和t＝T時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大。在eq\f(T,4)到eq\f(T,2)之間，電流由Q向P減弱，導(dǎo)線在R處產(chǎn)生垂直紙面向里的磁場(chǎng)，且磁場(chǎng)減弱，由楞次定律知，R產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向也垂直紙面向里，則R中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)沿順時(shí)針方向，同理可判斷在eq\f(T,2)到eq\f(3,4)T時(shí)，R中電動(dòng)勢(shì)也為順時(shí)針方向，在eq\f(3,4)T到eq\f(5,4)T時(shí)，R中電動(dòng)勢(shì)為逆時(shí)針方向，C正確，B、D錯(cuò)誤。2．[考查法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用]在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一個(gè)接有電容器的單匝導(dǎo)線回路，如圖所示，導(dǎo)線回路與勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，磁場(chǎng)均勻地增強(qiáng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化率eq\f(ΔB,Δt)＝5×10－2T/s，電容器電容C＝60μF，導(dǎo)線回路邊長L1＝8cm，L2＝5cm。則電容器上極板()×10－4C×10－4C×10－8C×10－8C解析：選C根據(jù)楞次定律知，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向是逆時(shí)針方向，則上極板帶正電。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得：E＝eq\f(ΔBS,Δt)＝5×10－2××0.08V＝2×10－4V，電容器帶電荷量為Q＝CU＝CE＝6×10－5×2×10－4×10－8C，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤。3．[考查感生電動(dòng)勢(shì)][多選]在如圖甲所示的電路中，螺線管匝數(shù)n＝1250匝，橫截面積S＝20cm2，螺旋管導(dǎo)線電阻r＝1Ω，R1＝4Ω，R2＝5Ω，C＝20μF。在一段時(shí)間內(nèi)，豎直向下穿過螺線管的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)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(yīng)電動(dòng)勢(shì)為1000VB．閉合S，電路中的電流穩(wěn)定后，電容器下極板帶負(fù)電C．閉合S，電路中的電流穩(wěn)定后，通過電阻R1的電流為0.1AD．閉合S，電路中的電流穩(wěn)定后，再斷開S，以后流經(jīng)R2×10－5C解析：選CD根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律：E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝nSeq\f(ΔB,Δt)＝1250×eq\,2)×20×10－4V＝1.0V，故A錯(cuò)誤；根據(jù)楞次定律可知回路中產(chǎn)生的電流方向是逆時(shí)針，所以電容器下極板帶正電，故B錯(cuò)誤；根據(jù)閉合電路歐姆定律，有：I＝eq\f(E,R1＋R2＋r)＝eq\f(1,4＋5＋1)A＝0.1A，故C正確；S斷開后，流經(jīng)R2的電荷量即為S閉合時(shí)電容器極板上所帶的電荷量Q，電容器兩端的電壓：U＝IR2×5V＝0.5V，流經(jīng)R2的電荷量：Q＝CU＝20×10－6××10－5C，故D正確。4．[考查動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)與楞次定律][多選]如圖甲所示，一寬為l的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里。一個(gè)邊長為a(l＞a)的正方形導(dǎo)線框ABCD位于紙面內(nèi)，以垂直于磁場(chǎng)邊界的恒定速度v通過該磁場(chǎng)區(qū)域，導(dǎo)線框電阻為R。在運(yùn)動(dòng)過程中，線框有一條邊始終與磁場(chǎng)區(qū)域的邊界平行，取線框剛進(jìn)入磁場(chǎng)的時(shí)刻t＝0，線框中感應(yīng)電流隨時(shí)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1s內(nèi)，線框中感應(yīng)電流為逆時(shí)針方向，大小恒定為0.3AB．在第2s內(nèi)，穿過線框的磁通量最大，感應(yīng)電流大小恒定為0.6AC．在第3s內(nèi)，線框中感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向，大小恒定為0.3AD．在第1s內(nèi)，線框中C點(diǎn)電勢(shì)高于D點(diǎn)電勢(shì)，感應(yīng)電流大小為0解析：選AC在第1s內(nèi)，線框向磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，穿過線框的磁通量均勻增加，感應(yīng)電流為逆時(shí)針方向(取為正方向)，電流大小恒定，由題圖乙可知I＝0.3A，選項(xiàng)A正確；在第2s內(nèi)，整個(gè)線框在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，穿過線框的磁通量最大且不變，沒有感應(yīng)電流，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；在第3s內(nèi)，線框從磁場(chǎng)中出來，磁通量均勻減小，感應(yīng)電流為順時(shí)針方向(為負(fù)方向)，大小恒定，I＝0.3A，選項(xiàng)C正確；在第1s內(nèi)，由楞次定律判斷出線框中感應(yīng)電流方向沿逆時(shí)針方向，則C點(diǎn)電勢(shì)低于D點(diǎn)電勢(shì)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。5．[考查電磁感應(yīng)定律和楞次定律的應(yīng)用]如圖甲所示，正方形閉合線圈abcd邊長為10cm，總電阻為2.0Ω，匝數(shù)為100匝，放在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示。求：(1)在0～2s內(nèi)線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小；(2)在t＝1.0s時(shí)線圈的ad邊所受安培力的大小和方向；(3)線圈中感應(yīng)電流的有效值。解析：(1)在0～2s內(nèi)線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為E1＝neq\f(ΔΦ1,Δt1)＝nSeq\f(ΔB1,Δt1)＝1V。(2)在t＝1.0s時(shí)，I1＝eq\f(E1,R)＝0.5A，由題圖乙可知，B1＝1T，則F＝nB1I1L＝5.0N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0～2s內(nèi)I1＝0.5A在2～3s內(nèi)，線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為E2，E2＝neq\f(ΔΦ2,Δt2)＝nSeq\f(ΔB2,Δt2)＝2V，I2＝eq\f(E2,R)＝1A設(shè)線圈中感應(yīng)電流的有效值為I，則I12Rt1＋I(xiàn)22Rt2＝I2Rt，解得I＝eq\f(\r(2),2)A。答案：(1)1V(2)5.0N垂直ad向右(3)eq\f(\r(2),2)A考點(diǎn)二電磁感應(yīng)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(shí)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(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中磁通量沒有變化，因此沒有感應(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。7．[考查感應(yīng)電流的功率和安培力的圖像問題][多選]如圖所示，粗細(xì)均勻的矩形金屬導(dǎo)體線框abcd固定于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直線框所在平面，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)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(yīng)強(qiáng)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(shí)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(yīng)定律：E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝neq\f(ΔB,Δt)S可知，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小不變，所以感應(yīng)電流大小也不變，ab邊熱功率P＝I2R，恒定不變，A正確，B錯(cuò)誤；根據(jù)安培力公式F＝BIL，因?yàn)殡娏鞔笮　b邊長度不變，安培力與磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比，根據(jù)左手定則判定方向，可知C錯(cuò)誤，D正確。8．[考查傾斜導(dǎo)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0～9.9Ω，導(dǎo)軌所在空間存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于軌道平面向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝0.5T。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(cè)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＝2m，取重力加速度g＝10m/s2，軌道足夠長且電阻不計(jì)(sin37＝0.6，cos37＝0.8)。則()A．金屬桿滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向是aPMbaB．金屬桿的質(zhì)量為m＝0.5kgC．金屬桿的接入電阻r＝2ΩD．當(dāng)R＝2Ω時(shí)，桿ab勻速下滑過程中R兩端電壓為8V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(yīng)電流方向?yàn)閍PMba，故A正確；當(dāng)速度達(dá)到最大時(shí)，金屬桿的加速度為零，即受力平衡，由平衡可知mgsinθ＝BIL＝eq\f(B2L2vm,R＋r)，vm＝eq\f(mgsinθ,B2L2)R＋eq\f(mgrsinθ,B2L2)，結(jié)合圖像可知：m＝0.33kg，r＝2Ω，故B錯(cuò)誤，C正確；當(dāng)R＝2Ω時(shí)，結(jié)合圖像，最終的速度為8m/s，根據(jù)電路知識(shí)：E＝BLv，I＝eq\f(E,R＋r)，U＝IR，解得：U＝4V，故D錯(cuò)誤。9．[考查電磁感應(yīng)中的B-t圖像][多選]如圖甲所示，兩根間距為L的粗糙導(dǎo)軌水平放置，在導(dǎo)軌上垂直導(dǎo)軌放置一根導(dǎo)體棒MN，導(dǎo)體棒MN接入回路中電阻為R，與導(dǎo)軌接觸良好，且處在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B1中。導(dǎo)軌的左端與一個(gè)半徑為l的導(dǎo)線圈連接，P、Q兩點(diǎn)距離很小，導(dǎo)線圈內(nèi)存在著豎直向下的磁場(chǎng)B2，磁感應(yīng)強(qiáng)度B2隨時(shí)間變化的圖像如圖乙所示。已知導(dǎo)體棒MN始終保持靜止?fàn)顟B(tài)，導(dǎo)軌與導(dǎo)線圈電阻不計(jì)，則在B2均勻減弱的過程中，下列說法正確的是()A．導(dǎo)體棒MN受到水平向左的摩擦力B．導(dǎo)體棒MN受到水平向右的摩擦力C．摩擦力大小為B1eq\f(πB2R,t2)LD．摩擦力大小為B1eq\f(πB2l2,Rt2)L解析：選BD根據(jù)楞次定律和安培定則可知，導(dǎo)線圈內(nèi)的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針，根據(jù)左手定則，導(dǎo)體棒MN受到水平向左的安培力，根據(jù)平衡條件可知導(dǎo)體棒MN受到水平向右的摩擦力，故B正確，A錯(cuò)誤；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(SΔB,Δt)＝eq\f(B2πl(wèi)2,t2)，由歐姆定律可知I＝eq\f(E,R)，安培力為F＝B1IL，摩擦力大小為f＝F＝eq\f(πB1B2l2L,Rt2)，故D正確，C錯(cuò)誤?？键c(diǎn)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(shí)驗(yàn)的電路圖，A1、A2是兩個(gè)規(guī)格相同的小燈泡，閉合開關(guān)調(diào)節(jié)電阻R，使兩個(gè)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(shì)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(dòng)勢(shì)，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(cuò)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?yàn)閮芍凡⒙?lián)，并聯(lián)電壓相等，所以L和R兩端電勢(shì)差相同，故C錯(cuò)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(dòng)勢(shì)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(huì)閃亮，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。11．[考查含二極管的自感現(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(dāng)S閉合時(shí)，L1立即變亮，L2逐漸變亮B．當(dāng)S閉合時(shí)，L1一直不亮，L2逐漸變亮C．當(dāng)S斷開時(shí)，L2立即熄滅D．當(dāng)S斷開時(shí)，L1突然變亮，然后逐漸變暗至熄滅解析：選BD當(dāng)S閉合時(shí)，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(yīng)電動(dòng)勢(shì)阻礙電流增加，故使得L2逐漸變亮，選項(xiàng)B正確，A錯(cuò)誤；當(dāng)S斷開時(shí)，由于線圈自感電動(dòng)勢(shì)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，然后逐漸變暗至熄滅，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。12．[考查自感現(xiàn)象在電磁繼電器中的應(yīng)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(huì)過一小段時(shí)間接通C．?dāng)嚅_S，D不會(huì)閃亮D．?dāng)嚅_S，C將會(huì)過一小段時(shí)間斷開解析：選D當(dāng)閉合S時(shí)，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?yàn)槟鏁r(shí)針，而由于二極管順時(shí)針方向?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S時(shí)，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?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)過一小段時(shí)間斷開，故C錯(cuò)誤，D正確。13．[考查渦流現(xiàn)象]