（江苏专用）2020高考物理二轮复习 第一部分 专题四 电路与电磁感应 第二讲 楞次定律 法拉第电磁

第二讲楞次定律法拉第电磁感应定律——课前自测诊断卷考点一楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用1.[考查楞次定律及其应用][多选](2018·全国卷Ⅲ)如图(a)，在同一平面内固定有一长直导线PQ和一导线框R，R在PQ的右侧。导线PQ中通有正弦交流电i，i的变化如图(b)所示，规定从Q到P为电流正方向。导线框R中的感应电动势()A．在t＝T4时为零B．在t＝T2时改变方向C．在t＝T2时最大，且沿顺时针方向D．在t＝T时最大，且沿顺时针方向解析：选AC在t＝T4时，交流电图线斜率为0，即磁场变化率为0，由E＝ΔΦΔt＝ΔBΔtS知，E＝0，故A正确。在t＝T2和t＝T时，图线斜率最大，在t＝T2和t＝T时感应电动势最大。在T4到T2之间，电流由Q向P减弱，导线在R处产生垂直纸面向里的磁场，且磁场减弱，由楞次定律知，R产生的感应电流的磁场方向也垂直纸面向里，则R中感应电动势沿顺时针方向，同理可判断在T2到34T时，R中电动势也为顺时针方向，在34T到54T时，R中电动势为逆时针方向，C正确，B、D错误。2．[考查法拉第电磁感应定律的应用][多选](2019·南京、盐城三模)目前无线电能传输技术已经比较成熟，如图所示为一种非接触式电源供应系统。这种系统基于电磁感应原理可无线传输电能，两个感应线圈可以放置在左右相邻位置。利用这一原理，可以实现对手机进行无线充电，不计线圈的电阻。下列说法正确的是()A．若A线圈中输入恒定电流，B线圈中就会产生感应电动势B．只有A线圈中输入变化的电流，B线圈中才会产生感应电动势C．在电能传输中，若只增加A、B间的距离，B线圈中感应电动势变大D．若只增加A线圈中电流的变化率，B线圈中感应电动势变大解析：选BD根据感应电流产生的条件，若A线圈中输入恒定的电流，则A产生恒定的磁场，B中的磁通量不发生变化，则B线圈中就不会产生感应电动势，故A错误；A线圈中输入变化的电流，B线圈中会产生感应电动势，故B正确；法拉第电磁感应定律：E＝ΔΦΔt可得，A线圈中电流变化越快，A线圈中电流产生的磁场变化越快，B线圈中感应电动势越大，增大A、B间的距离，不能使B线圈中感应电动势变大，故C错误，D正确。3．[考查感生电动势][多选]在如图甲所示的电路中，螺线管匝数n＝1250匝，横截面积S＝20cm2，螺旋管导线电阻r＝1Ω，R1＝4Ω，R2＝5Ω，C＝20μF。在一段时间内，竖直向下穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按如图乙所示的规律变化，下列说法正确的是()A．螺线管中产生的感应电动势为1000VB．闭合S，电路中的电流稳定后，电容器下极板带负电C．闭合S，电路中的电流稳定后，通过电阻R1的电流为0.1AD．闭合S，电路中的电流稳定后，再断开S，以后流经R2的电荷量为1.0×10－5C解析：选CD根据法拉第电磁感应定律：E＝nΔΦΔt＝nSΔBΔt＝1250×0.82×20×10－4V＝1.0V，故A错误；根据楞次定律可知回路中产生的电流方向是逆时针，所以电容器下极板带正电，故B错误；根据闭合电路欧姆定律，有：I＝ER1＋R2＋r＝14＋5＋1A＝0.1A，故C正确；S断开后，流经R2的电荷量即为S闭合时电容器极板上所带的电荷量Q，电容器两端的电压：U＝IR2＝0.1×5V＝0.5V，流经R2的电荷量：Q＝CU＝20×10－6×0.5C＝1.0×10－5C，故D正确。4．[考查动生电动势与楞次定律][多选]如图甲所示，一宽为l的匀强磁场区域，磁场方向垂直于纸面向里。一个边长为a(l＞a)的正方形导线框ABCD位于纸面内，以垂直于磁场边界的恒定速度v通过该磁场区域，导线框电阻为R。在运动过程中，线框有一条边始终与磁场区域的边界平行，取线框刚进入磁场的时刻t＝0，线框中感应电流随时间变化规律的I­t图像如图乙所示。下列说法正确的是()A．在第1s内，线框中感应电流为逆时针方向，大小恒定为0.3AB．在第2s内，穿过线框的磁通量最大，感应电流大小恒定为0.6AC．在第3s内，线框中感应电流方向为顺时针方向，大小恒定为0.3AD．在第1s内，线框中C点电势高于D点电势，感应电流大小为0解析：选AC在第1s内，线框向磁场中运动，穿过线框的磁通量均匀增加，感应电流为逆时针方向(取为正方向)，电流大小恒定，由题图乙可知I＝0.3A，选项A正确；在第2s内，整个线框在磁场中运动，穿过线框的磁通量最大且不变，没有感应电流，选项B错误；在第3s内，线框从磁场中出来，磁通量均匀减小，感应电流为顺时针方向(为负方向)，大小恒定，I＝0.3A，选项C正确；在第1s内，由楞次定律判断出线框中感应电流方向沿逆时针方向，则C点电势低于D点电势，选项D错误。5．[考查电磁感应定律和楞次定律的应用]如图甲所示，正方形闭合线圈abcd边长为10cm，总电阻为2.0Ω，匝数为100匝，放在垂直于纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示。求：(1)在0～2s内线圈中感应电动势的大小；(2)在t＝1.0s时线圈的ad边所受安培力的大小和方向；(3)线圈中感应电流的有效值。解析：(1)在0～2s内线圈中感应电动势的大小为E1＝nΔΦ1Δt1＝nSΔB1Δt1＝1V。(2)在t＝1.0s时，I1＝E1R＝0.5A，由题图乙可知，B1＝1T，则F＝nB1I1L＝5.0N根据楞次定律，流过ad边的电流方向由a到d，由左手定则可知，ad边所受安培力的方向垂直ad向右。(3)在0～2s内I1＝0.5A在2～3s内，线圈中感应电动势的大小为E2，E2＝nΔΦ2Δt2＝nSΔB2Δt2＝2V，I2＝E2R＝1A设线圈中感应电流的有效值为I，则I12Rt1＋I22Rt2＝I2Rt，解得I＝22A。答案：(1)1V(2)5.0N垂直ad向右(3)22A考点二电磁感应中的图像问题6.[考查电磁感应中的Φ­t图像]穿过某闭合回路的磁通量Φ随时间t变化的图像分别如图中的①～④所示，下列说法正确的是()A．图①有感应电动势，且大小恒定不变B．图②产生的感应电动势一直在变大C．图③在0～t1时间内的感应电动势是t1～t2时间内感应电动势的2倍D．图④产生的感应电动势先变大再变小解析：选C图①中磁通量没有变化，因此没有感应电动势，故A错误；图②中的磁通量均匀增加，图像的斜率不变，因此感应电动势不变，故B错误；图③在0～t1时间内的斜率是t1～t2时间内斜率的2倍，所以在0～t1时间内感应电动势是t1～t2时间内感应电动势的2倍，故C正确；图④的斜率大小先减小后增大，故产生的感应电动势先变小再变大，故D错误。7．[考查电磁感应中的B­t图像][多选]如图甲所示，两根间距为L的粗糙导轨水平放置，在导轨上垂直导轨放置一根导体棒MN，导体棒MN接入回路中电阻为R，与导轨接触良好，且处在竖直向上的匀强磁场B1中。导轨的左端与一个半径为l的导线圈连接，P、Q两点距离很小，导线圈内存在着竖直向下的磁场B2，磁感应强度B2随时间变化的图像如图乙所示。已知导体棒MN始终保持静止状态，导轨与导线圈电阻不计，则在B2均匀减弱的过程中，下列说法正确的是()A．导体棒MN受到水平向左的摩擦力B．导体棒MN受到水平向右的摩擦力C．摩擦力大小为B1πB2Rt2LD．摩擦力大小为B1πB2l2Rt2L解析：选BD根据楞次定律和安培定则可知，导线圈内的感应电流方向为顺时针，根据左手定则，导体棒MN受到水平向左的安培力，根据平衡条件可知导体棒MN受到水平向右的摩擦力，故B正确，A错误；根据法拉第电磁感应定律有E＝ΔΦΔt＝SΔBΔt＝B2πl2t2，由欧姆定律可知I＝ER，安培力为F＝B1IL，摩擦力大小为f＝F＝πB1B2l2LRt2，故D正确，C错误。8．[考查电磁感应中的F­x图像问题](2019·江苏南京师大附中高考模拟)如图所示，一等腰三角形闭合金属框架置于与匀强磁场方向垂直的平面内，其底边与磁场右边界平行，在把框架从磁场中水平向右匀速拉出磁场的过程中，下列关于拉力F随框架顶点离开磁场右边界距离x变化的图像中，正确的是()解析：选D设等腰三角形的顶角为2α，此过程产生的感应电动势为：E＝BLv＝B·2xtanα·v＝2Btanαv·x，感应电流为：I＝ER＝2Btanαv·xR，线框受到的安培力为：F安＝BIL＝B×2Btanαv·xR·2xtanα＝4B2vtan2α·x2R，线框做匀速直线运动，由平衡条件可得：F＝F安，由数学知识可知D选项正确，A、B、C错误。9．[对电磁感应图像问题的综合考查](2019·江苏七市二模)如图所示，光滑水平杆上套一导体圆环，条形磁铁平行于水平杆固定放置，t＝0时刻，导体环在磁铁左侧O点获得一个向右的初速度，经过t0时间停在磁铁右侧O1点，O、O1两点间距离为x0，且两点关于磁铁左右对称。上述过程中，下列描述穿过导体环的磁通量Φ、导体环所受安培力F随位移x变化的关系图线，以及速度v、电流i随时间t变化的关系图线可能正确的是()解析：选D根据条形磁铁磁场的对称性，导体环在O和O1的磁通量是一样的，等大同向，故A错误；根据楞次定律，导体环受到的阻力一直与速度方向相反，故受力一直向左，不存在力反向的情况，故B错误；导体环在OO1中点的磁通量变化率为0，故在该点受安培力大小为0，图中速度无斜率为0点，故C错误；开始导体环靠近磁极磁通量增加，磁通量变化率可能会增加，故电流增大，之后磁通量变化率会变小，故电流会减小；过了OO1中点磁通量减少，因此产生电流反向，磁通量变化率增加，故电流反向增大，靠近O1时随着速度减小磁通量变化率逐渐减至0，电流也逐渐减小到0，故D正确。考点三自感现象和涡流10.[考查自感现象的影响因素](2019·江苏盐城中学模拟)如图所示，将带铁芯的电感器L与灯泡A串联，再与另一个完全相同的灯泡B并联，接在以正弦交流信号发生器为电源的两端。通过调节交流信号发生器上的旋钮，可以改变输出电压和信号的频率。闭合开关S，A、B两灯均发光。关于该实验，下列说法中正确的是()A．保持交流信号频率不变，适当提高输出电压，发现A灯始终比B灯亮B．保持输出电压和信号频率不变，撤去铁芯后，发现A灯比原来亮C．保持输出电压不变，提高交流信号频率，发现A、B灯均变亮D．断开开关S，发现B灯闪亮一下，然后熄灭解析：选B电感线圈对交流电有阻碍作用，所以流过A的电流始终小于流过B的电流，则保持交流信号频率不变，适当提高输出电压，发现A灯始终比B灯暗，故A错误；保持输出电压和信号频率不变，撤去铁芯后，线圈对交流电的阻碍作用减小，发现A灯比原来亮，故B正确；保持输出电压不变，提高交流信号频率，线圈对交流电的阻碍作用增大，则A灯变暗，故C错误；待电路稳定后断开开关，L中产生自感电动势，相当于电源，A、B两灯串联，同时逐渐变暗，由于原来L中的电流小于流过B灯的电流，所以B灯不会闪亮，故D错误。11．[考查含二极管的自感现象][多选]如图所示的电路中，电感L的自感系数很大，电阻可忽略，D为理想二极管。下列说法正确的有()A．当S闭合时，L1立即变亮，L2逐渐变亮B．当S闭合时，L1一直不亮，L2逐渐变亮C．当S断开时，L2立即熄灭D．当S断开时，L1突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭解析：选BD当S闭合时，因二极管加上了反向电压，故电流在二极管截止，L1一直不亮；通过线圈的电流增加，感应电动势阻碍电流增加，故使得L2逐渐变亮，选项B正确，A错误；当S断开时，由于线圈自感电动势阻碍电流的减小，故通过L2的电流要在L2－L1－D－L之中形成新的回路，故L1突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭，选项C错误，D正确。12．[考查自感现象在电磁继电器中的应用]如图所示，铁芯上绕有线圈A和B，线圈A与电源连接，线圈B与理想发光二极管D相连，衔铁E连接弹簧K控制触头C的通断，忽略A的自感。下列说法正确的是()A．闭合S，D闪亮一下B．闭合S，C将会过一小段时间接通C．断开S，D不会闪亮D．断开S，C将会过一小段时间断开解析：选D当闭合S时，穿过线圈B的磁通量要增加，根据楞次定律(增反减同)，结合右手螺旋定则可知，线圈