2019届高考物理二轮复习楞次定律法拉第电磁感应定律 作业(全国通用)

专题四·第二讲楞次定律法拉第电磁感应定律——课前自测诊断卷1.[[多选]如图所示，两根固定的硬质平行直导线及虚线AB在同一平面内，两导线关于AB对称，导线中通有大小相等、方向相同的恒定电流I，将与两平行直导线位于同一平面内的硬质矩形金属线框，从图中实线位置向右平移到虚线位置的过程中，下列说法正确的是()A．线框中的感应电流先沿顺时针方向后沿逆时针方向B．线框中的感应电流一直沿顺时针方向C．线框受到的安培力方向先向左后向右D．线框受到的安培力方向一直向左解析：选BD根据安培定则和磁场的叠加原理判断得知，在AB右侧磁场方向垂直纸面向外，AB左侧磁场方向垂直纸面向里。

当导线框位于AB左侧向右运动时，导线框中的磁场方向垂直纸面向里，磁通量减小，根据楞次定律可知，感应电流方向为顺时针方向；当导线框经过AB时，导线框中的磁场方向先垂直纸面向里，后垂直纸面向外，磁通量先减小，后增大，根据楞次定律，可知感应电流方向为顺时针方向；当导线框在AB右侧并向右运动时，导线框中的磁场方向垂直纸面向外，磁通量增加，根据楞次定律可知，感应电流方向为顺时针方向，则可知电流方向一直为顺时针方向，B正确，A错误。

根据楞次定律可知，线框受到的安培力的方向一定与线框的运动方向相反，故安培力一直向左，C错误，D正确。

2．[考查地磁场中的电磁感应现象]如图，沿东西方向站立的两同学(左西右东)做“摇绳发电”实验：把一条长导线的两端连在一个灵敏电流计(零刻度在表盘中央)的两个接线柱上，形成闭合回路，然后迅速摇动MN这段“绳”。

假设图中情景发生在赤道处，则下列说法正确的是()A．当“绳”摇到最高点时，“绳”中电流最大B．当“绳”摇到最低点时，“绳”受到的安培力最大C．当“绳”向下运动时，N点电势比M点电势高D．摇“绳”过程中，灵敏电流计指针的偏转方向不变解析：选C当“绳”摇到最高点时，绳转动的速度方向与地磁场方向平行，不切割磁感线，感应电流最小，故A错误。

当“绳”摇到最低点时，绳转动的速度方向与地磁场方向平行，不切割磁感线，感应电流最小，绳受到的安培力也最小，故B错误。

当“绳”向下运动时，地磁场向北，根据右手定则判断可知，“绳”中N点电势比M点电势高，故C 正确。

在摇“绳”过程中，当“绳”向下运动和向上运动时，“绳”切割磁感线的方向不同，则感应电流的方向不同，即灵敏电流计指针的偏转方向改变，故D错误。

3．[考查永磁体周围磁场中的电磁感应现象][多选]有一个铜盘，与支架之间的阻力非常小，因此轻轻拨动它，就能长时间地绕轴自由转动。

如果在转动时把蹄形磁铁的两极放在铜盘边缘，但并不与铜盘接触，如图所示。

下列说法正确的是()A．铜盘能够在较短的时间内停止转动B．铜盘在转动过程中磁通量将不断减小C．铜盘在转动过程中产生的感应电动势将不断减小D．铜盘边缘的电势高于圆心的电势解析：选ACD当铜盘转动时，切割磁感线，产生感应电动势，由于电路闭合，则有感应电流，处于磁场中受到安培力作用，此力阻碍铜盘转动，铜盘能够在较短的时间内停止转动，选项A正确；铜盘在转动过程中磁通量不变，选项B错误；铜盘在转动过程中，由于转动速度减小，则产生的感应电动势将不断减小，选项C正确；由右手定则可知，铜盘边缘的电势高于圆心的电势，选项D正确。

4．[考查电磁铁周围磁场中的电磁感应现象(二次感应问题)][多选]如图所示，水平放置的两光滑轨道上有可自由移动的金属棒P Q、MN，P Q所处的水平光滑轨道内有垂直纸面向里的匀强磁场，当P Q在外力的作用下运动时，闭合开关S，MN在安培力的作用下向右运动，则P Q所做的运动可能是()A．向右加速运动B．向左加速运动C．向右减速运动D．向左减速运动解析：选BC逆推法：根据右手螺旋定则可知，导线ab在MN所在处产生的磁场方向垂直纸面向里，MN在安培力作用下向右运动，说明MN受到的安培力向右，由左手定则可知，MN中的电流方向由M指向N，由右手螺旋定则可知，线圈L1中感应磁场方向竖直向上，由楞次定律可知，线圈L2中磁通量的变化情况为向上减小或向下增加，由右手螺旋定则可知，P Q 中的电流从Q 到P 且逐渐减小或从P 到Q 且逐渐增大，再由右手定则可知，P Q 可能是向左加速运动或向右减速运动。

故B 、C 正确，A 、D 错误。

顺序推理法：对选项A ，P Q 向右加速运动，L 2上端为N 极且磁通量增加，由楞次定律可推出L 1的下端为N 极，电流由N 到M ，S 闭合时MN 向左运动，故A 错误。

同理，可分析得出B 、C 正确，D 错误。

5.[如图所示，在边长为a 的正方形区域内，有以对角线为边界、垂直于纸面的两个匀强磁场，磁感应强度大小相同、方向相反，纸面内一边长为a 的正方形导线框沿x 轴匀速穿过磁场区域，t ＝0时刻恰好开始进入磁场区域，以顺时针方向为导线框中电流的正方向，下列选项中能够正确表示电流与位移关系的是( )解析：选B 在x ∈(0，a )时，右边框切割磁感线产生感应电流，电流大小i ＝B (a －x )v －Bx v R ＝B v R (a －2x )，其中x ∈⎝⎛⎭⎫0，a 2时，方向为顺时针；x ＝a 2时，导线框中感应电流为零；x ∈⎝⎛⎭⎫a 2，a 时，方向为逆时针。

在x ∈(a,2a )时，左边框切割磁感线产生感应电流，感应电流大小i ＝B [a －(x －a )]v －B (x －a )v R ＝B v R(3a －2x )，其中x ∈⎝⎛⎭⎫a ，32a 时，方向为逆时针；x ＝32a 时，导线框中感应电流为零；x ∈⎝⎛⎭⎫32a ，2a 时，方向为顺时针，所以B 正确，A 、C 、D 错误。

6．[考查根据图像分析电磁感应过程][多选]如图甲所示，一正方形线框放在光滑绝缘的水平面上，在水平向右的拉力作用下从图示位置始终向右做匀加速运动，线框右侧有一垂直于水平面向下的匀强磁场，线框的右边始终与磁场的边界平行，线框的质量为1 kg ，电阻为1 Ω，整个运动过程中，拉力的大小随时间变化如图乙所示，则( )A ．线框运动的加速度大小为5 m/s 2B ．线框刚好完全进入磁场时的时间为t ＝1.2 sC ．线框的边长为0.55 mD ．磁场的磁感应强度大小为1.1 T解析：选AB 由题图乙可知，线框在磁场外受到的合力为5 N ，则运动的加速度大小a ＝F m ＝51m/s 2＝5 m/s 2，A 项正确；线框进入磁场的过程中，F －B 2L 2at R ＝ma ，即F ＝B 2L 2at R ＋ma ，线框刚进入磁场时，10＝B 2L 2R ×5×1＋5，刚好完全进磁场时11＝B 2L 2R×5×t ＋5，求得t ＝1.2 s ，B 项正确；线框的边长为L ＝12×5×(1.22－12)m ＝1.1 m ，C 项错误；由B 2L 2R ＝1得磁感应强度B ＝1011T ，D 项错误。

7.[在匀强磁场中以ON 所在的直线为轴匀速转动，角速度为ω，已知OM 边长为l ，∠MON ＝θ，匀强磁场垂直于ON 向右，磁感应强度大小为B ，下列说法正确的是( )A ．导线框OMN 内产生大小恒定的电流B ．截掉导线MN ，则电动势最大值变小C ．导线框OMN 产生的电流方向为OMNOD ．导线框OMN 内产生的电动势最大值为12Bl 2ωsin θcos θ 解析：选D 当导线框OMN 以ON 所在的直线为轴匀速转动时，线框内产生正弦交变电流，选项A 错误；导线MN 不切割磁感线，则截掉导线MN ，则电动势最大值不变，选项B 错误；导线框OMN 产生的电流方向不断变化，选项C 错误；导线框OMN 内产生的电动势最大值为E m ＝BωS ＝12Bl 2ωsin θcos θ，选项D 正确。

8．[考查线框在磁场中平动问题][多选]如图所示，P Q 、MN 为两根光滑绝缘且固定的平行轨道，两轨道间的宽度为L ，轨道斜面与水平面成θ角。

在矩形abdc 内存在方向垂直轨道斜面向下、磁感应强度为B 的匀强磁场，已知ab 、cd 间的距离为3d 。

有一质量为m 、长为L 、宽为d 的矩形金属线圈ABCD 放置在轨道上，开始时线圈AB 边与磁场边界ab 重合。

现让线圈由静止出发沿轨道下滑，从AB 边进入磁场到CD 边进入磁场的过程中，流过线圈的电荷量为q 。

线圈通过磁场的总时间为t ，重力加速度为g 。

下列说法正确的是( )A ．线圈在磁场中不可能做匀加速直线运动B ．线圈的电阻为R ＝BLd qC ．线圈CD 边刚好通过磁场下边界时，线圈的速度大小为v ＝mgt sin θ－BLq mD ．线圈在时间t 内电阻的发热量为Q ＝4mgd sin θ－(mgt sin θ－2BLq )22m解析：选BD 线圈全部进入磁场后，磁通量不变，感应电流为0，不受安培力作用，做匀加速直线运动，故A 错误；从AB 边进入磁场到CD 边进入磁场的过程中，通过回路的电荷量q ＝I Δt ＝E R Δt ＝ΔΦR ＝BLd R ，线圈的电阻为R ＝BLd q ，故B 正确；设线圈CD 边刚好通过磁场下边界时，线圈的速度大小为v ，根据动量定理可得mgt sin θ－BL I t ′＝m v －0，It ′＝2q ，解得线圈的速度大小为v ＝mgt sin θ－2BLq m，故C 错误；由能量守恒定律有mg ·4d sin θ＝12m v 2＋Q ，解得Q ＝4mgd sin θ－(mgt sin θ－2BLq )22m，故D 正确。

9.[[多选]如图所示，半径为r 的半圆弧光滑金属导轨ab 垂直放置在磁感应强度为B 的匀强磁场中，现有一导体棒Oc 可绕半圆形导轨的圆心O 点逆时针旋转，转动过程中导体棒接入的电阻为R 0，导体棒与导轨始终接触良好，导轨电阻不计。

在导轨的右端点b 和圆心O 有两根引线分别接在电容器C 和总阻值为R 的滑动变阻器两端。

现让导体棒从b 端向a 端转动，下列说法正确的是( )A ．导体棒在转动过程中c 端电势高B ．滑片P 置于最右端不动，且导体棒以角速度ω匀速转动时外力的功率为B 2r 4ω2R ＋R 0C ．导体棒以角速度ω匀速转动时，将P 从最右端滑到最左端的过程中C 的放电量为CBr 2ωR 2(R ＋R 0)D ．滑片P 置于中间不动，均匀增大转速时导体棒所受的外力和C 上的电荷量都均匀增大解析：选CD 导体棒Oc 转动过程中由右手定则知电流由c 向O 流动，因导体棒相当于电源，故c 端是电源的负极，电势低，故A 项错误；导体棒匀速转动时产生的电动势为E＝Br ·r 2ω，因此回路中的电流为I ＝Br 2ω2(R ＋R 0)，于是对应外力的功率为P ＝I 2(R ＋R 0)＝B 2r 4ω24(R ＋R 0)，故B 项错误；导体棒稳定转动时，电动势恒定，将滑片P 从最右端滑向最左端的过程中C 的电压从U ＝E R ＋R 0R ＝BRωr 22(R ＋R 0)逐渐减小到零，对应放出的电荷量为Q ＝C (U －0)＝CBr 2ωR 2(R ＋R 0)，故C 项正确；滑片P 置于中间不动，增大转速时，回路中的电流为I ＝2Br 2πR ＋2R 0n 线性增大，因此安培力F ＝IrB ＝2B 2r 3πR ＋2R 0n 也线性增大，由于电流线性增大，滑动变阻器分配的电压线性增大，加在C 上的电压线性增大，因此它的带电量也线性增大，故D 项正确。