专题15 楞次定律法拉第电磁感应定律原卷版电磁学部分.docx

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专题15楞次定律法拉第电磁感应定律原卷版电磁学部分

专题15楞次定律、法拉第电磁感应定律

考点1楞次定律、法拉第电磁感应定律

知识储备：

1．楞次定律中“阻碍”的表现

（1）阻碍磁通量的变化（增反减同）．

（2）阻碍物体间的相对运动（来拒去留）．

（3）阻碍原电流的变化（自感现象）．

2．楞次定律和右手定则的适用对象

（1）楞次定律：

一般适用于线圈面积不变，磁感应强度发生变化的情形．

（2）右手定则：

一般适用于导体棒切割磁感线的情形．

3．求感应电动势大小的五种类型

（1）磁通量变化型：

E＝n.

（2）磁感应强度变化型：

E＝nS.

（3）面积变化型：

E＝nB.

（4）平动切割型：

E＝Blv.

（5）转动切割型：

E＝nBl2ω.

注意：

公式E＝nS中的S是垂直于磁场方向的有效面积．

【典例1】（2020·江苏高二月考）如图（a）所示，一个电阻值为R、匝数为的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻连接成闭合回路，线圈的半径为在线圈中半径为的圆形区域内存在垂真于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间变化的关系图线如图（b）所示，图线与横、纵轴的交点坐标分别为和导线的电阻不计，在0至时间内，下列说法正确的是

A．中电流的方向由到通过

B．电流的大小为

C．线圈两端的电压大小为

D．通过电阻的电荷量

考点2电磁感应中的图像问题

1．问题分类

在电磁感应现象中，回路产生的感应电动势、感应电流及磁场对导线的作用力随时间的变化规律，也可用图像直观地表示出来，如It、Bt、Ex、Ix图像等．此问题可分为两类：

（1）由给定的电磁感应过程选出相应的物理量的函数图像．

（2）由给定的有关图像分析电磁感应过程，确定相关的物理量．

2．电磁感应图像问题的“三个关注”

【典例2】（2020·广西高三月考）如图甲所示区域有垂直于平面的磁场，磁场变化规律如图乙所示，设垂直面向里的磁场方向为正方向，金属线圈M与导线连接成闭合电路，N为独立的金属小圆环，N环套在穿过M线圈的铁芯上，下列说法正确的是（　　）

A．时间内闭合电路中有方向的电流

B．时间内闭合电路中有大小恒定方向不变的感应电流

C．时间内N环内有自右向左看顺时针方向的电流

D．时间内N环向右运动

考点3电磁感应中的电路和动力学问题

知识储备：

1.

2.

【典例3】如图所示，光滑斜面的倾角α=30°，在斜面上放置一矩形线框abcd，ab边的边长，bc边的边长，线框的质量m=1kg，电阻R=0.1Ω，线框通过细线与重物相连，重物质量M=2kg，斜面上ef线（ef∥gh）的右方有垂直斜面向上的匀强磁场，磁感应强度B=0.5T，如果线框从静止开始运动，进入磁场最初一段时间是匀速的，ef线和gh的距离s=11.4m，（取），求：

（1）线框进入磁场前重物M的加速度；

（2）线框进入磁场时匀速运动的速度v；

（3）ab边由静止开始到运动到gh线处所用的时间t；

（4）ab边运动到gh线处的速度大小和在线框由静止开始到运动到gh线的整个过程中产生的焦耳热．

1．（2020·江西临川一中月考）如图甲，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的变化如图乙所示，规定从Q到P为电流正方向。

导线框R中的感应电流（　　）

A．在时为最大

B．在时改变方向

C．在时最大，且沿顺时针方向

D．在时最大，且沿顺时针方向

2．（2020·宁远县第二中学高三月考）如图所示，矩形线圈abcd位于匀强磁场中，磁场方向垂直线圈所在平面，磁感应强度B随时间t变化的规律如图所示．以图中箭头所示方向为线圈中感应电流i的正方向，以垂直于线圈所在平面向里为磁感应强度B的正方向，则图中能正确表示线圈中感应电流i随时间t变化规律的是（）

A．B．

C．D．

3．（2020·云南高三月考）如图，两条光滑平行金属导轨间距为L，所在平面与水平面重合，导轨电阻忽略不计。

ab、cd为两根质量均为m、电阻均为R的金属棒，两者始终与导轨垂直且接触良好，两导轨所在区域存在方向竖直向上大小为B的匀强磁场，现给ab棒一向左的初速度v0使其向左运动，则以下说法正确的是（　　）

A．ab刚运动时回路中的感应电流为

B．ab、cd最终的速度为

C．整个过程中回路中产生的热量为

D．ab、cd组成的系统水平方向动量守恒

4．（2020·云南高三月考）如图所示，有两个完全相同的灯泡A、B，A与一自感线圈L相连接，线圈L的直流电阻阻值为R；B与一定值电阻相连，定值电阻的阻值为R。

下列说法正确的是（　　）

A．开关闭合瞬间A、B两灯一起亮

B．稳定后A灯比B灯亮

C．开关断开瞬间A灯会闪亮一下，B灯不会闪亮一下

D．开关断开后两灯缓缓熄灭

5．（2020·江苏高二月考）如图所示，电路中A、B是规格相同的灯泡，L是电阻可忽略不计的电感线圈，那么（　　）

A．断开S，B立即熄灭，A闪亮一下后熄灭

B．合上S，B先亮，A逐渐变亮，最后A、B一样亮

C．断开S，A立即熄灭，B由亮变暗后熄灭

D．合上S，A、B逐渐变亮，最后A、B一样亮

6．（2020·广西高三月考）如图所示，固定在同一绝缘水平面内的两平行长直金属导轨，间距为，其左侧用导线接有两个阻值均为的电阻，整个装置处在磁感应强度方向竖直向上、大小为的匀强磁场中。

一质量为的金属杆垂直于导轨放置，已知杆接入电路的电阻为，杆与导轨之间的动摩擦因数为0.3，对杆施加方向水平向右、大小为的拉力，杆从静止开始沿导轨运动，杆与导轨始终保持良好接触，导轨电阻不计，重力加速度大小，则当杆的速度大小为时（　　）

A．杆的加速度大小为

B．通过杆的电流大小为，方向从到

C．杆两端的电压为

D．杆产生的电功率为

7．（2020·江西临川一中月考）如图所示，CD、EF是两条水平放置的、阻值可忽略的平行金属导轨，导轨间距为L，在水平导轨的左侧存在方向垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B，磁场区域的宽度为d，导轨的右端接有一阻值为R的电阻，左端与一弯曲的光滑轨道平滑连接．将一阻值也为R，质量为m的导体棒从弯曲轨道上h高处由静止释放，导体棒最终恰好停在磁场的右边界处．已知导体棒与水平导轨接触良好，且动摩擦因数为μ．下列说法正确的是

A．通过电阻R的最大电流为

B．流过电阻R的电荷量为

C．整个电路中产生的焦耳热为mgh

D．电阻R中产生的焦耳热为

8．（2020·广东月考）两条平行虚线间存在一匀强磁场，磁感应强度大小为，方向与纸面垂直，边长为、总电阻为的正方形导线框位于纸面内，边距磁场边界，如图所示，已知导线框一直向右做匀速直线运动，边于时刻进入磁场，以初始位置为计时起点，规定：

电流沿顺时针方向时的电动势为正，磁感线垂直纸面向外时磁通量为正。

则以下关于线框中的感应电动势、磁通量、感应电流和电功率随时间变化的图象中错误的是（　　）

A．B．

C．D．

9．（2020·湖南永州·月考）如图甲所示，半径为r带小缺口的刚性金属圆环固定在竖直平面内，在圆环的缺口两端用导线分别与两块水平放置的平行金属板A、B连接，两板间距为d且足够大．有一变化的磁场垂直于圆环平面，规定向里为正，其变化规律如图乙所示．在平行金属板A、B正中间有一电荷量为q的带电液滴，液滴在0～内处于静止状态．重力加速度为g.下列说法正确的是（　　）

A．液滴带负电

B．液滴的质量为

C．时液滴的运动方向改变

D．t＝T时液滴与初始位置相距

10．（2020·江西高三月考）如图所示，两根电阻不计的光滑金属导轨、水平放置，、间距，、的延长线相交于点且，点到的距离，、两端与阻值的电阻相连。

虚线右侧存在方向与导轨平面垂直向下的匀强磁场，磁感应强度，一根长度也为、质量为电阻不计的金属棒，在外力作用下从处以初速度沿导轨水平向右运动，棒与导轨接触良好，运动过程中电阻上消耗的电功率不变。

则：

（　　）

A．电路中的电流

B．金属棒向右运动过程中克服安培力做的功

C．金属棒向右运动过程中外力做功的平均功率

D．金属棒向右运动过程中在电阻中流过的电量

11．（2020·黑龙江高三月考）放置的长直密绕螺线管接入如图甲所示的电路中，通有俯视顺时针方向的电流，其大小按图乙所示的规律变化．螺线管内中间位置固定有一水平放置的硬质闭合金属小圆环（未画出），圆环轴线与螺线管轴线重合．下列说法正确的是（）

A．时刻，圆环有扩张的趋势

B．时刻，圆环有收缩的趋势

C．和时刻，圆环内的感应电流大小相等

D．时刻，圆环内有俯视逆时针方向的感应电流

12．（2020·安徽高三三模）如图甲所示，正方形金属线框abcd固定在磁场中，磁场方向与导线框所在平面垂直，规定垂直线框平面向里为磁场的正方向，磁感应强度B随时间的变化关系如图乙所示。

已知正方形线框的边长L=0.4m，电阻R=2Ω，则（　　）

A．0～1s内线框中有逆时针方向的感应电流

B．1s～3s内线框ab边受到的安培力大小先减小后增大

C．1s～3s内通过线框某一横截面的电荷量为0.16C

D．前4s内线框中产生的热量为0.512J

13．（2020·云南高三一模）如图所示，两根水平固定的足够长平行光滑金属导轨上，静止放着两根质量为m、长度为L电阻为R的相同导体棒ab和cd，构成矩形回路（ab、cd与导轨接触良好），导轨平面内有竖直向，上的匀强磁杨B。

现给cd一个初速度v0，则（　　）

A．ab将向右做匀加速运动

B．ab、cd最终具有相同的速度

C．通过ab杆的电荷量为

D．回路产生的焦耳热最多为

14．（2020·安徽高三二模）如图甲所示，相距为L=1m的两条足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ水平放置于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示，导轨的M、P两端连接一阻值为R=0.5Ω的电阻，金属棒ab垂直于导轨放置且接触良好，aM=bP=1m，现将水平外力F作用ab棒上，已知：

F=0.02t（N），式中5（s），5s后F=0.1N保持不变，金属棒在运动中始终与导轨垂直。

测得ab棒沿导轨滑行达到最大速度的过程中，流过电阻R的总电量为q=1.4C，不计金属棒ab及导轨的电阻，则（　　）

A．0~5s内ab棒始终保持静止

B．5s后的一段时间内ab棒做匀加速直线运动

C．ab棒运动过程中的最大速度v=0.2

D．ab棒从开始运动至获得最大速度的过程中，距导轨MP的最大距离为x=1.4m

15．（2020·广西高三一模）如图所示，边长为l、质量为m、电阻为R的正方形金属线框abcd放在光滑绝缘的水平面上，边长为L的正方形区域内有垂直于水平面向下的匀强磁场，L>l，两个正方形均关于MN对称。

给金属线框一个向右的初速度v0使线框向右穿过磁场区域，线框运动过程中始终关于MN对称，线框穿过磁场后的速度为，磁场的磁感应强度为大小为B，则下列说法正确的是

A．线框进入磁场过程中感应电流沿abcda方向

B．线框进入磁场过程中通过线框截面的电量为

C．线框完全进入磁场后的速度等于

D．线框进入磁场过程克服安培力做功是出磁场过程克服安培力做功的倍

16．（2020·山东中区·济南外国语学校高三月考）如图所示是法拉第圆盘发电机的示意图。

铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P、Q分别于圆盘的边缘和铜轴接触，圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中，当圆盘旋转时，下列说法正确的是（　　）

A．实验中流过电阻R的电流是由于圆盘内产生涡流现象而形成的

B．若从上往下看，圆盘顺时针转动，则圆盘中心电势比边缘要高

C．实验过程中，穿过圆盘的磁通量发生了变化，产生感应电动势

D．若从上向下看，圆盘顺时针转动，则有电流沿a到b的方向流动流经电阻R

17．（2020·广东高三月考）如图所示，质量为m、边长