2025年高考物理復習三十二：電磁感應現象 楞次定律（含解析）

PAGE三十二電磁感應現象楞次定律(40分鐘72分)【基礎鞏固練】1.(6分)如圖所示,空間存在垂直紙面向里的磁場,磁場在豎直方向均勻分布,在水平方向非均勻分布,且關于豎直平面MN對稱。絕緣細線上端固定在M點,下端與一個粗細均勻的銅制圓環(huán)相連?，F將圓環(huán)由P處無初速度釋放,圓環(huán)第一次向右擺動最遠能到達Q處(圖中未畫出)。已知圓環(huán)始終在同一豎直平面內擺動,則在圓環(huán)從P擺向Q的過程中,下列說法正確的是 ()A.位置P與Q可能在同一高度B.感應電流方向始終逆時針C.感應電流方向先逆時針后順時針D.圓環(huán)整體所受安培力先做負功后做正功2.(6分)(2023·蘇州模擬)如圖所示,一帶正電粒子從直徑上方掠過金屬圓環(huán)表面,粒子與圓環(huán)不接觸,該過程中 ()A.線圈內磁通量一定不變B.環(huán)中一定有感應電流C.金屬環(huán)有擴張趨勢D.粒子與金屬環(huán)無相互作用3.(6分)如圖,水平放置的圓柱形光滑玻璃棒左邊繞有一線圈,右邊套有一金屬圓環(huán),圓環(huán)初始時靜止。將圖中開關S由斷開狀態(tài)撥至連接狀態(tài),電路接通的瞬間,可觀察到 ()A.撥至M端或N端,圓環(huán)都向左運動B.撥至M端或N端,圓環(huán)都向右運動C.撥至M端時圓環(huán)向左運動,撥至N端時向右運動D.撥至M端時圓環(huán)向右運動,撥至N端時向左運動4.(6分)(2023·通化模擬)如圖所示,金屬導軌上的導體棒ab在勻強磁場中沿導軌做下列哪種運動時,線圈c中將有感應電流產生()A.向右做勻速運動B.向左做勻速運動C.靜止不動D.向右做加速運動5.(6分)如圖所示,圓環(huán)形導體線圈a平放在水平桌面上,在a的正上方固定一豎直螺線管b,二者軸線重合,螺線管b與電源、滑動變阻器連接成如圖所示的電路。若將滑動變阻器的滑片P向下滑動,下列表述正確的是 ()A.線圈a中將產生沿順時針方向(俯視)的感應電流B.穿過線圈a的磁通量減小C.線圈a有擴張的趨勢D.線圈a對水平桌面的壓力FN將增大6.(6分)(生產生活情境)為了測量列車運行的速度和加速度的大小,可采用如圖甲所示的裝置,它由一塊安裝在列車車頭底部的強磁體和埋設在軌道地面的一組線圈及電流測量記錄儀組成(測量記錄儀未畫出)。當列車經過線圈上方時,線圈中產生的電流被記錄下來,P、Q為接測量儀器的端口。若俯視軌道平面磁場垂直地面向下(如圖乙所示),則在列車經過測量線圈的過程中,流經線圈的電流方向()A.始終沿逆時針方向B.先沿逆時針,再沿順時針方向C.先沿順時針,再沿逆時針方向D.始終沿順時針方向7.(6分)(學習探究情境)(多選)創(chuàng)意物理實驗設計作品《小熊蕩秋千》如圖所示。兩根彼此靠近且相互絕緣的金屬棒C、D固定在鐵架臺上,與兩個銅線圈P、Q組成一閉合回路,兩個磁性很強的條形磁鐵如圖放置。當用手左右擺動線圈P時,線圈Q也會跟著擺動,仿佛小熊在蕩秋千。以下說法正確的是 ()A.P向右擺動的過程中,P中的電流方向為順時針方向(從右向左看)B.P向右擺動的過程中,Q也會向右擺動C.P向右擺動的過程中,Q會向左擺動D.若用手左右擺動Q,P會始終保持靜止【綜合應用練】8.(6分)(多選)(2023·長春模擬)如圖所示,在一固定水平放置的鋁環(huán)上方,有一條形磁鐵,從離地面高h處,由靜止開始下落,最后落在地面上。磁鐵下落過程中從鋁環(huán)中心穿過鋁環(huán),而不與鋁環(huán)接觸。若不計空氣阻力,下列說法正確的是 ()A.磁鐵下落過程中,鋁環(huán)中的電流方向先逆時針后順時針(從上向下看鋁環(huán))B.不考慮起始位置,磁鐵下落過程中,磁鐵的加速度始終小于gC.磁鐵下落過程中,磁鐵的機械能不斷減少D.磁鐵落地時的速率等于29.(6分)如圖所示,金屬圓盤置于垂直紙面向里的勻強磁場中,其中央和邊緣各引出一根導線與套在鐵芯上部的線圈A相連。套在鐵芯下部的線圈B引出兩根導線接在兩根水平導軌上,導軌上有一根金屬棒ab處在垂直于紙面向外的勻強磁場中。下列說法正確的是()A.圓盤順時針勻速轉動時,a點的電勢高于b點的電勢B.圓盤順時針加速轉動時,ab棒受到向左的安培力C.圓盤順時針加速轉動時,ab棒將向右運動D.圓盤順時針減速轉動時,a點的電勢高于b點的電勢10.(6分)(安全情境類)某研究性學習小組的同學設計的電梯墜落的應急安全裝置如圖所示,在電梯掛廂上安裝永久磁鐵,并在電梯的井壁上鋪設線圈,這樣可以在電梯突然墜落時減小對人員的傷害。關于該裝置,下列說法正確的是 ()A.當電梯突然墜落時,該安全裝置可使電梯停在空中B.當電梯墜落至永久磁鐵在圖示位置時,閉合線圈A、B中的電流方向相反C.當電梯墜落至永久磁鐵在圖示位置時,只有閉合線圈A在阻礙電梯下落D.當電梯墜落至永久磁鐵在圖示位置時,只有閉合線圈B在阻礙電梯下落11.(6分)(2023·開封模擬)如圖甲所示,將金屬圓環(huán)和“C”形金屬線框相互靠近后并固定在水平面上,金屬棒AB放在線框上,給圓環(huán)a、b端接上如圖乙所示的余弦交變電流,以圖甲中電流方向為正方向,金屬棒AB始終保持靜止,則下列判斷正確的是 ()A.0~t1時間內,AB棒中的感應電流方向為B→AB.0~t1時間內,AB棒受到的摩擦力方向向右C.t2~t3時間內,AB棒中感應電流方向先由A→B再由B→AD.t1時刻AB棒受到的安培力最大,t2時刻AB棒受到的安培力最小【情境創(chuàng)新練】12.(6分)(2023·哈爾濱模擬)如圖所示,用輕繩將一條形磁體豎直懸掛于O點,在其正下方的水平絕緣桌面上放置一銅質圓環(huán)。現將磁體從A處由靜止釋放,經過B、C到達最低處D,再擺到左側最高處E,圓環(huán)始終保持靜止。下列說法正確的是 ()A.磁體從B到C的過程中,圓環(huán)中產生逆時針方向的電流(從上往下看)B.磁體從A擺向D的過程中,圓環(huán)給桌面的壓力大于圓環(huán)受到的重力C.磁體從A到D和從D到E的過程中,圓環(huán)受到的摩擦力方向相反D.磁體在A、E兩處的重力勢能相等【加固訓練】如圖所示,AOC是光滑的金屬軌道,AO沿豎直方向,OC沿水平方向,PQ是一根立在導軌上的金屬直桿,直桿從圖示位置由靜止開始在重力作用下運動,運動過程中Q端始終在OC上,空間存在著垂直于紙面向外的勻強磁場,則在PQ桿滑動的過程中,下列判斷正確的是 ()A.感應電流的方向始終是由P→QB.感應電流的方向始終是由Q→PC.PQ受到的磁場力的方向垂直于桿向左D.PQ受到的磁場力的方向先垂直于桿向左下,后垂直于桿向右上解析版1.(6分)如圖所示,空間存在垂直紙面向里的磁場,磁場在豎直方向均勻分布,在水平方向非均勻分布,且關于豎直平面MN對稱。絕緣細線上端固定在M點,下端與一個粗細均勻的銅制圓環(huán)相連?，F將圓環(huán)由P處無初速度釋放,圓環(huán)第一次向右擺動最遠能到達Q處(圖中未畫出)。已知圓環(huán)始終在同一豎直平面內擺動,則在圓環(huán)從P擺向Q的過程中,下列說法正確的是 ()A.位置P與Q可能在同一高度B.感應電流方向始終逆時針C.感應電流方向先逆時針后順時針D.圓環(huán)整體所受安培力先做負功后做正功【解析】選C。圓環(huán)從P擺向Q的過程中,由于磁場在豎直方向均勻分布,在水平方向非均勻分布,導致環(huán)中磁通量變化,從而產生感應電流,產生焦耳熱,則在整個運動過程中環(huán)的機械能會減少,因此Q不可能與P在同一高度,故A錯誤;根據楞次定律,圓環(huán)在向下擺的過程中,穿過圓環(huán)垂直向里的磁通量在增加,當向上擺的過程中,穿過圓環(huán)垂直向里的磁通量在減少,則感應電流方向先逆時針后順時針,故B錯誤,C正確;安培力一直阻礙圓環(huán)與磁場的相對運動,一直做負功,故D錯誤。2.(6分)(2023·蘇州模擬)如圖所示,一帶正電粒子從直徑上方掠過金屬圓環(huán)表面,粒子與圓環(huán)不接觸,該過程中 ()A.線圈內磁通量一定不變B.環(huán)中一定有感應電流C.金屬環(huán)有擴張趨勢D.粒子與金屬環(huán)無相互作用【解析】選B。帶正電粒子從直徑上方掠過金屬圓環(huán)表面時,穿過金屬圓環(huán)的凈磁通量為垂直紙面向里,且凈磁通量先增后減,環(huán)中產生感應電流,金屬環(huán)先有收縮后有擴張趨勢,故A、C錯誤,B正確。環(huán)中產生感應電流后周圍會有磁場,且在環(huán)內磁場方向垂直于環(huán)所在的平面,正電荷從左往右運動時會受到洛倫茲力,所以粒子與金屬環(huán)有相互作用,故D錯誤。3.(6分)如圖,水平放置的圓柱形光滑玻璃棒左邊繞有一線圈,右邊套有一金屬圓環(huán),圓環(huán)初始時靜止。將圖中開關S由斷開狀態(tài)撥至連接狀態(tài),電路接通的瞬間,可觀察到 ()A.撥至M端或N端,圓環(huán)都向左運動B.撥至M端或N端,圓環(huán)都向右運動C.撥至M端時圓環(huán)向左運動,撥至N端時向右運動D.撥至M端時圓環(huán)向右運動,撥至N端時向左運動【解析】選B。將開關S由斷開狀態(tài)撥至M端或N端,都會使線圈中的電流突然增大,穿過右邊圓環(huán)的磁通量突然增大,由楞次定律可知,圓環(huán)都會向右運動以阻礙磁通量的增大,故B正確,A、C、D錯誤。4.(6分)(2023·通化模擬)如圖所示,金屬導軌上的導體棒ab在勻強磁場中沿導軌做下列哪種運動時,線圈c中將有感應電流產生()A.向右做勻速運動B.向左做勻速運動C.靜止不動D.向右做加速運動【解析】選D。導體棒ab向右做勻速運動,或向左做勻速運動時,ab中產生的感應電流不變,螺線管產生的磁場是穩(wěn)定的,穿過c的磁通量不變,c中沒有感應電流,故A、B錯誤;導體棒靜止不動,ab中不產生感應電流,螺線管沒有產生磁場,穿過c的磁通量不變,c中沒有感應電流,故C錯誤;導體棒ab向右做加速運動時,感應電流增大,螺線管產生的磁場增強,穿過c的磁通量增大,根據楞次定律得知,c中產生感應電流,故D正確。5.(6分)如圖所示,圓環(huán)形導體線圈a平放在水平桌面上,在a的正上方固定一豎直螺線管b,二者軸線重合,螺線管b與電源、滑動變阻器連接成如圖所示的電路。若將滑動變阻器的滑片P向下滑動,下列表述正確的是 ()A.線圈a中將產生沿順時針方向(俯視)的感應電流B.穿過線圈a的磁通量減小C.線圈a有擴張的趨勢D.線圈a對水平桌面的壓力FN將增大【解析】選D。當滑動變阻器的滑片P向下滑動時,螺線管中的電流將增大,磁場增強,使穿過線圈a的磁通量變大,選項B錯誤;由楞次定律可知,線圈a中將產生沿逆時針方向(俯視)的感應電流,并且線圈a有縮小和遠離螺線管的趨勢,線圈a對水平桌面的壓力FN將增大,故選項A、C錯誤,D正確。6.(6分)(生產生活情境)為了測量列車運行的速度和加速度的大小,可采用如圖甲所示的裝置,它由一塊安裝在列車車頭底部的強磁體和埋設在軌道地面的一組線圈及電流測量記錄儀組成(測量記錄儀未畫出)。當列車經過線圈上方時,線圈中產生的電流被記錄下來,P、Q為接測量儀器的端口。若俯視軌道平面磁場垂直地面向下(如圖乙所示),則在列車經過測量線圈的過程中,流經線圈的電流方向()A.始終沿逆時針方向B.先沿逆時針,再沿順時針方向C.先沿順時針,再沿逆時針方向D.始終沿順時針方向【解析】選B。列車通過線圈時,穿過線圈的磁通量先增大后減小,根據楞次定律可知,線圈中產生的電流方向先沿逆時針方向,再沿順時針方向,選項B正確。7.(6分)(學習探究情境)(多選)創(chuàng)意物理實驗設計作品《小熊蕩秋千》如圖所示。兩根彼此靠近且相互絕緣的金屬棒C、D固定在鐵架臺上,與兩個銅線圈P、Q組成一閉合回路,兩個磁性很強的條形磁鐵如圖放置。當用手左右擺動線圈P時,線圈Q也會跟著擺動,仿佛小熊在蕩秋千。以下說法正確的是 ()A.P向右擺動的過程中,P中的電流方向為順時針方向(從右向左看)B.P向右擺動的過程中,Q也會向右擺動C.P向右擺動的過程中,Q會向左擺動D.若用手左右擺動Q,P會始終保持靜止【解析】選A、B。P向右擺動的過程中,線圈中的磁通量減少,根據楞次定律,P中的電流方向為順時針方向(從右向左看),選項A正確;由前面的分析知,Q中的電流方向也為順時針方向(從右向左看),Q線圈下側將受到向右的安培力作用,所以Q也會向右擺動,選項B正確,C錯誤;若用手左右擺動Q,線圈Q切割磁感線產生感應電動勢,在P線圈中將產生感應電流,受到安培力作用,由左手定則可判斷出P將擺動,不會保持靜止,選項D錯誤?！揪C合應用練】8.(6分)(多選)(2023·長春模擬)如圖所示,在一固定水平放置的鋁環(huán)上方,有一條形磁鐵,從離地面高h處,由靜止開始下落,最后落在地面上。磁鐵下落過程中從鋁環(huán)中心穿過鋁環(huán),而不與鋁環(huán)接觸。若不計空氣阻力,下列說法正確的是 ()A.磁鐵下落過程中,鋁環(huán)中的電流方向先逆時針后順時針(從上向下看鋁環(huán))B.不考慮起始位置,磁鐵下落過程中,磁鐵的加速度始終小于gC.磁鐵下落過程中,磁鐵的機械能不斷減少D.磁鐵落地時的速率等于2【解析】選A、C。由題圖可知,在磁鐵下落過程中,穿過鋁環(huán)的磁場方向向下,在磁鐵靠近鋁環(huán)時,穿過鋁環(huán)的磁通量變大,在磁鐵遠離鋁環(huán)時穿過鋁環(huán)的磁通量減小,由楞次定律可知,從上向下看,鋁環(huán)中的感應電流先沿逆時針方向,后沿順時針方向,A正確;根據楞次定律的推論“來拒去留”原則,可判斷磁鐵在下落過程中,鋁環(huán)對它的作用力始終豎直向上,但當條形磁鐵的中心與環(huán)在同一個平面內時,穿過環(huán)的磁通量最大,磁通量的變化率為0,此時環(huán)內沒有感應電流,所以在該點條形磁鐵的加速度等于g,B錯誤;在磁鐵下落過程中,鋁環(huán)中產生感應電流,鋁環(huán)中有電能產生,磁鐵在整個下落過程中,磁鐵的機械能轉化為電能,由能量守恒定律可知,磁鐵的機械能減少,C正確;磁鐵自由下落時,落地速度2g?,由于磁鐵下落穿過鋁環(huán)時能量有損失,磁鐵落地速度應小于29.(6分)如圖所示,金屬圓盤置于垂直紙面向里的勻強磁場中,其中央和邊緣各引出一根導線與套在鐵芯上部的線圈A相連。套在鐵芯下部的線圈B引出兩根導線接在兩根水平導軌上,導軌上有一根金屬棒ab處在垂直于紙面向外的勻強磁場中。下列說法正確的是()A.圓盤順時針勻速轉動時,a點的電勢高于b點的電勢B.圓盤順時針加速轉動時,ab棒受到向左的安培力C.圓盤順時針加速轉動時,ab棒將向右運動D.圓盤順時針減速轉動時,a點的電勢高于b點的電勢【解析】選B。當圓盤順時針勻速轉動時,線圈A中產生恒定的電流,那么穿過線圈B的磁通量不變,則線圈B中不產生感應電動勢,則a點的電勢等于b點的電勢,故A錯誤;由右手定則可知,圓盤順時針加速轉動時,感應電流從圓心流向邊緣,線圈A中產生的磁場方向向下且磁場增強,由楞次定律可知,線圈B中的感應磁場方向向上,由右手螺旋定則可知,ab棒中感應電流方向由a→b,由左手定則可知,ab棒受到的安培力方向向左,ab棒將向左運動,故B正確,C錯誤;圓盤順時針減速轉動時,由右手定則可知,感應電流從圓心流向邊緣,線圈A中產生的磁場方向向下且磁場減弱,由楞次定律可知,線圈B中的感應磁場方向向下,由右手螺旋定則可知,B線圈的上端相當于電源的負極,則a點的電勢低于b點的電勢,故D錯誤。10.(6分)(安全情境類)某研究性學習小組的同學設計的電梯墜落的應急安全裝置如圖所示,在電梯掛廂上安裝永久磁鐵,并在電梯的井壁上鋪設線圈,這樣可以在電梯突然墜落時減小對人員的傷害。關于該裝置,下列說法正確的是 ()A.當電梯突然墜落時,該安全裝置可使電梯停在空中B.當電梯墜落至永久磁鐵在圖示位置時,閉合線圈A、B中的電流方向相反C.當電梯墜落至永久磁鐵在圖示位置時,只有閉合線圈A在阻礙電梯下落D.當電梯墜落至永久磁鐵在圖示位置時,只有閉合線圈B在阻礙電梯下落【解析】選B。若電梯突然墜落,閉合線圈A、B內的磁通量發(fā)生變化,將在線圈中產生感應電流,感應電流產生的磁場會阻礙永久磁鐵的相對運動,可起到應急避險作用,但不能阻止永久磁鐵的運動,故A錯誤;當電梯墜落至永久磁鐵在題圖所示位置時,閉合線圈A中向上的磁場減弱,感應電流的方向從上向下看是逆時針方向,閉合線圈B中向上的磁場增強,感應電流的方向從上向下看是順時針方向,可知閉合線圈A與B中感應電流方向相反,故B正確;結合A項的分析可知,當電梯墜落至永久磁鐵在題圖所示位置時,閉合線圈A、B都在阻礙電梯下落,故C、D錯誤。11.(6分)(2023·開封模擬)如圖甲所示,將金屬圓環(huán)和“C”形金屬線框相互靠近后并固定在水平面上,金屬棒AB放在線框上,給圓環(huán)a、b端接上如圖乙所示的余弦交變電流,以圖甲中電流方向為正方向,金屬棒AB始終保持靜止,則下列判斷正確的是 ()A.0~t1時間內,AB棒中的感應電流方向為B→AB.0~t1時間內,AB棒受到的摩擦力方向向右C.t2~t3時間內,AB棒中感應電流方向先由A→B再由B→AD.t1時刻AB棒受到的安培力最大,t2時刻AB棒受到的安培力最小【解析】選A。0~t1時間內,根據安培定則可知,右側閉合回路中穿過紙面向外的磁通量減小且減小得越來越快,根據楞次定律和安培定則可知,AB棒中的感應電流方向為B→A,故A正確;根據左手定則,AB棒受到的安培力向右,則其受到的摩擦力向左,故B錯誤;t2~t3時間內,根據安培定則可知,右側閉合回路中先是穿過紙面向里的磁通量減小再是穿過紙面向外的磁通量增大,根據楞次定律和安培定則可知,AB棒中的感應電流方向一直為A→B,故C錯誤;t1時刻圓環(huán)電流為零,在AB棒處產生的磁感應強度為零,則AB棒受到的安培力為零;t2時刻,圓環(huán)電流變化率為零,則穿過閉合回路的磁通量變化率為零,則閉合回路感應電流為零,則AB棒受到的安培力也為零,故D錯誤?！厩榫硠?chuàng)新練】1