一点一练2022版高考物理复习专题二十五楞次定律法拉第专题演练含两年高考一年模拟

选修3－2考点25　楞次定律　法拉第电磁感应定律两年高考真题演练1．(2022·新课标全国卷Ⅰ，19)(多选)1824年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”。实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图所示。实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后。下列说法正确的是(　　)A．圆盘上产生了感应电动势B．圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动C．在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化D．圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生的磁场导致磁针转动2．(2022·新课标全国卷Ⅱ，15)如图，直角三角形金属框abc放置的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向平行于ab边向上。当金属框绕ab边以角速度ω逆时针转动时，a、b、c三点的电势分别为Ua、Ub、Uc。已知bc边的长度为l。下列判断正确的是(　　)A．Ua＞Uc，金属框中无电流B．Ub＞Uc，金属框中电流方向沿a－b－c－aC．Ubc＝－Bl2ω，金属框中无电流D．Ubc＝Bl2ω，金属框中电流方向沿a－c－b－a3．(2022·山东理综，17)(多选)如图，一均匀金属圆盘绕通过其圆心且与盘面垂直的轴逆时针匀速转动。现施加一垂直穿过圆盘的有界匀强磁场，圆盘开始减速。在圆盘减速过程中，以下说法正确的是(　　)A．处于磁场中的圆盘部分，靠近圆心处电势高B．所加磁场越强越易使圆盘停止转动8\nC．若所加磁场反向，圆盘将加速转动D．若所加磁场穿过整个圆盘，圆盘将匀速转动4．(2022·海南单科，2)如图，空间有一匀强磁场，一直金属棒与磁感应强度方向垂直，当它以速度v沿与棒和磁感应强度都垂直的方向运动时，棒两端的感应电动势大小为ε，将此棒弯成两段长度相等且相互垂直的折线，置于与磁感应强度相垂直的平面内，当它沿两段折线夹角平分线的方向以速度v运动时，棒两端的感应电动势大小为ε′。则等于(　　)A.B.C．1D.5．(2022·重庆理综，4)图为无线充电技术中使用的受电线圈示意图，线圈匝数为n，面积为S。若在t1到t2时间内，匀强磁场平行于线圈轴线向右穿过线圈，其磁感应强度大小由B1均匀增加到B2，则该段时间线圈两端a和b之间的电势差φa－φb(　　)A．恒为B．从0均匀变化到C．恒为－D．从0均匀变化到－6．(2022·广东理综，35)如图(a)所示，平行长直金属导轨水平放置，间距L＝0.4m，导轨右端接有阻值R＝1Ω的电阻，导体棒垂直放置在导轨上，且接触良好，导体棒及导轨的电阻均不计，导轨间正方形区域abcd内有方向竖直向下的匀强磁场，bd连线与导轨垂直，长度也为L，从0时刻开始，磁感应强度B的大小随时间t变化，规律如图(b)所示；同一时刻，棒从导轨左端开始向右匀速运动，1s后刚好进入磁场，若使棒在导轨上始终以速度v＝1m/s做直线运动，求：8\n(1)棒进入磁场前，回路中的电动势E；(2)棒在运动过程中受到的最大安培力F，以及棒通过三角形abd区域时电流i与时间t的关系式。考点25　楞次定律　法拉第电磁感应定律一年模拟试题精练1．(2022·邵通三模)如图，水平桌面上固定有一半径为R的光滑金属细圆环，环面水平，圆环总电阻为r；空间有一匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向竖直向下；一长度为2R、电阻可忽略的导体棒AC置于圆环左侧并与环相切，切点为棒的中点。一拉力作用于棒中点使其以恒定加速度a从静止开始向右运动，运动过程中棒与圆环接触良好。下列说法正确的是(　　)A．棒运动过程中产生的感应电流在棒中由A流向CB．棒通过整个圆环所用的时间为C．棒经过环心时流过棒的电流为D．棒经过环心时所受安培力的大小为2．(2022·成都一诊)(多选)如图是小丽自制的电流表原理图。质量为m的均匀细金属杆MN与一竖直悬挂的绝缘轻弹簧相连，弹簧劲度系数为k，在边长ab＝L1、bc＝L2的矩形区域abcd内有匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外。MN的右端连接一绝缘轻指针，可指示出标尺上的刻度，MN的长度大于ab。当MN中没有电流通过且处于静止时，MN与ab边重合，且指针指在标尺的零刻度；当MN中有电流时，指针示数可表示电流大小。MN始终在纸面内且保持水平，重力加速度为g。则(　　)A．要使电流表正常工作，金属杆中电流方向应从M至NB．当该电流表的示数为零时，弹簧的伸长量为零C．该电流表的量程是Im＝D．该电流表的刻度在0～Im范围内是不均匀的3．(2022·湖南师大附中月考)(多选)如图(a)所示，一个电阻值为R、匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连接成闭合回路。线圈的半径为r1。在线圈中半径为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关8\n系图线如图(b)所示。图线与横、纵轴的交点坐标分别为t0和B0。导线的电阻不计。在0至t1时间内，下列说法正确的是(　　)A．R1中电流的方向由a到b通过R1B．电流的大小为C．线圈两端的电压大小为D．通过电阻R1的电荷量为4．(2022·浙江省衢州质检)如图所示，两根相距l＝0.4m、电阻不计的平行光滑金属导轨水平放置，一端与阻值R＝0.15Ω的电阻相连。导轨x>0一侧存在沿x方向均匀增大的稳恒磁场，其方向与导轨平面垂直，变化率k＝0.5T/m，x＝0处磁场的磁感应强度B0＝1T。一根质量m＝0.1kg、电阻r＝0.05Ω的金属棒置于导轨上，并与导轨垂直。棒在外力作用下从x＝0处以初速度v0＝2m/s沿导轨向右运动，运动过程中电阻上消耗的功率不变。求：(1)电路中的电流；(2)金属棒在x＝2m处的速度；(3)金属棒在x＝2m处所受安培力大小；(4)金属棒从x＝0运动到x＝2m过程中安培力做功的大小。5．(2022·湖南四校联考)如图甲所示，足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上，两导轨间距L＝0.30m。导轨电阻忽略不计，其间连接有定值电阻R＝0.40Ω。导轨上静置一质量m＝0.10kg、电阻r＝0.20Ω的金属杆ab，整个装置处于磁感应强度B＝0.50T的匀强磁场中，磁场方向竖直向下。用一拉力F沿水平方向拉金属杆ab，使它由静止开始运动(金属杆与导轨接触良好并保持与导轨垂直)，电流传感器(不计传感器的电阻)可将通过R的电流I即时采集并输入计算机，获得电流I随时间t变化的关系如图乙所示。求：8\n(1)2.0s末杆ab受到的安培力的大小；(2)2.0s末杆的速率v1以及前2.0s内通过定值电阻R的电荷量q；(3)2.0s末拉力F做功的功率P。参考答案考点25　楞次定律　法拉第电磁感应定律两年高考真题演练1．AB　[圆盘运动过程中，半径方向的金属条在切割磁感线，在圆心和边缘之间产生了感应电动势，选项A正确；圆盘在径向的辐条切割磁感线过程中，内部距离圆心远近不同的点电势不等而形成涡流，产生的磁场又导致磁针转动，选项B正确；圆盘转动过程中，圆盘位置、圆盘面积和磁场都没有发生变化，所以没有磁通量的变化，选项C错误；圆盘本身呈现电中性，不会产生环形电流，选项D错误。]2．C　[金属框绕ab边转动时，闭合回路abc中的磁通量始终为零(即不变)，所以金属框中无电流。金属框在逆时针转动时，bc边和ac边均切割磁感线，由右手定则可知φb＜φc，φa＜φc，所以根据E＝Blv可知，Ubc＝Uac＝－Blv＝－Bl＝－Bl2ω。由以上分析可知选项C正确。]3．ABD　[由右手定则可知，处于磁场中的圆盘部分，靠近圆心处电势高，选项A正确；根据E＝BLv可知所加磁场越强，则感应电动势越大，感应电流越大，产生的阻碍圆盘转动的安培力越大，则圆盘越容易停止转动，选项B正确；若加反向磁场，根据楞次定律可知安培力阻碍圆盘的转动，故圆盘仍减速转动，选项C错误；若所加磁场穿过整个圆盘，则圆盘中无感应电流，不产生安培力，圆盘匀速转动，选项D正确。]4．B　[设折弯前导体切割磁感线的长度为L，ε＝BLv；折弯后，导体切割磁感线的有效长度为L＝＝L，故产生的感应电动势为ε′＝Blv＝B·Lv＝ε，所以＝，B正确。]5．C　[由于磁感应强度均匀增大，故φa－φb为定值，由楞次定律可得φa<φb，8\n故由法拉第电磁感应定律得φa－φb＝－，故C项正确。]6．解析　(1)棒进入磁场前E＝＝S·①由几何关系得S＝L2②由题图知＝0.5T/s③联立①②③解得E＝0.04V④(2)棒在bd位置时E最大Em＝BLv⑤Im＝⑥F安＝BImL⑦代入得F安＝＝0.04N，方向向左⑧在abd区域，t时刻有效长度L′＝v×(t－1)×2＝2v(t－1)⑨E′＝BL′v⑩i＝＝＝(t－1)A　(1s＜t＜1.2s)⑪答案　(1)0.04V　(2)0.04N，　方向向左i＝(t－1)A　(1s＜t＜1.2s)一年模拟试题精练1．D　[导体棒AC切割磁感线产生的感应电流的方向由右手定则可知由C流向A，故A项错；由于棒以恒定加速度a从静止开始向右运动，则有2R＝at2，解得t＝2，故B项错；棒经过环心时的速度v＝，有效切割长度L＝2R，回路中总电阻R＝，由I＝及U＝BLv得此时棒中的电流为，故C项错；棒经过环心时所受安培力的大小F＝BIL＝，故D项正确。]2．AC　[要使电流表能正常工作，则金属杆受到的安培力的方向应该竖直向下8\n，根据磁场的方向和左手定则可知，金属杆中电流方向应从M至N，故A选项正确；当该电流表的示数为零时，说明金属杆中电流为零，此时金属杆受竖直向下的重力和竖直向上的弹力作用，根据平衡条件和胡克定律可知，弹簧的伸长量为x＝，故B选项错误；根据平衡条件和胡克定律可知，kx＝mg，k(x＋L2)＝mg＋BImL1，解得Im＝，即该电流表的量程为Im＝，故C选项正确；根据平衡条件和胡克定律可知，k(x＋l)＝mg＋BIL1，解得I＝·l，即该电流表的刻度在0～Im范围内是均匀的，故D选项错误。]3．BD　[由楞次定律可判断通过电阻R1上的电流方向为从b到a，故A错误；由图象可知，0至t1时间内有：＝，由法拉第电磁感应定律有：E＝n＝n，面积为：S＝πr，由闭合电路欧姆定律有：I1＝，联立以上各式解得，通过电阻R1上的电流大小为：I1＝，故B正确；线圈两端的电压是整个电路的外电压，即U＝E，得U＝，故C错误；通过电阻R1上的电荷量为：q＝I1t1＝，故D正确。]4．解析　(1)因为运动过程中电阻上消耗的功率不变，所以运动过程中产生的电动势不变，故电流的大小I也不变。E＝B0lv0＝1×0.4×2V＝0.8VI＝I0＝＝A＝4A(2)在x＝2m处，B2＝B0＋kx＝(1＋0.5×2)T＝2T由E＝Blv得v＝＝m/s＝1m/s(3)由安培力F＝BIl知：F2＝B2Il＝3.2N(4)F＝BIl＝(B0＋kx)Il＝1.6＋0.8x为线性函数故W＝(F0＋F2)x＝4.8J答案　(1)4A　(2)1m/s　(3)3.2N　(4)4.8J5．解析　(1)由图可知2.0s时通过金属杆ab的电流为0.2A，则此时金属杆受到的安培力为：F安＝BIL＝3.0×10－2N。(2)设金属杆的运动速度为v1，则感应电动势为：E＝BLv1，根据闭合电路的欧姆定律得：E＝I(R＋r)＝0.12V，解得：v1＝＝m/s＝0.8m/s，流过R的电荷量：q＝8\nIt＝×2.0C＝0.2C(流过R的电荷量q也可通过求It图与坐标轴所围面积获得)。(3)因为I＝∝v，可知金属杆的vt图象也是一条倾斜直线，故金属杆的加速度：a＝＝＝0.4m/s2，根据牛顿第二定律：F－F安＝ma，解得：F＝0.07N，故2s末时F的瞬时功率：P＝Fv1＝5.6×10－2W。答案　(1)3.0×10－2N　(2)0.8m/s　0.2C　(3)5.6×10－2W8