【创新设计】（山东专用）2022高考物理二轮专题辅导训练专题4第10讲热点一 楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用（含解析）热点一 楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用1．(2022·南京一模)匀强磁场方向垂直纸面，规定垂直纸面向里的方向为正，磁感应强度B随时间t变化规律如图4－10－5甲所示．在磁场中有一细金属圆环，圆环平面位于纸面内，如图乙所示．令I1、I2、I3分别表示Oa、ab、bc段的感应电流，f1、f2、f3分别表示I1、I2、I3时，金属环上很小一段受到的安培力，则( )图4－10－5A．I1沿逆时针方向，I2沿顺时针方向B．I2沿逆时针方向，I3沿顺时针方向C．f1方向指向圆心，f2方向指向圆心D．f2方向背离圆心向外，f3方向指向圆心解析 在Oa段，磁场垂直纸面向里且均匀增强，根据楞次定律可判断产生的感应电流的方向是逆时针的，同理，ab、bc段产生的感应电流的方向是顺时针的，A正确，B错；根据左手定则可判断Oa、ab、bc段对应金属圆环上很小一段受到的安培力方向，即f1、f3方向指向圆心，而f2背离圆心向外，C错，D正确．(或采用“增缩减扩”的方法也可以直接判断)答案 AD图4－10－62．(2022·陕西省质检二)如图4－10－6所示，用同种电阻丝制成的正方形闭合线框1的边长与圆形闭合线框2的直径相等．m和n是1线框下边的两个端点，p和q-3-\n是2线框水平直径的两个端点.1和2线框同时由静止开始释放并进入上边界水平、足够大的匀强磁场中，进入过程中m、n和p、q连线始终保持水平．当两线框完全进入磁场以后，下面说法正确的是( )A．m、n和p、q电势的关系一定有Φm＜Φn，Φp＜ΦqB．m、n和p、q间电势差的关系一定有Umn＝UpqC．进入磁场过程中流过1和2线框的电荷量Q1＞Q2D．进入磁场过程中流过1和2线框的电荷量Q1＝Q2解析 当两线框完全进入磁场以后，根据右手定则知Φn＞Φm，Φq＞Φp，A正确；两线框完全进入磁场后，由于两线框的速度关系无法确定，故不能确定两点间的电势差的关系，B错误；设m、n间距离为a，由q＝，R＝得进入磁场过程中流过1、2线框的电荷量都为，C错误，D正确．答案 AD3.图4－10－7(2022·山东泰安模拟，20)如图4－10－7所示，间距为L，电阻不计的足够长平行光滑金属导轨水平放置，导轨左端用一阻值为R的电阻连接，导轨上横跨一根质量为m，电阻也为R的金属棒，金属棒与导轨接触良好．整个装置处于竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中．现使金属棒以初速度v0沿导轨向右运动，若金属棒在整个运动过程中通过的电荷量为q.下列说法正确的是( )A．金属棒在导轨上做匀减速运动B．整个过程中电阻R上产生的焦耳热为C．整个过程中金属棒在导轨上发生的位移为D．整个过程中金属棒克服安培力做功为解析 设某时刻的速度为v，则此时的电动势E＝Blv，安培力F安＝，由牛顿第二定律有F安＝ma，则金属棒做加速度减小的减速运动，选项A错误；由能量守恒定律知，整个过程中克服安培力做功等于电阻R和金属棒上产生的焦耳热之和，即W安＝Q＝mv，选项B错误，D正确；整个过程中通过导体棒的电荷量q＝＝＝，得金属棒在导轨上发生的位移x＝，选项C错误．答案 D4．(2022·四川卷，6)如图4－10－8所示，不计电阻的光滑U形金属框水平放置，光滑、竖直玻璃挡板H、P固定在框上，H、P的间距很小．质量为0.2kg的细金属杆CD恰好无挤压地放在两挡板之间，与金属框接触良好并围成边长为1m的正方形，其有效电阻为0.1Ω.此时在整个空间加方向与水平面成30°角且与金属杆垂直的匀强磁场，磁感应强度随时间变化规律是B＝(0.4－0.2t)T，图示磁场方向为正方向．框、挡板和杆不计形变．则( )图4－10－8-3-\nA．t＝1s时，金属杆中感应电流方向从C到DB．t＝3s时，金属杆中感应电流方向从D到CC．t＝1s时，金属杆对挡板P的压力大小为0.1ND．t＝3s时，金属杆对挡板H的压力大小为0.2N解析 t＝1s时，穿过闭合回路中的磁通量减少，由楞次定律可判断感应电流的方向从C→D，选项A正确；t＝3s时，磁感应强度的方向斜向上，且穿过闭合回路中的磁通量增加，由楞次定律可以判断感应电流的方向仍是从C→D，故选项B错误；t＝1s时，F安＝BIl①E＝S②I＝③由①②③得：F安＝0.2N对金属杆受力分析如图所示：由平衡条件得：FN1＝F安sin30°＝0.1N，选项C正确；同理，可算出金属棒对挡板H的压力大小为0.1N，选项D错．答案 AC1．法拉第电磁感应定律E＝n，常有两种特殊情况，即E＝nS和E＝nB，其中是B－t图象中图线的斜率，若斜率不变则感应电动势是恒定不变的．2．楞次定律中的“阻碍”有三层含义(1)阻碍磁通量的变化；(2)阻碍物体间的相对运动；(3)阻碍原电流的变化．要注意灵活应用．-3-
