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2011年高考物理一轮复习同步练习(名师解析)12-专题1电磁感应现象 楞次定律



第十二章 专题一 第十二 专题一 课时提能· 课时提能·精炼

1. 如右图所示,沿 x 轴、y 轴有两根长直导线,互相绝缘.x 轴上的导线中有-x 方向 的电流,y 轴上的导线中有+y 方向的电流,两虚线是坐标轴所夹角的角平分线.a、b、c、 d 是四个圆心在虚线上、与坐标原点等距的相同的圆形导线环.当两直导线中的电流从相同 大小,以相同的快慢均匀减小时,各

导线环中的感应电流情况是 ( )

A.a 中有逆时针方向的电流 B.b 中有顺时针方向的电流 C.c 中有逆时针方向的电流 D.d 中有顺时针方向的电流 【解析】 在第一和第二象限中,x 轴电流产生的磁场方向垂直纸面向里,在第三和第 四象限中,x 轴电流产生的磁场方向垂直纸面向外.y 轴电流产生的磁场在第一和第四象限 方向垂直纸面向里,在第二和第三象限方向垂直纸面向外.由此可知,x 轴电流与 y 轴电流 产生的磁场在第一和第三象限方向相同, 其中第一象限垂直纸面向里. 第三象限垂直纸面向 外,当电流均匀减小时,磁场均匀减小,所以 b 环产生顺时针方向的电流,c 环产生逆时针 方向的电流.而 a、d 中磁通量总是零,无感应电流产生. 【答案】 BC 2. 如右图所示,开始时矩形线圈平面与匀强磁场的方向垂直,且一半在磁场内,一半 在磁场外.若要使线圈中产生感应电流,下列做法中可行的是 ( )

A.以 ab 边为轴转动 B.以 bd 边为轴转动(转动的角度小于 60°) C.以 bd 边为轴转动 90°后,增大磁感应强度 D.以 ac 边为轴转动(转动的角度小于 60°) 1 1 【解析】 以 ab 边为轴转动 θ 角,磁通量由 BS 变为 BScosθ,产生感应电流;以 bd 2 2 边为轴转动(转动的角度小于 60°),有效面积不变,磁通量不变,不产生感应电流;以 bd 边 为轴转动 90°后,增大磁感应强度,没有磁感线穿过线圈,磁通量始终为零,不产生感应电 流;以 ac 边为轴转动 θ 角(转动的角度小于 60°),有效面积减小,磁通量减小,产生感应电 流.应选 A、D. 【答案】 AD 3. (2010·海淀期末练习)如右图所示,线圈两端与电阻相连构成闭合回路,在线圈上方有 一竖直放置的条形磁铁,磁铁的 S 极朝下.在将磁铁的 S 极插入线圈的过程中 ( )

A.通过电阻的感应电流的方向由 a 到 b,线圈与磁铁相互排斥 B.通过电阻的感应电流的方向由 a 到 b,线圈与磁铁相互吸引 C.通过电阻的感应电流的方向由 b 到 a,线圈与磁铁相互排斥 D.通过电阻的感应电流的方向由 b 到 a,线圈与磁铁相互吸引 【答案】 C 4. 如右图所示,老师做了一个物理小实验让学生观察:一轻质横杆两侧各固定一金属 环,横杆可绕中心点自由转动,老师拿一条形磁铁插向其中一个小环,后又取出插向另一个 小环,同学们看到的现象是 ( )

A.磁铁插向左环,横杆发生转动 B.磁铁插向右环,横杆发生转动 C.无论磁铁插向左环还是右环,横杆都不发生转动 D.无论磁铁插向左环还是右环,横杆都发生转动 【解析】 右环闭合,在此过程中可产生感应电流,环受安培力作用,横杆转动,左环 不闭合,无感应电流,无转动现象.选 B. 【答案】 B 5. (2009·南通模拟)如图所示,一个金属薄圆盘水平放置在竖直向上的匀强磁场中,下列 做法中能使圆盘中产生感应电流的是 ( )

A.圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动 B.圆盘以某一水平直径为轴匀速转动 C.圆盘在磁场中向右匀速平移 D.匀强磁场均匀增加 【解析】 圆盘绕过圆心的竖直轴转动和在磁场中匀速平移, 都不会使其磁通量发生变 化,故不会有电磁感应现象,A、C 错误;圆盘绕水平轴转动或磁场均匀增加,都会使圆盘 中的磁通量发生变化,故有感应电流产生,B、D 正确. 【答案】 BD 6. 绕有线圈的铁芯直立在水平桌面上,铁芯上套着一个铝环,线圈与电源、开关相连, 如右图所示.闭合开关的瞬间,铝环跳起一定高度.保持开关闭合,下列现象正确的是 ( )

A.铝环停留在这一高度,直到开关断开铝环回落 B.铝环不断升高,直到断开开关铝环回落 C.铝环回落,断开开关时铝环又跳起 D.铝环回落,断开开关时铝环不再跳起 【解析】 闭合开关的瞬间,线圈产生磁场,铝环产生瞬时感应电流,感应电流受安培 力作用而跳起,当线圈电路稳定后,铝环中不再有感应电流,故铝环回落.断开开关时,铝 环中产生感应电流方向与原来相反,故安培力方向也相反,铝环不再跳起. 【答案】 D 7.(2009·北京顺义模拟)如右图所示,条形磁铁用细线悬挂在 O 点.O 点正下方固定一 个水平放置的铝线圈.让磁铁在竖直面内摆动,下列说法中正确的是 ( )

A.在一个周期内,线圈内感应电流的方向改变 2 次 B.磁铁始终受到感应电流磁场的斥力作用 C.磁铁所受到的感应电流对它的作用力始终是阻力 D.磁铁所受到的感应电流对它的作用力有时是阻力有时是动力 【解析】 假设从左端最高点开始,一个周期中,线圈中的磁通量先增大,再减小,再 增大,再减小,故感应电流方向改变 4 次,A 错误.再根据楞次定律,感应电流磁场对磁铁 的作用是“来拒去留”,即总是阻碍磁铁与线圈之间的相对运动,故 B、D 错误,C 正确. 【答案】 C 8. 下图中能产生感应电流的是 ( )

【解析】 A 中线圈没闭合, 无感应电流; 中闭合电路中的磁通量增大, B 有感应电流; C 中的导线在圆环的正上方,不论电流如何变化,穿过线圈的磁感线都相互抵消,磁通量恒 为零,也无电流;D 中回路磁通量恒定,无感应电流. 【答案】 B 9. 下图为“研究电磁感应现象”的实验装置.

(1)将图中所缺的导线补接完整. (2)如果在闭合电键时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下,那么合上电键后 ( ) A.将原线圈迅速插入副线圈时,电流计指针向右偏转一下 B.将原线圈插入副线圈后,电流计指针一直偏在零点右侧 C.原线圈插入副线圈后,将滑动变阻器触头迅速向左拉时,电流计指针向右偏转一下 D.原线圈插入副线圈后,将滑动变阻器触头迅速向左拉时,电流计指针向左偏转一下 【解析】 (1)应将原线圈、滑动变阻器、电池、电键串联在一起,副线圈与电流计串 联在一起,连线如右图.

(2)电键闭合时,原线圈电路中电流增大,电流产生的磁场增强,会使副线圈磁通量增 加.将原线圈迅速插入副线圈时,也会使副线圈磁通量增加,故电流计指针会右偏.滑动变 阻器触头迅速向左拉时, 电路中电阻变大, 电流减小, 磁场减弱, 穿过副线圈的磁通量减少, 故电流计指针会左偏. 【答案】 (1)图见解析 (2)AD 10. 如图所示,边长为 100 cm 的正方形闭合线圈置于匀强磁场中,线圈 ab、cd 两边中 点连线 OO′的左右两侧分别存在方向相同,磁感应强度大小各为 B1=0.6 T,B2=0.4 T 的 匀强磁场,若从上往下看,线圈逆时针方向转过 37°时,穿过线圈的磁通量改变了多少?线 圈从初始位置转过 180°角时, 穿过线圈平面的磁通量改变了多少?(sin37°=0.6, cos37°=0.8)

【解析】 在原图位置,磁感线与线圈平面垂直. S S 1 1 Φ1=B1× +B2× =(0.6× +0.4× )Wb 2 2 2 2 =0.5 Wb 线圈绕 OO′轴逆时针转过 37°后, S S Φ2=B1 cos37°+B2 cos37° 2 2 1 1 =(0.6× ×0.8+0.4× ×0.8)Wb. 2 2 =0.4 Wb ?Φ=Φ2-Φ1=(0.4-0.5)Wb=-0.1Wb. 即减小 0.1 Wb 线圈绕 OO′轴逆时针转过 180°时, 规定穿过原线圈平面的磁通量为正, 转过 180°角后, S S 穿过线圈平面的磁通量为负.Φ3=-B1× -B2× =-0.5 Wb 2 2 ?Φ=Φ3-Φ1=(-0.5-0.5) Wb=-1.0 Wb,即变化量为 1.0 Wb.

【答案】 0.1 Wb 1.0 Wb 1. (2009·浙江理综)如图所示,在磁感应强度大小为 B、方向竖直向上的匀强磁场中,有 一质量为 m、 阻值为 R 的闭合矩形金属线框 abcd 用绝缘轻质细杆悬挂在 O 点, 并可绕 O 点 摆动.金属线框从右侧某一位置静止开始释放,在摆动到左侧最高点的过程中,细杆和金属 线框平面始终处于同一平面,且垂直纸面.则线框中感应电流的方向是 ( )

A. a→b→c→d→a B. d→c→b→a→d C. 先是 d→c→b→a→d,后是 a→b→c→d→a D. 先是 a→b→c→d→a,后是 d→c→b→a→d 【解析】 线框从右侧开始由静止释放,穿过线框平面的磁通量逐渐减少,由楞次定律 可得感应电流的方向为 d→c→b→a→d;过 O 点纵轴继续向左摆动过程中.穿过线框平面的 磁通量逐渐增多,由楞次定律可得感应电流的方向仍为 d→c→b→a→d,故 B 选项正确. 【答案】 B 2. (2009·河北衡水)水平放置的 U 形光滑金属导轨上放置一金属棒 ab,ab 与导轨构成一 闭合回路,右图中的矩形区域内有一匀强磁场,磁场的方向垂直纸面向里.现使该磁场均匀 减弱,则下列判断正确的是 ( )

A.回路中将产生逆时针方向的电流,ab 棒将在导轨上向右移动 B.回路中将产生逆时针方向的电流,ab 棒将在导轨上向左移动 C.回路中将产生顺时针方向的电流,ab 棒将在导轨上向左运动 D.回路中将产生顺时针方向的电流,ab 棒不会在导轨上发生移动 【解析】 利用楞次定律可判定感应电流方向为顺时针方向,由于 ab 棒所在处没有磁 场,所以 ab 棒不会受安培力,因而不会发生移动,D 正确. 【答案】 D 3. (2009·海南单科)一长直铁芯上绕有一固定线圈 M, 铁芯右端与一木质圆柱密接, 木质 圆柱上套有一闭合金属环 N,N 可在木质圆柱上无摩擦移动.M 连接在如图所示的电路中, 其中 R 为滑动变阻器,E1 和 E2 为直流电源,S 为单刀双掷开关.下列情况中,可观测到 N 向左运动的是 ( )

A.在 S 断开的情况下,S 向 a 闭合的瞬间 B.在 S 断开的情况下,S 向 b 闭合的瞬间 C.在 S 已向 a 闭合的情况下,将 R 的滑动头向 c 端移动时 D.在 S 已向 a 闭合的情况下,将 R 的滑动头向 d 端移动时 【解析】 由楞次定律及左手定则可知:只要线圈中电流增强.即穿过 N 的磁通量增 加,则 N 受排斥而向右,只要线圈中电流减弱,即穿过 N 的磁通量减弱,则 N 受吸引而向 左.故 C 选项正确. 【答案】 C 4. (山东预测卷)某同学在实验室里熟悉各种仪器的使用.他将一条形磁铁放在水平转盘 上,如下图甲所示,磁铁可随转盘转动,另将一磁感应强度传感器固定在转盘旁边.当转盘 (及磁铁)转动时,引起磁感应强度测量值周期性地变化,该变化的周期与转盘转动的周期一 致.经过操作,该同学在计算机上得到了如下图乙所示的图象. 该同学猜测磁感应强度传感器内有一线圈, 当测得磁感应强度最大时就是穿过线圈的磁 通量最大时.按照这种猜测 ( )

A.在 t=0.1 s 时刻,线圈内产生的感应电流的方向发生了变化 B.在 t=0.15 s 时刻,线圈内产生的感应电流的方向发生了变化 C.在 t=0.1 s 时刻,线圈内产生的感应电流的大小达到了最大值 D.在 t=0.15 s 时刻,线圈内产生的感应电流的大小达到了最大值 【解析】 传感器内线圈的磁感应强度如题图乙, 在题图乙中斜率既能反映线圈内产生 的感应电流的方向变化,又能反映感应电流的大小变化.t=0.1 s 时刻,斜率最大,线圈内 产生的感应电流的大小达到了最大值,并且产生的感应电流的方向发生了变化,所以 A、C 正确; 同理可知 t=0.15 s 时刻, 线圈内产生的感应电流的方向变化及大小变化情况, 所以 B、 D 不正确. 【答案】 AC 5. (2009·绥化模拟)如右图所示, 通有稳恒电流的螺线管竖直放置, 铜环 R 沿螺线管的轴 线加速下落.在下落过程中,环面始终保持水平,铜环先后经过轴线上 1、2、3 位置时的加 速度分别为 a1、a2、a3,位置 2 处于螺线管的中心,位置 1、3 与位置 2 等距离,则 ( )

A.a1<a2=g B.a2<a1<g C.a1=a3<a2 D.a3<a1<a2 【解析】 铜环下落到位置 1 附近时,穿过铜环的磁通量由小变大,铜环中感应电流的

磁场阻碍铜环中原磁通量的变化.即阻碍铜环下落,故 a1<g. 经位置 2 附近时, 由于螺线管中部的磁感线可以认为均匀分布, 穿过铜环的磁通量不变, 铜环中无感应电流,铜环仅受重力作用,故 a2=g. 经位置 3 附近时, 穿过铜环的磁通量由大变小, 铜环中感应电流的磁场阻碍铜环中原磁 通量的变化,即阻碍下落,故 a3<g. 由于铜环下落过程中的速度 v 逐渐增大,即 v3>v2>v1,因此在位置 1 和 3 附近使环中发 生同样大小的磁通量变化所需的时间间隔 ?t1>?t3,即在位置 3 附近,穿过铜环的磁通量变 化率大,环中产生的感应电动势和感应电流也大,铜环与线圈间的相互作用(相吸)也强,所 以位置 3 的加速度比位置 1 的小,即 a3<a1. 【答案】 AD 6. (2010·西城抽样测试)北半球地磁场的竖直分量向下.如图所示,在北京某中学实验室 的水平桌面上,放置边长为 L 的正方形闭合导体线圈 abcd,线圈的 ab 边沿南北方向,ad 边沿东西方向.下列说法中正确的是 ( )

A.若使线圈向东平动,则 a 点的电势比 b 点的电势低 B.若使线圈向北平动,则 a 点的电势比 b 点的电势低 C.若以 ab 为轴将线圈向上翻转,则线圈中感应电流方向为 a→b→c→d→a D.若以 ab 为轴将线圈向上翻转,则线圈中感应电流方向为 a→d→c→b→a 【答案】 AC 7. (海南高考)法拉第通过精心设计的一系列实验,发现了电磁感应定律,将历史上认为 各自独立的学科“电学”与“磁学”联系起来, 在下面几个典型的实验设计思想中, 所作的 推论后来被实验否定的是 ( ) A.既然磁铁可使近旁的铁块带磁,静电荷可使近旁的导体表面感应出电荷,那么静止 导线上的稳恒电流也可在近旁静止的线圈中感应出电流 B.既然磁铁可在近旁运动的导体中感应出电动势,那么稳恒电流也可在近旁运动的线 圈中感应出电流 C.既然运动的磁铁可在近旁静止的线圈中感应出电流,那么静止的磁铁也可在近旁运 动的导体中感应出电动势 D.既然运动的磁铁可在近旁的导体中感应出电动势,那么运动导线上的稳恒电流也可 在近旁的线圈中感应出电流 【解析】 静止的线圈放在稳恒电流的静止导线附近,线圈中的磁通量不变,故不会感 应出电流, 通有恒定电流的导线只要与闭合线圈有相对运动引起磁通量变化, 线圈中一定会 感应出电流,B、D 说法正确,运动的导体在磁铁附近做切割磁感线运动时,会产生感应电 动势,C 说法正确,所以符合题意的选项为 A. 【答案】 A 8. (2009·武汉模拟)穿过闭合回路的磁通量 Φ 随时间 t 变化的图象分别如下图①~④所 示,下列关于回路中产生的感应电动势的论述,正确的是 ( )

A.图①中,回路产生的感应电动势恒定不变 B.图②中,回路产生的感应电动势一直在变大 C.图③中,回路在 O~t1 时间内产生的感应电动势小于在 t1~t2 时间内产生的感应电 动势 D.图④中,回路产生的感应电动势先变小再变大 ?Φ 【解析】 图①中 Φ 不随时间变化, 故回路中不产生感应电动势, 错误. A 图②中, ?t 恒定.故回路中产生感应电动势不变,B 错误.图③中,O~t1 时间内磁通量变化率较大, 故产生感应电动势也较大,C 错误.图④中,磁通量变化率先减小后增大,故回路中感应电 动势先变小再变大,D 正确. 【答案】 D 9. (2010·海淀期末反馈题)如右图所示,线圈两端与电阻相连构成闭合回路,在线圈上方 有一竖直放置的条形磁铁,磁铁的 S 极朝下。在将条形磁铁自上而下穿过线圈时,则 ( )

A.通过电阻的感应电流的方向由 a 到 b,线圈与磁铁相互排斥 B.通过电阻的感应电流的方向由 a 到 b,线圈与磁铁相互吸引 C.通过电阻的感应电流的方向由先 b 到 a,后由 a 到 b;线圈与磁铁先相互排斥,后 相互吸引 D.通过电阻的感应电流的方向先由 a 到 b,后由 b 到 a,线圈与磁铁先相互吸引,后 相互排斥 【答案】 C 10. (2010·厦门)电吉他是利用电磁感应原理工作的一种乐器.如图甲为电吉他的拾音器 的原理图,在金属弦的下方放置有一个连接到放大器的螺线管.一条形磁铁固定有管内,当 拨动金属弦后,螺线管内就会产生感应电流,经一系列转化后可将电信号转为声音信号.若 由于金属弦的振动, 螺线管内的磁通量随时间的变化如图乙所示, 则对应感应电流的变化为 ( )

【解析】 根据法拉第电磁感应定律 E= ?Φ n ,Φ-t 图线的斜率表示瞬时感应电动势的大小,所以 0 时刻、t0 时刻、2t0 时刻斜 ?t 率最大,感应电动势最大;0.5t0 时刻、1.5t0 时刻斜率为零,感应电动势为零,故图象 B 正 确. 【答案】 B 11. 一个矩形线圈以恒定速度 v 沿垂直磁感线方向依次穿过磁感应强度分别为 B1、 B2(B2<B1)的匀强磁场,如右图所示,则线圈内磁通量、感应电动势及线圈中的感应电流随 时间变化的图象分别对应是图中的________、________、________(图中暂未标明纵轴所表 示的物理量).

【解析】 线圈开始进入磁场过程中 Φ 增大,全部进入 B1 中 Φ 不变,当一部分在 B1, 一部分在 B2 中时,由于 B2<B1,故穿过线圈的磁通量将减小,直到全部进入 B2 中 Φ 再次不 变,当离开 B2 时 Φ 再次减小直至为零,所以线圈内磁通量随时间变化的图象为 A;线圈开 始进入磁场过程中感应电流方向为逆时针,当线圈一部分在 B1,另一部分在 B2 中时,E= B1Lv-B2Lv,电流为顺时针方向,从 B2 中出来时仍为顺时针方向,故线圈中感应电动势随 时间变化的图象为 B;同理,线圈内感应电流的图象也为 B. 【答案】 A B B 12. 2008 年 9 月 25 日,我国“神舟”七号载人飞船发射成功,在离地面大约 200 km 的 太空运行. 假设载人舱中有一边长为 50 cm 的正方形导线框, 在宇航员操作下由水平方向转 - 至竖直方向,此时地磁场磁感应强度 B=4×10 5T,方向如右图.

(1)该过程中磁通量的改变量是多少? (2)该过程线框中有无感应电流?设线框电阻为 R=0.1 ,则通过线框的电量是多少? (sin37°=0.6,cos37°=0.8) 【解析】 (1)设线框在水平位置时法线 n 方向竖直向上,穿过线框的磁通量 - Φ1=BScos53°=6.0×10 6Wb. 当线框转至竖直位置时,线框平面的法线方向水平向右,与磁感线夹角 θ=143°,穿过 线框的磁通量 - Φ2=BScos143°=-8.0×10 6Wb 该过程磁通量的改变量大小 - ?Φ=Φ1-Φ2=1.4×10 5Wb.

(2)因为该过程穿过闭合线框的磁通量发生了变化,所以一定有感应电流.根据电磁感 ε 应定律得, I = R = ?Φ . R?t

?Φ - 通过的电量为 q= I ·?t= =1.4×10 4 C. R - - 【答案】 (1)1.4×10 5Wb (2)1.4×10 4C



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