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【状元之路】2015届高考物理一轮复习 9-1电磁感应现象楞次定律同步检测试题



电磁感应现象

楞次定律
)

A 组 基础巩固 1.处在磁场中的一闭合线圈,若没有产生感应电流,则可以判定( A.线圈没有在磁场中运动 B.线圈没有做切割磁感线运动 C.磁场没有发生变化 D.穿过线圈的磁通量没有发生变化 解析: 要发生电磁感应现象, 产生电流, 必须是穿过线圈的磁通量发生变化, 否则无感应电流. 只 有 D 项正确. 答案:D 2.[2012·新课标全国卷]

图 31-1 如图 31-1,一载流长直导线和一矩形导线框固定在同一平面内,线框在长直导线右侧,且其 长边与长直导线平行.已知在 t=0 到 t=t1 的时间间隔内,直导线中电流 i 发生某种变化,而线框 中的感应电流总是沿顺时针方向;线框受到的安培力的合力先水平向左、后水平向右.设电流 i 正 方向与图中箭头所示方向相同,则 i 随时间 t 变化的图线可能是图 31-2 中的( )

A

B

C

D

1

图 31-2 解析:依题意,线框中感应电流方向总是沿顺时针方向,由于线框受到安培力中左边框受力较 大,故以左边框受力为主,由左手定则可知直线电流方向向上时,线框受到向左的安培力,直线电 流方向向下时,线框受到向右的安培力,故 A 对. 答案:A 3.

图 31-3 如图 31-3 所示,光滑导电圆环轨道竖直固定在匀强磁场中,磁场方向与轨道所在平面垂直, 导体棒 ab 的两端可始终不离开轨道无摩擦地滑动,当 ab 由图示位置释放,直到滑到右侧虚线位置 的过程中,关于 ab 棒中的感应电流情况,正确的是( A.先有从 a 到 b 的电流,后有从 b 到 a 的电流 B.先有从 b 到 a 的电流,后有从 a 到 b 的电流 C.始终有从 b 到 a 的电流 D.始终没有电流产生 解析:ab 与被其分割开的两个圆环构成的回路,在 ab 棒运动过程中,磁通量都保持不变,无 感应电流产生. 答案:D 4.如图 31-4 所示,一半圆形铝框处在水平向外的非匀强磁场中,场中各点的磁感应强度为 )

B0 By= ,y 为该点到地面的距离,c 为常数,B0 为一定值.铝框平面与磁场垂直,直径 ab 水平,(空 y+c
气阻力不计)铝框由静止释放下落的过程中( )

2

图 31-4 A.铝框回路磁通量不变,感应电动势为 0 B.回路中感应电流沿顺时针方向,直径 ab 两点间电势差为 0 C.铝框下落的加速度大小一定小于重力加速度 g D.直径 ab 受安培力向上,半圆弧 ab 受安培力向下,铝框下落加速度大小可能等于 g 解析:由题意知,y 越小,By 越大,下落过程中,磁通量逐渐增加,A 错误;由楞次定律判断, 铝框中电流沿顺时针方向,但 Uab≠0,B 错误;直径 ab 受安培力向上,半圆弧 ab 受安培力向下,但 直径 ab 处在磁场较强的位置,所受安培力较大,半圆弧 ab 的等效水平长度与直径相等,但处在磁 场较弱的位置,所受安培力较小,这样整个铝框受安培力的合力向上,故 C 正确,D 错误. 答案:C

图 31-5 5.如图 31-5 所示,闭合线圈 abcd 在磁场中运动到如图位置时,ab 边受到的磁场力竖直向上, 此线圈的运动情况可能是( A.向右进入磁场 C.以 ab 为轴转动 ) B.向左移出磁场 D.以 cd 为轴转动

解析:ab 边受磁场力竖直向上,由左手定则知,通过 ab 的电流方向是由 a 指向 b,由右手定则 可知当线圈向左移出磁场时,bc 边切割磁感线可产生顺时针方向的电流,当然也可以用楞次定律判
3

断当线圈向左移出磁场时,磁通量减小,产生顺时针的感应电流,故 B 正确.当以 ab 或 cd 为轴转 动时,在图示位置,导线不切割磁感线,无电流产生,故 C、D 错. 答案:B 6.(多选题)如图 31-6,磁场垂直于纸面,磁感应强度在竖直方向均匀分布,水平方向非均匀 分布.一铜制圆环用丝线悬挂于 O 点,将圆环拉至位置 a 后无初速释放,在圆环从 a 摆向 b 的过程 中( )

图 31-6 A.感应电流方向先逆时针后顺时针再逆时针 B.感应电流方向一直是逆时针 C.安培力方向始终与速度方向相反 D.安培力方向始终沿水平方向 解析:本题考查楞次定律的应用及安培力方向的判断.圆环在虚线左侧向右运动时,穿过环的 磁通量先增后减,由楞次定律可知,感应电流方向先逆时针后顺时针;穿过虚线在右侧向右运动时, 穿过的磁通量先增后减,由楞次定律可知,感应电流方向先顺时针后逆时针,A 对;在任何位置处, 圆环上下两侧定培力抵消,左右两侧的合安培力始终水平向左,C 错,D 对. 答案:AD

4

图 31-7 7.[2014·北京朝阳区期末]某同学设计了一个电磁冲击钻,其原理示意图如图 31-7 所示,若 发现钻头 M 突然向右运动,则可能是( A.开关 S 由断开到闭合的瞬间 B.开关 S 由闭合到断开的瞬间 C.保持开关 S 闭合,变阻器滑片 P 加速向右滑动 D.保持开关 S 闭合,变阻器滑片 P 匀速向右滑动 解析:若发现钻头 M 突然向右运动,则两螺线管互相排斥,根据楞次定律,可能是开关 S 由断 开到闭合的瞬间,选项 A 正确. 答案:A B 组 能力提升 8.如图 31-8 所示,四根等长的铝管和铁管(其中 C 中铝管不闭合,其他两根铝管和铁管均闭 合)竖直放置在同一竖直平面内,分别将磁铁和铁块沿管的中心轴线从管的上端由静止释放,忽略空 气阻力,则下列关于磁铁和铁块穿过管的运动时间的说法正确的是( ) )

图 31-8 A.tA>tB=tC=tD C.tC>tA=tB=tD B.tC=tA=tB=tD D.tC=tA>tB=tD

解析:当磁铁穿过闭合的金属管时,会因穿过闭合的金属管的磁通量发生变化而产生感应电流, 根据楞次定律可知感应电流又阻碍引起感应电流的磁通量的变化,从而阻碍了磁铁的通过,而铁块 或不闭合的金属管,无感应电流产生,也就没有这种阻碍作用,从而可知,选项 A 正确.
5

答案:A

图 31-9 9.两个闭合铝环,挂在一根水平光滑的绝缘杆上,当条形磁铁 N 极向左插向圆环时(如图 31- 9),两圆环的运动是( A.边向左移边分开 C.边向右移边分开 ) B.边向左移边靠拢 D.边向右移边靠拢

解析:当磁铁向两个圆环运动时,两个圆环的磁场方向相同并且都是增加的,所以两个圆环中 产生的感应电流方向相同,由于两个圆环中磁通量增大,所以圆环将远离磁场,由于感应电流的方 向相同,所以应该相互靠拢,故 B 正确. 答案:B

图 31-10 10.(多选题)如图 31-10 所示,在匀强磁场中,两根平行的金属导轨上放置两条平行的金属棒

ab 和 cd,假定它们沿导轨运动的速率分别为 v1 和 v2,且 v1<v2,现在要使回路中产生的感应电流最
大,则棒 ab、cd 的运动情况应该为( A.ab 和 cd 都向右运动 B.ab 和 cd 都向左运动 C.ab 向右、cd 向左做相向运动 D.ab 向左、cd 向右做背向运动 解析:要使电路中产生的感应电流最大,应该使电路中的感应电动势最大,应该使线圈平面内 的磁通量变化最快,本题中磁感应强度的大小不变,根据公式可知当线圈平面的磁通量的变化率最 大时产生的感应电流最大,C 选项和 D 选项都可以. 答案:CD )

6

图 31-11 11.(多选题)如图 31-11 所示,一块长方形光滑铝板水平放在桌面上,铝板右端拼接一根与铝 板等厚的条形磁铁, 一质量分布均匀的闭合铝环以初速度 v 从板的左端沿中线向右端滚动, 则( A.铝环的滚动速度将越来越小 B.铝环将保持匀速滚动 C.铝环的运动将逐渐偏向条形磁铁的 N 极或 S 极 D.铝环的运动速率会改变,但运动方向将不会发生改变 解析:铝板不会被磁化,条形磁铁周围所存在的磁场与没有铝板时是一样的,当铝环移近磁铁 时,穿过它的磁通量逐渐增大,从而产生感应电流,使铝环的机械能减少,速率也减小.又由于铝 环沿中心线运动,铝环所在处磁场垂直于铝环平面,根据左手定则判定安培力水平向左,其运动方 向不会发生偏转,故 A、D 正确. 答案:AD )

图 31-12 12.如图 31-12 所示,竖直放置的螺线管与导线 abcd 构成回路,导线所围区域内有一垂直纸 面向里变化的匀强磁场,螺线管下方水平桌面上有一导体圆环.导线 abcd 所围区域内磁场的磁感应 强度按图 31-13 中哪一图象所表示的方式随时间变化时, 导体圆环将受到向上的磁场作用力( )

7

A

B

C 图 31-13

D

解析:A 图中磁感应强度随时间增加,导线中电流是 b→a→螺线管→d→c 方向.又磁场的变化 率不断减小,在螺线管中电流减小,因此,螺线管产生的磁场穿过圆环的磁感线变少.根据楞次定 律,为阻碍这种变化,圆环将靠近螺线管,即受到向上的磁场力的作用.B 图磁场变化率变大,螺 线管产生的电流变大,穿过圆环的磁感线变多,要排斥圆环;C、D 图磁场是均匀变化的,螺线管中 感应电流是稳恒的,它产生的磁场是不变的,穿过圆环的磁通量不变,无感应电流产生,与螺线管 磁场无相互作用.因此本题正确选项是 A. 答案:A

图 31-14 13.如图 31-14 所示是家庭用的“漏电保护器”的关键部分的原理图,其中 P 是一个变压器铁 芯,入户的两根电线(火线和零线)采用双线绕法,绕在铁芯的一侧作为原线圈,然后再接入户内的

8

用电器.Q 是一个脱扣开关的控制部分(脱扣开关本身没有画出,它是串联在本图左边的火线和零线 上,开关断开时,用户的供电被切断),Q 接在铁芯另一侧副线圈的两端 a、b 之间,当 a、b 间没有 电压时,Q 使得脱扣开关闭合,当 a、b 间有电压时,脱扣开关即断开,使用户断电. (1)用户正常用电时,a、b 之间有没有电压? (2)如果某人站在地面上,手误触火线而触电,脱扣开关是否会断开?为什么? 答案:(1)用户正常用电时,a、b 之间没有电压,因为双线绕成的初级线圈两根导线中的电流 总是大小相等而方向相反的,穿过铁芯的磁通量总为 0,副线 圈中不会有感应电动势产生. (2)人站在地面上手误触火线,电流通过火线和人体而流向大地,不通过零线,这样变压器的铁 芯中就会有磁通量的变化,从而产生感应电动势,脱扣开关就会断开. C 组 难点突破 14.[2013·四川自贡一诊]长直导线与闭合金属线框位于同一平面内,

图 31-15 长直导线中的电流 i 随时间 t 的变化关系如图 31-15 所示.在 0~ 时间内,直导线中电流向 2 上.则在 ~T 时间内,线框中感应电流的方向与所受安培力情况是( 2 A.感应电流方向为顺时针,线框受安培力的合力方向向左 B.感应电流方向为顺时针,线框受安培力的合力方向向右 C.感应电流方向为逆时针,线框受安培力的合力方向向右 D.感应电流方向为逆时针,线框受安培力的合力方向向左 解析:在 ~T 时间内,由楞次定律可知,线框中感应电流的方向为顺时针,由左手定则可判断 2 线框受安培力的合力方向向右,选项 B 正确. 答案:B

T

T

)

T

9



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