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贵州省普安一中2011届高三物理一轮复习同步练习43:电磁感应现象、楞次定律



贵州省普安一中 2011 届高三物理一轮复习同步练习 43: 电磁感应现象、楞次定律
一、选择题(本大题共 10 个小题,共 70 分,每小题至少有一个选项正确,全部选对的 得 7 分,选对但不全的得 4 分,有选错的得 0 分) 1.如图 1 所示是验证楞次定律实验的示意图,竖直放置的线圈固定不动,将磁铁从线 圈上方插入或拔出,线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流.各图中分 别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向 等情况,其中正确的是 ( )

图1 解析:根据楞次定律可确定感应电流的方向:对 C 选项,当磁铁向下运动时:(1)闭 合线圈原磁场的方向——向上;(2)穿过闭合线圈的磁通量的变化——增加;(3)感应 电流产生的磁场方向——向下;(4)利用安培定则判断感应电流的方向——与图中箭 头方向相同.故 C 项正确.同理分析可知 D 项正确. 答案:CD 2.如图 2 所示,闭合线圈 abcd 在磁场中运动到如图所示位置 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 B.向左移出磁场 C.以 ab 为轴转动 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,无感应电流产生,故 C、D 错. 答案:B 3.如图 3 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 4.如图 4 所示,在条形磁铁的中央位置的正上方水平固定一 铜质圆环.以下判断中正确的是 A.释放圆环,环下落时环的机械能守恒 B.释放圆环,环下落时磁铁对桌面的压力比磁铁受的重 力大 C.给磁铁水平向右的初速度,磁铁滑出时做减速运动 D.给磁铁水平向右的初速度,圆环产生向左运动的趋势 解析:由条形磁铁磁场分布特点可知,穿过其中央位置正上方的圆环的合磁通量为 零,所以在环下落的过程中,磁通量不变,没有感应电流,圆环只受重力,则环下 落时机械能守恒,A 对,B 错;给磁铁水平向右的初速度,由楞次定律可知,圆环的 运动总是阻碍自身磁通量的变化,所以环要受到向右的作用力,由牛顿第三定律可 知,磁铁要受到向左的作用力而做减速运动(或据“总阻碍相对运动”的推论得出), 故 C 对 D 错. 答案:AC 5.如图 5 所示,在匀强磁场中,MN、PQ 是两根平行的 金属导轨,而 ab、cd 为串有伏特表和安培表的两根金 属棒,它们同时以相同的速度向右运动时,下列说法 中正确的是 A.电压表有读数,电流表有读数 B.电压表无读数,电流表有读数 C.电压表无读数,电流表无读数 D.电压表有读数,电流表无读数 解析:此题考查对电磁感应现象的理解和对电压表、电流表示数的理解.两棒以相 同的速度向右运动时,因穿过面 abcd 的磁通量不变,回路中没有感应电流,电流表 和电压表均不会有读数.C 项正确. ( ) ( )

答案:C 6.如图 6 所示,通过水平绝缘的传送带输送完全相同的铜线圈,线圈均与传送带以相 同的速度匀速运动.为了检测出个别未闭合的不合格线圈,让传送带通过一固定匀 强磁场区域,磁场方向垂直于传送带,线圈进入磁场前等距离排列,穿过磁场后根 据线圈间的距离,就能够检测出不合格线圈,通过观察图形,判断下列说法正确的 是 ( )

图6 A.若线圈闭合,进入磁场时,线圈相对传送带向后滑动 B.若线圈不闭合,进入磁场时,线圈相对传送带向后滑动 C.从图中可以看出,第 2 个线圈是不合格线圈 D.从图中可以看出,第 3 个线圈是不合格线圈 解析:由产生电磁感应现象的条件和楞次定律知,A 正确,B 错误.由各线圈位置关 系知,C 错误,D 正确. 答案:AD 7.如图 7 所示,虚线框 a′b′c′d′内有一匀强磁 场区域,磁场方向竖直向下.矩形闭合金属线框 abcd 以一定的速度沿光滑绝缘水平面向磁场区域 运动. 图 8 中所给出的是金属框的四个可能达到的 位置,则金属框的速度不可能为零的位置是 ( )

图8 解析:当线框完全处于磁场中时,线框中无感应电流产生,线框不受力,将做匀速 直线运动,其速度不可能为零,故 C 对. 答案:C 8.(2010· 广州模拟)如图 9 甲所示,两个闭合圆形线圈 A、B 的圆心重合,放在同一水 平面内,线圈 A 中通以如图 9 乙所示的变化电流,t=0 时电流方向为顺时针(如图中

箭头所示).在 t1~t2 时间内,对于线圈 B,下列说法中正确的是

(

)

图9

A.线圈 B 内有顺时针方向的电流,线圈有扩张的趋势 B.线圈 B 内有顺时针方向的电流,线圈有收缩的趋势 C.线圈 B 内有逆时针方向的电流,线圈有扩张的趋势 D.线圈 B 内有逆时针方向的电流,线圈有收缩的趋势 解析:在 t1~t2 时间内,通入线圈 A 中的电流是正向增大的,即逆时针方向增大的, 其内部会产生增大的向外的磁场,穿过 B 的磁通量增大,由楞次定律可判定线圈 B 中会产生顺时针方向的感应电流.线圈 B 中电流为顺时针方向,与 A 中的电流方向 相反,有排斥作用,故线圈 B 将有扩张的趋势.综上所述,A 项正确. 答案:A 9.如图 10 所示,AOC 是光滑的金属轨道,AO 沿竖直方向,OC 沿水平方向,PQ 是一根金属直杆如图所示立在导轨上,直杆从 图示位置由静止开始在重力作用下运动, 运动过程中 Q 端始终在 OC 上,空间存在着垂直于纸面向外的匀强磁场,则在 PQ 杆滑 动的过程中,下列判断正确的是 A.感应电流的方向始终是由 P→Q B.感应电流的方向先是由 P→Q,后是由 Q→P C.PQ 受磁场力的方向垂直杆向左 D.PQ 受磁场力的方向先垂直于杆向左,后垂直于杆向右 解析:在 PQ 杆滑动的过程中,杆与导轨所围成的三角形面积先增大后减小,三角形 POQ 内的磁通量先增大后减小,由楞次定律可判断 B 项对;再由 PQ 中电流方向及 左手定则可判断 D 项对. 答案:BD 10. 现代汽车中有一种先进的制动机构, 可保证车轮在 制动时不是完全刹死滑行, 而是让车轮仍有一定的滚 动. 经研究这种方法可以更有效地制动, 它有一个自 动检测车速的装置, 用来控制车轮的转动, 其原理如 图 11 所示,铁质齿轮 P 与车轮同步转动,右端有一 ( )

个绕有线圈的磁体,M 是一个电流检测器.当车轮带动齿轮转动时,线圈中会有电 流,这是由于齿靠近线圈时被磁化,使磁场增强,齿离开线圈时磁场减弱,磁通量 变化使线圈中产生了感应电流.将这个电流经放大后去控制制动机构,可有效地防 止车轮被制动抱死.在齿 a 转过虚线位置的过程中,关于 M 中感应电流的说法正确 的是 A.M 中的感应电流方向一直向左 B.M 中的感应电流方向一直向右 C.M 中先有自右向左、后有自左向右的感应电流 D.M 中先有自左向右、后有自右向左的感应电流 解析:由楞次定律知,感应电流的“效果”总是阻碍引起感应电流的“原因” .由 于齿靠近线圈时被磁化,使磁场增强,感应电流的磁场总要阻碍原磁场增强,由安 培定则可知 M 中感应电流的方向为自左向右;齿离开线圈时磁场减弱,由楞次定律 知,M 中感应电流方向为自右向左.D 项正确. 答案:D 二、非选择题(本大题共 2 个小题,共 30 分,解答时应写出必要的文字说明、方程式和 演算步骤,有数值计算的要注明单位) 11.(15 分)如图 12 所示,固定于水平面上的金属架 CDEF 处在 竖直向下的匀强磁场中, 金属棒 MN 沿框架以速度 v 向右做匀 速运动.t=0 时,磁感应强度为 B0,此时 MN 到达的位置使 MDEN 构成一个边长为 l 的正方形. 为使 MN 棒中不产生感应 电流,从 t=0 开始,磁感应强度 B 应怎样随时间 t 变化?请推 导出这种情况下 B 与 t 的关系式. 解析:要使 MN 棒中不产生感应电流,应使穿过线圈平面的磁通量不发生变化 在 t=0 时刻,穿过线圈平面的磁通量 Φ1=B0S=B0l2 设 t 时刻的磁感应强度为 B,此时磁通量为 Φ2=Bl(l+vt) 由 Φ1=Φ2 得 B= 答案:B= B0l l+vt B0l . l+vt ( )

12. (15 分)磁感应强度为 B 的匀强磁场仅存在于边长为 2l 的 正方形范围内,有一个电阻为 R、边长为 l 的正方形导线 框 abcd,沿垂直于磁感线方向,以速度 v 匀速通过磁场,

如图 13 所示,从 ab 进入磁场时开始计时. (1)画出穿过线框的磁通量随时间变化的图象; (2)判断线框中有无感应电流.若有,请判断出感应电流的方向;若无,请说明理由. 解析:线框穿过磁场的过程可分为三个阶段:进入磁场阶段(只有 ab 边在磁场中)、 在磁场中运动阶段(ab、cd 两边都在磁场中)、离开磁场阶段(只有 cd 边在磁场中). l (1)①线框进入磁场阶段:t 为 0~ ,线框进入磁场中的面积与时间成正比,S=lvt, v 最后为 Φ=BS=Bl2. l 2l ②线框在磁场中运动阶段:t 为 ~ , v v 线框磁通量为 Φ=Bl2,保持不变. 2l 3l ③线框离开磁场阶段:t 为 ~ ,线框磁通量线性减小,最后为零. v v (2)线框进入磁场阶段,穿过线框的磁通量增加,线框中将产生感应电流.由右手定 则可知,感应电流方向为逆时针方向. 线框在磁场中运动阶段,穿过线框的磁通量保持不变,无感应电流产生. 线框离开磁场阶段,穿过线框的磁通量减小,线框中将产生感应电流.由右手定则 可知,感应电流方向为顺时针方向. 答案:(1)如右图所示 (2)线框进入磁场阶段,感应电流方向逆时针;线框在磁 场中运动阶段,无感应电流;线框离开磁场阶段,感应 电流方向顺时针.

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