高二物理下冊一單元的試題
《電磁感應現象 楞次定律》
(時(shí)間:90分鐘 滿(mǎn)分：100分)
一 、選擇題
1.如圖是驗證楞次定律實(shí)驗的示意圖，豎直放置的線(xiàn)圈固定不動(dòng)，將磁鐵從線(xiàn)圈上方插入或拔出，線(xiàn)圈和電流表構成的閉合回路中就會(huì )產(chǎn)生感應電流.各圖中分別標出了磁鐵的極性、磁鐵相對線(xiàn)圈的運動(dòng)方向以及線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應電流的方向等情況，其中表示正確的是( )
【答案】選C、D.
【詳解】先根據楞次定律來(lái)拒去留判斷線(xiàn)圈的N極和S極.A中線(xiàn)圈上端為N極，B中線(xiàn)圈上端為N極，C中線(xiàn)圈上端為S極，D中線(xiàn)圈上端為S極，再根據安培定則確定感應電流的方向，A、B錯誤，C、D正確.
2.一平面線(xiàn)圈用細桿懸于P點(diǎn)，開(kāi)始時(shí)細桿處于水平位置，釋放后讓它在如圖所示的勻強磁場(chǎng)中運動(dòng)，已知線(xiàn)圈平面始終與紙面垂直，當線(xiàn)圈第一次通過(guò)位置Ⅰ和位置Ⅱ時(shí)，順著(zhù)磁場(chǎng)的方向看去，線(xiàn)圈中的感應電流的方向分別為( )
位置Ⅰ 位置Ⅱ
A.逆時(shí)針?lè )较?逆時(shí)針?lè )较?/p>
B.逆時(shí)針?lè )较?順時(shí)針?lè )较?/p>
C.順時(shí)針?lè )较?順時(shí)針?lè )较?/p>
D.順時(shí)針?lè )较?逆時(shí)針?lè )较?/p>
【答案】選B.
【詳解】線(xiàn)圈第一次經(jīng)過(guò)位置Ⅰ時(shí)，穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量增加，由楞次定律，線(xiàn)圈中感應電流的磁場(chǎng)方向向左，根據安培定則，順著(zhù)磁場(chǎng)看去，感應電流的方向為逆時(shí)針?lè )较?當線(xiàn)圈第一次通過(guò)位置Ⅱ時(shí)，穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量減小，可判斷出感應電流為順時(shí)針?lè )较�，故選項B正確.
3.如圖是某電磁沖擊鉆的原理圖，若突然發(fā)現鉆頭M向右運動(dòng)，則可能是( )
A.開(kāi)關(guān)S閉合瞬間
B.開(kāi)關(guān)S由閉合到斷開(kāi)的瞬間
C.開(kāi)關(guān)S已經(jīng)是閉合的，變阻器滑片P向左迅速滑動(dòng)
D.開(kāi)關(guān)S已經(jīng)是閉合的，變阻器滑片P向右迅速滑動(dòng)
【答案】選A、C.
【詳解】M向右運動(dòng)是阻礙磁通量的增加,原因是左邊螺線(xiàn)管中電流的磁場(chǎng)增強,所以有兩種情況,
一是S閉合,二是滑片P向左滑動(dòng),故A、C對.
4. 如圖所示,絕緣水平面上有兩個(gè)離得很近的導體環(huán)a、b.將條形磁鐵沿它們的正中向下移動(dòng)(不到達該平面),a、b將如何移動(dòng)( )
A.a、b將相互遠離
B.a、b將相互靠近
C.a、b將不動(dòng)
D.無(wú)法判斷
【答案】選A.
【詳解】根據=BS,磁鐵向下移動(dòng)過(guò)程中B增大,所以穿過(guò)每個(gè)環(huán)中的磁通量都有增大的趨勢，由于S不可改變,為阻礙磁通量增大,導體環(huán)應該盡量遠離磁鐵,所以a、b將相互遠離.
5.電阻R、電容器C與一線(xiàn)圈連成閉合回路，條形磁鐵靜止于線(xiàn)圈的正上方，N極朝下，如圖所示，現使磁鐵開(kāi)始下落，在N極接近線(xiàn)圈上端的過(guò)程中，流過(guò)R的電流方向和電容器極板的帶電情況是( )
A.從a到b，上極板帶正電
B.從a到b，下極板帶正電
C.從b到a，上極板帶正電
D.從b到a，下極板帶正電
【答案】選D.
【詳解】在N極接近線(xiàn)圈上端的過(guò)程中,通過(guò)線(xiàn)圈的磁感線(xiàn)方向向下，磁通量增大，由楞次定律可判定流過(guò)線(xiàn)圈的電流方向向下，外電路電流由b流向a，同時(shí)線(xiàn)圈作為電源，下端應為正極，則電容器下極板電勢高，帶正電.
6. 如圖所示，一根長(cháng)導線(xiàn)彎成如圖abcd的形狀，在導線(xiàn)框中通以直流電，在框的正中間用絕緣的橡皮筋懸掛一個(gè)金屬環(huán)P，環(huán)與導線(xiàn)框處于同一豎直平面內，當電流I增大時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是( )
A.金屬環(huán)P中產(chǎn)生順時(shí)針?lè )较虻碾娏?/p>
B.橡皮筋的長(cháng)度增大
C.橡皮筋的長(cháng)度不變
D.橡皮筋的長(cháng)度減小
【答案】選B.
【詳解】導線(xiàn)框中的電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)在金屬環(huán)P內的磁通量方向垂直于紙面向里，當電流I增大時(shí)，金屬環(huán)P中的磁通量向里且增大，由楞次定律和安培定則可知金屬環(huán)P中產(chǎn)生逆時(shí)針?lè )较虻母袘娏�，故A錯;根據對稱(chēng)性及左手定則可知金屬環(huán)P所受安培力的合力方向向下，并且隨電流I的增大而增大，所以橡皮筋會(huì )被拉長(cháng)，故B正確，C、D錯.
7.如圖所示，水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動(dòng)的金屬棒PQ、MN，當PQ在外力作用下運動(dòng)時(shí)， MN在磁場(chǎng)力作用下向右運動(dòng)，則PQ所做的運動(dòng)可能是( )
A.向右加速運動(dòng) B.向左加速運動(dòng)
C.向右減速運動(dòng) D.向左減速運動(dòng)
【答案】選B、C.
【詳解】設PQ向右運動(dòng)，用右手定則和安培定則判定可知穿過(guò)L1的磁感線(xiàn)方向向上.若PQ向右加速運動(dòng)，則穿過(guò)L1的磁通量增加，用楞次定律判定可知通過(guò)MN的感應電流方向是NM，對MN用左手定則判定可知MN向左運動(dòng)，可見(jiàn)A選項不正確.若PQ向右減速運動(dòng)，則穿過(guò)L1的磁通量減少，用楞次定律判定可知通過(guò)MN的感應電流方向是MN，用左手定則判定可知MN向右運動(dòng)，可見(jiàn)C正確.同理設PQ向左運動(dòng)，用上述類(lèi)似方法可判定B正確，而D錯誤.
8. 如右圖所示，一半圓形鋁框處在水平向外的非勻強磁場(chǎng)中，場(chǎng)中各點(diǎn)的磁感應強度為By=B0y+c，y為該點(diǎn)到地面的距離，c為常數，B0為一定值.鋁框平面與磁場(chǎng)垂直，直徑ab水平，(空氣阻力不計)鋁框由靜止釋放下落的過(guò)程中()
A.鋁框回路磁通量不變，感應電動(dòng)勢為0
B.回路中感應電流沿順時(shí)針?lè )较�，直徑ab兩點(diǎn)間電勢差為0
C.鋁框下落的加速度大小一定小于重力加速度g
D.直徑ab受安培力向上，半圓弧ab受安培力向下，鋁框下落加速度大小可能等于g
【答案】 C
【詳解】 由題意知，y越小，By越大，下落過(guò)程中，磁通量逐漸增加，A錯誤;由楞次定律判斷，鋁框中電流沿順時(shí)針?lè )较�，但Uab0，B錯誤;直徑ab受安培力向上，半圓弧ab受安培力向下，但直徑ab處在磁場(chǎng)較強的位置，所受安培力較大，半圓弧ab的等效水平長(cháng)度與直徑相等，但處在磁場(chǎng)較弱的位置，所受安培力較小，這樣整個(gè)鋁框受安培力的合力向上，故C正確D錯誤.
9.一長(cháng)直鐵芯上繞有一固定線(xiàn)圈M，鐵芯右端與一木質(zhì)圓柱密接，木質(zhì)圓柱上套有一閉合金屬環(huán)N，N可在木質(zhì)圓柱上無(wú)摩擦移動(dòng).M連接在如右圖所示的電路中，其中R為滑動(dòng)變阻器，E1和E2為直流電源，S為單刀雙擲開(kāi)關(guān).下列情況中，可觀(guān)測到N向左運動(dòng)的是()
A.在S斷開(kāi)的情況下，S向a閉合的瞬間
B.在S斷開(kāi)的情況下，S向b閉合的瞬間
C.在S已向a閉合的`情況下，將R的滑動(dòng)頭向c端移動(dòng)時(shí)
D.在S已向a閉合的情況下，將R的滑動(dòng)頭向d端移動(dòng)時(shí)
【答案】C
【詳解】由楞次定律及左手定則可知：只要線(xiàn)圈中電流增強，即穿過(guò)N的磁通量增加，則N受排斥而向右，只要線(xiàn)圈中電流減弱，即穿過(guò)N的磁通量減少，則N受吸引而向左.故C選項正確.
10.如右圖所示，金屬棒ab置于水平放置的金屬導體框架cdef上，棒ab與框架接觸良好.從某一時(shí)刻開(kāi)始，給這個(gè)空間施加一個(gè)斜向上的勻強磁場(chǎng)，并且磁場(chǎng)均勻增加，ab棒仍靜止，在磁場(chǎng)均勻增加的過(guò)程中，關(guān)于ab棒受到的摩擦力，下列說(shuō)法正確的是()
A.摩擦力大小不變，方向向右
B.摩擦力變大，方向向右
C.摩擦力變大，方向向左
D.摩擦力變小，方向向左
【答案】 B
【詳解】 本題考查電磁感應規律和平衡條件.由法拉第電磁感應定律，ab中產(chǎn)生的電流的大小恒定，方向由b到a，由左手定則，ab受到的安培力方向向左下方，F=BIL，由于B均勻變大，F變大，F的水平分量Fx變大，靜摩擦力Ff=Fx變大，方向向右，B正確.本題難度中等.
二、非選擇題
11.磁感應強度為B的勻強磁場(chǎng)僅存在于邊長(cháng)為2l的正方形范圍內，有一個(gè)電阻為R、邊長(cháng)為l的正方形導線(xiàn)框abcd，沿垂直于磁感線(xiàn)方向，以速度v勻速通過(guò)磁場(chǎng)，如圖28所示，從ab進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)開(kāi)始計時(shí).
(1)畫(huà)出穿過(guò)線(xiàn)框的磁通量隨時(shí)間變化的圖象;
(2)判斷線(xiàn)框中有無(wú)感應電流.若有，請判斷出感應電流的方向.
解析：線(xiàn)框穿過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程可分為三個(gè)階段：進(jìn)入磁場(chǎng)階段(只有ab邊在磁場(chǎng)中)、在磁場(chǎng)中運動(dòng)階段(ab、cd兩邊都在磁場(chǎng)中)、離開(kāi)磁場(chǎng)階段(只有cd邊在磁場(chǎng)中).
【答案】(1)如圖29所示.
(2)線(xiàn)框進(jìn)入磁場(chǎng)階段，電流方向逆時(shí)針;線(xiàn)框在磁場(chǎng)中運動(dòng)階段，無(wú)電流;線(xiàn)框離開(kāi)磁場(chǎng)階段，電流方向順時(shí)針.
【詳解】 (1)①線(xiàn)框進(jìn)入磁場(chǎng)階段：t為0lv，線(xiàn)框進(jìn)入磁場(chǎng)中的面積隨時(shí)間成正比，S=lvt，最后為=BS=Bl2.
�、诰�(xiàn)框在磁場(chǎng)中運動(dòng)階段：t為lv2lv，
線(xiàn)框磁通量為=Bl2，保持不變.
�、劬�(xiàn)框離開(kāi)磁場(chǎng)階段：t為2lv3lv，線(xiàn)框磁通量線(xiàn)性減小，最后為零.
(2)線(xiàn)框進(jìn)入磁場(chǎng)階段，穿過(guò)線(xiàn)框的磁通量增加，線(xiàn)框中將產(chǎn)生感應電流.由右手定則可知，感應電流方向為逆時(shí)針?lè )较?
線(xiàn)框在磁場(chǎng)中運動(dòng)階段，穿過(guò)線(xiàn)框的磁通量保持不變，無(wú)感應電流產(chǎn)生.
線(xiàn)框離開(kāi)磁場(chǎng)階段，穿過(guò)線(xiàn)框的磁通量減小，線(xiàn)框中將產(chǎn)生感應電流.由右手定則可知，感應電流方向
為順時(shí)針?lè )较?
12.(17分)如圖所示，固定于水平面上的金屬架CDEF處在豎直向下的勻強磁場(chǎng)中，金屬棒MN沿框架以速度v向右做勻速運動(dòng).t=0時(shí)，磁感應強度為B0，此時(shí)MN到達的位置使MDEN構成一個(gè)邊長(cháng)為l的正方形.為使MN棒中不產(chǎn)生感應電流，從t=0開(kāi)始，磁感應強度B應怎樣隨時(shí)間t變化?請推導出這種情況下B與t的關(guān)系式.
【答案】B=B0ll+vt
【詳解】要使MN棒中不產(chǎn)生感應電流，應使穿過(guò)線(xiàn)圈平面的磁通量不發(fā)生變化
在t=0時(shí)刻，穿過(guò)線(xiàn)圈平面的磁通量
1=B0S=B0l2
設t時(shí)刻的磁感應強度為B，此時(shí)磁通量為
2=Bl(l+vt)
由2得B=B0ll+vt.
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