高二物理下冊一單元的試題
《電磁感應(yīng)現(xiàn)象 楞次定律》
(時間:90分鐘 滿分：100分)
一 、選擇題
1.如圖是驗證楞次定律實驗的示意圖，豎直放置的線圈固定不動，將磁鐵從線圈上方插入或拔出，線圈和電流表構(gòu)成的閉合回路中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流.各圖中分別標(biāo)出了磁鐵的極性、磁鐵相對線圈的運動方向以及線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)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(jù)楞次定律來拒去留判斷線圈的N極和S極.A中線圈上端為N極，B中線圈上端為N極，C中線圈上端為S極，D中線圈上端為S極，再根據(jù)安培定則確定感應(yīng)電流的方向，A、B錯誤，C、D正確.
2.一平面線圈用細(xì)桿懸于P點，開始時細(xì)桿處于水平位置，釋放后讓它在如圖所示的勻強磁場中運動，已知線圈平面始終與紙面垂直，當(dāng)線圈第一次通過位置Ⅰ和位置Ⅱ時，順著磁場的方向看去，線圈中的感應(yīng)電流的方向分別為( )
位置Ⅰ 位置Ⅱ
A.逆時針方向 逆時針方向
B.逆時針方向 順時針方向
C.順時針方向 順時針方向
D.順時針方向 逆時針方向
【答案】選B.
【詳解】線圈第一次經(jīng)過位置Ⅰ時，穿過線圈的磁通量增加，由楞次定律，線圈中感應(yīng)電流的磁場方向向左，根據(jù)安培定則，順著磁場看去，感應(yīng)電流的方向為逆時針方向.當(dāng)線圈第一次通過位置Ⅱ時，穿過線圈的磁通量減小，可判斷出感應(yīng)電流為順時針方向，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(xiàn)鉆頭M向右運動，則可能是( )
A.開關(guān)S閉合瞬間
B.開關(guān)S由閉合到斷開的瞬間
C.開關(guān)S已經(jīng)是閉合的，變阻器滑片P向左迅速滑動
D.開關(guān)S已經(jīng)是閉合的，變阻器滑片P向右迅速滑動
【答案】選A、C.
【詳解】M向右運動是阻礙磁通量的增加,原因是左邊螺線管中電流的磁場增強,所以有兩種情況,
一是S閉合,二是滑片P向左滑動,故A、C對.
4. 如圖所示,絕緣水平面上有兩個離得很近的導(dǎo)體環(huán)a、b.將條形磁鐵沿它們的正中向下移動(不到達(dá)該平面),a、b將如何移動( )
A.a、b將相互遠(yuǎn)離
B.a、b將相互靠近
C.a、b將不動
D.無法判斷
【答案】選A.
【詳解】根據(jù)=BS,磁鐵向下移動過程中B增大,所以穿過每個環(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(dǎo)體環(huán)應(yīng)該盡量遠(yuǎn)離磁鐵,所以a、b將相互遠(yuǎn)離.
5.電阻R、電容器C與一線圈連成閉合回路，條形磁鐵靜止于線圈的正上方，N極朝下，如圖所示，現(xiàn)使磁鐵開始下落，在N極接近線圈上端的過程中，流過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極接近線圈上端的過程中,通過線圈的磁感線方向向下，磁通量增大，由楞次定律可判定流過線圈的電流方向向下，外電路電流由b流向a，同時線圈作為電源，下端應(yīng)為正極，則電容器下極板電勢高，帶正電.
6. 如圖所示，一根長導(dǎo)線彎成如圖abcd的形狀，在導(dǎo)線框中通以直流電，在框的正中間用絕緣的橡皮筋懸掛一個金屬環(huán)P，環(huán)與導(dǎo)線框處于同一豎直平面內(nèi)，當(dāng)電流I增大時，下列說法中正確的是( )
A.金屬環(huán)P中產(chǎn)生順時針方向的電流
B.橡皮筋的長度增大
C.橡皮筋的長度不變
D.橡皮筋的長度減小
【答案】選B.
【詳解】導(dǎo)線框中的電流所產(chǎn)生的磁場在金屬環(huán)P內(nèi)的磁通量方向垂直于紙面向里，當(dāng)電流I增大時，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)生逆時針方向的感應(yīng)電流，故A錯;根據(jù)對稱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，所以橡皮筋會被拉長，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的金屬棒PQ、MN，當(dāng)PQ在外力作用下運動時， MN在磁場力作用下向右運動，則PQ所做的運動可能是( )
A.向右加速運動 B.向左加速運動
C.向右減速運動 D.向左減速運動
【答案】選B、C.
【詳解】設(shè)PQ向右運動，用右手定則和安培定則判定可知穿過L1的磁感線方向向上.若PQ向右加速運動，則穿過L1的磁通量增加，用楞次定律判定可知通過MN的感應(yīng)電流方向是NM，對MN用左手定則判定可知MN向左運動，可見A選項不正確.若PQ向右減速運動，則穿過L1的磁通量減少，用楞次定律判定可知通過MN的感應(yīng)電流方向是MN，用左手定則判定可知MN向右運動，可見C正確.同理設(shè)PQ向左運動，用上述類似方法可判定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中，場中各點的磁感應(yīng)強度為By=B0y+c，y為該點到地面的距離，c為常數(shù)，B0為一定值.鋁框平面與磁場垂直，直徑ab水平，(空氣阻力不計)鋁框由靜止釋放下落的過程中()
A.鋁框回路磁通量不變，感應(yīng)電動勢為0
B.回路中感應(yīng)電流沿順時針方向，直徑ab兩點間電勢差為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，鋁框中電流沿順時針方向，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處在磁場較強的位置，所受安培力較大，半圓弧ab的等效水平長度與直徑相等，但處在磁場較弱的位置，所受安培力較小，這樣整個鋁框受安培力的合力向上，故C正確D錯誤.
9.一長直鐵芯上繞有一固定線圈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)圓柱上無摩擦移動.M連接在如右圖所示的電路中，其中R為滑動變阻器，E1和E2為直流電源，S為單刀雙擲開關(guān).下列情況中，可觀測到N向左運動的是()
A.在S斷開的情況下，S向a閉合的瞬間
B.在S斷開的情況下，S向b閉合的瞬間
C.在S已向a閉合的情況下，將R的滑動頭向c端移動時
D.在S已向a閉合的情況下，將R的滑動頭向d端移動時
【答案】C
【詳解】由楞次定律及左手定則可知：只要線圈中電流增強，即穿過N的磁通量增加，則N受排斥而向右，只要線圈中電流減弱，即穿過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(dǎo)體框架cdef上，棒ab與框架接觸良好.從某一時刻開始，給這個空間施加一個斜向上的勻強磁場，并且磁場均勻增加，ab棒仍靜止，在磁場均勻增加的過程中，關(guān)于ab棒受到的'摩擦力，下列說法正確的是()
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(yīng)規(guī)律和平衡條件.由法拉第電磁感應(yīng)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(xiàn)=BIL，由于B均勻變大，F(xiàn)變大，F(xiàn)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(yīng)強度為B的勻強磁場僅存在于邊長為2l的正方形范圍內(nèi)，有一個電阻為R、邊長為l的正方形導(dǎo)線框abcd，沿垂直于磁感線方向，以速度v勻速通過磁場，如圖28所示，從ab進入磁場時開始計時.
(1)畫出穿過線框的磁通量隨時間變化的圖象;
(2)判斷線框中有無感應(yīng)電流.若有，請判斷出感應(yīng)電流的方向.
解析：線框穿過磁場的過程可分為三個階段：進入磁場階段(只有ab邊在磁場中)、在磁場中運動階段(ab、cd兩邊都在磁場中)、離開磁場階段(只有cd邊在磁場中).
【答案】(1)如圖29所示.
(2)線框進入磁場階段，電流方向逆時針;線框在磁場中運動階段，無電流;線框離開磁場階段，電流方向順時針.
【詳解】 (1)①線框進入磁場階段：t為0lv，線框進入磁場中的面積隨時間成正比，S=lvt，最后為=BS=Bl2.
?、诰€框在磁場中運動階段：t為lv2lv，
線框磁通量為=Bl2，保持不變.
③線框離開磁場階段：t為2lv3lv，線框磁通量線性減小，最后為零.
(2)線框進入磁場階段，穿過線框的磁通量增加，線框中將產(chǎn)生感應(yīng)電流.由右手定則可知，感應(yīng)電流方向為逆時針方向.
線框在磁場中運動階段，穿過線框的磁通量保持不變，無感應(yīng)電流產(chǎn)生.
線框離開磁場階段，穿過線框的磁通量減小，線框中將產(chǎn)生感應(yīng)電流.由右手定則可知，感應(yīng)電流方向
為順時針方向.
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中，金屬棒MN沿框架以速度v向右做勻速運動.t=0時，磁感應(yīng)強度為B0，此時MN到達(dá)的位置使MDEN構(gòu)成一個邊長為l的正方形.為使MN棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，從t=0開始，磁感應(yīng)強度B應(yīng)怎樣隨時間t變化?請推導(dǎo)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(yīng)電流，應(yīng)使穿過線圈平面的磁通量不發(fā)生變化
在t=0時刻，穿過線圈平面的磁通量
1=B0S=B0l2
設(shè)t時刻的磁感應(yīng)強度為B，此時磁通量為
2=Bl(l+vt)
由2得B=B0ll+vt.
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