高三單元測試26：《電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律》

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111 云南省新人教版物理2012屆高三單元測試26 《電磁感應(yīng)現(xiàn)象 楞次定律》 (時(shí)間:90分鐘 滿分：100分) 一 、選擇題 1.如圖是驗(yàn)證楞次定律實(shí)驗(yàn)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(yùn)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(cuò)誤，C、D正確. 2.一平面線圈用細(xì)桿懸于P點(diǎn)，開始時(shí)細(xì)桿處于水平位置，釋放后讓它在如圖所示的勻強(qiáng)磁場中運(yùn)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(shí)，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(shí)針方向 逆時(shí)針方向 B.逆時(shí)針方向 順時(shí)針方向 C.順時(shí)針方向 順時(shí)針方向 D.順時(shí)針方向 逆時(shí)針方向 【答案】選B. 【詳解】線圈第一次經(jīng)過位置Ⅰ時(shí)，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?yàn)槟鏁r(shí)針方向.當(dāng)線圈第一次通過位置Ⅱ時(shí)，穿過線圈的磁通量減小，可判斷出感應(yīng)電流為順時(shí)針方向，故選項(xiàng)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(yùn)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(yùn)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(qiáng),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(gè)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)Φ=BS,磁鐵向下移動過程中B增大,所以穿過每個(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(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(shí)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(gè)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(shí)，下列說法中正確的是( ) A.金屬環(huán)P中產(chǎn)生順時(shí)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(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)針方向的感應(yīng)電流，故A錯(cuò);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(cuò). 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(yùn)動時(shí)， MN在磁場力作用下向右運(yùn)動，則PQ所做的運(yùn)動可能是( ) A.向右加速運(yùn)動 B.向左加速運(yùn)動 C.向右減速運(yùn)動 D.向左減速運(yùn)動 【答案】選B、C. 【詳解】設(shè)PQ向右運(yùn)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(yùn)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N→M，對MN用左手定則判定可知MN向左運(yùn)動，可見A選項(xiàng)不正確.若PQ向右減速運(yùn)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M→N，用左手定則判定可知MN向右運(yùn)動，可見C正確.同理設(shè)PQ向左運(yùn)動，用上述類似方法可判定B正確，而D錯(cuò)誤. 8. 如右圖所示，一半圓形鋁框處在水平向外的非勻強(qiáng)磁場中，場中各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為By＝，y為該點(diǎn)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(jì))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(shí)針方向，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，下落過程中，磁通量逐漸增加，A錯(cuò)誤；由楞次定律判斷，鋁框中電流沿順時(shí)針方向，但Uab≠0，B錯(cuò)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(qiáng)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(gè)鋁框受安培力的合力向上，故C正確D錯(cuò)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(yùn)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(shí) D．在S已向a閉合的情況下，將R的滑動頭向d端移動時(shí) 【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(qiáng)，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(xiàng)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(shí)刻開始，給這個(gè)空間施加一個(gè)斜向上的勻強(qiáng)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(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場僅存在于邊長為2l的正方形范圍內(nèi)，有一個(gè)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(jìn)入磁場時(shí)開始計(jì)時(shí)． (1)畫出穿過線框的磁通量隨時(shí)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(gè)階段：進(jìn)入磁場階段(只有ab邊在磁場中)、在磁場中運(yùn)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(jìn)入磁場階段，電流方向逆時(shí)針；線框在磁場中運(yùn)動階段，無電流；線框離開磁場階段，電流方向順時(shí)針． 【詳解】 (1)①線框進(jìn)入磁場階段：t為0→，線框進(jìn)入磁場中的面積隨時(shí)間成正比，S＝lvt，最后為Φ＝BS＝Bl2. ②線框在磁場中運(yùn)動階段：t為→， 線框磁通量為Φ＝Bl2，保持不變． ③線框離開磁場階段：t為→，線框磁通量線性減小，最后為零． (2)線框進(jìn)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?yàn)槟鏁r(shí)針方向． 線框在磁場中運(yùn)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(shí)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(qiáng)磁場中，金屬棒MN沿框架以速度v向右做勻速運(yùn)動．t＝0時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0，此時(shí)MN到達(dá)的位置使MDEN構(gòu)成一個(gè)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(qiáng)度B應(yīng)怎樣隨時(shí)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＝ 【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(shí)刻，穿過線圈平面的磁通量 Φ1＝B0S＝B0l2 設(shè)t時(shí)刻的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，此時(shí)磁通量為 Φ2＝Bl(l＋vt) 由Φ1＝Φ2得B＝. 111