2013届高考物理一轮复习知能演练 9.1 电磁感应现象 楞次定律 沪科版

1 20132013 届高考物理一轮复习知能演练届高考物理一轮复习知能演练 9 19 1 电磁感应现象电磁感应现象 楞次定律楞次定律 沪沪 科版科版 1 图 9 1 10 如图 9 1 10 所示 绕在铁芯上的线圈与电源 滑动变阻器和开关组成闭合电路 在铁芯 的右端套有一个表面绝缘的铜环A 下列各种情况中铜环A中没有感应电流的是 A 线圈中通以恒定的电流 B 通电时 使滑动变阻器的滑片P匀速移动 C 通电时 使滑动变阻器的滑片P加速移动 D 将开关突然断开的瞬间 解析 选 A 当线圈中通恒定电流时 产生的磁场为稳定磁场 通过铜环A的磁通量不发生变 化 不会产生感应电流 2 2011 高考上海单科卷 如图 9 1 11 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 9 1 11 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 选 A D 圆环从位置a运动到磁场分界线前 磁通量向里增大 感应电流为逆时针 跨 越分界线过程中 磁通量由向里最大变为向外最大 感应电流为顺时针 再摆到b的过程中 磁通量向外减小 感应电流为逆时针 所以选 A 由于圆环所在处的磁场 上下对称 所受 安培力竖直方向平衡 因此总的安培力沿水平方向 故 D 正确 3 如图 9 1 12 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 2 图 9 1 12 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 选 A 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的电流方向相反 有排斥作用 故 线圈B将有扩张的趋势 4 2012 皖南八校联考 如图 9 1 13 所示 P Q是两根竖直且足够长的金属杆 处在垂 直纸面向里的匀强磁场B中 MN是一个螺线管 它的绕线方法没有画出 P Q的输出端 a b和MN的输入端c d之间用导线相连 A是在MN的正下方水平放置在地面上的金属圆 环 现将金属棒ef由静止释放 在下滑过程中始终与P Q棒良好接触且无摩擦 在金属棒 释放后下列说法正确的是 图 9 1 13 A A环中有大小不变的感应电流 B A环中有越来越大的感应电流 C A环对地面的压力先减小后增大 D A环对地面的压力先增大后减小 解析 选 D 金属棒下滑过程中受到重力 安培力两个力的作用 随着金属棒速度的增大 回路中电流逐渐增大 金属棒所受安培力逐渐增大 棒的加速度逐渐减小 当安培力等于重 力时棒匀速下落 回路中电流恒定不变 A B 皆错误 回路中电流通过线圈时产生磁场 此 磁场强弱随回路中电流的变化而变化 从而在环中产生感应电流 由于回路中电流增大 线 圈中产生的磁场增强 使通过环的磁通量增大 由广义的楞次定律可知环与线圈间产生斥力 使环对地面的压力大于环的重力 由于棒做加速度逐渐减小的加速运动 棒的速度变化越来 越慢 则线圈产生的磁场变化越来越慢 通过环的磁通量变化率越来越小 环中的电流越来 3 越小 当棒匀速运动时环中电流为零 由于开始时环中电流最大但线圈产生的磁场最弱为零 最终状态下线圈产生的磁场最强但环中电流为零 故环与线圈间的斥力必是先从零增大后又 减小到零 故 C 错误 D 正确 图 9 1 14 5 如图 9 1 14 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随时间t应怎样变化 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 1 B0 S B0 l2 设t时刻的磁感应强度为B 此时磁通量为 2 Bl l vt 由 1 2 得B B0l l vt 答案 见解析 一 选择题 1 下图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 其中表示正确的是 图 9 1 15 A B C D 解析 选 B 根据楞次定律可确定感应电流的方向 当磁铁向下运动时 若磁铁 N 极向下 如图 则 1 闭合线圈原磁场的方向 向下 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 向上 4 利用安培定则判断感应电流的方向 与图 中箭头方向不同故 错误 正确 同理可得 错误 正确 选项 B 正确 图 9 1 16 4 2 两个大小不同的绝缘金属圆环如图 9 1 16 叠放在一起 小圆环有一半面积在大圆环内 当大圆环中通顺时针方向电流的瞬间 小圆环中感应电流的方向是 A 顺时针方向 B 逆时针方向 C 左半圆顺时针 右半圆逆时针 D 无感应电流 解析 选 B 根据安培定则 当大圆环中电流为顺时针方向时 圆环内的磁场是垂直于纸面 向里的 而环外的磁场方向垂直于纸面向外 虽然小圆环在大圆环里外的面积一样 但环里 磁场比环外磁场要强 净磁通量还是垂直于纸面向里 由楞次定律知 感应电流的磁场阻碍 垂直于纸面向里方向的磁通量的增强 应垂直于纸面向外 再由安培定则得出小圆环中感应 电流的方向为逆时针方向 B 选项正确 图 9 1 17 3 如图 9 1 17 所示 ab是一个可以绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导体线圈 当滑 动变阻器R的滑片P向右滑动过程中 线圈ab将 A 静止不动 B 顺时针转动 C 逆时针转动 D 发生转动 但因电源的极性不明 无法确定转动方向 解析 选 B 当P向右滑动时 电路总电阻减小 电路中的电流是增大的 两磁铁间的磁场 增强 闭合导体线圈的磁通量增大 线框中产生感应电流 受到磁场力而发生转动 转动 是结果 反抗原因是 磁通量增大 因此转动后应使穿过线圈的磁通量减小 故应沿顺时 针转动 故应选 B 图 9 1 18 4 如图 9 1 18 所示 A为水平放置的橡胶圆盘 在其侧面带有负电荷 Q 在A正上方用 丝线悬挂一个金属圆环B 丝线未画出 使B的环面与圆盘平行 其轴线与橡胶圆盘A的轴 线O1O2重合 现使橡胶圆盘A由静止开始绕其轴线O1O2按图中箭头方向加速转动 则 A 金属圆环B有扩大半径的趋势 丝线受到的拉力增大 B 金属圆环B有缩小半径的趋势 丝线受到的拉力减小 C 金属圆环B有扩大半径的趋势 丝线受到的拉力减小 D 金属圆环B有缩小半径的趋势 丝线受到的拉力增大 解析 选 B 橡胶圆盘A在加速转动时 产生的磁场在不断增加 穿过B的磁通量不断增加 根据楞次定律可判知 B 正确 5 图 9 1 19 5 2012 西安八校联考 如图 9 1 19 所示 虚线abcd为矩形匀强磁场区域 磁场方向 竖直向下 圆形闭合金属线框以一定的速度沿光滑绝缘水平面向磁场区域运动 如图 9 1 20 所示给出的是圆形闭合金属线框的四个可能到达的位置 则圆形闭合金属线框的速 度可能为零的位置是 图 9 1 20 A B C D 解析 选 B 因为线框在进 出磁场时 线框中的磁通量发生变化 产生感应电流 安培力 阻碍线框运动 使线框的速度可能减为零 故 B 正确 图 9 1 21 6 如图 9 1 21 所示 矩形闭合线圈放置在水平薄板上 有一块蹄形磁铁如图所示置于平 板的正下方 磁极间距略大于矩形线圈的宽度 当磁铁匀速向右通过线圈正下方时 线圈仍 静止不动 那么线圈受到薄板的摩擦力方向和线圈中产生感应电流的方向 从上向下看 是 A 摩擦力方向一直向左 B 摩擦力方向先向左 后向右 C 感应电流的方向顺时针 逆时针 逆时针 顺时针 D 感应电流的方向顺时针 逆时针 解析 选 AC 穿过线圈的磁通量先向上方向增加 后减少 当线圈处在磁铁中间以后 磁通 量先向下方向增加 后减少 所以感应电流的方向顺时针 逆时针 逆时针 顺时针 故 C 正确 D 错误 根据楞次定律可以判断 磁铁向右移动过程中 磁铁对线圈有向右的安培力 作用 所以摩擦力方向向左 故 A 正确 B 错误 图 9 1 22 7 如图 9 1 22 所示 闭合的矩形金属框abcd的平面与匀强磁场垂直 现金属框固定不 动而磁场运动 发现ab边所受安培力的方向为竖直向上 则此时磁场的运动可能是 A 水平向右平动 B 水平向左平动 C 竖直向上平动 D 竖直向下平动 解析 选 A ab受到的力向上 由右手定则可知 ab上电流的方向由b a 由楞次定律可得 6 线框内的磁通量在增加 磁场向右运动 A 项正确 B 项错误 当磁场上下运动时 线框内 的磁通量不变化 不产生感应电流 C D 项错误 图 9 1 23 8 2012 杭州高三检测 如图 9 1 23 所示 一根长导线弯成如图abcd的形状 在导线 框中通以直流电 在框的正中间用绝缘的橡皮筋悬挂一个金属环P 环与导线框处于同一竖 直平面内 当电流I增大时 下列说法中正确的是 A 金属环P中产生顺时针方向的电流 B 橡皮筋的长度增大 C 橡皮筋的长度不变 D 橡皮筋的长度减小 解析 选 B 导线框中的电流所产生的磁场在金属环P内的磁通量方向垂直于纸面向里 当 电流I增大时 金属环P中的磁通量向里且增大 由楞次定律和安培定则可知金属环P中产 生逆时针方向的感应电流 故 A 错 根据对称性及左手定则可知金属环P所受安培力的合力 方向向下 并且随电流I的增大而增大 所以橡皮筋会被拉长 故 B 正确 C D 错误 9 如图 9 1 24 所示 开始时矩形线圈与磁场垂直 且一半在匀强磁场内一半在匀强磁场 外 若要线圈中产生感应电流 下列方法中可行的是 图 9 1 24 A 将线圈向左平移一小段距离 B 将线圈向上平移 C 以ab为轴转动 小于 90 D 以ac为轴转动 小于 60 解析 选 ACD 当线圈向左平移一小段距离时 穿过闭合电路abdc的磁通量变化 减小 有 感应电流产生 A 正确 将线圈向上平移时 磁通量不变 无感应电流 B 错误 以ab为轴 转动小于 90 和以ac为轴转动小于 60 时 磁通量都是从最大减小 故有感应电流 C D 正确 10 如图 9 1 25 所示 粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈 当一竖直放置的 条形磁铁从线圈中线AB正上方等高快速经过时 若线圈始终不动 则关于线圈受到的支持 力N及在水平方向运动趋势的判断正确的是 7 图 9 1 25 A N先小于mg后大于mg 运动趋势向左 B N先大于mg后小于mg 运动趋势向左 C N先小于mg后大于mg 运动趋势向右 D N先大于mg后小于mg 运动趋势向右 解析 选 D 条形磁铁从线圈正上方等高快速经过时 通过线圈的磁通量先增加后减小 当 通过线圈的磁通量增加时 为阻碍其增加 在竖直方向上线圈有向下运动的趋势 所以线圈 受到的支持力大于其重力 在水平方向上有向右运动的趋势 当通过线圈的磁通量减小时 为阻碍其减小 在竖直方向上线圈有向上运动的趋势 所以线圈受到的支持力小于其重力 在水平方向上有向右运动的趋势 综上所述 线圈受到的支持力先大于重力后小于重力 运 动趋势总是向右 二 非选择题 图 9 1 26 11 如图 9 1 26 所示 匀强磁场区域宽为d 一正方形线框abcd的边长为l 且l d 线框以速度v通过磁场区域 从线框进入到完全离开磁场的时间内 线框中没有感应电流的 时间是多少 解析 从线框进入到完全离开磁场的过程中 当线框bc 边运动至磁场右边缘到ad边运动 至磁场左边缘过程中无感应电流 此过程位移为 l d 故t l d v 答案 l d v 图 9 1 27 12 如图 9 1 27 所示 磁感应强度为B的匀强磁场仅存在于边长为 2L的正方形abcd中 在这个正方形的同一平面内 有一电阻为R 边长为L的正方形导体线圈ABCD 以速度v匀 速通过磁场 从BC边进入磁场开始计时 试回答下列问题 8 1 穿过线圈的磁通量 随时间t如何变化 并作出磁通量随时间变化的图像 2 线圈中有无感应电流 若有 请判断出感应电流的方向 解析 1 由于本题中线圈的速度不变 可根据题意把整个过程从时间上分成三段 即 0 L v