2012高考物理单元卷 电磁感应现象楞次定律

用心 爱心 专心1 第四模块第四模块 第第 9 9 章章 第第 1 1 单元单元 一 选择题 1 2008 年海南卷 一航天飞机下有一细金属杆 杆指向地心 若仅考虑地磁场的影 响 则当航天飞机位于赤道上空 A 由东向西水平飞行时 金属杆中感应电动势的方向一定由上向下 B 由西向东水平飞行时 金属杆中感应电动势的方向一定由上向下 C 沿经过地磁极的那条经线由南向北水平飞行时 金属杆中感应电动势的方向一定由 下向上 D 沿经过地磁极的那条经线由北向南水平飞行时 金属杆中一定没有感应电动势 图 18 解析 如图 18 所示 设观察方向为面向北方 左西右东 则地磁场方向平行赤道表面 向北 若飞机由东向西飞行时 则右手定则可判断出电动势方向为由上向下 若飞机由西 向东飞行时 由右手定则可判断出电动势方向为由下向上 A 对 B 错 沿着经过地磁极的 那条经线运动时 速度方向平行于磁场 金属杆中一定没有感应电动势 C 错 D 对 答案 AD 2 如图 19 所示 在平面上有两条相互垂直且彼此绝缘的长通电直导线 以它们为坐 标轴构成一个平面直角坐标系 四个相同的闭合圆形线圈在四个象限中完全对称放置 两 条导线中电流大小与变化情况相同 电流方向如图所示 当两条导线中的电流都开始增大 时 四个线圈a b c d中感应电流的情况是 用心 爱心 专心2 图19 图20 A 线圈a中无感应电流 B 线圈b中无感应电流 C 线圈c中有顺时针方向的感应电流 D 线圈d中有逆时针方向的感应电流 解析 由安培定则判断磁场方向如图 20 所示 故线圈a c中有电流 再根据楞次定 律可知线圈a电流为逆时针 c为顺时针 A 错 C 对 而线圈b d中合磁通量为零 无 感应电流 B 对 D 错 答案 BC 图 21 3 如图 21 所示 虚线a b c d 内为一匀强磁场区域 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 下图所给出的是金属 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 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 4 如图 22 所示 水平桌面上放有一个闭合铝环 在铝环轴线上方有一个条形磁 铁 当条形磁铁沿轴线竖直向下迅速移动时 下列判断正确的是 用心 爱心 专心3 图 22 A 铝环有收缩趋势 对桌面压力减小 B 铝环有收缩趋势 对桌面压力增大 C 铝环有扩张趋势 对桌面压力减小 D 铝环有扩张趋势 对桌面压力增大 解析 磁铁向下运动 线圈中的磁通量增加 线圈只有缩小 才能阻碍磁通量的增加 并对桌面压力增大 故 B 项正确 答案 B 5 2008 年四川卷 在沿水平方向的匀强磁场中 有一圆形金属线圈可绕沿其直径的 竖直轴自由转动 开始时线圈静止 线圈平面与磁场方向既不平行也不垂直 所成的锐角 为 在磁场开始增强后的一个极短时间内 线圈平面 A 维持不动 B 将向使 减小的方向转动 C 将向使 增大的方向转动 D 将转动 因不知磁场方向 不能确定 会增大还是会减小 解析 由楞次定律可知 当磁场开始增强时 线圈平面转动的效果是为了减小线圈磁 通量的增加 而线圈平面与磁场间的夹角越小时 通过的磁通量越小 所以将向使a减小 的方向转动 图 23 答案 B 6 2010 年福建模拟 如图 23 所示为两个同心闭合线圈的俯视图 若内线圈通有图示 方向的电流I1 则当I1增大时 外线圈中的感应电流I2的方向及I2受到的安培力F的方 用心 爱心 专心4 向分别是 A I2顺时针方向 F沿半径指向圆心 B I2顺时针方向 F沿半径背离圆心向外 C I2逆时针方向 F沿半径指向圆心 D I2逆时针方向 F沿半径背离圆心向外 解析 本题考查通电螺旋管的磁场分布 楞次定律等知识点 根据通电螺旋管的磁场 分布可知 线圈中磁场的方向垂直于纸面向里 当I1增大时 线圈中磁通量增加 由楞次 定律可知 外线圈中感应电流的磁场在线圈内部垂直于纸面向外 由右手螺旋定则可知外 线圈中感应电流I2沿逆时针方向 另外 当I1增大时 线圈中磁通量增加 I2受到的安培 力F有使线圈所围面积增大的效果 所以F沿半径背离圆心 答案 D 7 如图 24 所示 MN GH为平行导轨 AB CD为跨在导轨上的两根杆 导轨和横杆均 为导体 有匀强磁场垂直于导轨所在的平面 方向如图 24 所示 用I表示回路中的电流 则 A 当AB不动而CD向右滑动时 I 0 且沿顺时针方向 B 当AB向左 CD向右滑动且速度相等时 I 0 C 当AB CD都向右滑动且速度相等时 I 0 D 当AB CD都向右滑动 且AB速度大于CD时 I 0 且沿逆时针方向 图 24 解析 选项 A 中 由右手定则可知 电流沿逆时针方向 选项 B 中 当AB向左 CD 向右滑动时 回路ABDC的磁通量变化 I 0 选项 C 中 当AB CD都向右滑动且速度相 等时 回路ABDC的面积不变 磁通量不变化 I 0 选项 D 中 AB CD都向右滑动 AB 速度大于CD时 回路ABDC的面积减小 磁通量变化 I 0 根据楞次定律 电流方向沿顺 时针方向 故选 C 答案 C 8 如图 25 所示 一闭合的金属环从静止开始由高处下落通过条形磁铁后继续下落 空气阻力不计 则在圆环下落的运动过程中 下列说法正确的是 用心 爱心 专心5 图 25 A 在磁铁的上方时 圆环的加速度小于g 在下方大于g B 在磁铁的上方时 圆环的加速度小于g 在圆环下方时也小于g C 圆环在磁铁的上方时 加速度小于g 在下方时等于g D 圆环在磁铁的上方时 加速度大于g 在下方时小于g 解析 金属环下落通过条形磁铁时 穿过闭合线圈的磁通量发生了变化 因而发生了 电磁感应现象而产生了感应电流 使金属环受磁铁的磁场所施的安培力 因而不再是只受 重力作用 加速度不再是重力加速度 而要由重力和安培力的合力来决定 重力是恒力 所以该题的核心就是要判定金属环所受安培力的方向 由楞次定律来判定 感应电流的磁 场总是阻碍原磁场的变化 即总是阻碍导体间的相对运动 意思是 总是阻碍导体间的距 离变化 因此环在磁铁上方下落时 磁场力总是阻碍环下落 即a g 而环在磁铁下方下 落时 由于环与磁铁间的距离要增大 磁场力要阻碍它们间距离的增大 磁场力向上 即 有a g 故答案 B 正确 答案 B 9 如图 26 所示 处于匀强磁场中的平行金属导轨跟大线圈P相接 导轨上放一导线 ab 大线圈P内有同圆心的闭合小线圈M 要使M中产生顺时针方向的感应电流 则导线 ab的运动是 A 匀速向右运动 B 加速向右运动 C 减速向右运动 D 加速向左运动 图 26 解析 此题可通过运用楞次定律的解题步骤来判定 1 M中感应电流为顺时针方向 由安培定则可知感应电流的磁场垂直纸面向里 2 由楞次定律判定得穿过小线圈M的磁通量的变化有两种情况 一是垂直纸面向内减 少 一是垂直纸面向外增加 3 由于穿过小线圈M的磁场由大线圈P中的电流产生 所以P中电流的变化应该为 顺时针减小或逆时针增加 用心 爱心 专心6 4 P中电流又是由ab的运动引起的 所以ab的运动应为 向右减速或向左加速 答案 CD 10 如图 27 所示 通过水平绝缘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 27 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 二 计算题 图 28 11 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 28 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 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 1 线框进入磁场阶段 t为 0 线框进入磁场中的面积随时间成正比 S lvt l v 最后为 BS Bl2 用心 爱心 专心7 线框在磁场中运动阶段 t为 l v 2l v 线框磁通量为 Bl2 保持不变 线框离开磁场阶段 t为 线框磁通量线性减小 最后为零 2l v 3l 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 图 29 为顺时针方向 答案 1 如图 29 所示 2 线框进入磁场阶段 电流方向逆时针 线框在磁场中运动阶段 无电流 线框离开 磁场阶段 电流方向顺时针 12 我国铁路运输能力不足 制约着国民经济的发展 在每年的 春运高峰 和 假 日消费黄金周 出行难总是人们议论的焦点话题 因此 我国需要建设更多的铁路 包括 发展高速铁路 1 有一种高速磁悬浮列车的设计方案 在每节车厢底部安装强磁铁 磁场方向向下 并在两条铁轨之间沿途平放一系列线圈 下列说法不正确的是 A 当列车运动时 通过线圈的磁通量会发生变化 B 列车速度越快 通过线圈的磁通量变化越快 C 列车运动时 线圈中会产生感应电流 D 线圈中的感应电流的大小与列车速度无关 2 磁悬浮列车在行进时会 浮 在轨道上 从而可高速行驶 高速行驶的原因是列车 浮起后 A 减小了列车的惯性 B 减小了地球与列车的引力 用心 爱心 专心8 C 减小了列车与铁轨间的摩擦力 D 减小了列车所受的空气阻力 3 假设列车从静止开始做匀加速运动 经过 500 m 的路程后 速度达到 360 km h 整个列车的质量为 1 0 105 kg 如果不计阻力 在此匀加速阶段 求牵引力的最大功率