高考物理一轮复习精选题辑课练29电磁感应现象楞次定律Word文档格式.docx
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河南周口期末)如图所示,A为水平放置的胶木圆盘,在其侧面均匀分布着负电荷,在A的正上方用绝缘丝线悬挂一个金属圆环B,使B的环面水平且与圆盘面平行,其轴线与胶木圆盘A的轴线OO′重合.现使胶木圆盘A由静止开始绕其轴线OO′按箭头所示方向加速转动,则( )
A.金属环B的面积有扩大的趋势,丝线受到的拉力增大
B.金属环B的面积有缩小的趋势,丝线受到的拉力减小
C.金属环B的面积有扩大的趋势,丝线受到的拉力减小
D.金属环B的面积有缩小的趋势,丝线受到的拉力增大
胶木圆盘A由静止开始绕其轴线OO′按箭头所示方向加速转动,形成环形电流,环形电流的大小逐渐增大,根据右手螺旋定则知,通过圆环B的磁通量向下,且增大,根据楞次定律可知,金属圆环的面积有缩小的趋势,且有向上的运动趋势,所以丝线受到的拉力减小,选项B正确,A、C、D错误.
3.(2018·
陕西宝鸡一检)(多选)如图所示,两个条形磁铁的N极和S极相向水平放置,一竖直放置的矩形线框从两个磁极之间正上方自由落下,并从两磁极中间穿过.下列关于线框受到的安培力及从右向左看感应电流的方向说法正确的是( )
A.感应电流方向先沿逆时针方向,后沿顺时针方向
B.感应电流方向先沿顺时针方向,后沿逆时针方向
C.安培力方向一直竖直向上
D.安培力方向先竖直向上,后竖直向下
BC
由题图可知,磁感线由左指向右,N、S极中间磁感应强度最大,沿竖直方向上下两侧越来越小,故在线框从高处下落过程中,穿过线框的磁感线方向一直向右,且先增大后减小,则由楞次定律可知,感应电流先沿顺时针方向后沿逆时针方向,故B正确,A错误;
根据楞次定律可知,线框产生的感应电流一直阻碍线框与磁极间的相对运动,故安培力方向一直竖直向上,C正确,D错误.
4.如图所示为地磁场的磁感线分布示意图.一架飞机在赤道上空匀速飞行,机翼保持水平,由于遇到强气流作用使飞机竖直下坠,在地磁场的作用下,金属机翼上产生了电势差.设飞行员左方机翼末端处的电势为φ1,右方机翼末端处的电势为φ2,忽略磁偏角的影响,则( )
A.若飞机从西往东飞,φ2比φ1高
B.若飞机从东往西飞,φ2比φ1高
C.若飞机从南往北飞,φ2比φ1高
D.若飞机从北往南飞,φ2比φ1高
C
当飞机在赤道上空竖直下坠时,由于地磁场向北,若飞机从西往东飞,或从东往西飞,机翼不切割磁感线,不产生感应电动势,电势φ2与φ1相等,A、B错误;
若飞机从南往北飞,且飞机竖直下坠,由右手定则可知φ2比φ1高,C正确;
若飞机从北往南飞,且飞机竖直下坠,由右手定则可知φ2比φ1低,D错误.
5.(2018·
山东省实验中学一诊)(多选)匀强磁场中有一细金属圆环,圆环平面位于纸面内,如图甲所示.磁场方向垂直纸面,规定向里的方向为正,磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示.用I1、I2、I3分别表示Oa、ab、bc段的感应电流,F1、F2、F3分别表示金属环产生对应感应电流时其中很小段受到的安培力.则( )
A.I1沿逆时针方向,I2沿顺时针方向
B.I2沿顺时针方向,I3沿逆时针方向
C.F1方向指向圆心,F2方向指向圆心
D.F2方向背离圆心向外,F3方向指向圆心
AD
由题图可知,在Oa段磁场方向垂直于纸面向里,穿过圆环的磁通量增加,由楞次定律可知,感应电流I1沿逆时针方向,在ab段磁场方向垂直纸面向里,穿过圆环的磁通量减少,由楞次定律可知,感应电流I2沿顺时针方向,选项A正确;
在bc段磁场垂直纸面向外,磁通量增加,由楞次定律可知,感应电流I3沿顺时针方向,选项B错误;
由左手定则可知,Oa段电流受到的安培力F1方向指向圆心,ab段电流受到的安培力F2方向背离圆心向外,选项C错误;
bc段电流受到的安培力F3方向指向圆心,选项D正确.
6.(2018·
福建泉州期末)水平放置的光滑绝缘杆上挂有两个铜环M和N,通电密绕长螺线管穿过两环,如图所示,螺线管中部区域的管外磁场可以忽略,当滑动变阻器的滑片P向左移动时,两环将( )
A.一起向左移动B.一起向右移动
C.相互靠拢D.相互分离
当滑动变阻器的滑片P向左移动时,螺线管内部、外部的磁场均增加,穿过M、N两铜环的水平向右的磁通量增加,根据楞次定律,可知两环中有相同方向的感应电流,同方向电流相互吸引,故两环相互靠近,选项C正确.
7.(2018·
陕西西安中学期末)如图所示,均匀带正电的绝缘圆环a与金属圆环b同心共面放置,当a绕O点在其所在平面内旋转时,b中产生顺时针方向的感应电流,且具有收缩趋势,由此可知,圆环a( )
A.顺时针加速旋转B.顺时针减速旋转
C.逆时针加速旋转D.逆时针减速旋转
当带正电的绝缘圆环a顺时针加速旋转时,相当于顺时针方向电流在增大,根据右手螺旋定则,其内(圆环a内)有垂直纸面向里的磁场,其外(金属圆环b处)有垂直纸面向外的磁场,并且磁场的磁感应强度在增大,金属圆环b包围的面积内的磁场的总磁通量是垂直纸面向里(因为向里的磁通量比向外的多,向里的是全部,向外的是部分)且增大,根据楞次定律,b中产生的感应电流的磁场垂直纸面向外,磁场对电流的作用力向外,所以b中产生逆时针方向的感应电流且有扩张的趋势,同理,当带正电的绝缘圆环a顺时针减速旋转,b中产生顺时针方向的感应电流且有收缩的趋势,A错误,B正确;
当带正电的绝缘圆环a逆时针加速旋转时,b中产生顺时针方向的感应电流,但具有扩张趋势;
当a逆时针减速旋转时,b中产生逆时针方向的感应电流,具有收缩趋势,C、D错误.
8.(2018·
辽宁大连期中)如图所示,线圈由a位置开始自由下落,在磁场中受到的磁场力如果总是小于它的重力,则它在a、b、c、d四个位置(在b、d位置时线圈恰好有一半在磁场中)时,加速度的关系为( )
A.aa>
ab>
ac>
adB.aa=ac>
ad
C.aa=ac>
ad>
abD.aa=ac>
ab=ad
线圈自由下落时,加速度为aa=g.线圈完全在磁场中时,磁通量不变,不产生感应电流,线圈只受重力,不受安培力作用,加速度为ac=g.线圈进入和穿出磁场过程中,切割磁感线产生感应电流,将受到向上的安培力,根据牛顿第二定律可知,ab<
g,ad<
g.线圈受到的磁场力总是小于重力,故线圈一直做加速运动,故线圈到达d处的速度大于b处的速度,则线圈在d处所受的安培力大于在b处所受的安培力,即ab>
ad,故aa=ac>
ad,选项B正确,A、C、D错误.
9.(2018·
辽宁师大附中期中)科学家研究发现,磁敏电阻(GMR)的阻值随所处空间磁场的增强而增大,随所处空间磁场的减弱而变小,如图所示电路中GMR为一个磁敏电阻,R和R2为滑动变阻器,R1和R3为定值电阻,当开关S1和S2闭合时,电容器中一带电微粒恰好处于静止状态,则( )
A.只调节滑动变阻器R,当P1向右端移动时,电阻R1消耗的电功率变大
B.只调节滑动变阻器R,当P1向右端移动时,带电微粒向下运动
C.只调节滑动变阻器R2,当P2向下端移动时,电阻R1消耗的电功率变大
D.只调节滑动变阻器R2,当P2向下端移动时,带电微粒向下运动
A
只调节滑动变阻器R,当P1向右端移动时,滑动变阻器R接入电路的阻值增大,电源电动势不变,所以左侧电路中的电流减小,电磁铁的磁性减弱;
由于电磁铁的磁性减弱,导致了磁敏电阻的阻值减小,则通过R1的电流增大,其消耗的电功率增大,电容器两端的电压增大,板间场强增大,微粒所受的电场力增大,所以带电微粒向上运动,A正确,B错误;
只调节滑动变阻器R2,当P2向下端移动时,回路中电流不变,电阻R1消耗的电功率不变,电容器两端电压增大,板间场强增大,微粒所受的电场力增大,所以带电微粒向上运动,C、D错误.
10.(2018·
江苏南通一模)如图所示,圆筒形铝管竖直置于水平桌面上,一磁铁从铝管的正上方由静止开始下落,穿过铝管落到水平桌面上,下落过程中磁铁不与管壁接触,忽略空气阻力,则在下落过程中( )
A.磁铁做自由落体运动
B.磁铁的机械能守恒
C.铝管对桌面的压力大于铝管的重力
D.磁铁动能的增加量大于重力势能的减少量
磁铁在铝管中运动的过程中,铝管的磁通量发生变化,产生感应电流,磁铁受到向上的安培力的阻碍作用,铝管中产生内能,所以磁铁的机械能不守恒,磁铁做的不是自由落体运动,选项A、B错误;
磁铁在整个下落过程中,由楞次定律可知,铝管受到的安培力向下,则铝管对桌面的压力大于铝管的重力,选项C正确;
磁铁在整个下落过程中,除重力做功外,还有安培力做负功,导致减少的重力势能部分转化为动能,部分转化为内能,根据能量守恒定律可知,磁铁在下落过程中动能的增加量小于其重力势能的减少量,选项D错误.
11.(2018·
重庆二测)如图所示,匀强磁场的磁感应强度方向
垂直纸面向里,宽度为l,上、下边界与地面平行,下边界与地面相距l.将一个边长为l,质量为m,总电阻为R的正方形刚性导电线框ABCD置于匀强磁场区域上方,线框CD边与磁场上边界平行,从高于磁场上边界h的位置由静止释放,h的值能保证AB边匀速通过磁场区域.从AB边离开磁场到CD边落到地面所用时间是AB边通过磁场时间的2倍(重力加速度为g).求:
(1)线框通过磁场过程中电流的方向;
(2)磁场区域内磁感应强度的大小;
(3)CD边刚进入磁场时线框加速度与h的函数关系,分析h在不同情况下加速度的大小和方向,计算线框通过磁场区域产生的热量.
(1)见解析
(2) (3)见解析
(1)由楞次定律得,线框中电流方向:
CD边在磁场中时沿D→C→B→A→D方向
AB边在磁场中时沿A→B→C→D→A方向
(2)设线框AB边在磁场中做匀速运动的速度大小为v1,穿过磁场的时间为t,AB边切割磁感线产生的电动势为E1,线框中电流为I1,则
mg=I1lB
E1=lv1B
I1=
l=v1t
根据题意和匀变速直线运动规律,得
l-l=v1(2t)+g(2t)2
联立解得v1=2,B=
(3)设线框CD边刚进入磁场时,速度大小为v,加速度大小为a,线框CD边产生的电动势为E,电流为I,线框通过磁场区域产生的热量为Q
由动能定理得mgh=mv2-0
解得v=
E=lvB
I=
解得I=
由牛顿第二定律得mg-IlB=ma
解得a=g
当h=2l时,a=0
当h>
2l时,加速度大小为g,方向竖直向上
当h<
2l时,加速度大小为g,方向竖直向下
根据能量守恒定律,有Q=mg(h+2l)-mv
解得Q=mgh
12.在如图甲所示的半径为r的竖直圆柱形区域内,存在竖直向上的匀强磁场,磁感应强度大小随时间的变化关系为B=kt(k>
0且为常量).
(1)将一由细导线构成的半径为r、电阻为R0的导体圆环水平固定在上述磁场中,并使圆环中心与磁场区域的中心重合.求在T时间内导体圆环产生的焦耳热;
(2)上述导体圆环之所以会产生电流是因为变化的磁场会在空间激发涡旋电场,该涡旋电场驱使导体内的自由电荷定向移动,形成电流.如图乙所示,在半径为r的圆周上,涡旋电场的电场强度大小处处相等,并且可以用E=计算,
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