届高三物理大一轮复习课时提升练 27.docx
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届高三物理大一轮复习课时提升练27
课时提升练(二十六)
电磁感应现象 楞次定律
(限时:
45分钟)
A组 对点训练——巩固基础知识
题组一 感应电流的产生条件
1.如图9115所示,闭合线圈abcd水平放置,其面积为S,匝数为n,线圈与匀强磁场B夹角为θ=45°.现将线圈以ab边为轴顺时针转动90°,则线圈在此过程中磁通量的改变量的大小为( )
图9115
A.0 B.
BS
C.
nBSD.无法计算
【解析】 设初位置时穿过线圈的磁通量为正,则初位置时:
Φ1=BSsinθ=
BS,末位置时:
Φ2=-BScosθ=-
BS,则初、末位置磁通量的改变量的大小为:
ΔΦ=|Φ2-Φ1|=
BS,故B正确.
【答案】 B
2.现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关如图9116所示连接.下列说法中正确的是( )
图9116
A.开关闭合后,线圈A插入或拔出时都会引起电流计指针偏转
B.线圈A插入线圈B中后,开关闭合和断开的瞬间电流计指针均不会偏转
C.开关闭合后,滑动变阻器的滑片P匀速滑动,会使电流计指针静止在中央零刻度
D.开关闭合后,只有滑动变阻器的滑片P加速滑动,电流计指针才能偏转
【解析】 开关闭合后,线圈A插入或拔出都会引起穿过线圈B的磁通量发生变化,从而使电流计指针偏转,选项A正确;线圈A插入线圈B中后,开关闭合和断开的瞬间,线圈B的磁通量会发生变化,电流计指针会偏转,选项B错误;开关闭合后,滑动变阻器的滑片P无论匀速滑动还是加速滑动,都会导致线圈A的电流发生变化,从而引起线圈B的磁通量变化,电流计指针都会发生偏转,选项C、D错误.
【答案】 A
3.(多选)如图9117所示,在条形磁铁的中央位置的正上方水平固定一铜质圆环.以下判断中正确的是( )
图9117
A.释放圆环,环下落时产生感应电流
B.释放圆环,环下落时无感应电流
C.释放圆环,环下落时环的机械能守恒
D.释放圆环,环下落时环的机械能不守恒
【解析】 由条形磁铁磁场分布特点可知,穿过其中央位置正上方的圆环的合磁通量为零,所以在环下落的过程中,磁通量不变,没有感应电流,圆环只受重力,则环下落时机械能守恒,故A、D错误,B、C正确.
【答案】 BC
题组二 楞次定律与右手定则
4.两个大小不同的绝缘金属圆环a、b如图9118所示叠放在一起,小圆环b有一半面积在大圆环a中,当大圆环a通上顺时针方向电流的瞬间,小圆环中感应电流的方向是( )
图9118
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】
(1)当大圆环a中电流为顺时针时,圆环a内部的磁场方向垂直纸面向里,而环外的磁场方向垂直纸面向外,但环里磁场比环外磁场要强,圆环b的净磁通量是垂直纸面向里且增强的;
(2)由楞决定律可知圆环b中产生的感应电流的磁场方向应垂直纸面向外;(3)再由安培定则得出圆环b中感应电流的方向为逆时针方向,B正确.
【答案】 B
5.如图9119所示,当磁场的磁感应强度B增强时,内、外金属环上的感应电流的方向应为( )
图9119
A.内环顺时针,外环逆时针
B.内环逆时针,外环顺时针
C.内、外环均为顺时针
D.内、外环均为逆时针
【解析】 磁场增强,则穿过回路的磁通量增大,故感应电流的磁场向外,由安培定则知电流对整个电路而言应沿逆时针方向;若分开讨论,则外环逆时针,内环顺时针,A正确.
【答案】 A
6.(多选)如图9120所示,在匀强磁场中放有平行金属导轨,它与大线圈M相连接,要使小线圈N获得顺时针方向的感应电流,则放在导轨上的祼金属棒ab的运动情况是(两线圈共面)( )
图9120
A.向右匀速运动B.向左加速运动
C.向右减速运动D.向右加速运动
【解析】 根据右手定则和楞次定律,金属棒向左加速运动和向右减速运动都可以使小线圈N中产生顺时针方向的感应电流,故B、C正确.
【答案】 BC
题组三 右手定则、安培定则与楞次定律的综合
7.如图9121所示,闭合的矩形金属框abcd的平面与匀强磁场垂直,现在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,则此时磁场的运动方向可能是( )
图9121
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】 ab边受到的力向上,由左手定则可知,ab上电流的方向由b→a,由楞次定律可得,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.
【答案】 A
8.(多选)两根相互平行的金属导轨水平放置于如图9122所示的匀强磁场中,在导轨上接触良好的导体棒AB和CD可以自由滑动.当AB在外力F作用下向右运动时,下列说法中正确的是( )
图9122
A.导体棒CD内有电流通过,方向是D→C
B.导体棒CD内有电流通过,方向是C→D
C.磁场对导体棒CD的作用力向左
D.磁场对导体棒AB的作用力向左
【解析】 利用楞决定律,两个导体棒与两根金属导轨构成闭合回路,分析出磁通量增加,结合安培定则判断回路中感应电流的方向是B→A→C→D→B.以此为基础,再判断CD内的电流方向,最后根据左手定则进一步确定AB、CD的受力方向,经过比较可得正确选项为B、D.
【答案】 BD
B组 深化训练——提升应考能力
9.如图9123所示,一个U形金属导轨水平放置,其上放有一个金属导体棒ab,有一个磁感应强度为B的匀强磁场
图9123
斜向上穿过轨道平面,且与竖直方向的夹角为θ.在下列各过程中,一定能在轨道回路里产生感应电流的是( )
A.ab向右运动,同时使θ减小
B.使磁感应强度B减小,θ角同时也减小
C.ab向左运动,同时增大磁感应强度B
D.ab向右运动,同时增大磁感应强度B和θ角(0°<θ<90°)
【解析】 设此时回路面积为S,据题意,磁通量Φ=BScosθ,对A,S增大,θ减小,cosθ增大,则Φ增大,A正确;对B,B减小,θ减小,cosθ增大,Φ可能不变,B错误;对C,S减小,B增大,Φ可能不变,C错误;对D,S增大,B增大,θ增大,cosθ减小,Φ可能不变,D错误.
【答案】 A
10.甲、乙两个完全相同的铜环可绕固定轴OO′旋转,当它们以相同的角速度开始转动后,由于阻力,经相同的时间后便停止,若将两环置于磁感应强度为B的大小相同的匀强磁场中,乙环的转轴与磁场方向平行,甲环的转轴与磁场方向垂直,如图9124所示,当甲、乙两环同时以相同的角速度开始转动后,则下列判断中正确的是
( )
图9124
A.甲环先停B.乙环先停
C.两环同时停下D.无法判断两环停止的先后
【解析】 两环均在匀强磁场中以相同的角速度转动,由图可知:
甲环的磁通量会发生变化,甲环的动能要转化为电能,而乙环中无磁通量的变化,不会产生感应电流,故甲环先停下来,A选项正确.
【答案】 A
11.(2014·北京西城区模拟)如图9125所示,固定于水平面上的金属架abcd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到达的位置恰好使MbcN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变化的示意图为( )
图9125
【解析】 要使回路中不产生感应电流,只有回路中磁通量不发生变化,由B0l2=Bl(l+vt),得到B=
,所以C选项正确.
【答案】 C
12.如图9126所示,A、B是两根互相平行的、固定的长直通电导线,二者电流大小和方向都相同.一个矩形闭合金属线圈与A、B在同一平面内,并且ab边保持与通电导线平行,线圈从图中的位置1匀速向左移动,经过位置2,最后到位置3,其中位置2恰在A、B的正中间,则下面的说法中正确的是( )
图9126
A.在位置2这一时刻,穿过线圈的磁通量为最大
B.在位置2这一时刻,穿过线圈的磁通量的变化率为零
C.从位置1到位置3的整个过程中,线圈内感应电流的方向发生了变化
D.从位置1到位置3的整个过程中,线圈受到的磁场力的方向保持不变
【解析】 由题意知线圈经过位置2时穿过线圈的磁通量为零,但磁通量的变化率不为零,故A、B均错误;从位置1到位置3的整个过程中,穿过线圈的磁通量是先向外逐渐减小到零,然后向里逐渐增大,由楞次定律知线圈中感应电流的方向始终沿逆时针方向,线圈所受的磁场力的方向始终向右,故C错误、D正确.
【答案】 D
13.(2014浙江部分学校联考)如图9127所示,一矩形线框以竖直向上的初速度进入只有一条水平边界的匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里,进入磁场后上升一段高度又落下离开磁场,运动中线框只受重力和安培力作用,线框在向上、向下经过图中1、2位置时的速度按时间顺序依次为v1、v2、v3和v4,则可以确定( )
图9127
A.v1 C.v3 【解析】 由能量守恒定律可知,线框从进入磁场到离开磁场的过程中,有部分机械能转化为焦耳热,即机械能减小,则v4 【答案】 D 14.(2014·宁夏石嘴山十七中模拟)如图9128所示,甲、乙两个矩形线圈同处在纸面内,甲的ab边与乙的cd边平行且靠得较近,甲、乙两线圈分别处在垂直纸面方向的匀强磁场中,穿过甲的磁感应强度为B1,方向指向纸面内,穿过乙的磁感应强度为B2,方向指向纸面外,两个磁场可同时变化,当发现ab边和cd边间有排斥力时,磁场的变化情况可能是( ) A.B1变小,B2变大 B.B1变大,B2变大 C.B1变小,B2变小D.B1不变,B2变小 【解析】 ab边与cd边有斥力,则两边通过的电流方向一定相反,由楞次定律可知,当B1变小,B2变大时,ab边与cd边中的电流方向相反. 【答案】 A 15.如图9129所示,ab为一金属杆,它处在垂直于纸面向里的匀强磁场中,可绕a点在纸面内转动;S为以a为圆心位于纸面内的金属环;在杆转动过程中,杆的b端与金属环保持良好接触;A为电流表,其一端与金属环相连,一端与a点良好接触.当杆沿顺时针方向转动时,某时刻ab杆的位置如图所示,则此时刻( ) 图9129 A.有电流通过电流表,方向由c向d,作用于ab的安培力向右 B.有电流通过电流表,方向由c向d,作用于ab的安培力向左 C.有电流通过电流表,方向由d向c,作用于ab的安培力向右 D.无电流通过电流表,作用于ab的安培力为零 【解析】 当金属杆ab顺时针方向转动时,切割磁感线,由法拉第电磁感应定律知产生感应电动势,由右手定则可知将产生由a到b的感应电流,电流表的d端与a端相连c端通过金属环与b端相连,则通过电流表的电流是由c到d,而金属杆在磁场中会受到安培力的作用,由左手定则可判断出安培力的方向为水平向右,阻碍金属杆的运动,所以A正确. 【答案】 A 16.(多选)(2010·上海高考)如图9130,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
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