高二下学期物理人教版选修32讲义4章 专题一三定则一定律的常见综合应用.docx
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高二下学期物理人教版选修32讲义4章 专题一三定则一定律的常见综合应用.docx
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高二下学期物理人教版选修32讲义4章专题一三定则一定律的常见综合应用
专题一 “三定则一定律”的常见综合应用
题型
一 楞次定律、右手螺旋定则的综合应用
1.如图所示,在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中,有一质量为m、阻值为R的闭合矩形金属线框abcd,用绝缘轻质细杆悬挂在O点,并可绕O点摆动。
金属线框从右侧某一位置静止开始释放,在摆动到左侧最高点的过程中,细杆和金属线框平面始终处于同一平面,且垂直纸面。
则线框中感应电流的方向是( )
A.a→b→c→d→a
B.d→c→b→a→d
C.先是d→c→b→a→d,后是a→b→c→d→a
D.先是a→b→c→d→a,后是d→c→b→a→d
2.(多选)如图所示,长直导线MN中通有竖直向上的电流I,其附近有一个矩形线框ABCD,线框与导线始终在同一个平面内。
则下列说法中正确的是( )
A.若I恒定,将矩形线框向右平移,线框内产生A→B→C→D→A方向的感应电流
B.若I恒定,将导线MN向左平移,线框内产生A→D→C→B→A方向的感应电流
C.若使MN中的电流突然为零,线框内产生A→D→C→B→A方向的感应电流
D.若I恒定,将矩形线框向上平移,线框内无感应电流产生
3.如图所示,直导线与铝环位于同一平面内,要使铝环内产生如图所示方向的感应电流,则直导线中电流方向及电流大小变化情况可能是( )
A.电流方向为M到N,电流不变
B.电流方向为N到M,电流不变
C.电流方向为M到N,电流逐渐增大
D.电流方向为N到M,电流逐渐增大
4.(多选)如图,线圈L1、铁芯M、线圈L2都可自由移动,S合上后使L2中有感应电流且流过电阻R的电流方向为a→b,可采用的办法是( )
A.使L2迅速靠近L1B.断开电源开关S
C.将铁芯M插入D.将铁芯M抽出
5.(多选)两个圆环A、B置于同一水平面上,其中A为均匀带电绝缘环,B为导体环,当A以如图所示的方向绕环心转动的角速度发生变化时,B中产生如图所示方向的感应电流,则( )
A.A可能带正电且转速增大
B.A可能带正电且转速减小
C.A可能带负电且转速减小
D.A可能带负电且转速增大
6.如图所示,两个闭合正方形线框A、B的中心重合,放在同一水平面内。
当小线框A中通有不断增大的顺时针方向的电流时,对于线框B,下列说法中正确的是( )
A.有顺时针方向的电流且有收缩的趋势
B.有顺时针方向的电流且有扩张的趋势
C.有逆时针方向的电流且有收缩的趋势
D.有逆时针方向的电流且有扩张的趋势
题型
二 右手定则、左手定则的综合应用
7.如图所示,ab为一金属杆,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圆环;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( )
A.有电流通过电流表,方向由c→d;作用于ab的安培力向右
B.有电流通过电流表,方向由c→d;作用于ab的安培力向左
C.有电流通过电流表,方向由d→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
8.如图所示,光滑平行金属导轨PP′和QQ′处于同一水平面内,P和Q之间连接一电阻R,整个装置处于竖直向下的匀强磁场中。
现垂直于导轨放置一根导体棒MN,用一水平向右的力F拉动导体棒MN,下列关于导体棒MN中感应电流的方向和它所受安培力的方向的说法,正确的是( )
A.感应电流的方向是Q→P
B.感应电流的方向是M→N
C.安培力水平向左
D.安培力水平向右
9.(多选)两根互相平行的金属导轨水平放置于如图所示的匀强磁场中,在导轨上导体棒ab和cd可以自由滑动。
当ab在外力F作用下向右运动时,下列说法正确的是( )
A.cd内有电流通过,方向是d→c
B.cd向左运动
C.磁场对cd的作用力向左
D.磁场对ab的作用力向左
10.(多选)边长为h的正方形金属导线框,从图示位置由静止开始下落,通过一匀强磁场区域,磁场方向水平,且垂直于线框平面,磁场区高度为H,上、下边界如图中虚线所示,H>h,从线框开始下落到完全穿过磁场区的全过程中( )
A.线框中总有感应电流存在
B.线框中感应电流方向是先逆时针后顺时针
C.线框中感应电流方向总是逆时针
D.线框受到安培力方向总是向上
题型
三 左手定则、右手定则和右手螺旋定则的综合应用
11.位于载流长直导线近旁的两根平行铁轨A和B,与长直导线平行且在同一水平面上,在光滑铁轨A、B上套有两段可以自由滑动的导体CD和EF,如图所示,若用力使导体CD向右运动,则导体EF将( )
A.向右运动B.保持不动
C.向左运动D.先向右运动,后向左运动
12.如图所示,金属棒ab、金属导轨和螺线管组成闭合回路,金属棒ab在匀强磁场B中沿导轨向右运动,则( )
A.ab棒不受安培力作用
B.ab棒所受安培力的方向向右
C.ab棒中感应电流的方向由b到a
D.螺线管产生的磁场,A端为N极
专题一 “三定则一定律”的常见综合应用
题型
一 楞次定律、右手螺旋定则的综合应用
1.如图所示,在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中,有一质量为m、阻值为R的闭合矩形金属线框abcd,用绝缘轻质细杆悬挂在O点,并可绕O点摆动。
金属线框从右侧某一位置静止开始释放,在摆动到左侧最高点的过程中,细杆和金属线框平面始终处于同一平面,且垂直纸面。
则线框中感应电流的方向是( )
A.a→b→c→d→a
B.d→c→b→a→d
C.先是d→c→b→a→d,后是a→b→c→d→a
D.先是a→b→c→d→a,后是d→c→b→a→d
答案 B
解析 由静止释放到最低点过程中,磁通量减小,且磁场方向向上,由楞次定律可知,感应电流产生的磁场也向上,再由右手螺旋定则可知,感应电流的方向:
d→c→b→a→d;同理,当继续向左摆动过程中,向上的磁通量增大,根据楞次定律可知,电流方向是d→c→b→a→d,B正确
。
2.(多选)如图所示,长直导线MN中通有竖直向上的电流I,其附近有一个矩形线框ABCD,线框与导线始终在同一个平面内。
则下列说法中正确的是( )
A.若I恒定,将矩形线框向右平移,线框内产生A→B→C→D→A方向的感应电流
B.若I恒定,将导线MN向左平移,线框内产生A→D→C→B→A方向的感应电流
C.若使MN中的电流突然为零,线框内产生A→D→C→B→A方向的感应电流
D.若I恒定,将矩形线框向上平移,线框内无感应电流产生
答案 AD
解析 若I恒定,根据右手螺旋定则可知,导线右侧磁场垂直纸面向里,且离导线越远磁场越弱,矩形线框向右平移,则穿过线框的磁通量向里且逐渐减小,根据楞次定律和右手螺旋定则可知,线框产生的感应电流方向是A→B→C→D→A,A正确;若I恒定,将导线MN向左平移,则穿过线框的磁通量向里且逐渐减小,根据楞次定律和右手螺旋定则可知,线框产生的感应电流方向是A→B→C→D→A,B错误;若使MN中的电流突然为零,则穿过线框的磁通量向里且立即减为零,根据楞次定律和右手螺旋定则可知,线框产生的感应电流方向是A→B→C→D→A,C错误;若I恒定,将矩形线框向上平移,磁通量不发生变化,没有感应电流产生,D正确。
3.如图所示,直导线与铝环位于同一平面内,要使铝环内产生如图所示方向的感应电流,则直导线中电流方向及电流大小变化情况可能是( )
A.电流方向为M到N,电流不变
B.电流方向为N到M,电流不变
C.电流方向为M到N,电流逐渐增大
D.电流方向为N到M,电流逐渐增大
答案 D
解析 电流方向为M到N,电流不变,或电流方向为N到M,电流不变,都不会导致穿过铝环的磁通量变化,不会产生感应电流,A、B错误;当电流方向为M到N,且电流增大时,铝环处产生垂直纸面向外的磁场,且穿过铝环的磁通量增大,根据楞次定律可知,感应电流方向为顺时针,C错误;当电流方向为N到M,且电流增大时,铝环处产生垂直纸面向里的磁场,且穿过铝环的磁通量增大,根据楞次定律可知,感应电流方向为逆时针,D正确。
4.(多选)如图,线圈L1、铁芯M、线圈L2都可自由移动,S合上后使L2中有感应电流且流过电阻R的电流方向为a→b,可采用的办法是( )
A.使L2迅速靠近L1B.断开电源开关S
C.将铁芯M插入D.将铁芯M抽出
答案 AC
解析 由题意可知,流过电阻R的电流方向为a→b,根据右手螺旋定则,穿过线圈L2的感应电流的磁场方向是水平向左,因此要么原磁场水平向左减小,要么原磁场方向水平向右增大。
根据右手螺旋定则可知,线圈L1的磁场方向是水平向右,当使L2迅速靠近L1时,导致穿过线圈L2的磁通量向右且增大,因此产生的感应电流方向为a→b,A正确;当断开电源开关时,导致穿过线圈L2的磁通量向右减小,因此产生的感应电流方向为b→a,B错误;当铁芯M插入时,穿过线圈L2的磁通量向右增加,因此产生的感应电流方向为a→b,将铁芯M抽出时,电流反向,故C正确,D错误。
5.(多选)两个圆环A、B置于同一水平面上,其中A为均匀带电绝缘环,B为导体环,当A以如图所示的方向绕环心转动的角速度发生变化时,B中产生如图所示方向的感应电流,则( )
A.A可能带正电且转速增大
B.A可能带正电且转速减小
C.A可能带负电且转速减小
D.A可能带负电且转速增大
答案 AC
解析 由图可知,B中电流方向为逆时针,由右手螺旋定则可知,感应电流的磁场向外,由楞次定律可知,引起感应电流的磁场可能为:
向外减小或向里增大;若原磁场向里,则A中电流方向应为顺时针,故A应带正电,因磁场变强,故A中电流应增大,即A的转速应增大,A正确,B错误;若原磁场向外,则A中电流方向应为逆时针,即A应带负电,且电流应减小,即A的转速应减小,C正确,D错误。
6.如图所示,两个闭合正方形线框A、B的中心重合,放在同一水平面内。
当小线框A中通有不断增大的顺时针方向的电流时,对于线框B,下列说法中正确的是( )
A.有顺时针方向的电流且有收缩的趋势
B.有顺时针方向的电流且有扩张的趋势
C.有逆时针方向的电流且有收缩的趋势
D.有逆时针方向的电流且有扩张的趋势
答案 D
解析 小线框A中通有不断增大的顺时针方向的电流时,由右手螺旋定则可知,在线框A内,电流的磁场向里且逐渐增大,线框B内的磁通量垂直纸面向里增大,由楞次定律可知,磁通量增大时,线框B产生的感应电流的磁场的方向向外,感应电流的方向为逆时针方向;线框A外的磁场的方向与线框A内的磁场的方向相反,当线框A内的磁场增强时,线框B内的总的磁通量向里不断增大,根据楞次定律,线框B应阻碍磁通量的增大,所以线框B具有扩张的趋势,A、B、C错误,D正确。
题型
二 右手定则、左手定则的综合应用
7.如图所示,ab为一金属杆,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圆环;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( )
A.有电流通过电流表,方向由c→d;作用于ab的安培力向右
B.有电流通过电流表,方向由c→d;作用于ab的安培力向左
C.有电流通过电流表,方向由d→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
答案 A
解析 当金属杆ab顺时针方向转动时,切割磁感线,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端与b端相连,则通过电流表的电流是由c到d。
而金属杆ab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水平向右,A正确。
8.如图所示,光滑平行金属导轨PP′和QQ′处于同一水平面内,P和Q之间连接一电阻R,整个装置处于竖直向下的匀强磁场中。
现垂直于导轨放置一根导体棒MN,用一水平向右的力F拉动导体棒MN,下列关于导体棒MN中感应电流的方向和它所受安培力的方向的说法,正确的是( )
A.感应电流的方向是Q→P
B.感应电流的方向是M→N
C.安培力水平向左
D.安培力水平向右
答案 C
解析 根据右手定则判断可知:
导体棒MN中感应电流的方向是N→M,电阻R中感应电流的方向是P→Q,根据左手定则判断可知MN所受的安培力方向水平向左,C正确,A、B、D错误。
9.(多选)两根互相平行的金属导轨水平放置于如图所示的匀强磁场中,在导轨上导体棒ab和cd可以自由滑动。
当ab在外力F作用下向右运动时,下列说法正确的是( )
A.cd内有电流通过,方向是d→c
B.cd向左运动
C.磁场对cd的作用力向左
D.磁场对ab的作用力向左
答案 AD
解析 为了判断cd内电流方向,首先判断ab内的电流方向,因为ab在外力F作用下向右做切割磁感线运动,根据右手定则判断可知电流的方向是b→a,ab起着电源作用,电流从a端流出,回路的电流方向是b→a→d→c→b,A正确;由左手定则可知,D正确,B、C错误。
10.(多选)边长为h的正方形金属导线框,从图示位置由静止开始下落,通过一匀强磁场区域,磁场方向水平,且垂直于线框平面,磁场区高度为H,上、下边界如图中虚线所示,H>h,从线框开始下落到完全穿过磁场区的全过程中( )
A.线框中总有感应电流存在
B.线框中感应电流方向是先逆时针后顺时针
C.线框中感应电流方向总是逆时针
D.线框受到安培力方向总是向上
答案 BD
解析 从线框全部进入磁场开始到线框下边开始离开磁场,磁通量不变,无感应电流产生,A错误;线框在进入磁场过程中,线框下边切割磁感线,根据右手定则,感应电流方向为逆时针方向,离开磁场过程中,线框上边切割磁感线,根据右手定则可知感应电流为顺时针方向,所以线框中感应电流是先逆时针后顺时针,B正确,C错误;已知线框在进入和穿出磁场过程中的感应电流方向,由左手定则可知线框受到的安培力的合力方向始终向上,D正确。
题型
三 左手定则、右手定则和右手螺旋定则的综合应用
11.位于载流长直导线近旁的两根平行铁轨A和B,与长直导线平行且在同一水平面上,在光滑铁轨A、B上套有两段可以自由滑动的导体CD和EF,如图所示,若用力使导体CD向右运动,则导体EF将( )
A.向右运动B.保持不动
C.向左运动D.先向右运动,后向左运动
答案 A
解析 根据右手螺旋定则可知,通电导线在铁轨处产生的磁场垂直纸面向里,根据右手定则得,CD中产生的感应电流方向由D到C,则EF中的电流方向由E到F,根据左手定则,EF受到水平向右的安培力,所以导体EF向右运动,A正确,B、C、D错误。
12.如图所示,金属棒ab、金属导轨和螺线管组成闭合回路,金属棒ab在匀强磁场B中沿导轨向右运动,则( )
A.ab棒不受安培力作用
B.ab棒所受安培力的方向向右
C.ab棒中感应电流的方向由b到a
D.螺线管产生的磁场,A端为N极
答案 C
解析 根据右手定则可知,流过金属棒ab的感应电流的方向是从b流向a,所以流过螺线管的电流方向是从A端到达B端,根据右手螺旋定则可知,螺线管的A端为S极,C正确,D错误。
根据左手定则可知,金属棒ab受到向左的安培力,A、B错误。
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