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  • 2021-05-22 发布

【物理】2020届一轮复习人教版电磁感应现象楞次定律课时作业(2)

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2020 届一轮复习人教版 电磁感应现象楞次定律 课时作业 1.(2018·黑龙江大庆实验中学模拟)如图所示,套在条形磁铁外 的三个线圈,其面积 S1>S2=S3,1、2 在同一位置,且 3 线圈在磁铁 的正中间.设各线圈中的磁通量依次为Φ1、Φ2、Φ3,则它们的大小 关系是( ) A.Φ1>Φ2>Φ3 B.Φ1>Φ2=Φ3 C.Φ1<Φ2<Φ3 D.Φ1<Φ2=Φ3 答案:C 解析:在条形磁铁内外都有磁场,套在条形磁铁外的 三个线圈的磁通量为内部向左的磁通量减去外部向右的磁通量,而内 部向左的磁通量相同,外部向右的磁通量越大,总磁通量越小,1、2 在同一位置,1 的外部面积大,则向右的磁通量大,故Φ2>Φ1,2、3 面积一样,3 位置外部向右磁通量小,则Φ3>Φ2,可知Φ1<Φ2<Φ3, 选项 C 正确. 2.(多选)闭合的铝环竖直放置,在其右侧的轴线上水平放置一小 磁针,小磁针可在水平方向上自由运动,下列说法正确的是( ) A.如果铝环向右运动,则小磁针沿水平方向向右运动 B.如果铝环向右运动,则小磁针沿水平方向向左运动 C.如果铝环垂直轴线向上运动,则小磁针沿水平方向向右运动 D.如果铝环垂直轴线向上运动,则小磁针沿水平方向向左运动 答案:AD 解析:如果铝环向右运动,则穿过铝环的磁通量向 左增加,则感应电流的磁场向右,从左向右看铝环中的感应电流沿顺 时针方向,则铝环的右侧相当于 N 极,则小磁针沿水平方向向右运 动,A 正确,B 错误;如果铝环垂直轴线向上运动,则穿过铝环的磁 通量向左减少,则感应电流的磁场向左,从左向右看铝环中的感应电 流沿逆时针方向,则铝环的左侧相当于 N 极,则小磁针沿水平方向 向左运动,C 错误,D 正确. 3.(2018·福建质检)法拉第在 1831 年发现了“磁生电”现象.如图 所示,他把两个线圈绕在同一个软铁环上,线圈 A 和电池连接,线 圈 B 用导线连通,导线下面平行放置一个小磁针.实验中可能观察 到的现象是( ) A.用一节电池作电源小磁针不偏转,用十节电池作电源小磁针 会偏转 B.线圈 B 匝数较少时小磁针不偏转,匝数足够多时小磁针会偏 转 C.线圈 A 和电池连接瞬间,小磁针会偏转 D.线圈 A 和电池断开瞬间,小磁针不偏转 答案:C 解析:根据“磁生电”即电磁感应现象的产生条件,只 有线圈 B 中磁通量变化时才能在线圈 B 中产生感应电流,因此无论 线圈 B 匝数多少,线圈 A 中电池多少,都不能在线圈 B 中产生感应 电流,选项 A、B 错误.只有在线圈 A 和电池连接或断开的瞬间,线 圈 B 中才能产生感应电流,电流产生磁场,使导线下面平行放置的 小磁针发生偏转,选项 C 正确,D 错误. 4. [2019·湖北省部分重点中学考试]如图所示,紫铜做的圆盘水平放 置在竖直向下的匀强磁场中,圆盘圆心处固定一个摇柄,边缘和圆心 处各与一个黄铜电刷紧贴,用导线将电刷与电流表连接起来形成回 路.转动摇柄,使圆盘以角速度ω逆时针匀速转动,下列说法正确的 是( ) A.回路中不会产生感应电流 B.回路中会产生大小不变、方向变化的感应电流 C.回路中电流的大小和方向都周期性变化,周期为2π ω D.回路中电流方向不变,从 b 导线流进电流表 答案:D 解析:圆盘转动可等效看成无数径向导体切割磁感线,有效切割 长度为铜盘的半径,由右手定则可知,每个导体的电流方向均从边缘 指向圆心,即回路中电流方向不变,从 b 导线流进电流表,A 错误, D 正确;铜盘转动产生的感应电动势为:E=1 2BL2ω,L 为圆盘半径, B、L、ω不变,则 E 不变,感应电流大小为:I=E R ,可知电流大小恒 定不变,B、C 错误. 5. [2019·湖北省武汉调研]如图所示,竖直长导线通有恒定电流,一 矩形线圈 abcd 可绕其竖直对称轴 O1O2 转动.当线圈绕轴以角速度ω 沿逆时针(沿轴线从上往下看)方向匀速转动,从图示位置开始计时, 下列说法正确的是( ) A.t=0 时,线圈产生的感应电动势最大 B.0~ π 2ω 时间内,线圈中感应电流方向为 abcda C.t= π 2ω 时,通过线圈的磁通量为零,线圈产生的感应电动势也 为零 D.线圈每转动一周电流方向改变一次 答案:B 解析:根据安培定则可判断出在题图图示位置处线圈中磁通量最 大,t=0 时线圈中磁通量变化率为零,线圈中产生的感应电动势为零, 选项 A 错误;由安培定则可判断出线圈中磁场方向为垂直纸面向外, 在 0~ π 2ω(即前T 4)时间内,线圈转动 90°,应用楞次定律和安培定则可 判断出线圈中感应电流方向为逆时针方向,即 abcda,选项 B 正确; t= π 2ω 时,线圈中的磁通量为零,但磁通量变化率最大,根据法拉第 电磁感应定律,可知线圈中产生的感应电动势最大,选项 C 错误; 线圈每转动一周电流方向改变两次,选项 D 错误. 6. [2019·山东省枣庄八中模拟](多选)如图所示,水平放置的圆形闭 合铜线圈沿着固定的条形磁铁的竖直轴线自由下落.则在它穿过条形 磁铁的过程中( ) A.线圈中感应电流的方向从上向下看先顺时针再逆时针 B.线圈中感应电流方向没有改变 C.线圈所受的安培力始终为阻力 D.线圈的机械能增加 答案:AC 解析:线圈靠近磁铁时磁通量向上增加,由楞次定律知,产生的 感应电流阻碍磁通量的增加,感应电流的磁场方向向下,感应电流方 向为顺时针,线圈所受的安培力向上;同理,线圈远离磁铁时,线圈 产生逆时针方向的电流,安培力向上,所以安培力始终为阻力.安培 力对线圈做负功,线圈的机械能减小,A、C 正确,B、D 错误. 7. [2019·辽宁省沈阳二十中监测]如图所示,金属棒 ab 置于水平放 置的 U 形光滑导轨上,在 ef 右侧存在有界匀强磁场 B,磁场方向垂 直导轨平面向下,在 ef 左侧的无磁场区域 cdef 内有一半径很小的金 属圆环 L,圆环与导轨在同一平面内.当金属棒 ab 在水平恒力 F 作 用下从磁场左边界 ef 处由静止开始向右运动后,下列有关圆环的说 法正确的是( ) A.圆环中产生变大的感应电流,圆环有收缩的趋势 B.圆环中产生变大的感应电流,圆环有扩张的趋势 C.圆环中产生变小的感应电流,圆环有收缩的趋势 D.圆环中产生变小的感应电流,圆环有扩张的趋势 答案:C 解析:根据右手定则,当金属棒 ab 在恒力 F 的作用下向右运动 时,abdca 回路中会产生逆时针方向的感应电流,则在圆环处产生垂 直于纸面向外的磁场,随着金属棒向右加速运动,abdca 回路中的感 应电流逐渐增大,穿过圆环的磁通量也逐渐增大,依据楞次定律可知, 圆环将有收缩的趋势;abdca 回路中的感应电流 I=Blv R ,感应电流的 变化率ΔI Δt =Bl R ·a0,又由于金属棒向右运动的加速度 a0=F-F 安 m = F-BIl m =F-B2l2v R m 逐渐减小,所以感应电流的变化率逐渐减小,圆环 内磁通量的变化率减小,所以在圆环中产生的感应电流不断减小,C 正确. 8.[2019·安徽省宿州市时村中学检测](多选)磁悬浮高速列车在 我国上海已正式投入运行.如图所示就是磁悬浮的原理,图中 A 是 圆柱形磁铁,B 是用超导材料制成的超导圆环,将超导圆环 B 水平放 在磁铁 A 上,它就能在磁力的作用下悬浮在磁铁 A 的上方,则( ) A.在 B 放入磁场的过程中,B 中将产生感应电流;当稳定后, 感应电流消失 B.在 B 放入磁场的过程中,B 中将产生感应电流;当稳定后, 感应电流仍存在 C.若 A 的 N 极朝上,B 中感应电流的方向为顺时针方向(俯视) D.若 A 的 N 极朝上,B 中感应电流的方向为逆时针方向(俯视) 答案:BC 解析:当将 B 环靠近 A 时,由于越靠近 A,B 环中的磁通量越 大,即在该环中会产生感应电流;由于圆环材料是超导,即没有电阻, 所以稳定后 B 环中的电流不会变小,且永远存在,故 A 错误,B 正确; 圆环 B 水平放在磁铁 A 上且悬浮在磁铁 A 的上方,即相互排斥,说 明 B 环的下面是 N 极,故由安培定则可判断 B 环中感应电流为顺时 针方向(俯视),故 C 正确,D 错误. 9. [2019·山东泰安一中模拟]如图所示,通电导线 MN 与单匝矩形线 圈 abcd 共面,位置靠近 ab 且相互绝缘.当矩形线圈突然向右运动时, 线圈所受安培力的合力方向( ) A.向左 B.向右 C.垂直纸面向外 D.垂直纸面向里 答案:A 解析:当矩形线圈突然向右运动时,线圈中会产生逆时针方向的 电流,根据左手定则可知,ab 边受的安培力向左,cd 边受的安培力 向左,合力的方向向左,A 正确. 10. [2019·河南省许昌模拟]如图所示,一个闭合三角形导线框 ABC 位于竖直平面内,其下方(略靠前)固定一根与线框平面平行的水平直 导线,导线中通以图示方向的恒定电流.释放线框,它由实线位置下 落到虚线位置未发生转动,在此过程中( ) A.线框中感应电流方向依次为 ACBA→ABCA B.线框的磁通量为零时,感应电流却不为零 C.线框所受安培力的合力方向依次为向上→向下→向上 D.线框做自由落体运动 答案:B 解析:根据右手螺旋定则,通电直导线上方的磁场垂直纸面向外, 下方的垂直纸面向里;离导线近的地方磁感应强度大,离导线远的地 方磁感应强度小.线框从上向下靠近导线的过程,垂直纸面向外的磁 通量增加,根据楞次定律,线框中产生顺时针方向的电流;穿越导线 时,上方垂直纸面向外的磁场和下方垂直纸面向里的磁场叠加,先是 垂直纸面向外的磁通量减小,之后变成垂直纸面向里的磁通量增大, 直至最大,根据楞次定律,线框中产生逆时针方向的电流,垂直纸面 向里的磁通量变成最大后,线框继续向下运动,垂直纸面向里的磁通 量减小,这时的电流方向又变成了顺时针,即感应电流方向依次为 ACBA→ABCA→ACBA,故 A 错误;根据 A 中的分析,线框穿越导 线时,始终有感应电流存在,故 B 正确;根据楞次定律,安培力始终 阻碍线框相对磁场的运动,故安培力的方向始终向上,线框不可能做 自由落体运动,故 C、D 错误. 11.[2019·江苏省南京模拟](多选)匀强磁场方向垂直纸面,规定 垂直纸面向里的方向为正,磁感应强度 B 随时间 t 变化的规律如图甲 所示.在磁场中有一细金属圆环,圆环平面位于纸面内,如图乙所示 (磁场未画出).用 I1、I2、I3 分别表示 Oa、ab、bc 段的感应电流,F1、 F2、F3 分别表示电流为 I1、I2、I3 时,金属圆环上很小一段受到的安 培力,则( ) A.I1 沿逆时针方向,I2 沿顺时针方向 B.I2 沿逆时针方向,I3 沿顺时针方向 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 答案:AD 解析:在 Oa 段,磁场垂直纸面向里且均匀增强,根据楞次定律 可判断圆环内产生的感应电流的方向是逆时针的,同理,ab、bc 段产 生的感应电流的方向是顺时针的,A 正确,B 错误;根据左手定则可 判断 Oa、ab、bc 段对应金属圆环上很小一段受到的安培力的方向, F1、F3 方向指向圆心,而 F2 方向背离圆心向外,C 错误,D 正确. 12.[2019·安徽省宣城模拟]如图甲所示,水平面上的平行导轨 MN、PQ 上放着两根导体棒 ab、cd,两棒间用绝缘细线系住.开始 匀强磁场垂直纸面向里,磁感应强度 B 随时间 t 的变化如图乙所示, 图线与 t 轴的交点为 t0.I 和 FT 分别表示通过导体棒中的电流和细线的 拉力(不计电流间的相互作用).则在 t0 时刻( ) A.I=0,FT=0 B.I=0,FT≠0 C.I≠0,FT=0 D.I≠0,FT≠0 答案:C 解析:由题图乙看出,磁感应强度 B 随时间 t 均匀变化,则穿过 回路的磁通量随时间也均匀变化,根据法拉第电磁感应定律可知回路 中将产生恒定的感应电流,所以 I≠0.但 t0 时刻 B=0,两棒都不受安 培力,故细线的拉力 FT=0,所以 C 正确. 13.[2019·广西陆川模拟](多选)如图甲所示为放在同一水平面内 的两个闭合同心圆形线圈 A、B,线圈 A 中通入如图乙所示的电流, t=0 时电流方向为顺时针(如图甲中箭头所示),则下列说法中正确的 是( ) A.在 t1~t2 时间段内,线圈 B 内有顺时针方向的电流,线圈 B 有扩张的趋势 B.在 t1~t2 时间段内,线圈 B 内感应电流产生的磁场方向垂直 纸面向里 C.在 0~t1 时间段内,线圈 B 内有逆时针方向的电流 D.在 0~t1 时间段内,线圈 B 有收缩的趋势 答案:ABD 解析:在 t1~t2 时间段内,线圈 A 中的电流为逆时针方向,产生 的磁场垂直纸面向外且是增大的,由此可判定线圈 B 中的电流为顺 时针方向,产生的磁场方向垂直纸面向里,线圈 A、B 中电流方向相 反,相互排斥,线圈 B 有扩张的趋势,故 A、B 正确;在 0~t1 时间 段内,线圈 A 中的电流为顺时针方向,产生的磁场垂直纸面向里且 是减小的,线圈 B 内有顺时针方向的感应电流,线圈 A、B 相互吸引, 线圈 B 有收缩的趋势,C 错误,D 正确. 14.[2016·江苏卷](多选)电吉他中电拾音器的基本结构如图所 示,磁体附近的金属弦被磁化,因此弦振动时,在线圈中产生感应电 流,电流经电路放大后传送到音箱发出声音.下列说法正确的有 ( ) A.选用铜质弦,电吉他仍能正常工作 B.取走磁体,电吉他将不能正常工作 C.增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势 D.弦振动过程中,线圈中的电流方向不断变化 答案:BCD 解析:由于铜质弦不能被磁化,因此振动时不能产生变化的磁场, 线圈中不能产生感应电流,因此电吉他不能正常工作.A 项错误;取 走磁体,没有磁场,金属弦不能被磁化,振动时不能产生变化的磁场, 线圈中不能产生感应电流,电吉他不能正常工作,B 项正确;增加线 圈的匝数,由法拉第电磁感应定律可知,线圈中的感应电动势会增大, C 项正确;弦振动过程中,线圈中的磁场方向不变,但磁通量一会儿 增大,一会儿减小,产生的电流方向不断变化.D 项正确. 15.[2019·贵阳监测]如图甲所示,在同一平面内有两个绝缘金属 细圆环 A、B,两环重叠部分的面积为圆环 A 面积的一半,圆环 B 中 电流 i 随时间 t 的变化关系如图乙所示,以图甲中圆环 B 中所示的电 流方向为负方向,则 A 环中( ) A.没有感应电流 B.有逆时针方向的感应电流 C.有顺时针方向的感应电流 D.感应电流先沿顺时针方向,后沿逆时针方向 答案:B 解析:由于 B 环中的电流发生变化,A 环中的磁通量发生变化, 所以 A 环中有感应电流,选项 A 错误;根据楞次定律和安培定则知, A 环中的磁通量先垂直纸面向外减少,后垂直纸面向里增多,故 A 环中产生沿逆时针方向的感应电流,选项 B 正确,C、D 错误. 16.[2017·北京卷]图 1 和图 2 是教材中演示自感现象的两个电路 图,L1 和 L2 为电感线圈.实验时,断开开关 S1 瞬间,灯 A1 突然闪亮, 随后逐渐变暗;闭合开关 S2,灯 A2 逐渐变亮,而另一个相同的灯 A3 立即变亮,最终 A2 与 A3 的亮度相同.下列说法正确的是( ) A.图 1 中,A1 与 L1 的电阻值相同 B.图 1 中,闭合 S1,电路稳定后,A1 中电流大于 L1 中电流 C.图 2 中,变阻器 R 与 L2 的电阻值相同 D.图 2 中,闭合 S2 瞬间,L2 中电流与变阻器 R 中电流相等 答案:C 解析:题图 1 中,稳定时通过 A1 的电流记为 I1,通过 L1 的电流 记为 IL.S1 断开瞬间,A1 突然变亮,可知 IL>I1,因此 A1 和 L1 电阻不 相等,所以 A、B 错误;题图 2 中,闭合 S2 时,由于自感作用,通过 L2 与 A2 的电流 I2 会逐渐增大,而通过 R 与 A3 的电流 I3 立即变大,因 此电流不相等,所以 D 错误;由于最终 A2 与 A3 亮度相同,所以两支 路电流 I 相同,根据部分电路欧姆定律,两支路电压 U 与电流 I 均相 同,所以两支路电阻相同.由于 A2、A3 完全相同,故变阻器 R 与 L2 的电阻值相同,所以 C 正确. 课时测评○29 综合提能力 课时练 赢高分 一、选择题 1.[2018·全国卷Ⅰ](多选)如图,两个线圈绕在同一根铁芯上,其 中一线圈通过开关与电源连接,另一线圈与远处沿南北方向水平放置 在纸面内的直导线连接成回路.将一小磁针悬挂在直导线正上方,开 关未闭合时小磁针处于静止状态.下列说法正确的是( ) A.开关闭合后的瞬间,小磁针的 N 极朝垂直纸面向里的方向转 动 B.开关闭合并保持一段时间后,小磁针的 N 极指向垂直纸面向 里的方向 C.开关闭合并保持一段时间后,小磁针的 N 极指向垂直纸面向 外的方向 D.开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间,小磁针的 N 极朝 垂直纸面向外的方向转动 答案:AD 解析:根据安培定则,开关闭合时铁芯上产生水平向右的磁场.A 对:开关闭合后的瞬间,根据楞次定律,直导线上将产生由南向北的 电流,根据安培定则,直导线上方的磁场垂直纸面向里,故小磁针的 N 极朝垂直纸面向里的方向转动.B、C 错:开关闭合并保持一段时 间后,直导线上没有感应电流,故小磁针的 N 极指北.D 对:开关闭 合并保持一段时间再断开后的瞬间,根据楞次定律,直导线上将产生 由北向南的电流,这时直导线上方的磁场垂直纸面向外,故小磁针的 N 极朝垂直纸面向外的方向转动. 2.[2019·浙江五校联考]如图 1 所示的是工业上探测物件表面层 内部是否存在缺陷的涡流探伤技术.其原理是用电流线圈使物件内产 生涡电流,借助探测线圈测定涡电流的改变,从而获得构件内部是否 断裂及位置的信息.如图 2 所示的是一个带铁芯的线圈 L、开关 S 和 电源用导线连接起来的跳环实验装置,将一个套环置于线圈 L 上且使 铁芯穿过其中,闭合开关 S 的瞬间,套环将立刻跳起.关于对以上两 个运用实例理解正确的是( ) A.涡流探伤技术运用了互感原理,跳环实验演示了自感现象 B.能被探测的物件和实验所用的套环必须是导电材料 C.以上两个案例中的线圈所连接电源都必须是变化的交流电源 D.以上两个案例中的线圈所连接电源也可以都是稳恒电源 答案:B 解析:涡流探伤技术运用了互感原理,跳环实验演示了互感现象, A 项错误;能被探测的物件和实验所用的套环必须是导电材料,才能 在套环中形成感应电流,B 项正确;以上两个案例中涡流探伤技术的 线圈必须用交流电源,而跳环实验演示所连接电源是直流电源,C、 D 项错误.故选 B. 3.(多选)如图所示,光滑水平面上存在有界匀强磁场,直径与磁 场宽度相同的圆形金属线框以一定的初速度斜向上匀速通过磁场.在 必要的时间段内施加必要的水平拉力保证其做匀速运动,则下列说法 中正确的是( ) A.金属线框内感应电流经历两次先增大后减小 B.金属线框内感应电流方向先沿顺时针方向再沿逆时针方向 C.拉力方向与速度方向相同 D.拉力方向与速度方向无关 答案:AD 解析:金属线框进入磁场的过程中,切割的有效长度先增大后减 小,感应电流先增大后减小,方向为逆时针方向,金属线框出磁场的 过程中,切割的有效长度也是先增大后减小,感应电流先增大后减小, 方向为顺时针方向,故金属线框匀速通过磁场的过程,感应电流经历 两次先增大后减小,感应电流方向先沿逆时针方向再沿顺时针方向, 选项 A 正确、B 错误;金属线框匀速运动,受到的合外力为 0,根据 左手定则可知,安培力的方向为水平向左,故拉力方向一定水平向右, 与速度方向无关(容易犯思维定式错误,误认为拉力方向与速度同 向),选项 C 错误、D 正确. 4.[2017·全国卷Ⅰ] 扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上的形 貌.为了有效隔离外界振动对 STM 的扰动,在圆底盘周边沿其径向 对称地安装若干对紫铜薄板,并施加磁场来快速衰减其微小振动,如 图所示.无扰动时,按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场;出现扰 动后,对于紫铜薄板上下及其左右振动的衰减最有效的方案是( ) 答案:A 解析:感应电流产生的条件是闭合回路中的磁通量发生变化.在 A 图中,系统震动时,紫铜薄板随之上下及左右振动,在磁场中的部 分有时多有时少,磁通量发生变化,产生感应电流,受到安培力,阻 碍系统的震动;在 B、D 图中,只有紫铜薄板左右振动才产生感应电 流,而上下振动无电流产生;在 C 图中,无论紫铜薄板上下振动还 是左右振动,都不会产生感应电流,故选项 A 正确,B、C、D 错误. 5.[2019·河北邯郸检测]图中能产生感应电流的是( ) 答案:B 解析:线圈不是闭合的,不能产生感应电流,选项 A 错误;线框 的面积增大,穿过线框的磁通量增大,能够产生感应电流,选项 B 正确;由于直导线在线圈直径的上方,所以穿过线圈的磁通量等于 0, 电流增大,线圈的磁通量仍然是 0,不能产生感应电流,选项 C 错误; 线圈整体垂直于匀强磁场方向运动,线圈的磁通量始终最大,没有发 生变化,不能产生感应电流,选项 D 错误. 6.[2019·河南周口检测]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 答案:B 解析: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. 7.[2019·陕西宝鸡检测](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 答案:BC 解析: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. 8.[2019·福建泉州检测]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 答案:C 解析: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. 9.[2019·江苏南通模拟]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 答案:C 解析: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. 10.[2019·广东广州名校联考]如图所示,圆环形导体线圈 a 平放 在水平桌面上,在 a 的正上方固定一竖直螺线管 b,二者轴线重合, 螺线管 b 与电源、滑动变阻器连接成如图所示的电路.若将滑动变阻 器的滑片 P 向下滑动,下列表述正确的是( ) A.线圈 a 中将产生沿顺时针方向(俯视)的感应电流 B.穿过线圈 a 的磁通量减小 C.线圈 a 有扩张的趋势 D.线圈 a 对水平桌面的压力 FN 将增大 答案:D 解析:当滑动变阻器的滑片 P 向下滑动时,螺线管中的电流将增 大,使穿过线圈 a 的磁通量变大,选项 B 错误;由楞次定律可知,线 圈 a 中将产生沿逆时针方向(俯视)的感应电流,并且线圈 a 有缩小和 远离螺线管的趋势,线圈 a 对水平桌面的压力 FN 将增大,故选项 D 正确,选项 A、C 错误. 二、非选择题 11.如图甲所示,MN、PQ 两条平行的光滑金属轨道与水平面成 θ=37°角固定,M、P 之间接电阻箱 R,导轨所在空间存在匀强磁场, 磁场方向垂直于轨道平面向上,磁感应强度 B=1 T.质量为 m 的金 属杆 ab 水平放置在轨道上,其接入电路的电阻值为 r.现从静止释放 杆 ab,测得最大速度为 vm.改变电阻箱的阻值 R,得到 vm 与 R 的关系 如图乙所示.已知导轨间距 L=2 m,重力加速度 g 取 10 m/s2,轨道 足够长且电阻不计. (1)杆 ab 下滑过程中,判断感应电流的方向. (2)求 R=0 时,闭合电路中的感应电动势 E 的最大值. (3)求金属杆的质量 m 和阻值 r. 答案:(1)b→a (2)4 V (3)2 3 kg 2 Ω 解析:(1)由右手定则可知,电流方向为 b→a(或 aMPba). (2)由题图可知,当 R=0 时,杆的速度稳定后,它以 2 m/s 的速 度匀速下滑,此时电路中的感应电动势最大,最大值 E=BLv=4 V. (3)金属杆下滑的最大速度即为 vm. 杆切割磁感线产生的感应电动势的最大值 E=BLvm 由闭合电路的欧姆定律得 I= E R+r 杆达到最大速度时,满足条件 mgsinθ-BIL=0 解得 vm=mgsinθ B2L2 (R+r) 结合图象可得 mgsinθ B2L2 =k,k=1 m/(s·Ω) mgsinθ B2L2 r=2 m/s 解得 m=2 3 kg,r=2 Ω. 12.[2019·重庆检测]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 7 2l.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. 答案:(1)见解析 (2) m2R2g 4l5 1 4 (3)见解析 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=BI1l E1=Blv1 I1=E1 R l=v1t 根据题意和匀变速直线运动规律,得 7 2l-l=v1(2t)+1 2g(2t)2 联立解得 v1=2 gl,B= m2R2g 4l5 1 4 (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=1 2mv2-0 解得 v= 2gh E=Blv I=E R 解得 I=Blv R 由牛顿第二定律得 mg-BIl=ma 解得 a= 1- h 2l g 当 h=2l 时,a=0 当 h>2l 时,加速度大小为 h 2l -1 g,方向竖直向上 当 h<2l 时,加速度大小为 1- h 2l g,方向竖直向下 根据能量守恒定律,有 Q=mg(h+2l)-1 2mv21 解得 Q=mgh.

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