【物理】2019届一轮复习人教版电磁感应现象、楞次定律作业 8页

电磁感应现象、楞次定律 ‎1．如图所示，一水平放置的N匝矩形线框面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，方向斜向上，与水平面成30°角，现若使矩形框以左边的一条边为轴转到竖直的虚线位置，则此过程中磁通量的改变量的大小是(　　)‎ A．BS　　　　B．NBS C．BS　　　　D．NBS ‎【答案】C ‎【解析】Φ是标量，但有正负之分，在计算ΔΦ＝Φ2－Φ1时必须注意Φ2，Φ1的正负，要注意磁感线从线框的哪一面穿过，此题中在开始位置磁感线从线框的下面穿进，在末位置磁感线从线框的另一面穿进．若取转到末位置时穿过线框方向为正方向，则Φ2＝BS，Φ1＝－BS，因穿过多匝线圈的磁通量的大小与匝数无关，故ΔΦ＝BS.‎ ‎2.如图所示，线圈两端与电阻相连构成闭合回路，在线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的S极朝下．在将磁铁的S极插入线圈的过程中(　　)‎ A．通过电阻的感应电流的方向由b到a，线圈与磁铁相互排斥 B．通过电阻的感应电流的方向由b到a，线圈与磁铁相互吸引 C．通过电阻的感应电流的方向由a到b，线圈与磁铁相互排斥 ‎ D．通过电阻的感应电流的方向由a到b，线圈与磁铁相互吸引 解析：当磁铁向下运动时，穿过线圈的磁通量变大，原磁场方向向上，所以感应磁场方向向下，根据右手螺旋定则，大拇指表示感应磁场的方向，弯曲的四指表示感应电流的方向，即通过电阻的电流方向为b→a；根据楞次定律“来拒去留”可判断线圈对磁铁的作用是阻碍作用，故磁铁与线圈相互排斥．综上所述，故A正确，B、C、D错误．‎ 答案：A ‎3.如图所示，一个金属圆环水平放置在竖直向上的匀强磁场中，若要使圆环中产生如箭头所示方向(从上往下看为顺时针方向)的瞬时感应电流，下列方法可行的是(　　)‎ A．使匀强磁场均匀增大 B．使圆环绕水平轴ab转动30°‎ C．使圆环绕水平轴cd转动30°‎ D．保持圆环水平并使其绕过圆心的竖直轴转动 ‎【答案】A ‎【解析】根据右手定则，圆环中感应电流产生的磁场竖直向下与原磁场方向相反，根据楞次定律，说明圆环磁通量在增大．磁场增强则磁通量增大，选项A正确．使圆环绕水平轴ab或cd转动30°，圆环在中性面上的投影面积减小，磁通量减小，只会产生与图示方向反向的感应电流，选项B、C错误．保持圆环水平并使其绕过圆心的竖直轴转动，圆环仍与磁场垂直，磁通量不变，不会产生感应电流，选项D错误．‎ ‎4.矩形导线框固定在匀强磁场中，如图甲所示．磁感线的方向与导线框所在平面垂直，规定磁场的正方向为垂直纸面向里，磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示，则(　　)‎ A．从0～t1时间内，导线框中电流的方向为a→b→c→d→a B．从0～t1时间内，导线框中电流越来越小 C．从0～t2时间内，导线框中电流的方向始终为a→d→c→b→a D．从0～t2时间内，导线框bc边受到的安培力越来越大 解题思路：由题图乙可知B的变化，则可得出磁通量的变化情况，由楞次定律可知电流的方向；由法拉第电磁感应定律可知电动势，即可知电路中电流的变化情况；由F＝BIL可知安培力的变化情况．‎ 解析：由题图乙可知，0～t2时间内，线圈中磁通量的变化率相同，故0～t2时间内电流的方向相同，由楞次定律可知，电路中电流方向为顺时针，即电流为adcba方向，故A错误，C正确；从0～t1时间内，线圈中磁通量的变化率相同，感应电动势恒定不变，电路中电流大小恒定不变，故B错误；从0～t2时间内，磁场的变化率不变，则电路中电流大小恒定不变，由F＝BIL可知，F与B成正比，即先减小后增大，故D错误．‎ 答案：C ‎5.如图所示，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(　　) ‎ 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 ‎【答案】A ‎【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，所以选项A正确．‎ ‎6.如图所示，绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和开关组成闭合回路，在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环a，下列各种情况中铜环a中没有感应电流的是(　　)‎ A．将开关突然断开的瞬间 B．线圈中通以恒定的电流 C．通电时，使滑动变阻器的滑片P做加速移动 D．通电时，使滑动变阻器的滑片P做匀速移动 解析：将开关突然断开的瞬间，线圈产生的磁场从有到无，穿过铜环a的磁通量减小，产生感应电流；线圈中通以恒定的电流时，线圈产生稳恒的磁场，穿过铜环a的磁通量不变，没有感应电流产生；通电时，使变阻器的滑片P做加速移动时，变阻器接入电路的电阻变化，回路中电流变化，线圈产生的磁场变化，穿过铜环a的磁通量变化，产生感应电流；通电时，使变阻器的滑片P做匀速移动时，变阻器接入电路的电阻将变化，回路中电流变化，线圈产生的磁场变化，穿过铜环a的磁通量变化，产生感应电流，故选B.‎ 答案：B ‎7.如图所示，在一有界匀强磁场中放一电阻不计的平行金属导轨，虚线为有界磁场的左边界，导轨跟圆形线圈M相接，图中线圈N与线圈M共面、彼此绝缘，且两线圈的圆心重合，半径RM＜RN.在磁场中垂直于导轨放置一根导体棒ab，已知磁场垂直于导轨所在平面向外．欲使线圈N有收缩的趋势，下列说法正确的是(　　)‎ A．导体棒可能沿导轨向左做加速运动 B．导体棒可能沿导轨向右做加速运动 C．导体棒可能沿导轨向左做减速运动 D．导体棒可能沿导轨向左做匀速运动 解题思路：由题图知，使线圈N有收缩的趋势，判断线圈N的合磁通量变化，判断M中的感应电流变化，从而判断ab的速度的变化，即ab做什么运动．‎ 解析：导体棒ab加速向左运动时，导线ab中产生的感应电动势和感应电流增加，由右手定则判断出来ab中电流方向由b→a，根据安培定则可知M产生的磁场方向垂直纸面向外，穿过N的磁通量增大，线圈面积越大抵消的磁感线越多，所以线圈N要通过增大面积以阻碍磁通量的增大，故A错误；导体棒ab加速向右运动时，导体棒ab中产生的感应电动势和感应电流增加，由右手定则判断出来ab电流方向由a→b，根据安培定则判断可知M产生的磁场方向垂直纸面向里，穿过N的磁通量增大，同理可知B错误；导体棒ab减速向左运动时，导体棒ab中产生的感应电动势和感应电流减小，由右手定则判断出来ab中电流方向由b→a，根据安培定则判断可知M产生的磁场方向垂直纸面向外，穿过N的磁通量减小，线圈面积越大抵消的磁感线越多，所以线圈N要通过减小面积以阻碍磁通量的减小，故C正确；导体棒ab匀速向左运动时，导体棒ab产生的感应电动势和感应电流恒定不变，线圈M产生的磁场恒定不变，穿过线圈N中的磁通量不变，没有感应电流产生，则线圈N不受磁场力，没有收缩的趋势，故D错误．‎ 答案：C ‎8.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(　　)‎ 甲　　　　　乙 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 ‎【答案】A ‎【解析】‎ 两环均在匀强磁场中以相同的角速度转动，由题图可知，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，选项A正确．‎ ‎9.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．圆环内产生变大的感应电流，圆环有收缩的趋势 B．圆环内产生变大的感应电流，圆环有扩张的趋势 C．圆环内产生变小的感应电流，圆环有收缩的趋势 D．圆环内产生变小的感应电流，圆环有扩张的趋势 解题思路：对ab棒受力分析，根据牛顿第二定律判断ab棒做什么样的运动，再判断感应电流的变化，从而判断圆环的趋势．‎ 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，abdc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，abdc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以阻碍圆环磁通量的增大；abdc回路中的感应电流I＝，感应电流的变化率＝·a，又由于金属棒向右运动的加速度a＝＝＝减小，所以感应电流的变化率减小，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．‎ 答案：C ‎10.如图所示，线圈与电源、开关相连，直立在水平桌面上．铁芯插在线圈中，质量较小的铝环套在铁芯上．闭合开关的瞬间，铝环向上跳起来．下列说法中正确的是(　　)‎ A．若保持开关闭合，则铝环不断升高 B．开关闭合后，铝环上升到某一高度后回落 C．若保持开关闭合，则铝环跳起到某一高度停留 D．如果将电源的正、负极对调，还会观察到同样的现象 ‎【答案】BD ‎【解析】闭合开关的瞬间，线圈中电流增大，产生的磁场增强，则通过铝环的磁通量增大，根据楞次定律可知，铝环跳起以阻碍磁通量的增大，电流稳定后，铝环中磁通量恒定不变，铝环中不再产生感应电流，在重力作用下，铝环回落，选项A、C错误；B正确．闭合开关的瞬间，铝环向上跳起的目的是阻碍磁通量的增大，与磁场的方向、线圈中电流的方向无关，选项D正确．‎ ‎11.如图甲中bacd为导体做成的框架，其平面与水平面成θ角，质量为m的导体棒PQ与ab、cd接触良好，回路的电阻为R，整个装置放在垂直于框架平面的变化的磁场中，磁感应强度随时间的变化如图乙所示，导体棒PQ始终静止，在0～t1时间内(　　)‎ A．导体棒PQ所受安培力的方向始终沿轨道斜面向上 B．导体棒PQ所受安培力的方向始终沿轨道斜面向下 C．导体棒PQ受到的摩擦力可能一直增大 D．导体棒PQ受到的摩擦力可能先减小后增大 解析：在0～t1时间内，磁感应强度B先减小后反向增大，穿过PQca回路的磁通量先减小后反向增大，由楞次定律可知，当回路磁通量均匀减小时，产生恒定的感应电流，回路面积有扩大趋势，导体棒PQ受到的安培力沿轨道斜面向上，安培力的大小FA＝BIL＝IL(B0－kt)，随磁感应强度B的减小而减小，导体棒PQ受到的静摩擦力在t＝0时若沿斜面向下，则静摩擦力随B的减小而减小；在t＝0时若沿斜面向上，则静摩擦力随B的减小而增大．当磁感应强度B反向增大时，回路磁通量增大，回路面积有缩小的趋势，导体棒PQ受到的静摩擦力Ff＝mgsinθ＋BIL也随之增大．因此安培力在磁感应强度B减小到0之前沿斜面向上，之后沿斜面向下，选项A、B错误；而静摩擦力可能先减小后增大或者一直增大，选项C、D正确．‎ 答案：CD ‎12.如图甲所示，光滑水平桌面上存在有界的匀强磁场，磁场方向垂直于桌面，磁场的四个边界分别与矩形桌面的四条边平行．一正方形线圈从图中的甲位置以某一初速度进入磁场，经过一段时间线圈离开磁场到达乙位置，此过程中线圈的速度大小v随位移大小x变化的vx图象如图乙所示，图中x3－x2＝x1，则由图象可知(　　)‎ A．在0＜x＜x1的区间内线圈中产生的感应电动势逐渐减小 B．在x1＜x＜x2区间内线圈中有感应电动势且大小恒定 C．在0≤x≤x1区间内和x2≤x≤x3区间内线圈中产生的平均感应电动势大小相等 D．在0＜x＜x1区间内和x2＜x＜x3区间内线圈中产生的感应电流方向相反 解析：0＜x＜x1的区间是线圈进磁场的过程，是减速，由E＝BLv，由于速度减小，感应电动势逐渐减小，A正确；x1＜x＜x2区间，线圈不受安培力，线圈中没有感应电流，没有感应电动势，B错误；x2≤x≤x3区间，线圈出磁场，做减速运动，由于进磁场的平均速度大于出磁场的平均速度，所以线圈中产生的平均电动势不相等，C错误；线圈进磁场时，磁通量增大，线圈出磁场时，磁通量减小，根据楞次定律可知，两过程产生的感应电流方向相反，D正确．‎ 答案：AD ‎13.如图甲所示，圆形线圈P静止在水平桌面上，其正上方悬挂一螺线管Q，P和Q共轴，Q中通有变化的电流i，电流随时间变化的规律如图乙所示，P所受的重力为G，桌面对P的支持力为FN，则(　　)‎ 甲　　　　　　乙 A．t1时刻，FN>G　　　　 B．t2时刻，FN>G C．t3时刻，FNG，选项A正确．t2时刻Q中电流恒定，线圈P中磁通量不变，不产生感应电流，P只受重力G与桌面支持力FN作用而平衡，有FN＝G，故选项B错．同理在t4时刻Q中电流恒定，有FN＝G，选项D正确．t3时刻Q中电流变化，P中磁通量变化，产生感应电流，但Q中I＝0，对P无磁场力作用，仍是FN＝G，故选项C错．‎ ‎14.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，如图所示，从ab进入磁场时开始计时，到线框离开磁场为止．‎ ‎ (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，答出感应电流的方向．‎ 解：(1)进入磁场的过程中磁通量均匀地增加，完全进入以后磁通量不变，之后磁通量均匀减小，如图所示．‎ ‎(2)线框进入磁场阶段，磁通量增加，由楞次定律得电流方向为逆时针方向；线框在磁场中运动阶段，磁通量不变，无感应电流；线框离开磁场阶段，磁通量减小，由楞次定律得电流方向为顺时针方向．‎ ‎15.如图所示，固定于水平面上的金属架CDEF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到达的位置使MDEN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应怎样随时间t变化？请推导出这种情况下B与t的关系式．‎ 解：要使MN棒中不产生感应电流，应使穿过线圈平面的磁通量不发生变化，在t＝0时刻，穿过线圈平面的磁通量Φ1＝B0S＝B0l2‎ 设t时刻的磁感应强度为B，此时磁通量 Φ2＝Bl(l＋vt)‎ 由Φ1＝Φ2，得B＝.‎