高二物理下册一单元的试题

2021-06-11 试题

　　《电磁感应现象楞次定律》

　　(时间:90分钟满分：100分)

　　一、选择题

　　1.如图是验证楞次定律实验的示意图，竖直放置的线圈固定不动，将磁铁从线圈上方插入或拔出，线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流.各图中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况，其中表示正确的是( )

　　【答案】选C、D.

　　【详解】先根据楞次定律来拒去留判断线圈的N极和S极.A中线圈上端为N极，B中线圈上端为N极，C中线圈上端为S极，D中线圈上端为S极，再根据安培定则确定感应电流的方向，A、B错误，C、D正确.

　　2.一平面线圈用细杆悬于P点，开始时细杆处于水平位置，释放后让它在如图所示的匀强磁场中运动，已知线圈平面始终与纸面垂直，当线圈第一次通过位置Ⅰ和位置Ⅱ时，顺着磁场的方向看去，线圈中的感应电流的方向分别为( )

　　位置Ⅰ 位置Ⅱ

　　A.逆时针方向逆时针方向

　　B.逆时针方向顺时针方向

　　C.顺时针方向顺时针方向

　　D.顺时针方向逆时针方向

　　【答案】选B.

　　【详解】线圈第一次经过位置Ⅰ时，穿过线圈的磁通量增加，由楞次定律，线圈中感应电流的磁场方向向左，根据安培定则，顺着磁场看去，感应电流的方向为逆时针方向.当线圈第一次通过位置Ⅱ时，穿过线圈的磁通量减小，可判断出感应电流为顺时针方向，故选项B正确.

　　3.如图是某电磁冲击钻的原理图，若突然发现钻头M向右运动，则可能是( )

　　A.开关S闭合瞬间

　　B.开关S由闭合到断开的瞬间

　　C.开关S已经是闭合的，变阻器滑片P向左迅速滑动

　　D.开关S已经是闭合的，变阻器滑片P向右迅速滑动

　　【答案】选A、C.

　　【详解】M向右运动是阻碍磁通量的增加,原因是左边螺线管中电流的磁场增强,所以有两种情况,

　　一是S闭合,二是滑片P向左滑动,故A、C对.

　　4. 如图所示,绝缘水平面上有两个离得很近的导体环a、b.将条形磁铁沿它们的正中向下移动(不到达该平面),a、b将如何移动( )

　　A.a、b将相互远离

　　B.a、b将相互靠近

　　C.a、b将不动

　　D.无法判断

　　【答案】选A.

　　【详解】根据=BS,磁铁向下移动过程中B增大,所以穿过每个环中的磁通量都有增大的趋势，由于S不可改变,为阻碍磁通量增大,导体环应该尽量远离磁铁,所以a、b将相互远离.

　　5.电阻R、电容器C与一线圈连成闭合回路，条形磁铁静止于线圈的正上方，N极朝下，如图所示，现使磁铁开始下落，在N极接近线圈上端的过程中，流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是( )

　　A.从a到b，上极板带正电

　　B.从a到b，下极板带正电

　　C.从b到a，上极板带正电

　　D.从b到a，下极板带正电

　　【答案】选D.

　　【详解】在N极接近线圈上端的过程中,通过线圈的磁感线方向向下，磁通量增大，由楞次定律可判定流过线圈的电流方向向下，外电路电流由b流向a，同时线圈作为电源，下端应为正极，则电容器下极板电势高，带正电.

　　6. 如图所示，一根长导线弯成如图abcd的形状，在导线框中通以直流电，在框的正中间用绝缘的橡皮筋悬挂一个金属环P，环与导线框处于同一竖直平面内，当电流I增大时，下列说法中正确的是( )

　　A.金属环P中产生顺时针方向的电流

　　B.橡皮筋的长度增大

　　C.橡皮筋的长度不变

　　D.橡皮筋的长度减小

　　【答案】选B.

　　【详解】导线框中的电流所产生的磁场在金属环P内的磁通量方向垂直于纸面向里，当电流I增大时，金属环P中的磁通量向里且增大，由楞次定律和安培定则可知金属环P中产生逆时针方向的感应电流，故A错;根据对称性及左手定则可知金属环P所受安培力的合力方向向下，并且随电流I的增大而增大，所以橡皮筋会被拉长，故B正确，C、D错.

　　7.如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，当PQ在外力作用下运动时， MN在磁场力作用下向右运动，则PQ所做的运动可能是( )

　　A.向右加速运动 B.向左加速运动

　　C.向右减速运动 D.向左减速运动

　　【答案】选B、C.

　　【详解】设PQ向右运动，用右手定则和安培定则判定可知穿过L1的磁感线方向向上.若PQ向右加速运动，则穿过L1的磁通量增加，用楞次定律判定可知通过MN的感应电流方向是NM，对MN用左手定则判定可知MN向左运动，可见A选项不正确.若PQ向右减速运动，则穿过L1的磁通量减少，用楞次定律判定可知通过MN的感应电流方向是MN，用左手定则判定可知MN向右运动，可见C正确.同理设PQ向左运动，用上述类似方法可判定B正确，而D错误.

　　8. 如右图所示，一半圆形铝框处在水平向外的非匀强磁场中，场中各点的磁感应强度为By=B0y+c，y为该点到地面的距离，c为常数，B0为一定值.铝框平面与磁场垂直，直径ab水平，(空气阻力不计)铝框由静止释放下落的过程中()

　　A.铝框回路磁通量不变，感应电动势为0

　　B.回路中感应电流沿顺时针方向，直径ab两点间电势差为0

　　C.铝框下落的加速度大小一定小于重力加速度g

　　D.直径ab受安培力向上，半圆弧ab受安培力向下，铝框下落加速度大小可能等于g

　　【答案】 C

　　【详解】由题意知，y越小，By越大，下落过程中，磁通量逐渐增加，A错误;由楞次定律判断，铝框中电流沿顺时针方向，但Uab0，B错误;直径ab受安培力向上，半圆弧ab受安培力向下，但直径ab处在磁场较强的位置，所受安培力较大，半圆弧ab的`等效水平长度与直径相等，但处在磁场较弱的位置，所受安培力较小，这样整个铝框受安培力的合力向上，故C正确D错误.

　　9.一长直铁芯上绕有一固定线圈M，铁芯右端与一木质圆柱密接，木质圆柱上套有一闭合金属环N，N可在木质圆柱上无摩擦移动.M连接在如右图所示的电路中，其中R为滑动变阻器，E1和E2为直流电源，S为单刀双掷开关.下列情况中，可观测到N向左运动的是()

　　A.在S断开的情况下，S向a闭合的瞬间

　　B.在S断开的情况下，S向b闭合的瞬间

　　C.在S已向a闭合的情况下，将R的滑动头向c端移动时

　　D.在S已向a闭合的情况下，将R的滑动头向d端移动时

　　【答案】C

　　【详解】由楞次定律及左手定则可知：只要线圈中电流增强，即穿过N的磁通量增加，则N受排斥而向右，只要线圈中电流减弱，即穿过N的磁通量减少，则N受吸引而向左.故C选项正确.

　　10.如右图所示，金属棒ab置于水平放置的金属导体框架cdef上，棒ab与框架接触良好.从某一时刻开始，给这个空间施加一个斜向上的匀强磁场，并且磁场均匀增加，ab棒仍静止，在磁场均匀增加的过程中，关于ab棒受到的摩擦力，下列说法正确的是()

　　A.摩擦力大小不变，方向向右

　　B.摩擦力变大，方向向右

　　C.摩擦力变大，方向向左

　　D.摩擦力变小，方向向左

　　【答案】 B

　　【详解】本题考查电磁感应规律和平衡条件.由法拉第电磁感应定律，ab中产生的电流的大小恒定，方向由b到a，由左手定则，ab受到的安培力方向向左下方，F=BIL，由于B均匀变大，F变大，F的水平分量Fx变大，静摩擦力Ff=Fx变大，方向向右，B正确.本题难度中等.

　　二、非选择题

　　11.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28所示，从ab进入磁场时开始计时.

　　(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，请判断出感应电流的方向.

　　解析：线框穿过磁场的过程可分为三个阶段：进入磁场阶段(只有ab边在磁场中)、在磁场中运动阶段(ab、cd两边都在磁场中)、离开磁场阶段(只有cd边在磁场中).

　　【答案】(1)如图29所示.

　　(2)线框进入磁场阶段，电流方向逆时针;线框在磁场中运动阶段，无电流;线框离开磁场阶段，电流方向顺时针.

　　【详解】 (1)①线框进入磁场阶段：t为0lv，线框进入磁场中的面积随时间成正比，S=lvt，最后为=BS=Bl2.

　　②线框在磁场中运动阶段：t为lv2lv，

　　线框磁通量为=Bl2，保持不变.

　　③线框离开磁场阶段：t为2lv3lv，线框磁通量线性减小，最后为零.

　　(2)线框进入磁场阶段，穿过线框的磁通量增加，线框中将产生感应电流.由右手定则可知，感应电流方向为逆时针方向.

　　线框在磁场中运动阶段，穿过线框的磁通量保持不变，无感应电流产生.

　　线框离开磁场阶段，穿过线框的磁通量减小，线框中将产生感应电流.由右手定则可知，感应电流方向

　　为顺时针方向.

　　12.(17分)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.

　　【答案】B=B0ll+vt

　　【详解】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

　　1=B0S=B0l2

　　设t时刻的磁感应强度为B，此时磁通量为

　　2=Bl(l+vt)

　　由2得B=B0ll+vt.

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