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1、2022年高考物理總復習 第10章 第1課時 電磁感應現(xiàn)象 楞次定律課時作業(yè)(含解析)
一、單項選擇題
1.(xx·廣州一模)如圖1,虛線表示a、b兩個相同圓形金屬線圈的直徑,圓內(nèi)的磁場方向如圖所示,磁感應強度大小隨時間的變化關系為B=kt(k為常量).當a中的感應電流為I時,b中的感應電流為( )
圖1
A.0 B.0.5I
C.I D.2I
【答案】A
【解析】考題考查電磁感應現(xiàn)象,意在考查考生對電磁感應現(xiàn)象產(chǎn)生的條件及磁通量的理解.b線圈中上下兩部分的磁通量完全抵消,不發(fā)生變化,A對.
2.如圖2所示,粗糙水平桌面上有一質(zhì)量為m的銅質(zhì)矩形線圈.當一豎直放置的條形磁鐵
2、從線圈中線AB正上方等高快速經(jīng)過時,若線圈始終不動,則關于線圈受到的支持力FN及在水平方向運動趨勢的正確判斷是( )
圖2
A.FN先小于mg后大于mg,運動趨勢向左
B.FN先大于mg后小于mg,運動趨勢向左
C.FN先小于mg后大于mg,運動趨勢向右
D.FN先大于mg后小于mg,運動趨勢向右
【答案】D
3.如圖3所示,水平地面上方有正交的勻強電場和勻強磁場,電場豎直向下,磁場垂直紙面向外.直徑處于水平位置的半圓形鋁框,沿豎直平面由靜止開始下落.不計阻力,a、b兩端落到地面的次序是( )
圖3
A.a(chǎn)先于b B.b先于a
C.a(chǎn)、b同時落地 D.無法判定
3、
【答案】A
【解析】下落時雖然只有感應電動勢沒有安培力,但正電荷向a端運動、負電荷向右運動,a端受電場力向下,加速度大,先落地.
4.如圖4所示,金屬桿ab靜放在水平固定的“U”形金屬框上,整個裝置處于豎直向上的磁場中,當磁感應強度均勻增大時,桿ab總保持靜止.則( )
圖4
A.桿中感應電流方向從b到a
B.桿中感應電流大小保持不變
C.金屬桿所受安培力大小保持不變
D.金屬桿所受安培力水平向右
【答案】B
【解析】本題考查法拉第電磁感應定律、楞次定律、左手定則、物體的平衡條件等知識點.整個裝置所在平面的磁感應強度均勻增大,磁通量增加,根據(jù)楞次定律,桿中感應電流方向
4、是從a到b,選項A錯誤;根據(jù)法拉第電磁感應定律,由于磁感應強度均勻變化,故在回路中會產(chǎn)生恒定的電流,選項B正確;根據(jù)安培力公式F=BIL,磁感應強度均勻增加,故桿所受到的安培力大小也逐漸變大,選項C錯誤;根據(jù)左手定則,桿所受安培力水平向左,選項D錯誤.
5.如圖5所示,ab是一個可以繞垂直于紙面的軸O轉(zhuǎn)動的閉合矩形導體線圈,當滑動變阻器R的滑片P自左向右滑動過程中,線圈ab將( )
圖5
A.靜止不動
B.逆時針轉(zhuǎn)動
C.順時針轉(zhuǎn)動
D.發(fā)生轉(zhuǎn)動,但因電源的極性不明,無法確定轉(zhuǎn)動的方向
【答案】C
【解析】當P向右滑動時,電路中電阻減小,電流增大,穿過線圈ab的磁通量增大
5、,根據(jù)楞次定律判斷,線圈ab將順時針轉(zhuǎn)動.
6.如圖6所示,每米電阻為1 Ω的一段導線被彎成半徑r=1 m的三段圓弧,并組成閉合回路.每段圓弧都是圓周,位于空間直角坐標系的不同平面內(nèi),其中ab段位于xOy平面內(nèi),bc段位于yOz平面內(nèi),ca段位于zOx平面內(nèi).空間存在一個沿+x軸方向的磁場,其磁感應強度大小隨時間變化的關系式為B=0.7+0.6t,則( )
圖6
A.導線中的感應電流大小是0.1 A,方向是a→c→b→a
B.導線中的感應電流大小是0.1 A,方向是a→b→c→a
C.導線中的感應電流大小是 A,方向是a→c→b→a
D.導線中的感應電流大小是 A,方向是a→
6、b→c→a
【答案】A
7.(xx·江西聯(lián)考)如圖7所示,豎直放置的條形磁鐵中央,有一閉合金屬彈性圓環(huán),條形磁鐵中心線與彈性環(huán)軸線重合,現(xiàn)將彈性圓環(huán)均勻向外擴大,下列說法中正確的是( )
圖7
A.穿過彈性圓環(huán)的磁通量增大
B.從上往下看,彈性圓環(huán)中有順時針方向的感應電流
C.彈性圓環(huán)中無感應電流
D.彈性圓環(huán)受到的安培力方向沿半徑向外
【答案】B
【解析】豎直向下穿過條形磁鐵的磁感線與磁鐵外部的磁感線形成閉合曲線,因此條形磁鐵內(nèi)外部磁感線的條數(shù)相等.當圓環(huán)擴大時,向下的磁感線條數(shù)不變,向上的磁感線條數(shù)增加,故總的磁感線條數(shù)向下減少,由楞次定律知B對.
8.如圖8所示
7、,質(zhì)量為m的金屬環(huán)用線懸掛起來.金屬環(huán)有一半處于水平且與環(huán)面垂直的勻強磁場中.從某時刻開始,磁感應強度均勻減小,則在磁感應強度均勻減小的過程中,關于線拉力的大小的下列說法正確的是( )
圖8
A.大于環(huán)的重力mg,并逐漸減小
B.始終等于環(huán)的重力mg
C.小于環(huán)的重力mg,并保持恒定
D.大于環(huán)的重力mg,并保持恒定
【答案】A
【解析】本題考查電磁感應現(xiàn)象,意在考查考生對感應電流的產(chǎn)生及安培力作用下的平衡問題的理解及掌握情況.在磁場均勻減小的過程中,金屬環(huán)由于受安培力作用要阻礙磁通量的減小,所以有向下運動的趨勢,即線拉力大于環(huán)的重力.由于感應電流不變,而磁場逐漸減小,所以
8、拉力逐漸減小,答案為A.
二、雙項選擇題
9.(xx·淮安模擬)如圖9所示,“U”形金屬框架固定在水平面上,金屬桿ab與框架間無摩擦,整個裝置處于豎直方向的磁場中.若因磁場的變化,使桿ab向右運動,則磁感應強度( )
圖9
A.方向向下并減小
B.方向向下并增大
C.方向向上并增大
D.方向向上并減小
【答案】AD
【解析】因磁場變化,發(fā)生電磁感應現(xiàn)象,桿ab中有感應電流產(chǎn)生,而使桿ab受到磁場力的作用,并發(fā)生向右運動.a(chǎn)b向右運動,使得閉合回路中磁通量有增加的趨勢,說明原磁場的磁通量必定減弱,即磁感應強度正在減小,與方向向上、向下無關.故A、D正確,B、C錯誤.
1
9、0.如圖10所示,在勻強磁場中,放有一與線圈D相連接的平行導軌,要使放在線圈D中的線圈A(A、D兩線圈同心共面)各處受到沿半徑方向指向圓心的力,金屬棒MN的運動情況可能是( )
圖10
A.勻速向右 B.加速向左
C.加速向右 D.減速向左
【答案】BC
【解析】本題考查楞次定律、右手定則的應用,意在考查學生對楞次定律、右手定則的理解.若金屬棒MN勻速向右運動,則線圈D與MN組成回路中的電流恒定,故穿過線圈A的磁通量不變,故線圈A不受安培力作用,A項錯;若金屬棒MN加速向左運動,則線圈D與MN組成回路中的電流不斷增強,故穿過線圈A的磁通量不斷增強,根據(jù)楞次定律,為阻礙磁通量的增
10、強,線圈A有收縮的趨勢,受到沿半徑方向指向圓心的安培力,故B項正確;同理可得,當金屬棒MN加速向右運動時,線圈A有收縮的趨勢,受到沿半徑方向指向圓心的安培力,C項正確;當金屬棒MN減速向左運動時,線圈A有擴張的趨勢,受到沿半徑方向背離圓心的安培力,D項錯.
11.如圖11所示,兩個線圈套在同一個鐵芯上,線圈的繞向如圖.左線圈連著平行導軌M和N,導軌電阻不計,在導軌垂直方向上放著金屬棒ab,金屬棒處于垂直紙面向外的勻強磁場中,下列說法中正確的是( )
圖11
A.當金屬棒向右勻速運動時,a點電勢高于b點,c點電勢高于d點
B.當金屬棒向右勻速運動時,b點電勢高于a點,c點與d點等電
11、勢
C.當金屬棒向右加速運動時,b點電勢高于a點,c點電勢高于d點
D.當金屬棒向右加速運動時,b點電勢高于a點,d點電勢高于c點
【答案】BD
【解析】當金屬棒向右勻速運動時,產(chǎn)生恒定感應電動勢,由右手定則判斷電流由a→b,b點電勢高于a點,c、d端不產(chǎn)生感應電動勢,c點與d點等勢,故A錯,B正確.當金屬棒向右加速運動時,b點電勢仍高于a點,感應電流增大,穿過右邊線圈的磁通量增大,所以右線圈中也產(chǎn)生感應電流,由楞次定律可判斷電流從d流出,在外電路d點電勢高于c點,故C錯,D正確.
12.一飛機下有一沿豎直方向的金屬桿,若僅考慮地磁場的影響,不考慮磁偏角影響,當飛機水平飛行經(jīng)過我國某
12、市上空( )
A.由東向西飛行時,金屬桿下端電勢比上端電勢高
B.由西向東飛行時,金屬桿上端電勢比下端電勢高
C.由南向北飛行時,金屬桿上端電勢比下端電勢高
D.由北向南飛行時,金屬桿上端電勢比下端電勢高
【答案】AB
【解析】本題考查電磁感應及右手定則.我國處于北半球,地磁場的水平分量由南指向北,豎直分量指向地面,當飛機由東向西飛行時,金屬桿切割地磁場水平分量,由右手定則可知金屬桿上端電勢比下端電勢低,A正確;當飛機由西向東飛行時,金屬桿切割地磁場水平分量,由右手定則可知金屬桿上端電勢比下端電勢高,B正確;當飛機由南向北飛行時,或者由北向南飛行時,金屬桿不切割磁感線,故金屬桿無感應電動勢產(chǎn)生,C、D錯誤.
三、非選擇題
13.如圖12所示,固定于水平面上的金屬架CDEF處在豎直向下的勻強磁場中,金屬棒MN沿框架以速度v向右做勻速運動.t=0時,磁感應強度為B0,此時MN到達的位置使MDEN構成一個邊長為l的正方形.為使MN棒中不產(chǎn)生感應電流,從t=0開始,求磁感應強度B隨時間t變化的關系式.
圖12
【答案】B=
【解析】要使MN棒中不產(chǎn)生感應電流,應使穿過線圈平面的磁通量不發(fā)生變化
在t=0時刻,穿過線圈平面的磁通量
Φ1=B0S=B0l2
設t時刻的磁感應強度為B,此時磁通量為
Φ2=Bl(l+vt)
由Φ1=Φ2得B=.