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1、活頁(yè)作業(yè)(二十六) 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 楞次定律
1.(2011·上海高考)如圖,磁場(chǎng)垂直于紙面,磁感應(yīng)強(qiáng)度在豎直方向均勻分布.水平方向非均勻分布.一銅制圓環(huán)用絲線懸掛于O點(diǎn),將圓環(huán)拉至位置a后無(wú)初速釋放,在圓環(huán)從a擺向b的過(guò)程中( )
A.感應(yīng)電流方向先逆時(shí)針后順時(shí)針再逆時(shí)針
B.感應(yīng)電流方向一直是逆時(shí)針
C.安培力方向始終與速度方向相反
D.安培力方向始終沿水平方向
2.如圖甲所示,兩個(gè)閉合圓形線圈A、B的圓心重合,放在同一水平面內(nèi),線圈A中通以如圖乙所示的變化電流,t=0時(shí)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針(如圖中箭頭所示).在t1~t2時(shí)間內(nèi),對(duì)于線圈B,下列說(shuō)法中正確的是( )
A
2、.線圈B內(nèi)有順時(shí)針?lè)较虻碾娏鳎€圈有擴(kuò)張的趨勢(shì)
B.線圈B內(nèi)有順時(shí)針?lè)较虻碾娏?,線圈有收縮的趨勢(shì)
C.線圈B內(nèi)有逆時(shí)針?lè)较虻碾娏鳎€圈有擴(kuò)張的趨勢(shì)
D.線圈B內(nèi)有逆時(shí)針?lè)较虻碾娏?,線圈有收縮的趨勢(shì)
解析:在t1~t2時(shí)間內(nèi),通入線圈A中的電流是正向增大的,即逆時(shí)針?lè)较蛟龃蟮?,其?nèi)部會(huì)產(chǎn)生增大的向外的磁場(chǎng),穿過(guò)B的磁通量增大,由楞次定律可判定線圈B中會(huì)產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流.線圈B中電流為順時(shí)針?lè)较颍cA的電流方向相反,有排斥作用,故線圈B將有擴(kuò)張的趨勢(shì).
答案:A
3.(2012·北京高考)物理課上,老師做了一個(gè)奇妙的“跳環(huán)實(shí)驗(yàn)”.如圖,她把一個(gè)帶鐵芯的線圈L、開關(guān)S和電源用導(dǎo)線
3、連接起來(lái)后.將一金屬套環(huán)置于線圈L上,且使鐵芯穿過(guò)套環(huán).閉合開關(guān)S的瞬間,套環(huán)立刻跳起.某同學(xué)另找來(lái)器材再探究此實(shí)驗(yàn).他連接好電路,經(jīng)重復(fù)試驗(yàn),線圈上的套環(huán)均未動(dòng).對(duì)比老師演示的實(shí)驗(yàn),下列四個(gè)選項(xiàng)中,導(dǎo)致套環(huán)未動(dòng)的原因可能是( )
A.線圈接在了直流電源上
B.電源電壓過(guò)高
C.所選線圈的匝數(shù)過(guò)多
D.所用套環(huán)的材料與老師的不同
解析:老師演示實(shí)驗(yàn)所用套環(huán)為金屬套環(huán)(閉合導(dǎo)體),閉合開關(guān)S的瞬間,套環(huán)中磁通量變化,產(chǎn)生感應(yīng)電流.根據(jù)楞次定律,套環(huán)受到排斥,立刻跳起.同學(xué)實(shí)驗(yàn),導(dǎo)致套環(huán)未動(dòng)的原因可能是所用套環(huán)的材料不是導(dǎo)體或不閉合,選項(xiàng)D正確.
答案:D
4.北半球地磁場(chǎng)的豎
4、直分量向下.如圖所示,在北京某中學(xué)實(shí)驗(yàn)室的水平桌面上,放置邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形閉合導(dǎo)體線圈abcd,線圈的ab邊沿南北方向,ad邊沿東西方向.下列說(shuō)法中正確的是( )
A.若使線圈向東平動(dòng),則a點(diǎn)的電勢(shì)比b點(diǎn)的電勢(shì)低
B.若使線圈向北平動(dòng),則a點(diǎn)的電勢(shì)比b點(diǎn)的電勢(shì)低
C.若以ab為軸將線圈向上翻轉(zhuǎn),則線圈中感應(yīng)電流方向?yàn)閍→b→c→d→a
D.若以ab為軸將線圈向上翻轉(zhuǎn),則線圈中感應(yīng)電流方向?yàn)閍→d→c→b→a
解析:線圈向東平動(dòng)時(shí),ba和cd兩邊切割磁感線,且兩邊切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小相同,a點(diǎn)電勢(shì)比b點(diǎn)電勢(shì)低,A正確;同理,線圈向北平動(dòng),則a、b電勢(shì)相等,高于c、d兩點(diǎn)電勢(shì)
5、,B錯(cuò)誤;以ab為軸將線圈翻轉(zhuǎn),向下的磁通量減小了,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向應(yīng)該向下,再由右手定則知,感應(yīng)電流的方向?yàn)閍→b→c→d→a,則C正確.
答案:AC
5.(2013·上海浦東期末)一足夠長(zhǎng)的銅管豎直放置,將一截面與銅管的內(nèi)截面相同,質(zhì)量為m的永久磁鐵塊由管上端放入管內(nèi),不考慮磁鐵與銅管間的摩擦,磁鐵的運(yùn)動(dòng)速度( )
A.越來(lái)越大
B.逐漸增大到一定值后保持不變
C.逐漸增大到一定值時(shí)又開始減小,到一定值后保持不變
D.逐漸增大到一定值時(shí)又開始減小到一定值,之后在一定區(qū)間變動(dòng)
解析:質(zhì)量為m的永久磁鐵塊由管上端放入管內(nèi),下落時(shí)銅管內(nèi)磁通量變化,產(chǎn)生感應(yīng)電流,磁鐵由于受到安培
6、力作用,逐漸增大到一定值后保持不變,選項(xiàng)B正確.
答案:B
6.如圖所示,矩形閉合線圈abcd豎直放置,OO′是它的對(duì)稱軸,通電直導(dǎo)線AB與OO′平行,且AB、OO′所在平面與線圈平面垂直.如要在線圈中形成方向?yàn)閍bcda的感應(yīng)電流,可行的做法是( )
A.AB中電流I逐漸增大
B.AB中電流I先增大后減小
C.AB中電流I正對(duì)OO′靠近線圈
D.線圈繞OO′軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)90°(俯視)
解析:由于通電直導(dǎo)線AB與OO′平行,且AB、OO′所在平面與線圈平面垂直.AB中電流如何變化,或AB中電流I正對(duì)OO′靠近線圈或遠(yuǎn)離線圈,線圈中磁通量均為零,不能在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流,選項(xiàng)A、
7、B、C錯(cuò)誤;線圈繞OO′軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)90°(俯視),由楞次定律可知,在線圈中形成方向?yàn)閍bcda的感應(yīng)電流,選項(xiàng)D正確.
答案:D
7.(2012·海南高考)如圖,一質(zhì)量為m的條形磁鐵用細(xì)線懸掛在天花板上,細(xì)線從一水平金屬環(huán)中穿過(guò).現(xiàn)將環(huán)從位置Ⅰ釋放,環(huán)經(jīng)過(guò)磁鐵到達(dá)位置Ⅱ.設(shè)環(huán)經(jīng)過(guò)磁鐵上端和下端附近時(shí)細(xì)線的張力分別為T1和T2,重力加速度大小為g,則( )
A.T1>mg,T2>mg B.T1mg,T2mg
解析:環(huán)從位置Ⅰ釋放下落,環(huán)經(jīng)過(guò)磁鐵上端和下端附近時(shí),環(huán)中磁通量都變化,都產(chǎn)生感應(yīng)電流,由楞次定律可知,
8、磁鐵阻礙環(huán)下落,磁鐵對(duì)圓環(huán)有向上的作用力.根據(jù)牛頓第三定律,圓環(huán)對(duì)磁鐵有向下的作用力,所以T1>mg,T2>mg,選項(xiàng)A正確.
答案:A
8.(2013·綿陽(yáng)模擬)如圖所示,一半圓形鋁框始終全部處在水平向外的非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,場(chǎng)中各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨高度增加均勻減小,高度相同,磁感應(yīng)強(qiáng)度相等.鋁框平面與磁場(chǎng)垂直,直徑ab水平,不計(jì)空氣阻力,鋁框由靜止釋放下落的過(guò)程中( )
A.鋁框回路總感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零
B.回路中感應(yīng)電流沿順時(shí)針?lè)较颍睆絘b兩點(diǎn)間電勢(shì)差為零
C.鋁框下落的加速度大小一定小于重力加速度g
D.直徑AB受安培力與半圓弧AB受安培力合力大小相等,方向相反
解析:鋁框回路總
9、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不為零,回路中感應(yīng)電流沿順時(shí)針?lè)较颍睆絘b兩點(diǎn)間電勢(shì)差大于零,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;由于下落過(guò)程中受到安培力作用,鋁框下落的加速度大小一定小于重力加速度g.選項(xiàng)C正確;直徑AB受安培力大于半圓弧AB受安培力的合力,二者方向相反,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.
答案:C
9.(2011·江蘇高考)如圖所示,固定的水平長(zhǎng)直導(dǎo)線中通有電流I,矩形線框與導(dǎo)線在同一豎直平面內(nèi),且一邊與導(dǎo)線平行.線框由靜止釋放,在下落過(guò)程中( )
A.穿過(guò)線框的磁通量保持不變
B.線框中感應(yīng)電流方向保持不變
C.線框所受安培力的合力為零
D.線框的機(jī)械能不斷增大
10.如圖所示,鋁質(zhì)的圓筒形管豎直立在水平桌面上,
10、一條形磁鐵從鋁管的正上方由靜止開始下落,然后從管內(nèi)下落到水平桌面上.已知磁鐵下落過(guò)程中不與管壁接觸,不計(jì)空氣阻力,下列判斷正確的是( )
A.磁鐵在整個(gè)下落過(guò)程中做自由落體運(yùn)動(dòng)
B.磁鐵在管內(nèi)下落過(guò)程中機(jī)械能守恒
C.磁鐵在管內(nèi)下落過(guò)程中,鋁管對(duì)桌面的壓力大于鋁管的重力
D.磁鐵在下落過(guò)程中動(dòng)能的增加量小于其重力勢(shì)能的減少量
解析:條形磁鐵從鋁管的正上方由靜止開始下落,鋁管中產(chǎn)生感應(yīng)電流,阻礙磁鐵下落,磁鐵在管內(nèi)下落過(guò)程中機(jī)械能減小,磁鐵在下落過(guò)程中動(dòng)能的增加量小于其重力勢(shì)能的減少量,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤,D正確;由于磁鐵在管內(nèi)下落過(guò)程中受到鋁管對(duì)磁鐵的阻礙作用,由牛頓第三定律可知,磁鐵
11、對(duì)鋁管有向下的作用力,所以磁鐵在管內(nèi)下落過(guò)程中,鋁管對(duì)桌面的壓力大于鋁管的重力,選項(xiàng)C正確.
答案:CD
11.如圖所示,固定于水平面上的金屬架CDEF處在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,金屬棒MN沿框架以速度v向右做勻速運(yùn)動(dòng).t=0時(shí),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0,此時(shí)MN到達(dá)的位置使MDEN構(gòu)成一個(gè)邊長(zhǎng)為l的正方形.為使MN棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流,從t=0開始,磁感應(yīng)強(qiáng)度B應(yīng)怎樣隨時(shí)間t變化?請(qǐng)推導(dǎo)出這種情況下B與t的關(guān)系式.
解析:要使MN棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流,應(yīng)使穿過(guò)線圈平面的磁通量不發(fā)生變化
在t=0時(shí)刻,穿過(guò)線圈平面的磁通量
Φ1=B0S=B0l2
設(shè)t時(shí)刻的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,此時(shí)磁通量為Φ2=Bl(l+vt)
由Φ1=Φ2得B=.
答案:見(jiàn)解析
12.磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)僅存在于邊長(zhǎng)為2l的正方形范圍內(nèi),有一個(gè)電阻為R、邊長(zhǎng)為l的正方形導(dǎo)線框abcd,沿垂直于磁感線方向,以速度v勻速通過(guò)磁場(chǎng),如圖,所示,從ab進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)開始計(jì)時(shí),到線框離開磁場(chǎng)為止.
(1)畫出穿過(guò)線框的磁通量隨時(shí)間變化的圖象;
(2)判斷線框中有無(wú)感應(yīng)電流.若有,請(qǐng)判斷出感應(yīng)電流的方向.
答案:(1)見(jiàn)解析
(2)線框進(jìn)入磁場(chǎng)階段,電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針;線框在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)階段,無(wú)電流;線框離開磁場(chǎng)階段,電流方向?yàn)轫槙r(shí)針.