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1、第9章 第1講
一、選擇題
1.(2020·廣東珠海質(zhì)檢)處在磁場中的一閉合線圈,若沒有產(chǎn)生感應電流,則可以判定
( )
A.線圈沒有在磁場中運動
B.線圈沒有做切割磁感線運動
C.磁場沒有發(fā)生變化
D.穿過線圈的磁通量沒有發(fā)生變化
[答案] D
[解析] 要產(chǎn)生電磁感應現(xiàn)象,磁通量必須發(fā)生變化,D正確.
2.如圖所示,在平面上有兩條相互垂直且彼此絕緣的長通電直導線,以它們?yōu)樽鴺溯S構成一個平面直角坐標系.四個相同的閉合圓形線圈在四個象限中完全對稱地放置,兩條導線中電流大小與變化情況相同,電流方向如圖所示,當兩條導線中的電流都開始增大時,四個線圈a、b、c、d中感
2、應電流的情況是( )
A.線圈a中無感應電流
B.線圈b中無感應電流
C.線圈c中有順時針方向的感應電流
D.線圈d中有逆時針方向的感應電流
[答案] BC
[解析] 由安培定則判斷磁場方向如右圖所示,故線圈a、c中有感應電流.再根據(jù)楞次定律可知線圈a中感應電流為逆時針方向,c中為順時針方向,A錯,C對.而線圈b、d中合磁通量為零,無感應電流,B對D錯.
3.如圖所示,在條形磁鐵的中央位置的正上方水平固定一銅質(zhì)圓環(huán).以下判斷中正確的是( )
A.釋放圓環(huán),環(huán)下落時環(huán)的機械能守恒
B.釋放圓環(huán),環(huán)下落時磁鐵對桌面的壓力比磁鐵受的重力大
C.給磁鐵水平向右的初速度,磁鐵滑
3、出時做減速運動
D.給磁鐵水平向右的初速度,圓環(huán)產(chǎn)生向左運動的趨勢
[答案] AC
[解析] 由條形磁鐵磁場分布特點可知,穿過其中央位置正上方的圓環(huán)的合磁通量為零,所以在環(huán)下落的過程中,磁通量不變,沒有感應電流,圓環(huán)只受重力,則環(huán)下落時機械能守恒,A對,B錯;給磁鐵水平向右的初速度,由楞次定律可知,圓環(huán)的運動總是阻礙自身磁通量的變化,所以環(huán)要受到向右的作用力,由牛頓第三定律可知,磁鐵要受到向左的作用力而做減速運動(或據(jù)“總阻礙相對運動”的推論得出),故C對D錯.
4.(2020·江蘇啟東中學質(zhì)檢)繞有線圈的鐵芯直立在水平桌面上,鐵芯上套著一個鋁環(huán),線圈與電源、開關相連,如圖所示.線圈
4、上端與電源正極相連,閉合開關的瞬間,鋁環(huán)向上跳起.若保持開關閉合,則( )
A.鋁環(huán)不斷升高
B.鋁環(huán)停留在某一高度
C.鋁環(huán)跳起到某一高度后將回落
D.如果電源的正、負極對調(diào),觀察到的現(xiàn)象不變
[答案] CD
[解析] 開關閉合瞬間,鋁環(huán)中的磁通量增加,產(chǎn)生的感應電流受到安培力作用使鋁環(huán)運動, 運動的效果阻礙磁通量的變化,所以鋁環(huán)向上跳起,開關閉合后,線圈周圍的磁場恒定,則鋁環(huán)將回落,所以A、B錯誤,C正確;當電源的正負極對調(diào)后現(xiàn)象同上,D正確.
5.(2020·廣東新洲中學模擬)兩圓環(huán)A、B置于同一水平面上,其中A為均勻帶電絕緣環(huán),B為導體環(huán),當A以如圖所示的方向繞中心轉(zhuǎn)
5、動的角速度ω發(fā)生變化時,B中產(chǎn)生如圖所示方向的感應電流,則( )
A.A可能帶正電且轉(zhuǎn)速減小
B.A可能帶正電且轉(zhuǎn)速增大
C.A可能帶負電且轉(zhuǎn)速減小
D.A可能帶負電且轉(zhuǎn)速增大
[答案] BC
[解析] 由安培定則可知,B中感應電流的磁場垂直圓環(huán)面向外,所以A中電流的磁場若向外,則磁場在減弱,即電流為逆時針且減小,則A應帶負電且轉(zhuǎn)速減小,C項正確.若A產(chǎn)生的磁場向里,則磁場在增強,由安培定則可知,A中電流順時針且增大,A應帶正電且轉(zhuǎn)速增大,B項正確.
6.如圖所示,MN是一根固定的通電長直導線,電流方向向上.今將一金屬線框abcd放在導線上,讓線框的位置偏向?qū)Ь€的左邊,兩者彼
6、此絕緣,當導線中的電流Ⅰ突然增大時,線框的整體受力情況為( )
A.受力向左 B.受力向右
C.受力向上 D.受力為零
[答案] B
[解析] 線框內(nèi)左邊部分磁感線穿出,右邊部分磁感線穿入,由于線框位置偏向?qū)Ь€左邊,所以整個線框的合磁感線是穿出的,并且隨電流的增大而增大.用“阻礙磁通量變化”來考慮線框受磁場力作用要運動的方向,顯然,線框只有向右運動,因此線框所受的磁場力應向右.
7.實驗室有一個舊的學生直流電源,輸出端的符號模糊不清,無法分辨正負極.某同學設計了下面的判斷電源兩極的方法.在桌面上放一個小磁針,在小磁針東面放一個螺線管,如圖所示,閉合開關后,小磁
7、針指南的一端向東偏轉(zhuǎn).下述判斷正確的是( )
A.電源A端是正極,在電源內(nèi)電流由A流向B
B.電源B端是正極,在電源內(nèi)電流由A流向B
C.電源A端是正極,在電源內(nèi)電流由B流向A
D.電源B端是正極,在電源內(nèi)電流由B流向A
[答案] B
[解析] 小磁針的N極向左偏,由右手螺旋定則,電流方向由B經(jīng)外電路流向A,電源B端是正極,在電源內(nèi)電流由A流向B.
8.如圖所示,一根長導線彎曲成如圖所示形狀,通過直線電流Ⅰ,正中間用絕緣線懸掛一金屬環(huán)C,環(huán)與導線處于同一豎直平面內(nèi).在電流Ⅰ增大的過程中,下列敘述中正確的是( )
A.金屬環(huán)中無感應電流產(chǎn)生
B.金屬環(huán)中有順時針方向的
8、感應電流
C.懸掛金屬環(huán)C的豎直線中的張力不變
D.金屬環(huán)C仍能保持靜止狀態(tài)
[答案] D
[解析] 導線中的電流在金屬環(huán)C內(nèi)產(chǎn)生的合磁通量向里,故電流Ⅰ增大的過程中,金屬環(huán)C中的磁場量向里增大,由安培定則及楞次定律知金屬環(huán)中有逆時針方向的感應電流,故A、B選項錯.由對稱性及左手定則知金屬環(huán)受到了豎直向下的安培力的作用且隨著電流Ⅰ增大而增大,金屬環(huán)C仍能保持靜止狀態(tài),故C項錯,D項正確.
9.如圖所示,AOC是光滑的金屬軌道,AO沿豎直方向,OC沿水平方向,PQ是一根金屬直桿如圖立在導軌上,直桿從圖示位置由靜止開始在重力作用下運動,運動過程中Q端始終在OC上,空間存在著垂直紙面向外
9、的勻強磁場,則在PQ桿滑動的過程中,下列判斷正確的是( )
A.感應電流的方向始終是由P→Q
B.感應電流的方向先是由P→Q,后是由Q→P
C.PQ受磁場力的方向垂直桿向左
D.PQ受磁場力的方向先垂直于桿向左,后垂直于桿向右
[答案] BD
[解析] 在PQ桿滑動的過程中,桿與導軌所圍成的三角形面積先增大后減小,三角形POQ內(nèi)的磁通量先增大后減小,由楞次定律可判斷B項對,再由PQ中電流方向及左手定則可判斷D項對.
10.如圖甲所示,長直導線與閉合線框位于同一平面內(nèi),長直導線中的電流i隨時間t的變化關系如圖乙所示.在0~時間內(nèi),長直導線中電流向上,則線框中感應電流的方向與所受
10、安培力情況是( )
A.0~T時間內(nèi)線框中感應電流方向為順時針方向
B.0~T時間內(nèi)線框中感應電流方向為先順時針方向后逆時針方向
C.0~T時間內(nèi)線框受安培力的合力向左
D.0~時間內(nèi)線框受安培力的合力向右,~T時間內(nèi)線框受安培力的合力向左
[答案] A
[解析] 0~時間內(nèi),電流i在減小,閉合線框內(nèi)的磁通量必然在減小,由楞次定律可以判斷線框中感應電流方向為順時針方向,而且0~時間內(nèi)線框受安培力的合力應向左;同理,可以判斷在~T時間內(nèi),電流i在反向增大,閉合線框內(nèi)的磁通量必然在增大,由楞次定律可以判斷線框中感應電流方向也為順時針方向,故A項對B項錯;而且~T時間內(nèi)線框受安培
11、力的合力應向右,C、D兩項錯誤.
二、非選擇題
11.如圖所示,勻強磁場區(qū)域?qū)挒閐,一正方形線框abcd的邊長為l,且l>d,線框以速度v通過磁場區(qū)域,從線框進入到完全離開磁場的時間內(nèi),線框中沒有感應電流的時間是多少?
[答案]
[解析] 從線框進入到完全離開磁場的過程中,當線框bc邊運動至磁場右邊緣至ad邊運動至磁場左邊緣過程中無感應電流.
此過程位移為:l-d
故t=.
12.與磁感應強度B=0.8T垂直的單匝線圈面積為0.5m2,線圈的磁通量有多大?若這個線圈有50匝,磁通量又為多少?線圈位置轉(zhuǎn)過53°時,磁通量為多少?
[答案] 0.4Wb 0.4Wb 0.24Wb
12、
[解析] (1)∵B⊥S,
∴Φ=BS=0.8×0.5Wb=0.4Wb
(2)因為磁通量為穿過線圈的磁感線條數(shù),所以它和線圈匝數(shù)無關.故Φ′=Φ=0.4Wb.
(3)當線圈位置轉(zhuǎn)過53°時
Φ″=BScos53°=0.8×0.5×0.6Wb=0.24Wb.
13.磁感應強度為B的勻強磁場僅存在于邊長為2l的正方形范圍內(nèi),有一個電阻為R、邊長為l的正方形導線框abcd,沿垂直于磁感線方向,以速度v勻速通過磁場,如圖所示,從ab進入磁場時開始計時.
(1)畫出穿過線框的磁通量隨時間變化的圖象;
(2)判斷線框中有無感應電流.若有,請判斷出感應電流的方向;若無,請說明理由.
[
13、答案] (1)如圖所示
(2)線框進入磁場階段,感應電流方向逆時針;線框在磁場中運動階段,無感應電流;線框離開磁場階段,感應電流方向為順時針方向.
[解析] 線框穿過磁場的過程可分為三個階段:進入磁場階段(只有ab邊在磁場中)、在磁場中運動階段(ab、cd兩邊都在磁場中)、離開磁場階段(只有cd邊在磁場中).
(1)①線框進入磁場階段:t為0~,線框進入磁場中的
面積與時間成正比,S=lvt,最后為Φ=BS=Bl2
②線框在磁場中運動階段:t為~
線框磁通量為Φ=Bl2,保持不變.
③線框離開磁場階段:t為~,線框磁通量線性減小,最后為零.
(2)線框進入磁場階段,穿過線框的磁通量增加,線框中將產(chǎn)生感應電流.由右手定則可知,感應電流方向為逆時針方向.
線框在磁場中運動階段,穿過線框的磁通量保持不變,無感應電流產(chǎn)生.
線框離開磁場階段,穿過線框的磁通量減小,線框中將產(chǎn)生感應電流.由右手定則可知,感應電流方向為順時針方向.