2019-2020年高考物理一輪復習 9.1電磁感應現(xiàn)象 楞次定律課時提升作業(yè) 滬科版選修3-2.doc

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2019-2020年高考物理一輪復習 9.1電磁感應現(xiàn)象 楞次定律課時提升作業(yè) 滬科版選修3-2 選擇題(本題共8小題,1～6題每小題6分,7、8題每小題7分,共50分。多選題已在題號后標出) 1.如圖所示,能產(chǎn)生感應電流的是(　　) 2.如圖所示,一個有界勻強磁場區(qū)域,磁場方向垂直紙面向外,一個矩形閉合導線框abcd沿紙面由位置1勻速運動到位置2。則(　　) A.導線框進入磁場時,感應電流方向為a→b→c→d→a B.導線框離開磁場時,感應電流方向為a→d→c→b→a C.導線框離開磁場時,受到的安培力方向水平向右 D.導線框進入磁場時,受到的安培力方向水平向左 3.(xx北京高考)物理課上,老師做了一個奇妙的“跳環(huán)實驗”。如圖,她把一個帶鐵芯的線圈L、開關S和電源用導線連接起來后。將一金屬套環(huán)置于線圈L上,且使鐵芯穿過套環(huán)。閉合開關S的瞬間,套環(huán)立刻跳起。某同學另找來器材再探究此實驗。他連接好電路,經(jīng)重復試驗,線圈上的套環(huán)均未動。對比老師演示的實驗,下列四個選項中,導致套環(huán)未動的原因可能是(　　) A.線圈接在了直流電源上 B.電源電壓過高 C.所選線圈的匝數(shù)過多 D.所用套環(huán)的材料與老師的不同 4.(xx揚州模擬)如圖所示,光滑水平面上存在有界勻強磁場,直徑與磁場寬度相同的金屬圓形線框以一定的初速度斜向勻速通過磁場。在必要的時間段內(nèi)施加必要的水平拉力保證其勻速運動,則(　　) A.金屬框內(nèi)感應電流方向先順時針再逆時針 B.金屬框內(nèi)感應電流先增大后減小 C.水平拉力方向與速度同向 D.水平拉力方向與速度方向無關 5.(xx濟南模擬)如圖所示,閉合的矩形金屬框abcd的平面與勻強磁場垂直,現(xiàn)金屬框固定不動而磁場運動,發(fā)現(xiàn)ab邊所受安培力的方向豎直向上,則此時磁場的運動可能是(　　) A.水平向右平動　　　　　　　 B.水平向左平動 C.豎直向上平動 D.豎直向下平動 6.(多選)如圖所示,“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(　　) 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 7.(多選)如圖所示為地磁場磁感線的示意圖。在北半球地磁場的豎直分量向下,飛機在我國上空勻速巡航,機翼保持水平,飛行高度不變。由于地磁場的作用,金屬機翼上有電勢差,設飛行員左方機翼末端處的電勢為φ1,右方機翼末端處的電勢為φ2,則(　　) A.若飛機從西往東飛,φ1比φ2高 B.若飛機從東往西飛,φ2比φ1高 C.若飛機從南往北飛,φ1比φ2高 D.若飛機從北往南飛,φ2比φ1高 8.一長直鐵芯上繞有一固定線圈M,鐵芯右端與一木質(zhì)圓柱密接,木質(zhì)圓柱上套有一閉合金屬環(huán)N,N可在木質(zhì)圓柱上無摩擦移動。M連接在如圖所示的電路中,其中R為滑動變阻器,E1和E2為直流電源,S為單刀雙擲開關。下列情況中,可觀測到N向左運動的是(　　) A.在S斷開的情況下,S向a閉合的瞬間 B.在S斷開的情況下,S向b閉合的瞬間 C.在S已向a閉合的情況下,將R的滑動頭向c端移動時 D.在S已向a閉合的情況下,將R的滑動頭向d端移動時 強化專練(建議：25分鐘) 強化點1：楞次定律與右手定則的應用 1.北半球地磁場的豎直分量向下。如圖所示,在北京某中學實驗室的水平桌面上,放置邊長為L的正方形閉合導體線圈abcd,線圈的ab邊沿南北方向,ad邊沿東西方向。下列說法中正確的是(　　) A.若使線圈向東平動,則a點的電勢比b點的電勢高 B.若使線圈向北平動,則a點的電勢比b點的電勢低 C.若以ab為軸將線圈向上翻轉,則線圈中感應電流方向為a→b→c→d→a D.若以ab為軸將線圈向上翻轉,則線圈中感應電流方向為a→d→c→b→a 2.(多選)如圖所示,在勻強磁場中放有平行銅導軌,它與大線圈M相連接。要使小導線圈N獲得順時針方向的感應電流,則放在導軌上的裸金屬棒ab的運動情況是(兩線圈共面放置)(　　) A.向右勻速運動　　　　　　　　 B.向左加速運動 C.向右減速運動 D.向右加速運動 強化點2：楞次定律的推廣應用 3.(xx承德模擬)如圖所示,當磁鐵突然向銅環(huán)運動時,銅環(huán)的運動情況是 (　　) A.向右運動 B.向左運動 C.靜止不動 D.不能判定 4.(多選)如圖甲所示,圓形線圈P靜止在水平桌面上,其正上方固定一螺線管Q,P和Q共軸,Q中通有變化電流i,電流隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示,P所受的重力為G,桌面對P的支持力為FN,則(　　) A.t1時刻FN>G,P有收縮的趨勢 B.t2時刻FN=G,此時穿過P的磁通量最大 C.t3時刻FN=G,此時P中無感應電流 D.t4時刻FNmg,T2>mg B.T1mg,T2mg 強化點3：三定則一定律的綜合應用 6.(多選)兩根相互平行的金屬導軌水平放置于如圖所示的勻強磁場中,在導軌上接觸良好的導體棒AB和CD可以自由滑動。當AB在外力F作用下向右運動時,下列說法中正確的是(　　) A.導體棒CD內(nèi)有電流通過,方向是D→C B.導體棒CD內(nèi)有電流通過,方向是C→D C.磁場對導體棒CD的作用力向左 D.磁場對導體棒AB的作用力向左 7.如圖所示,ab為一金屬桿,它處在垂直于紙面向里的勻強磁場中,可繞a點在紙面內(nèi)轉動;S為以a為圓心位于紙面內(nèi)的金屬環(huán);在桿轉動過程中,桿的b端與金屬環(huán)保持良好接觸;A為電流表,其一端與金屬環(huán)相連,一端與a點良好接觸。當桿沿順時針方向轉動時,某時刻ab桿的位置如圖所示,則此時刻(　　) A.有電流通過電流表,方向由c向d,作用于ab的安培力向右 B.有電流通過電流表,方向由c向d,作用于ab的安培力向左 C.有電流通過電流表,方向由d向c,作用于ab的安培力向右 D.無電流通過電流表,作用于ab的安培力為零 8.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安培力的情況是(　　) 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 答案解析 素能全練 1.【解題指南】產(chǎn)生感應電流的兩個條件： (1)必須是閉合電路; (2)磁通量發(fā)生改變。 【解析】選B。A圖中線圈沒閉合,無感應電流;B圖中磁通量增大,有感應電流;C圖中導線在圓環(huán)的正上方,不論電流如何變化,穿過線圈的磁感線相互抵消,磁通量恒為零,也無感應電流;D圖中穿過線圈的磁通量恒定,無感應電流。故選B。 2.【解析】選D。導線框進入磁場時,cd邊切割磁感線,由右手定則可知,電流方向為a→d→c→b→a,這時由左手定則可判斷cd邊受到的安培力方向水平向左,A錯、D對;在導線框離開磁場時,ab邊處于磁場中且在做切割磁感線運動,同樣用右手定則和左手定則可以判斷電流的方向為a→b→c→d→a,這時安培力的方向仍然水平向左,B、C錯。 3.【解題指南】解答本題時可按以下思路分析： 【解析】選D。無論是接到直流電源還是交流電源,在開關閉合的瞬間,穿過線圈的磁通量都是增加的,因此,環(huán)跳起與否跟線圈接在了交流電源還是直流電源上無關,A錯誤;電源電壓越高,線圈匝數(shù)越多,開關閉合的瞬間磁場越強,越有利于環(huán)的跳起,B、C錯誤;如果環(huán)的質(zhì)量過大或者導電性能太差都會使得環(huán)受到的安培力小于環(huán)的重力,環(huán)就不會跳起,D正確。 4.【解析】選D。金屬圓形線框以一定的初速度斜向勻速通過磁場,由楞次定律可知,金屬框內(nèi)感應電流方向先逆時針再順時針,選項A錯誤。根據(jù)法拉第電磁感應定律,金屬框內(nèi)感應電流先增大后減小,再增大后減小,選項B錯誤。要保證其勻速運動,水平拉力方向與速度方向無關,只與安培力方向相反,故選項C錯誤,選項D正確。 5.【解析】選A。本題考查楞次定律、左手定則、法拉第電磁感應定律的應用。ab邊受到的力向上,由左手定則可知,ab上電流的方向由b→a,由楞次定律可得,金屬框內(nèi)的磁通量在向外增加,磁場向右運動,A項正確、B項錯誤;當磁場上下運動時,金屬框內(nèi)的磁通量不變化,不產(chǎn)生感應電流,C、D項錯誤。 【總結提升】明確左、右手定則的區(qū)別和應用 (1)“左手定則”是知道了電流I的方向和磁感應強度的方向判斷安培力的方向,是由“電”而生“力”。 (2)“右手定則”是知道了磁感應強度的方向和導線切割磁感線方向判斷電流的方向,是由“運動”而生“電”。 6.【解析】選A、D。因磁場變化,發(fā)生電磁感應現(xiàn)象,桿ab中的感應電流受磁場力的作用向右運動,使得回路的磁通量有增加的趨勢,說明原磁場必定減弱,即磁感應強度正在減小,與方向無關,因此選A、D。 7.【解題指南】解答該題時,首先明確用哪只手判斷,其次要明確磁場方向、手的放法,最后要明確拇指、四指應各指什么方向,四指指向應是正電荷積累的方向,該端電勢高于另一端。 【解析】選A、C。我國地處北半球,地磁場有豎直向下的分量,用右手定則判知無論機翼向哪個水平方向切割磁感線,機翼中均產(chǎn)生自右向左的感應電動勢,左側電勢高于右側,故A、C正確。 8.【解題指南】解答本題應思考以下兩點： (1)金屬圓環(huán)N向左運動的原因。 (2)在線圈M所在回路中,哪些情況會造成這種原因。 【解析】選C。N向左運動意味著M中磁場減弱,說明M在通電情況下電流減小,不管S向a還是向b閉合的一瞬間,M中的電流都增大,N都會向右運動,A、B項錯誤;S向a閉合,將R的滑動頭向c端移動時,R接入電路的電阻變大,電路中的電流減小,C項正確;同理分析,D項錯誤。 【加固訓練】 如圖所示,圓環(huán)形導體線圈a平放在水平桌面上,在線圈a的正上方固定一豎直螺線管b,二者軸線重合,螺線管與電源和滑動變阻器連接成如圖所示的電路。若將滑動變阻器的滑片P向上滑動,下面的說法中正確的是(　　) A.穿過線圈a的磁通量變大 B.線圈a有收縮的趨勢 C.線圈a中將產(chǎn)生俯視順時針方向的感應電流 D.線圈a對水平桌面的壓力FN將增大 【解析】選C。P向上滑動,回路電阻增大,電流減小,磁場減弱,穿過線圈a的磁通量變小,根據(jù)楞次定律,線圈a的面積應增大,A、B錯;由于線圈a中磁通量減小,根據(jù)楞次定律知線圈a中感應電流應為俯視順時針方向,C對;由于線圈a中磁通量減小,根據(jù)楞次定律,線圈a有阻礙磁通量減小的趨勢,可知線圈a對水平桌面的壓力FN減小,D錯。 強化專練 1.【解析】選C。由右手定則知,若使線圈向東平動,線圈的ab邊和cd邊切割磁感線,c(b)點電勢高于d(a)點電勢,故A錯;同理可知B錯。若以ab為軸將線圈向上翻轉,穿過線圈平面的磁通量將變小,由楞次定律可判得線圈中感應電流方向為a→b→c→d→a,C對、D錯。 2.【解題指南】根據(jù)N獲得的感應電流方向,可以判斷感應電流磁場方向,并由此確定M中電流方向及變化情況,進而推斷出ab的運動情況。 【解析】選B、C。欲使N產(chǎn)生順時針方向的感應電流,感應電流的磁場方向為垂直紙面向里,由楞次定律可知有兩種情況：一是M中有順時針方向逐漸減小的電流,使其在N中的磁場方向向里,且磁通量在減小;二是M中有逆時針方向逐漸增大的電流,使其在N中的磁場方向向外,且磁通量在增大。因此,對于前者,應使ab向右減速運動;對于后者,則應使ab向左加速運動。故應選B、C。 3.【解析】選A。產(chǎn)生磁場的物體與閉合線圈之間的相互作用力可概括為四個字“來拒去留”。磁鐵向右運動時,銅環(huán)產(chǎn)生的感應電流總是阻礙導體與磁體間的相對運動,則磁鐵和銅環(huán)之間有排斥作用,故銅環(huán)向右運動,A項正確。 4.【解題指南】解答本題要明確以下三點： (1)t1時刻電流增加引起P中磁通量變化; (2)t2時刻P中無感應電流; (3)正確應用“增反減同”“來拒去留”“增縮減擴”。 【解析】選A、B。t1時刻,電流增大,由楞次定律的阻礙作用知,線圈有遠離螺線管、收縮面積的趨勢,選項A正確;t2時刻電流不變,線圈無感應電流,FN=G,此時穿過P的磁通量最大,B正確;t3時刻電流為零,但電流從有到無,穿過線圈的磁通量發(fā)生變化,此時P中有感應電流,但磁感應強度為零,FN=G,C錯誤;t4時刻電流不變,線圈中無感應電流,FN=G,此時穿過P的磁通量最大,D錯誤。 【加固訓練】 如圖所示,均勻帶正電的絕緣圓環(huán)a與金屬圓環(huán)b同心共面放置,當a繞O點在其所在平面內(nèi)旋轉時,b中產(chǎn)生順時針方向的感應電流,且具有收縮趨勢,由此可知,圓環(huán)a(　　) A.順時針加速旋轉　　　　　 B.順時針減速旋轉 C.逆時針加速旋轉 D.逆時針減速旋轉 【解析】選B。由楞次定律知,欲使b中產(chǎn)生順時針方向的電流,則a環(huán)內(nèi)磁場應向里減弱或向外增強,a環(huán)的旋轉情況應該是順時針減速或逆時針加速,由于b環(huán)又有收縮趨勢,說明a環(huán)外部磁場向外,內(nèi)部向里,故選B。 5.【解析】選A。無論環(huán)經(jīng)過磁鐵上端還是下端,通過環(huán)的磁通量都發(fā)生變化,環(huán)里感應出電流,環(huán)受到向上的阻力,對環(huán)做負功,使環(huán)的機械能減小,電能增加,根據(jù)牛頓第三定律,環(huán)對磁鐵有向下的作用力,細線的拉力大于磁鐵重力,選項A正確,其他選項錯誤。 【總結提升】電磁感應現(xiàn)象的靈活分析 (1)明確產(chǎn)生感應電流的原因。 (2)考查感應電流的效果：指感應電流由于受安培力而產(chǎn)生的結果,如阻礙導體棒相對磁場運動或使線圈發(fā)生形變等。 (3)可以根據(jù)變化的起因,依次利用各定則或定律得出結果,也可以從結果開始,逆向思考,直接做出判斷。 6.【解析】選B、D。利用楞次定律,兩個導體棒與兩根金屬導軌構成閉合回路,分析出磁通量增加,結合安培定則判斷回路中感應電流的方向是B→A→C→D→B。以此為基礎,再判斷CD內(nèi)的電流方向,最后根據(jù)左手定則進一步確定AB、CD的受力方向,經(jīng)過比較可得正確答案為B、D。 7.【解題指南】解答本題要明確以下三點： (1)金屬桿ab與并聯(lián)的兩半環(huán)和電流表串聯(lián)組成閉合電路; (2)金屬桿ab作為部分導體切割磁感線,可根據(jù)右手定則判斷ab中的電流; (3)用左手定則判斷ab所受安培力的方向。 【解析】選A。當金屬桿ab順時針方向轉動時,切割磁感線,由法拉第電磁感應定律知產(chǎn)生感應電動勢,由右手定則可知將產(chǎn)生由a到b的感應電流,電流表的d端與a端相連,c端通過金屬環(huán)與b端相連,則通過電流表的電流是由c到d,而金屬桿在磁場中會受到安培力的作用,由左手定則可判斷出安培力的方向為水平向右,阻礙金屬桿的運動,所以A正確。 8.【解題指南】0～T時間內(nèi)直導線中電流發(fā)生變化,但變化率不變,因此其周圍磁感應強度的變化率不變,線框左右兩邊電流大小相等方向相反,所在磁場強弱不同,可以由左手定則做出判斷,也可以由“效果”反抗原因直接判斷。 【解析】選A。0～時間內(nèi),電流i在減小,閉合線框內(nèi)的磁通量必然在向里減小,由楞次定律可以判斷線框中感應電流方向為順時針方向,則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)的磁通量必然在向外增大,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)線框受安培力的合力應向右,C、D錯誤。 【加固訓練】 (多選)(xx上海模擬)如圖所示,P、Q是兩根豎直且足夠長的金屬桿(電阻忽略不計),處在垂直紙面向里的勻強磁場B中,MN是一個螺線管,它的繞線方法沒有畫出,P、Q的輸出端a、b和MN的輸入端c、d之間用導線相連,A是在MN的正下方水平放置在地面上的金屬圓環(huán)?，F(xiàn)將金屬棒ef由靜止釋放,在下滑過程中始終與P、Q桿良好接觸且無摩擦,則在金屬棒釋放后(　　) A.A環(huán)中有大小不變的感應電流 B.A環(huán)中的感應電流逐漸減小至零 C.A環(huán)對地面的壓力先增大后減小至恒定值 D.A環(huán)對地面的壓力先減小后增大至恒定值 【解析】選B、C。將金屬棒ef由靜止釋放,做加速度逐漸減小的加速運動,最后勻速運動,因此產(chǎn)生的感應電動勢和感應電流先逐漸增大后不變,A環(huán)中先有大小逐漸減小的感應電流后無電流,選項A錯誤,B正確。由楞次定律,A環(huán)對地面的壓力先增大后減小至A環(huán)本身的重力值,選項C正確,D錯誤。