高中物理 第四章第三節(jié) 《楞次定律》知能演練輕松闖關 新人教版選修3-2
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111 2013-2014學年高中物理 第四章第三節(jié) 楞次定律知能演練輕松闖關 新人教版選修3-2 1.(2013寧夏銀川一中高二檢測)在電磁感應現(xiàn)象中,下列說法中錯誤的是( ) A.感應電流的磁場總是阻礙原來磁場的變化 B.閉合線框放在變化的磁場中一定能產(chǎn)生感應電流 C.閉合線框放在變化的磁場中做切割磁感線運動,一定能產(chǎn)生感應電流 D.感應電流的磁場總是跟原來磁場的方向相反 解析:選BCD.由楞次定律可知,感應電流的磁場阻礙的是原磁通量的變化,并不一定與原磁場方向相反,故選項A正確、選項D錯誤;若閉合線框平行于磁場放置,則無論是磁場變化,還是線框做切割磁感線的運動,穿過閉合線框的磁通量都不變,都不會有感應電流產(chǎn)生.所以選項B、C均錯誤.故選BCD. 2. 老師做了一個物理小實驗讓學生觀察:如圖所示,一輕質(zhì)橫桿兩側(cè)各固定一金屬環(huán),橫桿可繞中心點自由轉(zhuǎn)動,老師拿一條形磁鐵插向其中一個小環(huán),后又取出插向另一個小環(huán),同學們看到的現(xiàn)象是( ) A.磁鐵插向左環(huán),橫桿發(fā)生轉(zhuǎn)動 B.磁鐵插向右環(huán),橫桿發(fā)生轉(zhuǎn)動 C.無論磁鐵插向左環(huán)還是右環(huán),橫桿都不發(fā)生轉(zhuǎn)動 D.無論磁鐵插向左環(huán)還是右環(huán),橫桿都發(fā)生轉(zhuǎn)動 解析:選B.左環(huán)沒有閉合,在磁鐵插入過程中,不產(chǎn)生感應電流,故橫桿不發(fā)生轉(zhuǎn)動.右環(huán)閉合,在磁鐵插入過程中,產(chǎn)生感應電流,橫桿將發(fā)生轉(zhuǎn)動.故選B. 3. (2013河北省冀州中學高二上學期期末)電阻R、電容C與一線圈連成閉合電路,條形磁鐵靜止于線圈的正上方,N極朝下,如圖所示.現(xiàn)使磁鐵開始自由下落,在N極接近線圈上端的過程中,流過R的電流方向和電容器極板的帶電情況是( ) A.從a到b,上極板帶正電 B.從a到b,下極板帶正電 C.從b到a,上極板帶正電 D.從b到a,下極板帶正電 解析:選D.在磁體自由下落,N極接近線圈上端的過程中,通過線圈的磁通量方向向下且在增大,根據(jù)楞次定律可判斷出線圈中感應電流的磁場方向向上,利用安培定則可判知線圈中感應電流方向為逆時針繞向(由上向下看),流過R的電流方向從b到a,電容器下極板帶正電,故選D. 4. 如圖所示,導體AB、CD可在水平軌道上自由滑動,且兩水平軌道在中央交叉處互不相通.當導體棒AB向左移動時( ) A.AB中感應電流的方向為A到B B.AB中感應電流的方向為B到A C.CD向左移動 D.CD向右移動 解析:選AD.由右手定則可判斷AB中感應電流方向為A到B,從而CD中電流方向為C到D.導體CD所受安培力方向由左手定則判斷知向右,所以CD向右移動.故選AD. 5.如圖,金屬棒ab置于水平放置的U形光滑導軌上,在ef右側(cè)存在有界勻強磁場B,磁場方向垂直導軌平面向下.在ef左側(cè)的無磁場區(qū)域cdef內(nèi)有一半徑很小的金屬圓環(huán)L,圓環(huán)與導軌在同一平面內(nèi).當金屬棒ab在水平恒力F作用下從磁場左邊界ef處由靜止開始向右運動后,圓環(huán)L有________(選填“收縮”或“擴張”)趨勢,圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的感應電流________(選填“變大”、“變小”或“不變”). 解析:由于金屬棒ab在恒力F的作用下向右運動,則abdc回路中產(chǎn)生逆時針方向的感應電流,則在圓環(huán)處產(chǎn)生垂直于紙面向外的磁場,隨著金屬棒向右加速運動,穿過圓環(huán)的磁通量將增大,依據(jù)楞次定律可知,圓環(huán)將有收縮的趨勢以阻礙圓環(huán)的磁通量增大;又由于金屬棒向右運動的加速度減小,單位時間內(nèi)磁通量的變化率減小,所以在圓環(huán)中產(chǎn)生的感應電流不斷減小. 答案:收縮 變小 一、選擇題 1.(單選)如圖所示,閉合金屬圓環(huán)沿垂直于磁場方向放置在勻強磁場中,將它從勻強磁場中勻速拉出,以下各種說法中正確的是( ) A.向左拉出和向右拉出時,環(huán)中感應電流方向相反 B.向左或向右拉出時,環(huán)中感應電流方向都是沿順時針方向 C.向左或向右拉出時,環(huán)中感應電流方向都是沿逆時針方向 D.將圓環(huán)拉出磁場過程中,環(huán)全部處在磁場中運動時,也有感應電流產(chǎn)生 解析:選B.圓環(huán)中感應電流的方向,取決于圓環(huán)中磁通量變化的情況,不論向左或向右將圓環(huán)拉出磁場,圓環(huán)中垂直紙面向里的磁感線都要減少,根據(jù)楞次定律可知,感應電流產(chǎn)生的磁場與原來磁場方向相同,即都垂直紙面向里,應用安培定則可以判斷出感應電流方向沿順時針方向.圓環(huán)全部處在磁場中運動時,雖然導線做切割磁感線運動,但環(huán)中磁通量不變,只有圓環(huán)離開磁場,環(huán)的一部分在磁場中,另一部分在磁場外時,環(huán)中磁通量才發(fā)生變化,環(huán)中才有感應電流.故選B. 2. (多選)如圖所示,光滑U形金屬框架放在水平面內(nèi),上面放置一導體棒,有勻強磁場B垂直框架所在平面,當B發(fā)生變化時,發(fā)現(xiàn)導體棒向右運動,下列判斷正確的是( ) A.棒中電流從b→a B.棒中電流從a→b C.B逐漸增大 D.B逐漸減小 解析:選BD.ab棒是因“電”而“動”,所以ab棒受到的安培力向右,由左手定則可知電流方向a→b,故B正確,由楞次定律可知B逐漸減小,D正確.故選BD. 3.(單選)一磁鐵自上向下運動,穿過一閉合導電回路,如圖所示.當磁鐵運動到a處和b處時,回路中感應電流的方向分別是( ) A.順時針,逆時針 B.逆時針,順時針 C.順時針,順時針 D.逆時針,逆時針 解析:選B.當磁鐵接近線圈時,線圈中的磁通量向下增加,由“增反減同”,得知感應電流的磁場方向向上,再由安培定則知線圈中感應電流的方向為俯視逆時針;當磁鐵從線圈中穿出時,原磁場方向不變?nèi)韵蛳?,但穿過線圈的磁通量要減少,根據(jù)楞次定律知感應電流的磁場方向向下,由安培定則知感應電流為俯視順時針,故選B. 4.(單選)英國物理學家保羅狄拉克在1931年利用數(shù)學公式預言磁單極子存在.如圖所示,如果有一個磁單極子(單N極)從a點開始運動穿過線圈后從b點飛過.那么( ) A.線圈中感應電流的方向是沿PMQ方向 B.線圈中感應電流的方向是沿QMP方向 C.線圈中感應電流的方向先是沿QMP方向,然后是PMQ方向 D.線圈中感應電流的方向先是沿PMQ方向,然后是QMP方向 解析:選B.將磁單極子(單N極),理解為其磁感線都是向外的,根據(jù)楞次定律和安培定則可知選項B正確. 5.(多選)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軸轉(zhuǎn)動的角速度發(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 解析:選BC.選取A環(huán)研究,若A環(huán)帶正電,且轉(zhuǎn)速增大,則使穿過環(huán)面的磁通量向里增加,由楞次定律知,B環(huán)中感應電流的磁場方向向外,故B正確,A錯誤;若A環(huán)帶負電,且轉(zhuǎn)速增大,則使穿過環(huán)面的磁通量向外增加,由楞次定律知,B環(huán)中感應電流的磁場方向向里,B環(huán)中感應電流的方向應為順時針方向,故D錯誤,C正確.故選BC. 6.(多選)如圖所示,通電螺線管N置于閉合金屬環(huán)M的軸線上,當N中的電流突然減小時,則( ) A.環(huán)M有縮小的趨勢 B.環(huán)M有擴張的趨勢 C.螺線管N有縮短的趨勢 D.螺線管N有伸長的趨勢 解析:選AD.對通電螺線管,當通入的電流突然減小時,螺線管每匝間的相互吸引力也減小,所以匝間距增大;對金屬環(huán),穿過的磁通量也隨之減少,由于內(nèi)外磁場從兩方向穿過金屬環(huán),面積減小才能阻礙磁通量的減少,金屬環(huán)有縮小的趨勢,故選AD. 7.(單選)如圖所示,兩個相同的輕質(zhì)鋁環(huán)套在一根水平光滑絕緣桿上,當一條形磁鐵向左運動靠近兩環(huán)時,兩環(huán)的運動情況是( ) A.同時向左運動,間距變大 B.同時向左運動,間距變小 C.同時向右運動,間距變小 D.同時向右運動,間距變大 解析:選B.當條形磁鐵向左運動靠近兩環(huán)時,兩環(huán)中的磁通量都增加,根據(jù)楞次定律,兩環(huán)的運動都要阻礙磁鐵相對環(huán)的運動,即阻礙“靠近”,那么兩環(huán)都向左運動,又由于兩環(huán)中的感應電流方向相同,兩平行的同向電流間有相互吸引的磁場力,因而兩環(huán)間的距離要減?。蔬xB. 8.(單選)如圖所示,銅質(zhì)金屬環(huán)從條形磁鐵的正上方由靜止開始下落,在下落過程中,下列判斷中正確的是( ) A.金屬環(huán)在下落過程中的機械能守恒 B.金屬環(huán)在下落過程中動能的增加量小于其重力勢能的減少量 C.金屬環(huán)的機械能先減小后增大 D.磁鐵對桌面的壓力始終大于其自身的重力 解析:選B.金屬環(huán)在穿越磁鐵的過程中,環(huán)中產(chǎn)生感應電流,產(chǎn)生的安培力對環(huán)來講是阻力,把機械能轉(zhuǎn)化為電能,A、C錯誤,B正確;由牛頓第三定律知,環(huán)對磁鐵的磁場力是向下的,但環(huán)到條形磁鐵中間的瞬間無感應電流,此時相互作用力為0,故D錯誤.故選B. ☆9.(單選)如圖甲所示,兩個閉合圓形線圈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時電流的方向為順時針(如圖中箭頭所示),在t1~t2時間內(nèi),對于線圈B,下列說法中正確的是( ) A.線圈B內(nèi)有順時針方向的電流,線圈有擴張的趨勢 B.線圈B內(nèi)有順時針方向的電流,線圈有收縮的趨勢 C.線圈B內(nèi)有逆時針方向的電流,線圈有擴張的趨勢 D.線圈B內(nèi)有逆時針方向的電流,線圈有收縮的趨勢 解析:選A.t1~t2時間內(nèi),線圈A中的電流方向為逆時針,根據(jù)安培定則可知在線圈A內(nèi)部產(chǎn)生的磁場方向向外,線圈外部產(chǎn)生的磁場方向向里,線圈B的磁通量是穿出的.由于線圈A中的電流增加,故穿過線圈B的磁通量增加,因而根據(jù)楞次定律,在線圈B中將產(chǎn)生順時針方向的感應電流,并且線圈B有擴張的趨勢,故A正確,B、C、D都錯誤. ☆10.(多選)如圖所示,兩個線圈套在同一個鐵芯上,線圈的繞向在圖中已經(jīng)標出.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,金屬棒處在垂直于紙面向外的勻強磁場中,下列說法中正確的是( ) A.當金屬棒ab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ab向右勻速運動時,b點電勢高于a點,c點與d點等電勢 C.當金屬棒ab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ab向右加速運動時,b點電勢高于a點,d點電勢高于c點 解析:選BD.當金屬棒ab向右勻速運動而切割磁感線時,金屬棒中產(chǎn)生恒定的感應電動勢,由右手定則判斷電流方向由a→b.根據(jù)電流從電源(ab相當于電源)正極流出沿外電路回到電源負極的特點,可以判斷b點電勢高于a點.又左線圈中的感應電動勢恒定,則感應電流也恒定,所以穿過右線圈的磁通量保持不變,不產(chǎn)生感應電流,c點與d點等電勢. 當金屬棒ab向右做加速運動時,由右手定則可推斷φb>φa,電流沿逆時針方向.由金屬棒運動的速度增大,可知金屬棒ab兩端的電壓不斷增大,那么左邊電路中的感應電流也不斷增大,由安培定則可判斷它在鐵芯中的磁感線方向是沿逆時針方向的,并且場強不斷增強,所以右邊的線圈中向上的磁通量不斷增加.由楞次定律可判斷右邊電路中的感應電流的方向應沿逆時針方向,而在右線圈繞成的電路中,感應電動勢僅產(chǎn)生在繞在鐵芯上的那部分線圈上.把這個線圈看做電源,由于電流是從c沿內(nèi)電路(即右線圈)流向d,所以d點電勢高于c點.故選BD. 二、非選擇題 11.如圖所示,在水平桌面上有一金屬圓環(huán),當用一條形磁鐵由上向下插向圓環(huán)時,試問: (1)圓環(huán)對桌面的壓力怎樣變化? (2)圓環(huán)有收縮的趨勢還是擴張的趨勢? 解析:(1)根據(jù)楞次定律的推廣含義“來拒去留”,圓環(huán)與磁鐵之間相互排斥,從而使圓環(huán)對桌面的壓力變大. (2)根據(jù)楞次定律的推廣含義“增縮減擴”,磁鐵插向圓環(huán)時,穿過圓環(huán)的磁通量增加,所以圓環(huán)有收縮的趨勢. 答案:見解析 12.如圖所示,在兩根平行長直導線M、N中,通以同方向同大小的電流I,導線框abcd和兩導線在同一平面內(nèi),線框沿著與兩導線垂直的方向,自右向左在兩導線間勻速運動,在移動過程中,線框中感應電流方向怎樣? 解析:線框在兩電流中線OO′的右側(cè)時,穿過線框的合磁通量垂直紙面穿出,線框左移,合磁通量變小,為了阻礙這個方向的磁通量減小,感應電流的方向就是abcd. 當線框跨越兩電流中線OO′時,線框的合磁通量由穿出變?yōu)榇┤?,感應電流還是abcd. 線框再左移,線框合磁通量穿入且增加,感應電流方向還是abcd. 所以線框中感應電流方向始終是abcd. 答案:始終是abcd 111- 配套講稿:
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