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云南省2020屆高三物理 《電磁感應現(xiàn)象楞次定律》單元測試 新人教版

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1、云南省新人教版物理2020屆高三單元測試26 《電磁感應現(xiàn)象 楞次定律》 (時間:90分鐘 滿分:100分) 一 、選擇題 1.如圖是驗證楞次定律實驗的示意圖,豎直放置的線圈固定不動,將磁鐵從線圈上方插入或拔出,線圈和電流表構(gòu)成的閉合回路中就會產(chǎn)生感應電流.各圖中分別標出了磁鐵的極性、磁鐵相對線圈的運動方向以及線圈中產(chǎn)生的感應電流的方向等情況,其中表示正確的是( ) 【答案】選C、D. 【詳解】先根據(jù)楞次定律“來拒去留”判斷線圈的N極和S極.A中線圈上端為N極,B中線圈上端為N極,C中線圈上端為S極,D中線圈上端為S極,再根據(jù)安培定則確定感應電流的方向,A、B錯誤,C、D

2、正確. 2.一平面線圈用細桿懸于P點,開始時細桿處于水平位置,釋放后讓它在如圖所示的勻強磁場中運動,已知線圈平面始終與紙面垂直,當線圈第一次通過位置Ⅰ和位置Ⅱ時,順著磁場的方向看去,線圈中的感應電流的方向分別為( ) 位置Ⅰ 位置Ⅱ A.逆時針方向 逆時針方向 B.逆時針方向 順時針方向 C.順時針方向 順時針方向 D.順時針方向 逆時針方向 【答案】選B. 【詳解】線圈第一次經(jīng)過位置Ⅰ時,穿過線圈的磁通量增加,由楞次定律,線圈中感應電流的磁場方向向左,根據(jù)安培定則,順著磁場看去,感應電流的方向為逆時針方向.當線圈第一次通過位置Ⅱ時,穿過

3、線圈的磁通量減小,可判斷出感應電流為順時針方向,故選項B正確. 3.如圖是某電磁沖擊鉆的原理圖,若突然發(fā)現(xiàn)鉆頭M向右運動,則可能是( ) A.開關S閉合瞬間 B.開關S由閉合到斷開的瞬間 C.開關S已經(jīng)是閉合的,變阻器滑片P向左迅速滑動 D.開關S已經(jīng)是閉合的,變阻器滑片P向右迅速滑動 【答案】選A、C. 【詳解】M向右運動是阻礙磁通量的增加,原因是左邊螺線管中電流的磁場增強,所以有兩種情況, 一是S閉合,二是滑片P向左滑動,故A、C對. 4. 如圖所示,絕緣水平面上有兩個離得很近的導體環(huán)a、b.將條形磁鐵沿它們的正中向下移動(不到達該平面),a、b將如何移動(

4、) A.a、b將相互遠離 B.a、b將相互靠近 C.a、b將不動 D.無法判斷 【答案】選A. 【詳解】根據(jù)Φ=BS,磁鐵向下移動過程中B增大,所以穿過每個環(huán)中的磁通量都有增大的趨勢,由于S不可改變,為阻礙磁通量增大,導體環(huán)應該盡量遠離磁鐵,所以a、b將相互遠離. 5.電阻R、電容器C與一線圈連成閉合回路,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 【

5、答案】選D. 【詳解】在N極接近線圈上端的過程中,通過線圈的磁感線方向向下,磁通量增大,由楞次定律可判定流過線圈的電流方向向下,外電路電流由b流向a,同時線圈作為電源,下端應為正極,則電容器下極板電勢高,帶正電. 6. 如圖所示,一根長導線彎成如圖abcd的形狀,在導線框中通以直流電,在框的正中間用絕緣的橡皮筋懸掛一個金屬環(huán)P,環(huán)與導線框處于同一豎直平面內(nèi),當電流I增大時,下列說法中正確的是( ) A.金屬環(huán)P中產(chǎn)生順時針方向的電流 B.橡皮筋的長度增大 C.橡皮筋的長度不變 D.橡皮筋的長度減小 【答案】選B. 【詳解】導線框中的電流所產(chǎn)生的磁場在金屬環(huán)P內(nèi)的磁通量方

6、向垂直于紙面向里,當電流I增大時,金屬環(huán)P中的磁通量向里且增大,由楞次定律和安培定則可知金屬環(huán)P中產(chǎn)生逆時針方向的感應電流,故A錯;根據(jù)對稱性及左手定則可知金屬環(huán)P所受安培力的合力方向向下,并且隨電流I的增大而增大,所以橡皮筋會被拉長,故B正確,C、D錯. 7.如圖所示,水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動的金屬棒PQ、MN,當PQ在外力作用下運動時, MN在磁場力作用下向右運動,則PQ所做的運動可能是( ) A.向右加速運動 B.向左加速運動 C.向右減速運動 D.向左減速運動 【答案】選B、C. 【詳解】設PQ向右運動,用右手定則和安培定則判定可知穿過L1

7、的磁感線方向向上.若PQ向右加速運動,則穿過L1的磁通量增加,用楞次定律判定可知通過MN的感應電流方向是N→M,對MN用左手定則判定可知MN向左運動,可見A選項不正確.若PQ向右減速運動,則穿過L1的磁通量減少,用楞次定律判定可知通過MN的感應電流方向是M→N,用左手定則判定可知MN向右運動,可見C正確.同理設PQ向左運動,用上述類似方法可判定B正確,而D錯誤. 8. 如右圖所示,一半圓形鋁框處在水平向外的非勻強磁場中,場中各點的磁感應強度為By=,y為該點到地面的距離,c為常數(shù),B0為一定值.鋁框平面與磁場垂直,直徑ab水平,(空氣阻力不計)鋁框由靜止釋放下落的過程中(  ) A.鋁框回

8、路磁通量不變,感應電動勢為0 B.回路中感應電流沿順時針方向,直徑ab兩點間電勢差為0 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受安培力向上,半圓弧ab受安培力向下,鋁框下落加速度大小可能等于g 【答案】 C 【詳解】 由題意知,y越小,By越大,下落過程中,磁通量逐漸增加,A錯誤;由楞次定律判斷,鋁框中電流沿順時針方向,但Uab≠0,B錯誤;直徑ab受安培力向上,半圓弧ab受安培力向下,但直徑ab處在磁場較強的位置,所受安培力較大,半圓弧ab的等效水平長度與直徑相等,但處在磁場較弱的位置,所受安培力較小,這樣整個鋁框受安培力的合力向上,故C正確D錯誤. 9.一長

9、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連接在如右圖所示的電路中,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 【答案】C 【詳解】由楞次定律及左手定則可知:只要線圈中電流增強,即穿過N的磁通量增加,則N受排斥而向右,只要線圈中電流減弱,即穿過N的磁通量減少,則N受吸引

10、而向左.故C選項正確. 10.如右圖所示,金屬棒ab置于水平放置的金屬導體框架cdef上,棒ab與框架接觸良好.從某一時刻開始,給這個空間施加一個斜向上的勻強磁場,并且磁場均勻增加,ab棒仍靜止,在磁場均勻增加的過程中,關于ab棒受到的摩擦力,下列說法正確的是(  ) A.摩擦力大小不變,方向向右 B.摩擦力變大,方向向右 C.摩擦力變大,方向向左 D.摩擦力變小,方向向左 【答案】 B 【詳解】 本題考查電磁感應規(guī)律和平衡條件.由法拉第電磁感應定律,ab中產(chǎn)生的電流的大小恒定,方向由b到a,由左手定則,ab受到的安培力方向向左下方,F(xiàn)=BIL,由于B均勻變大,F(xiàn)變大,F(xiàn)的水平分

11、量Fx變大,靜摩擦力Ff=Fx變大,方向向右,B正確.本題難度中等. 二、非選擇題 11.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28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. 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). 【答案】(1)如圖29所示. (2

12、)線框進入磁場階段,電流方向逆時針;線框在磁場中運動階段,無電流;線框離開磁場階段,電流方向順時針. 【詳解】 (1)①線框進入磁場階段:t為0→,線框進入磁場中的面積隨時間成正比,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

13、流.由右手定則可知,感應電流方向 為順時針方向. 12.(17分)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(gòu)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,磁感應強度B應怎樣隨時間t變化?請推導出這種情況下B與t的關系式. 【答案】B= 【詳解】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=.

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