【物理】2020届一轮复习人教版第1讲　电磁感应现象　楞次定律作业

【物理】2020届一轮复习人教版第1讲　电磁感应现象　楞次定律作业

第1讲　电磁感应现象　楞次定律 A组　基础过关 ‎1.如图所示,一个金属圆环水平放置在竖直向上的无限大匀强磁场中,能使圆环中产生感应电流的做法是(　　)‎ A.使匀强磁场均匀减弱 B.保持圆环水平并在磁场中上下移动 C.保持圆环水平并在磁场中左右移动 D.保持圆环水平并使圆环绕过圆心的竖直轴转动 答案　A　使匀强磁场均匀减弱,则穿过圆环的磁通量减小,能够产生感应电流;保持圆环水平并在磁场中上下、左右移动或使圆环绕过圆心的竖直轴转动时,穿过圆环的磁通量不变,不能产生感应电流。‎ ‎2.如图所示,一个U形金属导轨水平放置,其上放有一个金属导体棒ab,有一个磁感应强度为B的匀强磁场斜向上穿过轨道平面,且与竖直方向的夹角为θ(0<θ<90°)。在下列各过程中,一定能在轨道回路中产生感应电流的是(　　)‎ A.ab向右运动,同时使θ减小 B.使磁感应强度B减小,同时θ也减小 C.ab向左运动,同时增大磁感应强度B D.ab向右运动,同时增大磁感应强度B和θ 答案　A　设此时回路面积为S,由题意得磁通量Φ=BScosθ。对A项有:S增大,θ减小,cosθ增大,则Φ增大,回路中一定产生感应电流,A符合题意;对B项有:B减小,θ减小,cosθ增大,则Φ可能不变,B不符合题意;对C项有:S减小,B增大,则Φ可能不变,C不符合题意;对D项有:S增大,B增大,θ增大,cosθ减小,则Φ可能不变,D不符合题意。‎ ‎3.(多选)(2019吉林长春月考)如图,匀强磁场垂直于软导线回路平面,由于磁场发生变化,回路变为圆形。则该磁场(　　)‎ A.逐渐增强,方向向外 B.逐渐增强,方向向里 C.逐渐减弱,方向向外 D.逐渐减弱,方向向里 答案　CD　回路变为圆形,面积增大,说明磁场逐渐减弱,而磁场方向可能向外,也可能向里,故选项C、D正确。‎ ‎4.如图所示,两个单匝线圈a、b的半径分别为r和2r。圆形匀强磁场B的边缘恰好与a线圈重合,则穿过a、b两线圈的磁通量之比为(　　)‎ A.1∶1 B.1∶2 C.1∶4 D.4∶1‎ 答案　A　由题图可知,穿过a、b两个线圈的磁通量均为Φ=B·πr2,因此磁通量之比为1∶1,A项正确。‎ ‎5.如图所示,通有恒定电流的导线MN与闭合金属框共面,第一次将金属框由位置Ⅰ平移到位置Ⅱ,第二次将金属框绕cd边翻转到位置Ⅱ,设先后两次通过金属框的磁通量变化量大小分别为ΔΦ1和ΔΦ2,则(　　)‎ A.ΔΦ1>ΔΦ2,两次运动中金属框中均有沿adcba方向的电流产生 B.ΔΦ1=ΔΦ2,两次运动中金属框中均有沿abcda方向的电流产生 C.ΔΦ1<ΔΦ2,两次运动中金属框中均有沿adcba方向的电流产生 D.ΔΦ1<ΔΦ2,两次运动中金属框中均有沿abcda方向的电流产生 答案　C　设金属框在位置Ⅰ时通过金属框的磁通量为Φ1,金属框在位置Ⅱ时通过金属框的磁通量为Φ2,由题可知ΔΦ1=|Φ2-Φ1|,ΔΦ2=|-Φ2-Φ1|,所以通过金属框的磁通量变化量大小ΔΦ1<ΔΦ2;由安培定则知两次通过金属框的向里的磁通量均减小,所以由楞次定律知两次运动中金属框中均有沿adcba方向的电流,C对。‎ ‎6.(多选)如图所示,磁场垂直于纸面,磁感应强度在竖直方向均匀分布,在水平方向非均匀分布。一铜制圆环用丝线悬挂于O点,将圆环拉至位置a后无初速度释放,在圆环从a摆向b的过程中(　　)‎ A.感应电流方向先逆时针后顺时针再逆时针 B.感应电流方向一直是逆时针 C.安培力方向始终与速度方向相反 D.安培力方向始终沿水平方向 答案　AD　从磁场分布可看出:左侧向里的磁场从左向右越来越强,右侧向外的磁场从左向右越来越弱。所以,圆环从位置a运动到磁场分界线前,磁通量向里增大,由楞次定律知,感应电流的磁场与原磁场方向相反即向外,由安培定则知,感应电流沿逆时针方向;同理,跨越分界线过程中,磁通量由向里最大变为向外最大,感应电流沿顺时针方向;继续摆到b的过程中,磁通量向外减小,感应电流沿逆时针方向,A正确,B错误。由于圆环所在处的磁场上下对称,圆环等效水平部分所受安培力使圆环在竖直方向平衡,所以总的安培力沿水平方向,故D正确,C错误。‎ ‎7.(2018湖南长沙长郡中学月考)如图所示,A为水平放置的橡胶圆盘,在其侧面均匀分布有负电荷,在A正上方用绝缘丝线悬挂一个金属圆环B(丝线未画出),使B的环面与圆盘A平行,其轴线与圆盘A的轴线重合。现使圆盘A由静止开始绕其轴线按图中箭头方向加速转动,则(　　)‎ A.金属圆环B有扩张的趋势,丝线受到的拉力增大 B.金属圆环B有收缩的趋势,丝线受到的拉力减小 C.金属圆环B有扩张的趋势,丝线受到的拉力减小 D.金属圆环B有收缩的趋势,丝线受到的拉力增大 答案　B　带电圆盘A加速转动时,形成顺时针方向(从上往下看)的电流,根据安培定则可知,在圆盘上方形成的磁场方向向下,由于加速转动,所以电流增大,磁场增强,穿过金属圆环B的磁通量增大,根据楞次定律可知,金属圆环B有收缩的趋势,且金属圆环B有向上运动的趋势,所以丝线受到的拉力减小,故选B。‎ ‎8.(多选)如图所示,光滑平行金属导轨PP'和QQ'都处于同一水平面内,P和Q之间连接一电阻R,整个装置处于竖直向下的匀强磁场中。现垂直于导轨放置一根导体棒MN,用一水平向右的力F拉动导体棒MN,以下关于导体棒MN中感应电流方向和它所受安培力的方向的说法正确的是(　　)‎ A.感应电流方向是N→M B.感应电流方向是M→N C.安培力水平向左 D.安培力水平向右 答案　AC　由右手定则易知,导体棒MN中感应电流的方向是N→M,再由左手定则可知,导体棒MN所受安培力方向垂直棒水平向左。‎ ‎9.美国《大众科学》月刊网站报道,美国明尼苏达大学的研究人员发现。一种具有独特属性的新型合金能够将内能直接转化为电能。具体而言,只要略微提高温度,这种合金就会变成强磁性合金,从而使环绕它的线圈中产生电流,其简化模型如图所示。A为圆柱形合金材料,B为线圈,套在圆柱形合金材料上,线圈的半径大于合金材料的半径。现对A进行加热,则(　　)‎ A.B中将产生逆时针方向的电流 B.B中将产生顺时针方向的电流 C.B线圈有收缩的趋势 D.B线圈有扩张的趋势 答案　D　合金材料加热后,合金材料成为磁体,通过线圈B的磁通量增大,由于线圈B内有两个方向的磁场,由楞次定律可知线圈只有扩张,才能阻碍磁通量的变化,故C错误,D正确;由于不知道极性,无法判断感应电流的方向,A、B错误。‎ ‎10.(多选)如图所示,水平铜圆盘与沿其轴线的竖直金属杆固定连接,并可一同绕圆盘中心轴线自由转动。a接线柱通过导线与金属杆连通,b接线柱通过电刷与圆盘边缘接触良好,方向竖直向下的匀强磁场穿过整个圆盘,则(　　)‎ A.若使圆盘沿图示方向转动,b接线柱处电势高、a接线柱处电势低 B.若使圆盘沿图示方向转动,a接线柱处电势高、b接线柱处电势低 C.若使a接电源正极、b接电源负极,圆盘将沿图示方向转动 D.若使b接电源正极、a接电源负极,圆盘将沿图示方向转动 答案　BC　若使圆盘沿图示方向转动,根据右手定则可知感应电流由圆盘边缘流向竖直金属杆;而切割磁感线的导体相当于电源,在电源内部电流从低电势处流向高电势处,则a接线柱处电势高,b接线柱处电势低,选项A错误,选项B正确;若a接电源正极、b接电源负极,电流从金属杆流向圆盘边缘,根据左手定则可知,圆盘在安培力作用下将沿图示方向转动,选项C正确;若b接电源正极、a接电源负极,电流从圆盘边缘流向金属杆,根据左手定则,圆盘在安培力作用下将沿与图示方向相反的方向转动,选项D错误。‎ ‎11.如图,一质量为m的条形磁铁用细线悬挂在天花板上,细线从一水平金属圆环中穿过。现将环从位置Ⅰ释放,环经过磁铁到达位置Ⅱ。设环经过磁铁上端和下端附近时细线的张力分别为T1和T2,重力加速度大小为g,则(　　)‎ A.T1>mg,T2>mg B.T1mg,T2mg 答案　A　金属圆环从位置Ⅰ到位置Ⅱ过程中,由楞次定律的推广含义可知,感应电流的效果总是阻碍引起感应电流的原因。原因是环向下运动,则环所受的安培力始终向上,由牛顿第三定律可知,圆环对磁铁的作用力始终向下,所以选项A正确。‎ B组　能力提升 ‎12.(多选)(2019湖南株洲质检)如图甲所示,等离子气流由左边以如图甲所示的速度v0连续射入P1和P2两金属板间的匀强磁场中,ab直导线与P1、P2相连,线圈A与直导线cd相连。线圈A内有如图乙所示的变化磁场,且规定向左为磁感应强度B的正方向,如图甲所示。则下列说法正确的是(　　)‎ A.0~1s内ab、cd导线互相排斥 B.1~2s内ab、cd导线互相排斥 C.2~3s内ab、cd导线互相排斥 D.3~4s内ab、cd导线互相排斥 答案　CD　由题图甲左侧电路结合左手定则可以判断ab中电流方向为由a到b;由题图甲右侧电路及题图乙结合楞次定律及安培定则可以判断,0~2s内cd中感应电流方向为由c到d,跟ab中的电流同向,因此ab、cd相互吸引,选项A、B错误。2~4s内cd中感应电流方向为由d到c,跟ab中电流反向,因此ab、cd相互排斥,选项C、D正确。‎ ‎13.(多选)匀强磁场方向垂直纸面,规定垂直纸面向里的方向为正,磁感应强度B随时间t变化的规律如图甲所示。在磁场中有一细金属圆环,圆环平面位于纸面内,如图乙所示。令I1、I2、I3分别表示Oa、ab、bc段的感应电流,f1、f2、f3分别表示电流为I1、I2、I3时,金属环上很小一段受到的安培力。则(　　)‎ A.I1沿逆时针方向,I2沿顺时针方向 B.I2沿逆时针方向,I3沿顺时针方向 C.f1方向指向圆心,f2方向指向圆心 D.f2方向背离圆心向外,f3方向指向圆心 答案　AD　在Oa段,磁场方向垂直纸面向里且均匀增强,根据楞次定律和安培定则可判断产生的感应电流的方向沿逆时针方向,同理,可知ab、bc段产生的感应电流的方向均沿顺时针方向,A正确,B错误;根据左手定则可判断Oa、ab、bc段金属圆环上很小一段受到的安培力的方向,f1、f3方向指向圆心,而f2方向背离圆心向外,C错误,D正确。‎ ‎14.(多选)1824年,法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”。实验中将一铜圆盘水平放置,在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针,如图所示。实验中发现,当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时,磁针也随着一起转动起来,但略有滞后。下列说法正确的是(　　)‎ A.圆盘上产生了感应电动势 B.圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动 C.在圆盘转动的过程中,磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化 D.圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流,此电流产生的磁场导致磁针转动 答案　AB　如图所示,将铜圆盘等效为无数个长方形线圈的组合,则每个线圈绕OO'轴转动时,均有感应电流产生,这些感应电流产生的磁场对小磁针有作用力,从而使小磁针转动起来,可见A、B均正确。由上述分析可见,感应电流的方向与圆盘的转动方向并不一致,故D错。由对称性可见,穿过整个圆盘的磁通量始终为零,故C错。‎ ‎15.(多选)如图所示,一个闭合三角形导线框ABC位于竖直平面内,其下方(略靠前)固定一根与导线框平面平行、并与导线框底边BC平行的水平直导线,导线中通以图示方向的恒定电流。释放导线框,它由实线位置下落到虚线位置未发生转动,在此过程中(　　)‎ A.导线框中感应电流的方向依次为ACBA→ABCA→ACBA B.导线框内的磁通量为零时,感应电流却不为零 C.导线框所受安培力的合力方向依次为向上→向下→向上 D.导线框所受安培力的合力为零,做自由落体运动 答案　AB　根据安培定则可知导线上方的磁场方向垂直于纸面向外,下方的磁场方向垂直于纸面向里,而且越靠近导线磁场越强,所以闭合导线框ABC在下落过程中,导线框内磁通量垂直于纸面向外且先逐渐增大,当BC边与导线处于同一水平面时,达到最大,再向下运动,导线框内磁通量垂直于纸面向外且逐渐减小至零,然后随着导线框的下落,导线框内磁通量垂直于纸面向里且逐渐增大,当到达某一位置时,达到最大,继续下落时,导线框内磁通量垂直于纸面向里且逐渐减小,根据楞次定律可知,感应电流的磁场方向先向里,再向外,最后向里,再由安培定则可知导线框中感应电流的方向依次为ACBA→ABCA→ACBA,A正确;导线框在下落过程中,穿过导线框的磁通量时刻都在变化,当导线框内的磁通量为零时,仍有感应电动势产生,所以感应电流不为零,B正确;根据对楞次定律的理解,感应电流的效果总是阻碍导体间的相对运动,由于导线框一直向下运动,所以导线框所受安培力的合力方向一直向上,大小不为零,导线框不做自由落体运动,C、D错误。‎