课时提升作业(二十六)电磁感应现象 楞次定律选择题(本题共8小题,1～6题每小题6分,7、8题每小题7分,共50分。多选题已在题号后标出)1.如图所示,能产生感应电流的是( )2.如图所示,一个有界匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向外,一个矩形闭合导线框abcd沿纸面由位置1匀速运动到位置2。则( )A.导线框进入磁场时,感应电流方向为a→b→c→d→aB.导线框离开磁场时,感应电流方向为a→d→c→b→aC.导线框离开磁场时,受到的安培力方向水平向右D.导线框进入磁场时,受到的安培力方向水平向左3.(2012·北京高考)物理课上,老师做了一个奇妙的“跳环实验”。如图,她把一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来后。将一金属套环置于线圈L上,且使铁芯穿过套环。闭合开关S的瞬间,套环立刻跳起。某同学另找来器材再探究此实验。他连接好电路,经重复试验,线圈上的套环均未动。对比老师演示的实验,下列四个选项中,导致套环未动的原因可能是( )A.线圈接在了直流电源上B.电源电压过高C.所选线圈的匝数过多D.所用套环的
材料
关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料
与老师的不同4.(2014·扬州模拟)如图所示,光滑水平面上存在有界匀强磁场,直径与磁场宽度相同的金属圆形线框以一定的初速度斜向匀速通过磁场。在必要的时间段内施加必要的水平拉力保证其匀速运动,则( )A.金属框内感应电流方向先顺时针再逆时针B.金属框内感应电流先增大后减小C.水平拉力方向与速度同向D.水平拉力方向与速度方向无关5.(2014·济南模拟)如图所示,闭合的矩形金属框abcd的平面与匀强磁场垂直,现金属框固定不动而磁场运动,发现ab边所受安培力的方向竖直向上,则此时磁场的运动可能是( )A.水平向右平动 B.水平向左平动C.竖直向上平动D.竖直向下平动6.(多选)如图所示,“U”形金属框架固定在水平面上,金属杆ab与框架间无摩擦,整个装置处于竖直方向的磁场中。若因磁场的变化使杆ab向右运动,则磁感应强度( )A.方向向下并减小 B.方向向下并增大C.方向向上并增大D.方向向上并减小7.(多选)如图所示为地磁场磁感线的示意图。在北半球地磁场的竖直分量向下,飞机在我国上空匀速巡航,机翼保持水平,飞行高度不变。由于地磁场的作用,金属机翼上有电势差,设飞行员左方机翼末端处的电势为φ1,右方机翼末端处的电势为φ2,则( )A.若飞机从西往东飞,φ1比φ2高B.若飞机从东往西飞,φ2比φ1高C.若飞机从南往北飞,φ1比φ2高D.若飞机从北往南飞,φ2比φ1高8.一长直铁芯上绕有一固定线圈M,铁芯右端与一木质圆柱密接,木质圆柱上套有一闭合金属环N,N可在木质圆柱上无摩擦移动。M连接在如图所示的电路中,其中R为滑动变阻器,E1和E2为直流电源,S为单刀双掷开关。下列情况中,可观测到N向左运动的是( )A.在S断开的情况下,S向a闭合的瞬间B.在S断开的情况下,S向b闭合的瞬间C.在S已向a闭合的情况下,将R的滑动头向c端移动时D.在S已向a闭合的情况下,将R的滑动头向d端移动时强化专练(建议：25分钟)强化点1：楞次定律与右手定则的应用1.北半球地磁场的竖直分量向下。如图所示,在北京某中学实验室的水平桌面上,放置边长为L的正方形闭合导体线圈abcd,线圈的ab边沿南北方向,ad边沿东西方向。下列说法中正确的是( )A.若使线圈向东平动,则a点的电势比b点的电势高B.若使线圈向北平动,则a点的电势比b点的电势低C.若以ab为轴将线圈向上翻转,则线圈中感应电流方向为a→b→c→d→aD.若以ab为轴将线圈向上翻转,则线圈中感应电流方向为a→d→c→b→a2.(多选)如图所示,在匀强磁场中放有平行铜导轨,它与大线圈M相连接。要使小导线圈N获得顺时针方向的感应电流,则放在导轨上的裸金属棒ab的运动情况是(两线圈共面放置)( )A.向右匀速运动 B.向左加速运动C.向右减速运动D.向右加速运动强化点2：楞次定律的推广应用3.(2014·承德模拟)如图所示,当磁铁突然向铜环运动时,铜环的运动情况是( )A.向右运动B.向左运动C.静止不动D.不能判定4.(多选)如图甲所示,圆形线圈P静止在水平桌面上,其正上方固定一螺线管Q,P和Q共轴,Q中通有变化电流i,电流随时间变化的规律如图乙所示,P所受的重力为G,桌面对P的支持力为FN,则( )A.t1时刻FN>G,P有收缩的趋势B.t2时刻FN=G,此时穿过P的磁通量最大C.t3时刻FN=G,此时P中无感应电流D.t4时刻FN
mg,T2>mgB.T1mg,T2mg强化点3：三定则一定律的综合应用6.(多选)两根相互平行的金属导轨水平放置于如图所示的匀强磁场中,在导轨上接触良好的导体棒AB和CD可以自由滑动。当AB在外力F作用下向右运动时,下列说法中正确的是( )A.导体棒CD内有电流通过,方向是D→CB.导体棒CD内有电流通过,方向是C→DC.磁场对导体棒CD的作用力向左D.磁场对导体棒AB的作用力向左7.如图所示,ab为一金属杆,它处在垂直于纸面向里的匀强磁场中,可绕a点在纸面内转动;S为以a为圆心位于纸面内的金属环;在杆转动过程中,杆的b端与金属环保持良好接触;A为电流表,其一端与金属环相连,一端与a点良好接触。当杆沿顺时针方向转动时,某时刻ab杆的位置如图所示,则此时刻( )A.有电流通过电流表,方向由c向d,作用于ab的安培力向右B.有电流通过电流表,方向由c向d,作用于ab的安培力向左C.有电流通过电流表,方向由d向c,作用于ab的安培力向右D.无电流通过电流表,作用于ab的安培力为零8.如图甲所示,长直导线与闭合线框位于同一平面内,长直导线中的电流i随时间t的变化关系如图乙所示。在0～时间内,长直导线中电流向上,则线框中感应电流的方向与所受安培力的情况是( )A.0～T时间内线框中感应电流方向为顺时针方向B.0～T时间内线框中感应电流方向为先顺时针方向后逆时针方向C.0～T时间内线框受安培力的合力向左D.0～时间内线框受安培力的合力向右,～T时间内线框受安培力的合力向左答案解析素能全练1.【解题指南】产生感应电流的两个条件：(1)必须是闭合电路;(2)磁通量发生改变。【解析】选B。A图中线圈没闭合,无感应电流;B图中磁通量增大,有感应电流;C图中导线在圆环的正上方,不论电流如何变化,穿过线圈的磁感线相互抵消,磁通量恒为零,也无感应电流;D图中穿过线圈的磁通量恒定,无感应电流。故选B。2.【解析】选D。导线框进入磁场时,cd边切割磁感线,由右手定则可知,电流方向为a→d→c→b→a,这时由左手定则可判断cd边受到的安培力方向水平向左,A错、D对;在导线框离开磁场时,ab边处于磁场中且在做切割磁感线运动,同样用右手定则和左手定则可以判断电流的方向为a→b→c→d→a,这时安培力的方向仍然水平向左,B、C错。3.【解题指南】解答本题时可按以下思路分析：【解析】选D。无论是接到直流电源还是交流电源,在开关闭合的瞬间,穿过线圈的磁通量都是增加的,因此,环跳起与否跟线圈接在了交流电源还是直流电源上无关,A错误;电源电压越高,线圈匝数越多,开关闭合的瞬间磁场越强,越有利于环的跳起,B、C错误;如果环的质量过大或者导电性能太差都会使得环受到的安培力小于环的重力,环就不会跳起,D正确。4.【解析】选D。金属圆形线框以一定的初速度斜向匀速通过磁场,由楞次定律可知,金属框内感应电流方向先逆时针再顺时针,选项A错误。根据法拉第电磁感应定律,金属框内感应电流先增大后减小,再增大后减小,选项B错误。要保证其匀速运动,水平拉力方向与速度方向无关,只与安培力方向相反,故选项C错误,选项D正确。5.【解析】选A。本题考查楞次定律、左手定则、法拉第电磁感应定律的应用。ab边受到的力向上,由左手定则可知,ab上电流的方向由b→a,由楞次定律可得,金属框内的磁通量在向外增加,磁场向右运动,A项正确、B项错误;当磁场上下运动时,金属框内的磁通量不变化,不产生感应电流,C、D项错误。【总结提升】明确左、右手定则的区别和应用(1)“左手定则”是知道了电流I的方向和磁感应强度的方向判断安培力的方向,是由“电”而生“力”。(2)“右手定则”是知道了磁感应强度的方向和导线切割磁感线方向判断电流的方向,是由“运动”而生“电”。6.【解析】选A、D。因磁场变化,发生电磁感应现象,杆ab中的感应电流受磁场力的作用向右运动,使得回路的磁通量有增加的趋势,说明原磁场必定减弱,即磁感应强度正在减小,与方向无关,因此选A、D。7.【解题指南】解答该题时,首先明确用哪只手判断,其次要明确磁场方向、手的放法,最后要明确拇指、四指应各指什么方向,四指指向应是正电荷积累的方向,该端电势高于另一端。【解析】选A、C。我国地处北半球,地磁场有竖直向下的分量,用右手定则判知无论机翼向哪个水平方向切割磁感线,机翼中均产生自右向左的感应电动势,左侧电势高于右侧,故A、C正确。8.【解题指南】解答本题应思考以下两点：(1)金属圆环N向左运动的原因。(2)在线圈M所在回路中,哪些情况会造成这种原因。【解析】选C。N向左运动意味着M中磁场减弱,说明M在通电情况下电流减小,不管S向a还是向b闭合的一瞬间,M中的电流都增大,N都会向右运动,A、B项错误;S向a闭合,将R的滑动头向c端移动时,R接入电路的电阻变大,电路中的电流减小,C项正确;同理分析,D项错误。【加固训练】如图所示,圆环形导体线圈a平放在水平桌面上,在线圈a的正上方固定一竖直螺线管b,二者轴线重合,螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路。若将滑动变阻器的滑片P向上滑动,下面的说法中正确的是( )A.穿过线圈a的磁通量变大B.线圈a有收缩的趋势C.线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流D.线圈a对水平桌面的压力FN将增大【解析】选C。P向上滑动,回路电阻增大,电流减小,磁场减弱,穿过线圈a的磁通量变小,根据楞次定律,线圈a的面积应增大,A、B错;由于线圈a中磁通量减小,根据楞次定律知线圈a中感应电流应为俯视顺时针方向,C对;由于线圈a中磁通量减小,根据楞次定律,线圈a有阻碍磁通量减小的趋势,可知线圈a对水平桌面的压力FN减小,D错。强化专练1.【解析】选C。由右手定则知,若使线圈向东平动,线圈的ab边和cd边切割磁感线,c(b)点电势高于d(a)点电势,故A错;同理可知B错。若以ab为轴将线圈向上翻转,穿过线圈平面的磁通量将变小,由楞次定律可判得线圈中感应电流方向为a→b→c→d→a,C对、D错。2.【解题指南】根据N获得的感应电流方向,可以判断感应电流磁场方向,并由此确定M中电流方向及变化情况,进而推断出ab的运动情况。【解析】选B、C。欲使N产生顺时针方向的感应电流,感应电流的磁场方向为垂直纸面向里,由楞次定律可知有两种情况：一是M中有顺时针方向逐渐减小的电流,使其在N中的磁场方向向里,且磁通量在减小;二是M中有逆时针方向逐渐增大的电流,使其在N中的磁场方向向外,且磁通量在增大。因此,对于前者,应使ab向右减速运动;对于后者,则应使ab向左加速运动。故应选B、C。3.【解析】选A。产生磁场的物体与闭合线圈之间的相互作用力可概括为四个字“来拒去留”。磁铁向右运动时,铜环产生的感应电流总是阻碍导体与磁体间的相对运动,则磁铁和铜环之间有排斥作用,故铜环向右运动,A项正确。4.【解题指南】解答本题要明确以下三点：(1)t1时刻电流增加引起P中磁通量变化;(2)t2时刻P中无感应电流;(3)正确应用“增反减同”“来拒去留”“增缩减扩”。【解析】选A、B。t1时刻,电流增大,由楞次定律的阻碍作用知,线圈有远离螺线管、收缩面积的趋势,选项A正确;t2时刻电流不变,线圈无感应电流,FN=G,此时穿过P的磁通量最大,B正确;t3时刻电流为零,但电流从有到无,穿过线圈的磁通量发生变化,此时P中有感应电流,但磁感应强度为零,FN=G,C错误;t4时刻电流不变,线圈中无感应电流,FN=G,此时穿过P的磁通量最大,D错误。【加固训练】如图所示,均匀带正电的绝缘圆环a与金属圆环b同心共面放置,当a绕O点在其所在平面内旋转时,b中产生顺时针方向的感应电流,且具有收缩趋势,由此可知,圆环a( )A.顺时针加速旋转 B.顺时针减速旋转C.逆时针加速旋转D.逆时针减速旋转【解析】选B。由楞次定律知,欲使b中产生顺时针方向的电流,则a环内磁场应向里减弱或向外增强,a环的旋转情况应该是顺时针减速或逆时针加速,由于b环又有收缩趋势,说明a环外部磁场向外,内部向里,故选B。5.【解析】选A。无论环经过磁铁上端还是下端,通过环的磁通量都发生变化,环里感应出电流,环受到向上的阻力,对环做负功,使环的机械能减小,电能增加,根据牛顿第三定律,环对磁铁有向下的作用力,细线的拉力大于磁铁重力,选项A正确,其他选项错误。【总结提升】电磁感应现象的灵活分析(1)明确产生感应电流的原因。(2)考查感应电流的效果：指感应电流由于受安培力而产生的结果,如阻碍导体棒相对磁场运动或使线圈发生形变等。(3)可以根据变化的起因,依次利用各定则或定律得出结果,也可以从结果开始,逆向思考,直接做出判断。6.【解析】选B、D。利用楞次定律,两个导体棒与两根金属导轨构成闭合回路,分析出磁通量增加,结合安培定则判断回路中感应电流的方向是B→A→C→D→B。以此为基础,再判断CD内的电流方向,最后根据左手定则进一步确定AB、CD的受力方向,经过比较可得正确答案为B、D。7.【解题指南】解答本题要明确以下三点：(1)金属杆ab与并联的两半环和电流表串联组成闭合电路;(2)金属杆ab作为部分导体切割磁感线,可根据右手定则判断ab中的电流;(3)用左手定则判断ab所受安培力的方向。【解析】选A。当金属杆ab顺时针方向转动时,切割磁感线,由法拉第电磁感应定律知产生感应电动势,由右手定则可知将产生由a到b的感应电流,电流表的d端与a端相连,c端通过金属环与b端相连,则通过电流表的电流是由c到d,而金属杆在磁场中会受到安培力的作用,由左手定则可判断出安培力的方向为水平向右,阻碍金属杆的运动,所以A正确。8.【解题指南】0～T时间内直导线中电流发生变化,但变化率不变,因此其周围磁感应强度的变化率不变,线框左右两边电流大小相等方向相反,所在磁场强弱不同,可以由左手定则做出判断,也可以由“效果”反抗原因直接判断。【解析】选A。0～时间内,电流i在减小,闭合线框内的磁通量必然在向里减小,由楞次定律可以判断线框中感应电流方向为顺时针方向,则0～时间内线框受安培力的合力应向左;同理,可以判断在～T时间内,电流i在反向增大,闭合线框内的磁通量必然在向外增大,由楞次定律可以判断线框中感应电流方向也为顺时针方向,故A项对、B项错;而且～T时间内线框受安培力的合力应向右,C、D错误。【加固训练】(多选)(2014·上海模拟)如图所示,P、Q是两根竖直且足够长的金属杆(电阻忽略不计),处在垂直纸面向里的匀强磁场B中,MN是一个螺线管,它的绕线方法没有画出,P、Q的输出端a、b和MN的输入端c、d之间用导线相连,A是在MN的正下方水平放置在地面上的金属圆环。现将金属棒ef由静止释放,在下滑过程中始终与P、Q杆良好接触且无摩擦,则在金属棒释放后( )A.A环中有大小不变的感应电流B.A环中的感应电流逐渐减小至零C.A环对地面的压力先增大后减小至恒定值D.A环对地面的压力先减小后增大至恒定值【解析】选B、C。将金属棒ef由静止释放,做加速度逐渐减小的加速运动,最后匀速运动,因此产生的感应电动势和感应电流先逐渐增大后不变,A环中先有大小逐渐减小的感应电流后无电流,选项A错误,B正确。由楞次定律,A环对地面的压力先增大后减小至A环本身的重力值,选项C正确,D错误。
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