高二物理下冊一單元的試題

《電磁感應現象 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，線圈和電流表構成的閉合迴路中就會產生感應電流.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】先根據楞次定律來拒去留判斷線圈的N極和S極.A中線圈上端爲N極，B中線圈上端爲N極，C中線圈上端爲S極，D中線圈上端爲S極，再根據安培定則確定感應電流的方向，A、B錯誤，C、D正確.

2.一平面線圈用細杆懸於P點，開始時細杆處於水平位置，釋放後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，當線圈第一次透過位置Ⅰ和位置Ⅱ時，順着磁場的方向看去，線圈中的感應電流的方向分別爲( )

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，根據安培定則，順着磁場看去，感應電流的方向爲逆時針方向.當線圈第一次透過位置Ⅱ時，穿過線圈的磁通量減小，可判斷出感應電流爲順時針方向，故選項B正確.

3.如圖是某電磁衝擊鑽的原理圖，若突然發現鑽頭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已經是閉合的，變阻器滑片P向左迅速滑動

D.開關S已經是閉合的，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( )

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=BS,磁鐵向下移動過程中B增大,所以穿過每個環中的磁通量都有增大的趨勢，由於S不可改變,爲阻礙磁通量增大,導體環應該儘量遠離磁鐵,所以a、b將相互遠離.

5.電阻R、電容器C與一線圈連成閉合迴路，條形磁鐵靜止於線圈的正上方，N極朝下，如圖所示，現使磁鐵開始下落，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

【答案】選D.

【詳解】在N極接近線圈上端的過程中,透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，同時線圈作爲電源，下端應爲正極，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P，環與導線框處於同一豎直平面內，當電流I增大時，下列說法中正確的是( )

A.金屬環P中產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生的磁場在金屬環P內的磁通量方向垂直於紙面向裏，當電流I增大時，金屬環P中的磁通量向裏且增大，由楞次定律和安培定則可知金屬環P中產生逆時針方向的感應電流，故A錯;根據對稱性及左手定則可知金屬環P所受安培力的合力方向向下，並且隨電流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透過MN的感應電流方向是NM，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透過MN的感應電流方向是MN，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爲By=B0y+c，y爲該點到地面的距離，c爲常數，B0爲一定值.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.鋁框迴路磁通量不變，感應電動勢爲0

B.迴路中感應電流沿順時針方向，直徑ab兩點間電勢差爲0

C.鋁框下落的加速度大小一定小於重力加速度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於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Uab0，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.

9.一長直鐵芯上繞有一固定線圈M，鐵芯右端與一木質圓柱密接，木質圓柱上套有一閉合金屬環N，N可在木質圓柱上無摩擦移動.M連接在如右圖所示的電路中，其中R爲滑動變阻器，E1和E2爲直流電源，S爲單刀雙擲開關.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受吸引而向左.故C選項正確.

10.如右圖所示，金屬棒ab置於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，並且磁場均勻增加，ab棒仍靜止，在磁場均勻增加的過程中，關於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律和平衡條件.由法拉第電磁感應定律，ab中產生的電流的大小恆定，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=BIL，由於B均勻變大，F變大，F的水平分量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.磁感應強度爲B的勻強磁場僅存在於邊長爲2l的正方形範圍內，有一個電阻爲R、邊長爲l的正方形導線框abcd，沿垂直於磁感線方向，以速度v勻速透過磁場，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爲三個階段：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)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爲0lv，線框進入磁場中的面積隨時間成正比，S=lvt，最後爲=BS=Bl2.

②線框在磁場中運動階段：t爲lv2lv，

線框磁通量爲=Bl2，保持不變.

③線框離開磁場階段：t爲2lv3lv，線框磁通量線性減小，最後爲零.

(2)線框進入磁場階段，穿過線框的磁通量增加，線框中將產生感應電流.由右手定則可知，感應電流方向爲逆時針方向.

線框在磁場中運動階段，穿過線框的磁通量保持不變，無感應電流產生.

線框離開磁場階段，穿過線框的磁通量減小，線框中將產生感應電流.由右手定則可知，感應電流方向

爲順時針方向.

12.(17分)如圖所示，固定於水平面上的金屬架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，磁感應強度爲B0，此時MN到達的位置使MDEN構成一個邊長爲l的正方形.爲使MN棒中不產生感應電流，從t=0開始，磁感應強度B應怎樣隨時間t變化?請推匯出這種情況下B與t的關係式.

【答案】B=B0ll+vt

【詳解】要使MN棒中不產生感應電流，應使穿過線圈平面的磁通量不發生變化

在t=0時刻，穿過線圈平面的磁通量

1=B0S=B0l2

設t時刻的磁感應強度爲B，此時磁通量爲

2=Bl(l+vt)

由2得B=B0ll+vt.