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1、2022年高中物理 2.1感應(yīng)電流的方向知能優(yōu)化訓(xùn)練 魯科版選修3-2
1.如圖2-1-11表示閉合電路中的一部分導(dǎo)體ab在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的情景,其中能產(chǎn)生由a到b的感應(yīng)電流的是( )
圖2-1-11
解析:選A.由右手定則可知選項(xiàng)A電流由a到b,B、C、D三項(xiàng)中電流由b到a,故應(yīng)選A.
2.(xx年高考海南卷)一金屬圓環(huán)水平固定放置,現(xiàn)將一豎直的條形磁鐵,在圓環(huán)上方沿圓環(huán)軸線從靜止開(kāi)始釋放,在條形磁鐵穿過(guò)圓環(huán)的過(guò)程中,條形磁鐵與圓環(huán)( )
A.始終相互吸引
B.始終相互排斥
C.先相互吸引,后相互排斥
D.先相互排斥,后相互吸引
解析:選D.當(dāng)條形磁鐵靠近圓環(huán)時(shí)
2、,產(chǎn)生感應(yīng)電流,感應(yīng)電流在磁場(chǎng)中受到安培力的作用,由楞次定律可知,安培力總是“阻礙變化”,因此,當(dāng)條形磁鐵靠近圓環(huán)時(shí),受到排斥力;當(dāng)磁鐵穿過(guò)圓環(huán)遠(yuǎn)離圓環(huán)時(shí),受到吸引力,D正確.
3. 螺線管CD的導(dǎo)線繞向不明,當(dāng)磁鐵AB插入螺線管時(shí),電路中有如圖2-1-12所示方向的感應(yīng)電流產(chǎn)生.下列有關(guān)螺線管及其極性的判斷正確的是( )
圖2-1-12
A.C端一定是感應(yīng)電流磁場(chǎng)的N極
B.C端一定是感應(yīng)電流磁場(chǎng)的S極
C.C端的感應(yīng)電流磁場(chǎng)極性一定與磁鐵B端極性相同
D.無(wú)法判斷極性的關(guān)系,因螺線管繞法不明
解析:選C.根據(jù)楞次定律知,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙原磁場(chǎng)的變化,當(dāng)磁鐵插入
3、時(shí),磁通量增加,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙增加,所以有螺線管C端的感應(yīng)電流磁場(chǎng)極性一定與磁鐵B端極性相同,選項(xiàng)C正確.
4.(xx年高考江蘇卷) 如圖2-1-13所示,固定的水平長(zhǎng)直導(dǎo)線中通有電流I,矩形線框與導(dǎo)線在同一豎直平面內(nèi),且一邊與導(dǎo)線平行.線框由靜止釋放,在下落過(guò)程中( )
圖2-1-13
A.穿過(guò)線框的磁通量保持不變
B.線框中感應(yīng)電流方向保持不變
C.線框所受安培力的合力為零
D.線框的機(jī)械能不斷增大
解析:選B.直線電流的磁場(chǎng)離導(dǎo)線越遠(yuǎn),磁感應(yīng)越稀,故線圈在下落過(guò)程中磁通量一直減小,A錯(cuò);由于上、下兩邊電流相等,上邊磁場(chǎng)較強(qiáng),線框所受合力不為零,C錯(cuò);由于電磁感
4、應(yīng),一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能,機(jī)械能減小,D錯(cuò).故B對(duì).
5. 水平放置的兩根平行金屬導(dǎo)軌ad和bc,導(dǎo)軌兩端a、b和c、d兩點(diǎn)分別連接電阻R1和R2,組成矩形線框,如圖2-1-14所示,ad和bc相距L=0.5 m.放在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中.磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.2 T,一根電阻為0.2 Ω的導(dǎo)體棒PQ跨接在兩根金屬導(dǎo)軌上,在外力作用下以4.0 m/s的速度向右勻速運(yùn)動(dòng),若電阻R1=0.3 Ω,R2=0.6 Ω,導(dǎo)軌ad和bc的電阻不計(jì),導(dǎo)體與導(dǎo)軌接觸良好.求:
圖2-1-13
(1)導(dǎo)體PQ中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和感應(yīng)電流的方向;
(2)導(dǎo)體PQ向右勻速滑動(dòng)過(guò)程中,外力做功的
5、功率.
解析:(1)E=BLv=1.2×0.5×4.0 V=2.4 V
R外== Ω=0.2 Ω
I== A=6 A.
根據(jù)右手定則判斷電流方向Q→P.
(2)F=F安=BIL=1.2×6×0.5 N=3.6 N.
P=Fv=3.6×4.0 W=14.4 W.
答案:(1)2.4 V 電流方向Q→P (2)14.4 W
一、單項(xiàng)選擇題
1.下列說(shuō)法正確的是( )
A.感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向,總是與引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向相反
B.感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向相同
C.楞次定律只能判定閉合回路中感應(yīng)電流的方向
D.楞次定律可以判定不閉合的回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的
6、方向
解析:選D.感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化,如果是因磁通量的減小而引起感應(yīng)電流,則感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向相同,阻礙磁通量的減??;如果是因磁通量的增大而引起的感應(yīng)電流,則感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向相反,阻礙磁通量的增大,A、B錯(cuò)誤;楞次定律既可以判定閉合回路中感應(yīng)電流的方向,也可以判定不閉合回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向,C錯(cuò)誤,D正確.
2.1931年,英國(guó)物理學(xué)家狄拉克從理論上預(yù)言:存在只有一個(gè)磁極的粒子,即“磁單極子”.1982年,美國(guó)物理學(xué)家卡布萊設(shè)計(jì)了一個(gè)尋找磁單極子的實(shí)驗(yàn).他設(shè)想,如果一個(gè)只有S極的磁單極子從上向下穿過(guò)如圖2-1
7、-15所示的超導(dǎo)線圈,那么,從上向下看,超導(dǎo)線圈的感應(yīng)電流( )
A.先順時(shí)針?lè)较?,后逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流 圖2-1-15
B.先逆時(shí)針?lè)较颍箜槙r(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流
C.順時(shí)針?lè)较虺掷m(xù)流動(dòng)的感應(yīng)電流
D.逆時(shí)針?lè)较虺掷m(xù)流動(dòng)的感應(yīng)電流
解析:選C.S磁單極子靠近超導(dǎo)線圈時(shí),線圈中的磁場(chǎng)方向向上,磁通量增加,由楞次定律可以判斷:從上向下看感應(yīng)電流為順時(shí)針?lè)较?;?dāng)S磁單極子遠(yuǎn)離超導(dǎo)線圈時(shí),線圈中磁場(chǎng)方向向下,磁通量減小,感應(yīng)電流方向仍為順時(shí)針?lè)较?,C正確.
3.飛機(jī)在一定高度水平飛行時(shí),由于地磁場(chǎng)的存在,其機(jī)翼就會(huì)切割磁感線,兩機(jī)翼的
8、兩端點(diǎn)之間會(huì)有一定的電勢(shì)差.若飛機(jī)在北半球水平飛行,且地磁場(chǎng)的豎直分量方向豎直向下,則從飛行員的角度看( )
A.機(jī)翼左端的電勢(shì)比右端的電勢(shì)低
B.機(jī)翼左端的電勢(shì)比右端的電勢(shì)高
C.機(jī)翼左端的電勢(shì)與右端的電勢(shì)相等
D.以上情況都有可能
解析:選B.地磁場(chǎng)的豎直分量方向豎直向下,運(yùn)用右手定則,手心向上大拇指向前,四指指向左端,所以左端電勢(shì)比右端電勢(shì)高.
4. 如圖2-1-16所示,一根條形磁鐵自左向右穿過(guò)一個(gè)閉合螺線管,則電路中( )
圖2-1-16
A.始終有感應(yīng)電流自a向b流過(guò)電流表G
B.始終有感應(yīng)電流自b向a流過(guò)電流表G[
C.先有a→G→b方向的感應(yīng)電流
9、,后有b→G→a方向的感應(yīng)電流
D.將不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流
解析:選C.當(dāng)條形磁鐵進(jìn)入螺線管的時(shí)候,閉合線圈中向右的磁通量增加,有a→G→b方向的感應(yīng)電流;當(dāng)條形磁鐵穿出螺線管時(shí),閉合線圈中向右的磁通量減少,有b→G→a方向的感應(yīng)電流.
5.如圖2-1-17所示,ab是一個(gè)可繞垂直于紙面的軸O轉(zhuǎn)動(dòng)的閉合矩形導(dǎo)線框,當(dāng)滑動(dòng)變阻器R的滑片自左向右滑行時(shí),線框ab的運(yùn)動(dòng)情況是( )
圖2-1-17
A.保持靜止不動(dòng)
B.逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)
C.順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)
D.發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng),但電源極性不明,無(wú)法確定轉(zhuǎn)動(dòng)的方向
解析:選C.根據(jù)圖示電路,線框ab所處位置的磁場(chǎng)為水平方向的,當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向右
10、滑動(dòng)時(shí),電路中電阻增大,電流減弱,則穿過(guò)閉合導(dǎo)線框ab的磁通量將減少.Φ=BSsinθ,θ為線圈平面與磁場(chǎng)方向的夾角,根據(jù)楞次定律,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)將阻礙原來(lái)磁場(chǎng)的變化,則線框ab只有順時(shí)針旋轉(zhuǎn)使 θ角增大,從而使穿過(guò)線圈的磁通量增加.則選項(xiàng)C正確.注意此題并不需要明確電源的極性.
6. 如圖2-1-18所示,一個(gè)有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,磁場(chǎng)方向垂直紙面向外,一個(gè)矩形閉合導(dǎo)線框abcd,沿紙面由位置1(左)勻速運(yùn)動(dòng)到位置2(右),則( )
圖2-1-18
A.導(dǎo)線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),感應(yīng)電流方向?yàn)閍→b→c→d→a
B.導(dǎo)線框離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí),感應(yīng)電流方向?yàn)閍→d→c→b→a
C.導(dǎo)線框離開(kāi)磁
11、場(chǎng)時(shí),受到的安培力方向水平向右
D.導(dǎo)線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),受到的安培力方向水平向左
解析:選D.由楞次定律可判斷,導(dǎo)線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),感應(yīng)電流方向?yàn)閍→d→c→b→a,導(dǎo)線框離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí),感應(yīng)電流方向?yàn)閍→b→c→d→a,故A、B錯(cuò)誤;根據(jù)楞次定律推廣含義,感應(yīng)電流總是阻礙導(dǎo)體和磁場(chǎng)間的相對(duì)運(yùn)動(dòng),故進(jìn)入和離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)受到的安培力方向均是水平向左,故C錯(cuò)誤,D正確.
7. 電阻R、電容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2-1-19所示.現(xiàn)使磁鐵開(kāi)始自由下落,在N極接近線圈上端的過(guò)程中,流過(guò)R的電流方向和電容器極板的帶電情況是( )
圖2-1-19
A.從
12、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,下極板帶負(fù)電
D.從b到a,下極板帶正電
解析:選D.穿過(guò)線圈的磁場(chǎng)方向向下,磁鐵接近時(shí),線圈中磁通量增加,由楞次定律知,產(chǎn)生感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向上,由安培定則可知,流過(guò)R的電流方向是從b到a,b電勢(shì)高于a,故電容器下極板帶正電,D正確.
8. 在水平地面附近有豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直于紙面水平向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng).有一質(zhì)量很小的金屬棒ab由水平靜止?fàn)顟B(tài)釋放,如圖2-1-20所示,不計(jì)空氣阻力,則( )
圖2-1-20
A.棒的a端先著地
B.棒的b端先著地
C.棒的a、b兩端同時(shí)著地
D.無(wú)法判斷
解析
13、:選A.金屬棒ab進(jìn)入正交的電場(chǎng)與磁場(chǎng)區(qū)域后,做切割磁感線運(yùn)動(dòng).根據(jù)右手定則,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向由b端指向a端,即a端相當(dāng)于電源的正極帶正電,b端相當(dāng)于電源負(fù)極帶負(fù)電.在電場(chǎng)E中,a端的正電荷受向下的電場(chǎng)力,b端的負(fù)電荷受向上的電場(chǎng)力,因此a端先著地.答案為A.
9. 如圖2-1-21所示,豎直放置的兩根平行金屬導(dǎo)軌之間接有定值電阻R,質(zhì)量不能忽略的金屬棒與兩導(dǎo)軌始終保持垂直并良好接觸且無(wú)摩擦,棒與導(dǎo)軌的電阻均不計(jì),整個(gè)裝置放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌平面垂直,棒在豎直向上的恒力F作用下加速上升的一段時(shí)間內(nèi),力F做的功與安培力做的功的代數(shù)和等于( )
圖2-1-21
A.棒的機(jī)
14、械能增加量
B.棒的動(dòng)能增加量
C.棒的重力勢(shì)能增加量
D.電阻R上放出的熱量
解析:選A.棒受到重力、恒力F和安培力F安的作用,由動(dòng)能定理WF+WG+W安=ΔEk,得WF+W安=ΔEk+mgh,即力F做的功與安培力做的功代數(shù)和等于機(jī)械能的增加量,A對(duì),B、C、D錯(cuò).
10.(xx年高考課標(biāo)全國(guó)卷)如圖2-1-22所示,兩個(gè)端面半徑同為R的圓柱形鐵芯同軸水平放置,相對(duì)的端面之間有一縫隙,鐵芯上繞導(dǎo)線并與電源連接,在縫隙中形成一勻強(qiáng)磁場(chǎng).一銅質(zhì)細(xì)棒ab水平置于縫隙中,且與圓柱軸線等高、垂直.讓銅棒從靜止開(kāi)始自由下落,銅棒下落距離為0.2 R時(shí)銅棒中電動(dòng)勢(shì)大小為E1,下落距離為0.
15、8 R時(shí)電動(dòng)勢(shì)大小為E2.忽略渦流損耗和邊緣效應(yīng).關(guān)于E1、E2的大小和銅棒離開(kāi)磁場(chǎng)前兩端的極性,下列判斷正確的是( )
A.E1>E2,a端為正 B.E1>E2,b端為正
C.E1
16、=B×2R×,可見(jiàn)E1
17、向上的勻強(qiáng)電場(chǎng);又知顆粒有向上的加速度,說(shuō)明顆粒受電場(chǎng)力向上,故顆粒帶正電.
(2)設(shè)兩金屬板間產(chǎn)生的電勢(shì)差為U,則由法拉第電磁感應(yīng)定律得:U==πr2
由牛頓第二定律得:q-mg=ma
解以上兩式得:=.
答案:(1)正電 (2)
12.勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2 T,磁場(chǎng)寬度l=3 m,一正方形金屬框邊長(zhǎng)ad=l′=1 m,每邊的電阻r=0.2 Ω.金屬框以v=10 m/s的速度勻速穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū),其平面始終保持與磁感線方向垂直,如圖2-1-24所示.
圖2-1-24
(1)畫(huà)出金屬框穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域的過(guò)程中,金屬框內(nèi)感應(yīng)電流的I-t圖線.
(2)畫(huà)出ab兩端電壓的U-t
18、圖線.解析:線框的運(yùn)動(dòng)過(guò)程分為三個(gè)階段:第一階段cd相當(dāng)于電源,ab為等效外電路;第二階段cd和ab相當(dāng)于開(kāi)路時(shí)兩并聯(lián)的電源;第三階段ab相當(dāng)于電源,cd相當(dāng)于外電路.如圖甲所示.
甲
在第一階段,有I1===2.5 A,
感應(yīng)電流方向沿逆時(shí)針?lè)较?,持續(xù)時(shí)間為t1== s=0.1 s.
ab兩端的電壓為U1=I1·r=2.5×0.2 V=0.5 V.
在第二階段,有I2=0,U2=E=Bl′v=2 V,t2=0.2 s.
在第三階段,有I3==2.5 A.
感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较颍?
U3=I33r=1.5 V,t3=0.1 s.
規(guī)定逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)殡娏髡较?,故I-t圖象和ab兩端的U-t圖象分別如圖乙及丙所示.
乙 丙
答案:(1)如圖乙所示 (2)如圖丙所示