（全國通用版）2019版高考物理一輪復習 第十章 電磁感應 課時分層作業(yè) 二十八 10.1 電磁感應現(xiàn)象 楞次定律.doc

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課時分層作業(yè) 二十八電磁感應現(xiàn)象　楞次定律 (45分鐘　100分) 【基礎達標題組】 一、選擇題(本題共10小題,每小題6分,共60分。1～7小題為單選題,8～10小題為多選題) 1.如圖所示,A為通電線圈,電流方向如圖所示,B、C為與A在同一平面內(nèi)的兩同心圓,ΦB、ΦC分別為通過兩圓面的磁通量的大小,下列判斷正確的是 (　　) A.ΦB=ΦC　　　　　 B.ΦB>ΦC C.ΦB<ΦC D.無法判斷 【解析】選B。根據(jù)右手螺旋定則,結合磁場的特點可得,線圈A中產(chǎn)生的磁場的方向垂直向外,而外部則垂直向里;磁通量可看成穿過線圈的磁感線條數(shù),由于線圈A中產(chǎn)生的磁場的方向垂直向外,而外部則垂直向里,當線圈的面積越大時,則相互抵消的越多,因此穿過線圈B的磁通量大,線圈C的磁通量小,故B正確,A、C、D錯誤。 2.(2018長沙模擬)如圖所示,一個金屬圓環(huán)水平放置在豎直向上的勻強磁場中,若要使圓環(huán)中產(chǎn)生如箭頭所示方向的瞬時感應電流,下列方法可行的是 (　　) A.使勻強磁場均勻增大 B.使圓環(huán)繞水平軸ab如圖轉(zhuǎn)動30 C.使圓環(huán)繞水平軸cd如圖轉(zhuǎn)動30 D.保持圓環(huán)水平并使其繞過圓心的豎直軸轉(zhuǎn)動 【解析】選A。根據(jù)楞次定律可知,若勻強磁場均勻增大,通過圓環(huán)的磁通量增大,將產(chǎn)生從上向下看為順時針方向的感應電流,電流方向與圖中方向相符,故A項正確;使圓環(huán)繞水平軸ab如圖轉(zhuǎn)動30或者使圓環(huán)繞水平軸cd如圖轉(zhuǎn)動30,通過圓環(huán)的磁通量都將減小,產(chǎn)生的感應電流方向與圖中所示的相反,故B、C項錯誤;保持圓環(huán)水平并使其繞過圓心的豎直軸轉(zhuǎn)動,通過圓環(huán)的磁通量不改變,不會產(chǎn)生感應電流,故D項錯誤。 3.(2018贛州模擬)如圖所示,有一個銅盤,輕輕撥動它,能長時間地繞轉(zhuǎn)軸自由轉(zhuǎn)動。如果在轉(zhuǎn)動時把蹄形磁鐵的兩極放在銅盤邊緣,但并不與銅盤接觸,我們將觀察到的現(xiàn)象是 (　　) A.銅盤的轉(zhuǎn)動不受磁鐵的影響 B.銅盤的轉(zhuǎn)動能持續(xù)更長時間 C.銅盤能在較短的時間內(nèi)停止 D.由于磁鐵的影響,銅盤會反向轉(zhuǎn)動 【解析】選C。當銅盤轉(zhuǎn)動時,切割磁感線,產(chǎn)生感應電動勢,由于電路閉合,則出現(xiàn)感應電流,處于磁場中的部分圓盤會受到安培力作用,此力阻礙銅盤轉(zhuǎn)動,使得銅盤能在較短的時間內(nèi)停止,故C正確,A、B、D錯誤。 4.(2018漳州模擬)長直導線與矩形線框abcd處在同一平面中靜止不動,如圖甲所示。長直導線中通以大小和方向都隨時間做周期性變化的電流,i-t圖象如圖乙所示。規(guī)定沿長直導線向上的電流為正方向。關于最初一個周期內(nèi)矩形線框中感應電流的方向,下列說法正確的是 (　　) A.由順時針方向變?yōu)槟鏁r針方向 B.由逆時針方向變?yōu)轫槙r針方向 C.由順時針方向變?yōu)槟鏁r針方向,再變?yōu)轫槙r針方向 D.由逆時針方向變?yōu)轫槙r針方向,再變?yōu)槟鏁r針方向 【解析】選D。據(jù)圖乙可知,在四分之一周期內(nèi),電流變大,據(jù)右手螺旋定則可知,矩形線圈所處的磁場垂直紙面向里變大,即導致穿過線圈中的磁通量增大,由楞次定律可知,產(chǎn)生的感應電流方向為逆時針;同理分析可知,在～T時間內(nèi),矩形線圈產(chǎn)生的電流方向為順時針;在T～T時間內(nèi)矩形線圈產(chǎn)生的感應電流方向為逆時針;故A、B、C錯誤,D正確。 【加固訓練】 某實驗小組用如圖所示的實驗裝置來驗證楞次定律。當條形磁鐵自上而下穿過固定線圈時,通過電流計的感應電流的方向是 (　　) A.a→G→b B.先a→G→b,后b→G→a C.b→G→a D.先b→G→a,后a→G→b 【解析】選D。當條形磁鐵沿固定線圈的中軸線自上至下經(jīng)過固定線圈時,穿過線圈的磁通量向下,且先增加后減小,根據(jù)楞次定律,感應電流的磁場總是阻礙磁通量的變化,故感應電流的磁場先向上后向下,故感應電流先逆時針后順時針(俯視),故A、B、C錯誤,D正確。 5.(2018蚌埠模擬)A為水平放置的膠木圓盤,在其側(cè)面均勻分布著負電荷,在A的正上方用絕緣絲線懸掛一個金屬圓環(huán)B,使B的環(huán)面水平且與圓盤面平行,其軸線與膠木盤A的軸線OO′重合,如圖所示?，F(xiàn)使膠木盤A由靜止開始繞其軸線OO′按箭頭所示方向加速轉(zhuǎn)動,則 (　　) A.金屬環(huán)B的感應電流方向與箭頭所示方向相同,絲線受到的拉力減小 B.金屬環(huán)B的感應電流方向與箭頭所示方向相同,絲線受到的拉力增大 C.金屬環(huán)B的感應電流方向與箭頭所示方向相反,絲線受到的拉力減小 D.金屬環(huán)B的感應電流方向與箭頭所示方向相反,絲線受到的拉力增大 【解析】選A。膠木盤A由靜止開始繞其軸線OO′按箭頭所示方向加速轉(zhuǎn)動,形成環(huán)形電流;環(huán)形電流的大小增大,根據(jù)右手螺旋定則可知,通過B線圈的磁通量向下,且增大;根據(jù)楞次定律可知,金屬環(huán)B中的感應電流方向與箭頭所示方向相同;再根據(jù)楞次定律的另一種表述,引起的機械效果阻礙磁通量的增大,知金屬環(huán)的面積有縮小的趨勢,且有向上的運動趨勢,所以絲線的拉力減小。故A正確,B、C、D錯誤。 6.如圖,金屬環(huán)A用絕緣輕繩懸掛,與長直螺線管共軸,并位于其左側(cè)。若變阻器的滑片P向左移動,則 (　　) A.金屬環(huán)A向左運動,同時向外擴張 B.金屬環(huán)A向左運動,同時向里收縮 C.金屬環(huán)A向右運動,同時向外擴張 D.金屬環(huán)A向右運動,同時向里收縮 【解析】選B。變阻器滑片P向左移動,電阻變小,電流變大,據(jù)楞次定律,感應電流的磁場方向與原電流磁場方向相反,故相互排斥,則金屬環(huán)A將向左運動,因磁通量增大,金屬環(huán)A有收縮趨勢,故A、C、D錯誤,B正確。 【加固訓練】 如圖所示,當條形磁鐵沿線圈軸線ab從左向右穿過線圈的過程中,線圈受到的磁場力方向 (　　) A.始終向左　　　　 B.始終向右 C.先向左后向右 D.先向右后向左 【解析】選A。由楞次定律的相對運動角度來分析,則由“來拒去留”可知,當磁鐵靠近時,線圈受到水平向左的安培力;當遠離時,線圈受到水平向左的安培力,故線圈受到的作用力方向始終向左,故A正確,B、C、D錯誤。 7.(2018鄭州模擬)如圖所示,用一根硬導線做成一個面積為S的正方形線框,把線框的右半部分置于勻強磁場中,磁場方向垂直紙面向里,磁感應強度大小為B,ab為線框的一條對稱軸。則 (　　) A.若磁感應強度B增大,線框具有擴張的趨勢 B.若線框繞ab轉(zhuǎn)動,會產(chǎn)生逆時針方向的感應電流 C.若線框繞ab以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動,則產(chǎn)生感應電動勢的表達式為BSωsinωt D.將線框沿垂直磁場方向勻速拉出的過程中,若拉力增大為原來的兩倍,則安培力的功率增大為原來的四倍 【解析】選D。磁場方向垂直紙面向里,穿過線框的磁通量增大,根據(jù)楞次定律,感應電流的磁場為了阻礙磁通量的增加,線框有收縮的趨勢,故A項錯誤;若線框繞ab轉(zhuǎn)動,穿過線框的磁通量減小,根據(jù)楞次定律可以知道,產(chǎn)生的感應電流為順時針方向,故B項錯誤;若線框繞ab以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動,線框有一半在磁場中,則產(chǎn)生感應電動勢的表達式為e=BSωsin ωt,故C項錯誤;線框勻速拉出,則拉力等于安培力,故F安=BIL,其中I=,拉力加倍,故速度v加倍,故安培力的功率P=F安v,則安培力的功率增大為原來的四倍,故D項正確。 8.下列圖中表示閉合電路中的一部分導體ab在磁場中做切割磁感線運動的情景,導體ab上的感應電流方向為b→a的是 (　　) 【解析】選B、C、D。ab棒順時針轉(zhuǎn)動,運用右手定則:磁感線穿過手心,拇指指向順時針方向,則導體ab上的感應電流方向為a→b,故A項錯誤;ab向紙外運動,運用右手定則時,磁感線穿過手心,拇指指向紙外,則知導體ab上的感應電流方向為b→a,故B項正確;穿過回路的磁通量減小,由楞次定律知,回路中感應電流方向由b→a→d→c,則導體ab上的感應電流方向為b→a,故C項正確;ab棒沿導軌向下運動,由右手定則判斷知導體ab上的感應電流方向為b→a,故D項正確。 9.航母上飛機彈射起飛利用的電磁驅(qū)動原理如圖所示。當固定線圈上突然通過直流電流時,線圈左側(cè)的金屬環(huán)被彈射出去,現(xiàn)在線圈左側(cè)同一位置,先后放上用橫截面積相等的銅和鋁導線制成形狀、大小相同的兩個閉合環(huán),電阻率ρ銅< ρ鋁,則合上開關S的瞬間 (　　) A.從右側(cè)看,環(huán)中產(chǎn)生沿逆時針方向的感應電流 B.銅環(huán)受到的安培力大于鋁環(huán)受到的安培力 C.若將金屬環(huán)置于線圈的右側(cè),環(huán)將向右彈射 D.電池正負極調(diào)換后,金屬環(huán)仍能向左彈射 【解析】選B、C、D。線圈中電流為左側(cè)流入,磁場方向為向右,在閉合開關的過程中,磁場變強,則由楞次定律可以知道,感應電流由右側(cè)看為順時針,故A項錯誤;因為銅環(huán)的電阻較小,故銅環(huán)中感應電流較大,故銅環(huán)受到的安培力要大于鋁環(huán),故B項正確;若環(huán)放在線圈右方,根據(jù)“來拒去留”可得,環(huán)將向右運動,故C項正確;電池正負極調(diào)換后,金屬環(huán)受力向左,故仍將向左彈出,故D項正確。 10.等離子體氣流由左方連續(xù)以速度v0射入P1和P2兩板間的勻強磁場中,ab直導線與P1、P2相連接,線圈A與直導線cd連接。線圈A內(nèi)有如圖乙所示的變化磁場,且磁場B的正方向規(guī)定為向左,如圖甲所示,則下列敘述正確的是 (　　) A.0～1 s內(nèi)ab、cd導線互相排斥 B.1～2 s內(nèi)ab、cd導線互相吸引 C.2～3 s內(nèi)ab、cd導線互相排斥 D.3～4 s內(nèi)ab、cd導線互相吸引 【解題指導】解答本題應注意以下兩點: (1)明確ab、cd導線中產(chǎn)生電流的原理,ab導線中產(chǎn)生的電流是磁流體發(fā)電,cd導線中產(chǎn)生的電流是電磁感應現(xiàn)象。 (2)電流之間的相互作用:同向電流相互吸引,反向電流相互排斥。 【解析】選B、C。由左側(cè)電路可以判斷ab中電流方向由a到b;由右側(cè)電路及圖乙可以判斷,0～2 s內(nèi)cd中電流為由c到d,跟ab中電流同向,因此ab、cd相互吸引,故A項錯誤,B項正確;2～4 s內(nèi)cd中電流為由d到c,跟ab中電流反向,因此ab、cd相互排斥,故C項正確、D項錯誤。 二、計算題(本題共2小題,共20分。需寫出規(guī)范的解題步驟) 11.(8分)在如圖所示的電路中,在閉合和斷開開關S時,電流計G的指針有什么變化?該題中兩個線圈所組成的電路彼此不通,L2中的電流是如何產(chǎn)生的?這種現(xiàn)象在工作和生活中有哪些應用? 【解析】當L1中電流發(fā)生變化時產(chǎn)生變化的磁場,該磁場經(jīng)過L2時,在L2中發(fā)生電磁感應現(xiàn)象,所以在開關通斷時電流表均有示數(shù);原因是兩線圈中產(chǎn)生了互感現(xiàn)象;互感現(xiàn)象可以把能量由一個電路傳到另一個電路。電磁感應定律的應用包括:變壓器就是利用互感現(xiàn)象制成的,在電力工程和電子電路中,互感現(xiàn)象有時會影響電路的正常工作,這時要求設法減小電路間的互感。 答案:見解析 12.(12分)(2018唐山模擬)電吉他是利用電磁感應原理工作的一種樂器。如圖所示為電吉他的擴音器的原理圖,在金屬弦的下方放置有一個連接到放大器的螺線管。一條形磁鐵固定在管內(nèi),當撥動金屬弦后,螺線管內(nèi)就會產(chǎn)生感應電流,經(jīng)一系列轉(zhuǎn)化后可將電信號轉(zhuǎn)為聲音信號。 (1)金屬弦的作用類似“研究電磁感應現(xiàn)象”實驗中鐵芯的作用,則被撥動后靠近螺線管的過程中,通過放大器的電流方向為　　　　(以圖象為準,選填“向上”或“向下”)。 (2)(多選)下列說法正確的是　　　　。 A.金屬弦上下振動的周期越大,螺線管內(nèi)感應電流的方向變化也越快 B.金屬弦上下振動過程中,經(jīng)過相同位置時速度越大,螺線管中感應電動勢也越大 C.電吉他通過擴音器發(fā)出的聲音隨感應電流強度增大而變響,增減螺線管匝數(shù)會起到調(diào)節(jié)音量的作用 D.電吉他通過擴音器發(fā)出的聲音頻率和金屬弦振動頻率相同 【解析】(1)金屬弦靠近螺線管時,線圈中磁場變強,根據(jù)楞次定律可得通過放大器的電流方向為向下。 (2)選B、C、D。電吉他通過擴音器發(fā)出的聲音頻率與感應電流的頻率相同,即與金屬弦振動頻率相同,故A錯誤,D正確;感應電動勢的大小與磁通量的變化率有關,與線圈匝數(shù)有關,故B、C正確。 答案:(1)向下　(2)B、C、D 【加固訓練】 如圖所示是家庭用的“漏電保護器”的關鍵部分的原理圖,其中P是一個變壓器鐵芯,入戶的兩根電線(火線和零線)采用雙線繞法,繞在鐵芯的一側(cè)作為原線圈,然后再接入戶內(nèi)的用電器。Q是一個脫扣開關的控制部分(脫扣開關本身沒有畫出,它是串聯(lián)在如圖所示左邊的火線和零線上,開關斷開時,用戶的供電被切斷),Q接在鐵芯另一側(cè)副線圈的兩端a、b之間,當a、b間沒有電壓時,Q使得脫扣開關閉合,當a、b間有電壓時,脫扣開關立即斷開,使用戶斷電。 (1)用戶正常用電時,a、b之間有沒有電壓?為什么? (2)如果某人站在地面上,手誤觸火線而觸電,脫扣開關是否會斷開?為什么? 【解析】(1)用戶正常用電時,a、b之間沒有電壓,因為雙線繞成的初級線圈的兩根導線中的電流總是大小相等、方向相反,穿過鐵芯的磁通量總為零,副線圈中不會產(chǎn)生感應電動勢。 (2)會斷開,因為人站在地面上手誤觸火線,電流通過火線和人體流向大地,不通過零線,這樣變壓器的鐵芯中就會有磁通量的變化,從而在副線圈中產(chǎn)生感應電動勢,即a、b間有電壓,脫扣開關就會斷開。 答案:見解析 【能力拔高題組】 1.(8分)如圖所示,在同一水平面內(nèi)有兩根光滑平行金屬導軌MN和PQ,在兩導軌之間豎直放置通電螺線管,ab和cd是放在導軌上的兩根金屬棒,它們分別放在螺線管的左右兩側(cè),保持開關閉合,最初兩金屬棒處于靜止狀態(tài)。當滑動變阻器的滑動觸頭向左滑動時,兩根金屬棒與導軌構成的回路中感應電流方向(俯視圖)及ab、cd兩棒的運動情況是 (　　) A.感應電流為順時針方向,兩棒相互靠近 B.感應電流為順時針方向,兩棒相互遠離 C.感應電流為逆時針方向,兩棒相互靠近 D.感應電流為逆時針方向,兩棒相互遠離 【解析】選D。當變阻器滑片向左滑動時,電路的電流變大,根據(jù)安培定則可知線圈中垂直于導軌向下的磁場增加,穿過兩棒所圍成的閉合回路的磁通量變大,根據(jù)楞次定律可得,線框abdc產(chǎn)生逆時針方向感應電流,ab棒和cd棒中的電流方向相反,兩棒受到方向相反的安培力,兩棒相互遠離,故A、B、C項錯誤,D項正確。 2.(12分)如圖所示,MN、PQ為間距L=0.5 m且足夠長的平行導軌,NQ⊥MN,導軌平面與水平面間的夾角θ=37,NQ間連接一個R=4 Ω的電阻。一勻強磁場垂直于導軌平面,磁感應強度B=1 T。將一根質(zhì)量m=0.05 kg、電阻r=1 Ω的金屬棒ab,緊靠NQ放置在導軌上,且與導軌接觸良好,導軌的電阻不計。現(xiàn)靜止釋放金屬棒,金屬棒沿導軌向下運動過程中始終與NQ平行。已知金屬棒與導軌間的動摩擦因數(shù)μ=0.5,當金屬棒滑行至cd處時已經(jīng)達到穩(wěn)定速度,cd離NQ的距離s=0.2 m。g取10 m/s2,sin37=0.6,cos37=0.8。 問: (1)當金屬棒滑行至cd處時回路中的電流多大? (2)金屬棒達到的穩(wěn)定速度多大? (3)若將金屬棒滑行至cd處時刻記作t=0,從此時刻起,讓磁場的磁感應強度逐漸減小,可使金屬棒中不產(chǎn)生感應電流,則t=1 s時磁感應強度多大? 【解析】(1)(2)對導體棒進行受力分析,如圖所示 根據(jù)平衡條件,得 mgsinθ=f+F=μmgcosθ+F 代入數(shù)據(jù),得 F=0.1 N 又安培力F=BIL I= 得F= v==2 m/s 解得 I=0.2 A (3)金屬棒中不產(chǎn)生感應電流,對導體棒受力分析 ma=mgsinθ-μmgcosθ s′=vt+at2 BLs=B1(s+s′)L 解得:B1= T 答案:(1)0.2 A　(2)2 m/s　(3) T