2018-2019学年教科版高中物理选修3-2练习第一章电磁感应习题课3含解析.pdf

2018-2019 学年教科版高中物理选修3-2 练习含解析 1 习题课楞次定律的应用 一、基础练 1如图所示，无限大磁场的方向垂直于纸面向里，A 图中线圈在纸面内由小变大(由图 中实线矩形变成虚线矩形)， B 图中线圈正绕a点在平面内旋转， C 图与 D 图中线圈正绕OO 轴转动，则线圈中不能产生感应电流的是() 答案B 解析选项 A 中线圈面积S变化；选项C、D 中线圈面与磁感应强度B 的夹角变化， 都会导致穿过线圈的磁通量变化而产生感应电流选项B 中， B、S及两者夹角均不变，穿 过线圈的磁通量不变，不产生感应电流 2水平固定的大环中通过恒定的强电流I，从上向下看为逆时针方向，如图1 所示， 有一小铜环， 从上向下穿过大圆环，且保持环面与大环平行且共轴，下落过程中小环中产生 感应电流的过程是() 图 1 A只有小环在接近大环的过程中 B只有小环在远离大环的过程中 C只有小环在经过大环的过程中 D小环下落的整个过程 答案D 解析由环形电流磁感线的分布可知小环在运动过程中无论是接近还是远离大环，小环 的磁通量均在变化，所以小环下落的整个过程均能产生感应电流故选D. 3如图 2 所示，一对大磁极，中间处可视为匀强磁场，上、下边缘处为非匀强磁场， 一矩形导线框abcd 保持水平，从两磁极间中心上方某处开始下落，并穿过磁场() 图 2 A.线框中有感应电流，方向是先a bcd a后 d cba d B.线框中有感应电流，方向是先d cba d 后 a bcd a C受磁场的作用，线框要发生转动 D线框中始终没有感应电流 答案D 解析由于线框从两极间中心上方某处开始下落，根据对称性知， 下落过程中穿过abcd 的磁通量始终是零，没有变化，所以始终没有感应电流，因此不会受磁场的作用故选项D 正确 2018-2019 学年教科版高中物理选修3-2 练习含解析 2 4如图 3 所示，当磁铁运动时，流过电阻的电流由A 经 R 到 B，则磁铁的运动可能是 () 图 3 A向下运动B向上运动 C向左平移D向右平移 答案BCD RRB，应用安培定则得知感应电流在螺线管内产生的磁场方向向下；(2) 由楞次定律判断得螺线管内的磁通量变化应是向下的减小或向上的增加；(3)由条形磁铁的 磁感线分布知螺线管内原磁场方向是向下的，故应是磁通量减小，磁铁向上运动、 向左或向 右平移都会导致通过螺线管内的向下的磁通量减小 5在图 4 中， MN 为一根固定的通有恒定电流I 的长直导线，导线框abcd 与 MN 在同 一竖直平面内 (彼此绝缘 )，当导线框以竖直向下的速度v 经过图示位置时，线框中感应电流 方向如何？ 图 4 答案abcda 解析MN 中的电流在MN 上方和下方的磁场如图所示“ · ”表示磁感线垂直于纸面 向外， “×” 表示磁感线垂直于纸面向里，线框在图示位置时，线框在MN 上面的部分与 MN 间所包围的 “· ”的磁感线将要减少，线框在MN 下方的部分与MN 间所包围的 “×” 将要增多， 总的来说， 线框所围面积的“· ”将要减少， “×” 将要增多， 根据 “增反减同 ” 这一口诀，可知感应电流的磁场方向与“· ” 同向，与 “×” 反向，由右手螺旋定则可知线 框中感应电流方向为abcda. 二、提升练 6两圆环A、B 置于同一水平面上，其中A 为均匀带电绝缘环，B 为导体环当A 以 如图 5 所示的方向绕中心转动的角速度发生变化时，B中产生如图所示方向的感应电流，则 () 图 5 AA 可能带正电且转速减小 BA 可能带正电且转速增大 CA 可能带负电且转速减小 DA 可能带负电且转速增大 答案BC 解析选取 A 环为研究对象，若A 环带正电，且转速增大，则使穿过环面的磁通量向 里增加由楞次定律知，B 环中感应电流的磁场方向向外，B 环中感应电流的方向应为逆时 2018-2019 学年教科版高中物理选修3-2 练习含解析 3 针方向，故A 错误， B 正确；若A 环带负电，且转速增大，则使穿过环面的磁通量向外增 加，由楞次定律知，B环中感应电流的磁场方向向里，B 环中感应电流的方向应为顺时针方 向，故 C 正确， D 错误 7如图 6 所示，同一平面内的三条平行导线串有两个电阻R 和 r，导体棒PQ 与三条 导线接触良好， 匀强磁场的方向垂直纸面向里导体棒的电阻可忽略，当导体棒向左滑动时， 下列说法正确的是() 图 6 A流过 R 的电流为由d 到 c，流过 r 的电流为由b 到 a B流过 R 的电流为由c 到 d，流过 r 的电流为由b 到 a C流过 R 的电流为由d 到 c，流过 r 的电流为由a 到 b D流过 R 的电流为由c 到 d，流过 r 的电流为由a 到 b 答案B 解析根据磁场方向和导体棒的运动方向，用右手定则可以判断出在PQ 中产生的感应 电动势的方向由P 指向 Q，即导体棒下端电势高、上端电势低，所以在接入R 的闭合电路 中，电流由c 流向 d，在接入r 的闭合电路中，电流由b 流向 a. 8如图 7 所示，金属裸导线框abcd 放在水平光滑金属导轨上，在磁场中向右运动，匀 强磁场垂直水平面向下，则() 图 7 AG1表的指针发生偏转 BG2表的指针发生偏转 CG1表的指针不发生偏转 DG2表的指针不发生偏转 答案AB 解析ab 导线与 G 电表形成回路，导线框向右运动时，回路中磁通量增加，产生感应 电流，故两电表均有电流 9如图 8 所示，在空间中存在两个相邻的、磁感应强度大小相等、方向相反的有界匀 强磁场，其宽度均为L.现将宽度也为L 的矩形闭合线圈，从图示位置垂直于磁场方向匀速 拉过磁场区域， 则在该过程中， 能正确反映线圈中所产生的感应电流或其所受的安培力随时 间变化的图象是() 图 8 答案D 2018-2019 学年教科版高中物理选修3-2 练习含解析 4 解析由楞次定律可知，当矩形导线框进入磁场和出磁场时，磁场力总是阻碍物体的运 动，方向始终向左，所以外力F 始终水平向右，因安培力的大小不同，故选项D 是正确的， 选项 C 是错误的当矩形导线框进入磁场时，由法拉第电磁感应定律判断，感应电流的大 小在中间时是最大的，所以选项A、B 是错误的 点评题中并没有明确电流或安培力的正方向，所以开始时取正值或负值都可以，关键 是图象能否正确反映过程的特点 图 9 10如图 9 所示，一个有弹性的金属圆环被一根橡皮绳吊于通电直导线的正下方，直导 线与圆环在同一竖直面内，当通电直导线中电流增大时，弹性圆环的面积S和橡皮绳的长度 l 将() AS增大， l 变长 BS减小， l 变短 CS增大， l 变短 DS减小， l 变长 答案D 解析当通电直导线中电流增大时，穿过金属圆环的磁通量增大，金属圆环中产生感应 电流， 根据楞次定律，感应电流要阻碍磁通量的增大：一是用缩小面积的方式进行阻碍；二 是用远离直导线的方法进行阻碍，故D 正确 11如图 10 所示，粗糙水平桌面上有一质量为m 的铜质矩形线圈，当一竖直放置的条 形磁铁从线圈中线AB 正上方等高快速经过时，若线圈始终不动，则关于线圈受到的支持力 N 及在水平方向运动趋势的正确判断是() 图 10 AN 先小于 mg 后大于 mg，运动趋势向左 BN 先大于 mg 后小于 mg，运动趋势向左 CN 先小于 mg 后大于 mg，运动趋势向右 DN 先大于 mg 后小于 mg，运动趋势向右 答案D 解析本题考查电磁感应有关的知识，为中等难度题目条形磁铁从线圈正上方等高快 速经过时，通过线圈的磁通量先增加后减小当通过线圈的磁通量增加时，为阻碍其增加， 在竖直方向上线圈有向下运动的趋势，所以线圈受到的支持力大于其重力，在水平方向上有 向右运动的趋势当通过线圈的磁通量减小时，为阻碍其减小， 在竖直方向上线圈有向上运 动的趋势， 所以线圈受到的支持力小于其重力，在水平方向上有向右运动的趋势综上所述， 线圈所受到的支持力先大于重力后小于重力，运动趋势总是向右 12如图 11 所示，在匀强磁场中放置一个电阻不计的平行金属导轨，导轨跟大线圈M 相连，导轨上放一根导线ab，磁感线垂直于导轨所在平面，欲使M 所包围的小闭合线圈N 产生顺时针方向的感应电流，则导线的运动情况可能是() 图 11 A匀速向右运动B加速向右运动 C减速向右运动D加速向左运动 2018-2019 学年教科版高中物理选修3-2 练习含解析 5 答案CD 解析N 中产生顺时针方向的感应电流，必须是M 中顺时针方向的电流减小，或逆时 针方向的电流增大，故选项C、D 满足这一要求 13如图12 甲所示，长直导线与闭合金属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 T 2 时间内，直导线中电流方向向上，则在 T 2T 时间 内，线框中感应电流的方向与所受安培力方向正确的是() 图 12 A感应电流方向为顺时针，线框受安培力的合力方向向左 B感应电流方向为逆时针，线框受安培力的合力方向向右 C感应电流方向为顺时针，线框受安培力的合力方向向右 D感应电流方向为逆时针，线框受安培力的合力方向向左 答案C 解析在 T 2 T 时间内，直导线中的电流方向向下且增大，穿过线圈的磁通量垂直纸面 向外且增加，由楞次定律知感应电流方向为顺时针，线框所受安培力由左手定则可知向右， 所以 C 正确 点评右手定则适用于闭合电路部分导体切割磁感线产生感应电流的情况；左手定则适 用于通电导体在磁场中的受力情况应用时应注意抓住“因果关系 ”，即 “因动而电 ”用右 手， “因电而动 ” 用左手 14某同学在实验室里熟悉各种仪器的使用，他将一条形磁铁放在水平转盘上，如图 13 甲所示， 磁铁可随转盘转动，另将一磁感应强度传感器固定在转盘旁边当转盘 (及磁铁 ) 转动时， 引起磁感应强度测量值周期性地变化，该变化的周期与转盘转动周期一致经过操 作， 该同学在计算机上得到了如图乙所示的图象该同学猜测磁感应强度传感器内有一线圈， 当测得的磁感应强度最大时就是穿过线圈的磁通量最大时按照这种猜测() 图 13 A在 t0.1s 时刻，线圈内产生的感应电流的方向发生了变化 B在 t0.15s 时刻，线圈内产生的感应电流的方向发生了变化 C在 t0.1s 时刻，线圈内产生的感应电流的大小达到了最大值 D在 t0.15s 时刻，线圈内产生的感应电流的大小达到了最大值 答案AC 解析根据图象可知，0.1s 为磁感应强度最大的位置，并且突然从增大变为减小，所以 感应电流应该最大并且改变方向 2018-2019 学年教科版高中物理选修3-2 练习含解析 6 15如图 14 所示，处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距1m， 导轨平面与水平面成 37° 角，下端连接阻值为R 的电阻匀强磁场方向与导轨平面垂直， 质量为 0.2kg、电阻不计的金属棒放在两导轨上，棒与导轨垂直并保持良好接触，它们之间 的动摩擦因数为0.25. 图 14 (1)求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小 (2)当金属棒下滑速度达到稳定时，电阻R 消耗的功率为8W，求该速度的大小 (3)在上问中，若R2 ，金属棒中的电流方向由a 到 b，求磁感应强度的大小与方向 (g 取 10m/s 2， sin37 ° 0.6，cos37° 0.8) 答案(1)4m/s 2 (2)10 m/ s(3)0.4T方向垂直导轨平面向上 解析(1)金属棒开始下滑的初速度为零，根据牛顿第二定律得 mgsin mg cos ma 由式解得 a10× (0.6 0.25×0.8) m/s 24 m/ s2 (2)设金属棒运动达到稳定时，速度为v，所受安培力为F，棒在沿导轨方向受力平衡 mgsin mg cos F0 此时金属棒克服安培力做功的功率等于电路中电阻R 消耗的电功率FvP 由两式解得： v P F 8 0.2×10× 0.60.25×0.8 m/s 10m/s (3)设电路中电流为I，两导轨间金属棒的长为L，磁场的磁感应强度为B I BLv R PI 2R 由两式解得： B PR vL 8×2 10×1 T0.4T 磁场方向垂直导轨平面向上