1、9-1电磁感应现像楞次定律(45分钟100分)一、选择题(本题共10小题,每小题7分,共70分。每小题至少有一个答案正确,选不全得4分。)1自然界的电、热和磁等现像都是相互联系的,很多物理学家为查找它们之间的联系做出了贡献。下列说法错误的是()A奥斯特发觉了电流的磁效应,揭示了电现像和磁现像之间的联系B欧姆发觉了欧姆定律,说明白热现像和电现像之间存在联系C法拉第发觉了电磁感应现像,揭示了磁现像和电现像之间的联系D焦耳发觉了电流的热效应,定量给出了电能和热能之间的转换关系【解析】 奥斯特发觉的电流的磁效应表明白电能生磁,A正确。欧姆定律描述了电流与电阻、电压或电动势之间的关系,焦耳定律才揭示了热
2、现像与电现像间的联系,B错误、D正确。法拉第发觉的电磁感应现像表明白磁能生电,C正确。【答案】 B2如图所示,在条形磁铁从图示位置绕O1O2轴转动90的过程中,放在导轨右端四周的金属棒ab将()A向左运动B向右运动C静止不动D因不知道条形磁铁的哪一端为N极,也不知道条形磁铁是顺时针转动还是逆时针转动,故无法推断【解析】 在条形磁铁从图示位置绕O1O2轴转动90的过程中,闭合回路的磁通量增大,故依据楞次定律ab的运动要阻碍磁通量的增大,所以ab将向右运动,B正确。【答案】 B3用松软的细金属丝弯成一个矩形闭合线框用绝缘细线悬挂起来,如图所示,若匀强磁场与线框平面垂直,开头时磁场很强,当磁场均匀减
3、弱时,则正确的是() A细线可能断掉B线框可能断裂C线框可能变成圆形D线框绕过a的竖直轴转动【解析】 精确理解“阻碍”含义,当磁场减弱时,线圈内产生感应电流,感应电流产生的磁场阻碍原磁场变化,线圈面积将扩大,而最大即为圆形,故选项C正确。线圈悬线拉力未变,A错,线圈所受磁场力垂直于导体,线框不行能断裂,B错,线框绕过a的竖直轴转动时通过线框的磁通量减小,故D错。【答案】 C4如图所示,AOC是光滑的金属轨道,AO沿竖直方向,OC沿水平方向,PQ是一根金属直杆如图所示立在导轨上,直杆从图示位置由静止开头在重力作用下运动,运动过程中Q端始终在OC上,空间存在着垂直于纸面对外的匀强磁场,则在PQ杆滑
4、动的过程中,下列推断正确的是()A感应电流的方向始终是由PQB感应电流的方向始终是由QPCPQ受磁场力的方向垂直杆向左DPQ受磁场力的方向先垂直于杆向左,后垂直于杆向右【解析】 在PQ杆滑动的过程中,杆与导轨所围成的三角形面积先增大后减小,三角形POQ内的磁通量先增大后减小,由楞次定律可推断A、B选项均错误;再由PQ中电流方向及左手定则可推断D项对。【答案】 D5两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DCB导体棒CD内有电流通过,方向是CDC磁场
5、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【解析】 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,结合安培定则推断回路中感应电流的方向是BACDB。以此为基础,再依据左手定则进一步判定CD、AB的受力方向,经过比较可得正确答案。【答案】 BD6如图所示,在条形磁铁的中心位置的正上方水平固定一铜质圆环。以下推断中正确的是()A释放圆环,环下落时产生感应电流B释放圆环,环下落时无感应电流C释放圆环,环下落时环的机械能守恒D释放圆环,环下落时环的机械能不守恒【解析】 由条形磁铁磁场分布特点可知,穿过其中心位置正上方的圆环的合磁通量为零,所以在环下落的过程中,磁通量
6、不变,没有感应电流,圆环只受重力,则环下落时机械能守恒,故A、D错误,B、C正确。【答案】 BC7如图所示,闭合圆导线线圈放置在匀强磁场中,线圈平面与磁场平行,其中ac、bd分别是平行、垂直于磁场方向的两条直径。试分析线圈做如下运动时,能产生感应电流的是()A使线圈在纸面内平动B使线圈平面沿垂直纸面方向向纸外平动C使线圈以ac为轴转动D使线圈以bd为轴转动【解析】 使线圈在纸面内平动、沿垂直纸面方向向纸外平动或以ac为轴转动,线圈中的磁通量始终为零,不变化,无感应电流产生;以bd为轴转动时,线圈中的磁通量不断变化,能产生感应电流,所以D选项正确。【答案】 D8如图所示,线圈M和线圈N绕在同一铁
7、芯上。M与电源、开关、滑动变阻器相连,P为滑动变阻器的滑动触头,开关S处于闭合状态,N与电阻R相连。下列说法正确的是()A当P向右移动时,通过R的电流为b到aB当P向右移动时,通过R的电流为a到bC断开S的瞬间,通过R的电流为b到aD断开S的瞬间,通过R的电流为a到b【解析】 本题考查楞次定律。依据右手螺旋定则可知M线圈内磁场方向向左,当滑动变阻器的滑动触头P向右移动时,电阻减小,M线圈中电流增大,磁场增大,穿过N线圈内的磁通量增大,依据楞次定律可知N线圈中产生的感应电流通过R的方向为b到a,A正确,B错误;断开S的瞬间,M线圈中的电流突然减小,穿过N线圈中的磁通量减小,依据楞次定律可知N线圈
8、中产生的感应电流方向为a到b,C错误,D正确。【答案】 AD9如图所示,线圈由A位置开头下落,在磁场中受到的安培力假如总小于它的重力,则它在A、B、C、D四个位置(B、D位置恰好线圈有一半在磁场中)时,加速度关系为()AaAaBaCaDBaAaCaBaDCaAaCaDaBDaAaCaBaD【解析】 线圈在A、C位置时只受重力作用,加速度aAaCg。线圈在B、D位置时均受两个力的作用,其中安培力向上,重力向下。由于重力大于安培力,所以加速度向下,大小agg。又线圈在D点时速度大于B点速度,即FDFB,所以aDaB,因此加速度的关系为aAaCaBaD,选项B正确。【答案】 B10如图甲所示,圆形线
9、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()At1时刻FNG,P有收缩的趋势Bt2时刻FNG,此时穿过P的磁通量最大Ct3时刻FNG,此时P中无感应电流Dt4时刻FNG,此时穿过P的磁通量最小【解析】 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,FNG,此时穿过P的磁通量最大,选项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,FNG,选项C错误
10、;t4时刻电流不变,线圈无感应电流,FNG,此时穿过P的磁通量最大,选项D错误。【答案】 AB二、计算题(本大题共2小题,共30分,要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)11(15分)如图甲所示,有一面积S100 cm2、匝数n100匝的闭合线圈,电阻为R10 ,线圈中磁场变化规律如图乙所示,磁场方向垂直纸面对里为正方向,则(1)t11 s时,穿过线圈的磁通量为多少?(2)12 s内,通过线圈某一截面的电荷量为多少?【解析】 (1)t11 s时,穿过线圈的磁通量为:B1S0.1100104 Wb103 Wb。(2)12 s内,线圈产生的感应电动势为:EnnS100100104
11、V0.1 V通过线圈截面的电荷量为:qItt1 C0.01 C。【答案】 (1)103 Wb(2)0.01 C12(15分)如图所示,固定于水平面上的金属架CDEF处在竖直向下的匀强磁场中,金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动。t0时,磁感应强度为B0,此时MN到达的位置使MDEN构成一个边长为l的正方形。为使MN棒中不产生感应电流,从t0开头,磁感应强度B随时间t应怎样变化?请推导出这种状况下B与t的关系式。【解析】 要使MN棒中不产生感应电流,应使穿过线圈平面的磁通量不发生变化在t0时刻,穿过线圈平面的磁通量1B0SB0l2设t时刻的磁感应强度为B,此时磁通量为2Bl(lvt)由12得B。【答案】 见解析