2018-2019學(xué)年高中物理 第四章 電磁感應(yīng) 4-3 楞次定律練習(xí) 新人教版選修3-2.doc

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4-3 楞次定律 　　時(shí)間：40分鐘　　　滿分：100分 一、選擇題(每小題6分，共60分) 1．關(guān)于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，下列說法中正確的是(　　) A．感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是與原磁場(chǎng)方向相反 B．閉合線圈放在變化的磁場(chǎng)中就一定能產(chǎn)生感應(yīng)電流 C．閉合線圈放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，一定能產(chǎn)生感應(yīng)電流 D．感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙原來磁場(chǎng)的磁通量的變化 答案　D 解析　電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，若磁通量減小，則感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向相同，選項(xiàng)A錯(cuò)誤。若閉合線圈平面與磁場(chǎng)方向平行，則無論磁場(chǎng)強(qiáng)弱如何變化，穿過線圈的磁通量始終為零，不產(chǎn)生感應(yīng)電流，選項(xiàng)B錯(cuò)誤。若線圈切割磁感線時(shí)，穿過線圈的磁通量不發(fā)生變化，則不能產(chǎn)生感應(yīng)電流，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。只有選項(xiàng)D正確。 2．(多選)如圖所示，一輕質(zhì)絕緣橫桿兩側(cè)各固定一金屬環(huán)，橫桿可繞中心點(diǎn)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，老師拿一條形磁鐵插向其中一個(gè)小環(huán)，后又取出插向另一個(gè)小環(huán)，同學(xué)們看到的現(xiàn)象及現(xiàn)象分析正確的是(　　) A．磁鐵插向左環(huán)，橫桿發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng) B．磁鐵插向右環(huán)，橫桿發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng) C．磁鐵插向左環(huán)，左環(huán)中不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流 D．磁鐵插向右環(huán)，右環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流 答案　BD 解析　左環(huán)不閉合，磁鐵插向左環(huán)時(shí)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，但不產(chǎn)生感應(yīng)電流，環(huán)不受力，橫桿不轉(zhuǎn)動(dòng)，故A、C錯(cuò)誤；右環(huán)閉合，磁鐵插向右環(huán)時(shí)，環(huán)內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，環(huán)受到磁場(chǎng)的作用，橫桿轉(zhuǎn)動(dòng)；根據(jù)楞次定律的推論：來拒去留，從上向下看橫桿發(fā)生逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，故B、D正確。 3．(多選)如圖所示，當(dāng)磁鐵運(yùn)動(dòng)時(shí)，流過電阻的電流由A經(jīng)R到B，則磁鐵的運(yùn)動(dòng)可能是(　　) A．向下運(yùn)動(dòng) B．向上運(yùn)動(dòng) C．向左平移 D．以上都不可能 答案　BC 解析　此題可通過逆向思維應(yīng)用楞次定律來判定。由感應(yīng)電流方向A→R→B，應(yīng)用安培定則知感應(yīng)電流在線圈內(nèi)產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向應(yīng)是從上指向下，由楞次定律判得線圈內(nèi)磁通量的變化應(yīng)是向下減小或向上增加，由條形磁鐵的磁感線分布知線圈內(nèi)原磁場(chǎng)是向下的，故應(yīng)是磁通量減小，即磁鐵向上運(yùn)動(dòng)或向左、右平移，所以B、C正確。 4．如圖所示，金屬環(huán)所在區(qū)域存在著勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里。當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度逐漸增大時(shí)，內(nèi)、外金屬環(huán)中感應(yīng)電流的方向?yàn)? (　　) A．外環(huán)順時(shí)針、內(nèi)環(huán)逆時(shí)針 B．外環(huán)逆時(shí)針，內(nèi)環(huán)順時(shí)針 C．內(nèi)、外環(huán)均為逆時(shí)針 D．內(nèi)、外環(huán)均為順時(shí)針 答案　B 解析　首先明確研究的回路由外環(huán)和內(nèi)環(huán)共同組成，回路中包圍的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里且磁通量增加。由楞次定律可知兩環(huán)之間的感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相反，垂直于紙面向外，再由安培定則判斷出感應(yīng)電流的方向是在外環(huán)沿逆時(shí)針方向，在內(nèi)環(huán)沿順時(shí)針方向，故選項(xiàng)B正確。 5．掃描隧道顯微鏡(STM)可用來探測(cè)樣品表面原子尺寸上的形貌。為了有效隔離外界振動(dòng)對(duì)STM的擾動(dòng)，在圓底盤周邊沿其徑向?qū)ΨQ地安裝若干對(duì)紫銅薄板，并施加磁場(chǎng)來快速衰減其微小振動(dòng)，如圖所示。無擾動(dòng)時(shí)，按下列四種方案對(duì)紫銅薄板施加恒磁場(chǎng)；出現(xiàn)擾動(dòng)后，對(duì)于紫銅薄板上下及左右振動(dòng)的衰減最有效的方案是(　　) 答案　A 解析　根據(jù)題意，要使紫銅薄板振動(dòng)的衰減最有效，所施加的磁場(chǎng)應(yīng)使得紫銅薄板上下左右振動(dòng)時(shí)，通過板面的磁通量發(fā)生變化最顯著，產(chǎn)生感應(yīng)電流，使安培力的作用阻礙紫銅薄板的振動(dòng)最有效，而B、C、D三項(xiàng)中的薄板左右輕微振動(dòng)時(shí)，均并不會(huì)顯著引起磁通量的變化，A項(xiàng)中薄板上下、左右振動(dòng)時(shí)，通過板面的磁通量變化最顯著，故A項(xiàng)正確。 6．如圖，在方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一U形金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌平面與磁場(chǎng)垂直。金屬桿PQ置于導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌形成閉合回路PQRS，一圓環(huán)形金屬線框T位于回路圍成的區(qū)域內(nèi)，線框與導(dǎo)軌共面。現(xiàn)讓金屬桿PQ突然向右運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)開始的瞬間，關(guān)于感應(yīng)電流的方向，下列說法正確的是(　　) A．PQRS中沿順時(shí)針方向，T中沿逆時(shí)針方向 B．PQRS中沿順時(shí)針方向，T中沿順時(shí)針方向 C．PQRS中沿逆時(shí)針方向，T中沿逆時(shí)針方向 D．PQRS中沿逆時(shí)針方向，T中沿順時(shí)針方向 答案　D 解析　當(dāng)金屬桿PQ突然向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，回路PQRS垂直于紙面向里的磁通量增大，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，根據(jù)安培定則可得感應(yīng)電流為逆時(shí)針方向；感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)垂直紙面向外，T內(nèi)部由于垂直紙面向內(nèi)的磁通量不變，多了感應(yīng)電流產(chǎn)生的向外的磁場(chǎng)，根據(jù)楞次定律，圓環(huán)的感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，根據(jù)安培定則可得T中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為順時(shí)針方向，故D項(xiàng)正確。 7. 如圖所示，兩個(gè)相同的鋁環(huán)套在一根光滑絕緣桿上，將一條形磁鐵向左插入鋁環(huán)的過程中，兩環(huán)的運(yùn)動(dòng)情況是(　　) A．同時(shí)向左運(yùn)動(dòng)，間距增大 B．同時(shí)向左運(yùn)動(dòng)，間距不變 C．同時(shí)向左運(yùn)動(dòng)，間距變小 D．同時(shí)向右運(yùn)動(dòng)，間距增大 答案　C 解析　當(dāng)將一條形磁鐵向左插入鋁環(huán)的過程中，依據(jù)楞次定律可得：兩個(gè)圓環(huán)皆阻礙條形磁鐵的運(yùn)動(dòng)，對(duì)條形磁鐵施加一個(gè)向右的作用力。依據(jù)牛頓第三定律可得：條形磁鐵對(duì)兩個(gè)圓環(huán)皆有一個(gè)反作用力，使兩個(gè)圓環(huán)皆向左運(yùn)動(dòng)。依據(jù)磁場(chǎng)力的大小可知，右邊的圓環(huán)受到的反作用力較大，運(yùn)動(dòng)的平均速度較大，而左邊的圓環(huán)受到的反作用力較小，運(yùn)動(dòng)的平均速度較小，因此它們間的間距逐漸減小。另外，兩個(gè)圓環(huán)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向相同，依據(jù)安培定則和左手定則可以判斷，兩個(gè)圓環(huán)之間是相互吸引的，故間距變小，C正確。 8．(多選)如圖所示，水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動(dòng)的金屬棒PQ、MN，當(dāng)PQ在外力的作用下運(yùn)動(dòng)時(shí)，MN在磁場(chǎng)力的作用下向右運(yùn)動(dòng)，則PQ所做的運(yùn)動(dòng)可能是(　　) A．向右加速運(yùn)動(dòng) B．向左加速運(yùn)動(dòng) C．向右減速運(yùn)動(dòng) D．向左減速運(yùn)動(dòng) 答案　BC 解析　當(dāng)PQ向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，用右手定則可判定PQ中感應(yīng)電流的方向是由Q→P，由安培定則可知穿過L1的磁場(chǎng)方向向上；若PQ向右加速運(yùn)動(dòng)，則穿過L1的磁通量增加，用楞次定律可以判斷流過MN的感應(yīng)電流是從N→M的，用左手定則可判定MN受到向左的安培力，將向左運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；若PQ向右減速運(yùn)動(dòng)，流過MN的感應(yīng)電流方向、MN所受的安培力的方向均將反向，MN向右運(yùn)動(dòng)，所以選項(xiàng)C正確；同理可判斷選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 9．(多選)如圖甲所示，圓形線圈P靜止在水平桌面上，其正上方懸掛一相同的線圈Q，P和Q共軸，Q中通有變化的電流，電流隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示，P所受的重力為G，桌面對(duì)P的支持力為FN，則(　　) A．t1時(shí)刻，F(xiàn)N>G B．t2時(shí)刻，F(xiàn)N>G C．t3時(shí)刻，F(xiàn)NG，選項(xiàng)A正確；t2時(shí)刻Q中電流恒定，線圈P中無變化的磁場(chǎng)，不產(chǎn)生感應(yīng)電流，P只受重力G與桌面支持力FN作用而平衡，有FN＝G，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；同理在t4時(shí)刻Q中電流恒定，有FN＝G，選項(xiàng)D正確；t3時(shí)刻Q中電流為零，對(duì)P無磁場(chǎng)力作用，仍有FN＝G，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。 10．(多選)如圖所示，一塊長(zhǎng)方形光滑鋁板水平放在桌面上，鋁板右端拼接一根與鋁板等厚的條形磁鐵，一個(gè)質(zhì)量分布均勻的閉合鋁環(huán)以初速度v從板的左端沿中線向右端滾動(dòng)，則(　　) A．鋁環(huán)的滾動(dòng)速度將越來越小 B．鋁環(huán)將保持勻速運(yùn)動(dòng) C．鋁環(huán)的運(yùn)動(dòng)將逐漸偏向條形磁鐵的N極或S極 D．鋁環(huán)的運(yùn)動(dòng)速率會(huì)改變，但運(yùn)動(dòng)方向?qū)⒉粫?huì)發(fā)生改變 答案　AD 解析　由于鋁環(huán)沿中線向右滾動(dòng)時(shí)，磁通量不斷增大，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流，出現(xiàn)安培阻力，使其速度越來越小，故A正確、B錯(cuò)誤；鋁環(huán)沿中線運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的安培力與磁場(chǎng)方向垂直，與鋁環(huán)的運(yùn)動(dòng)方向相反，因此鋁環(huán)不會(huì)偏向磁鐵的N極或S極，故C錯(cuò)誤；鋁環(huán)的運(yùn)動(dòng)速率會(huì)改變，但運(yùn)動(dòng)方向?qū)⒉粫?huì)發(fā)生改變，當(dāng)鋁環(huán)的速度減為零時(shí)，磁通量不變，則沒有安培力出現(xiàn)，所以會(huì)停止，故D正確。 二、非選擇題(共3小題，40分) 11．(12分)如圖所示，試判定當(dāng)開關(guān)S閉合和斷開瞬間，線圈ABCD 中的感應(yīng)電流方向。 答案　S閉合時(shí)，感應(yīng)電流方向?yàn)锳→D→C→B→A； S斷開時(shí)，感應(yīng)電流方向?yàn)锳→B→C→D→A。 解析　當(dāng)S閉合的瞬間： 穿過回路的合磁場(chǎng)方向與電流I產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向相同，垂直紙面向外(如圖所示)，且磁通量增大； 由楞次定律知感應(yīng)電流磁場(chǎng)方向應(yīng)和B原相反，即垂直紙面向里； 由安培定則判知線圈ABCD中感應(yīng)電流方向是A→D→C→B→A。 當(dāng)S斷開時(shí)： 穿過回路的原磁場(chǎng)方向仍與電流I產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向相同，垂直紙面向外，但磁通量減??； 由楞次定律得知感應(yīng)電流磁場(chǎng)方向應(yīng)和B原相同，即垂直紙面向外； 由安培定則判知感應(yīng)電流方向是A→B→C→D→A。 12．(12分)在“研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”的實(shí)驗(yàn)中，首先按圖甲連接電路，以查明電流計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)方向與電流方向之間的關(guān)系；當(dāng)閉合開關(guān)S時(shí)，觀察到電流計(jì)指針向左偏，不通電時(shí)電流計(jì)指針停在正中央。然后按圖乙所示，將電流計(jì)與副線圈B連成一個(gè)閉合回路，將原線圈A、電池、滑動(dòng)變阻器和開關(guān)S串聯(lián)成另一個(gè)閉合電路。 (1)S閉合后，原線圈A插入副線圈B的過程中，電流計(jì)的指針將如何偏轉(zhuǎn)？ (2)線圈A放在線圈B中不動(dòng)時(shí)，指針如何偏轉(zhuǎn)？ (3)線圈A放在線圈B中不動(dòng)，將滑動(dòng)變阻器的滑片P向左滑動(dòng)時(shí)，電流計(jì)指針將如何偏轉(zhuǎn)？ (4)線圈A放在B中不動(dòng)，突然斷開S，電流計(jì)指針又將如何偏轉(zhuǎn)？ 答案　(1)向右偏轉(zhuǎn)　(2)不偏轉(zhuǎn)　(3)向右偏轉(zhuǎn) (4)向左偏轉(zhuǎn) 解析　由圖甲可知當(dāng)電流從電流計(jì)的正接線柱進(jìn)入時(shí)，電流計(jì)指針左偏，則電流從負(fù)接線柱進(jìn)入電流計(jì)時(shí)，指針將向右偏轉(zhuǎn)。由圖乙可知，當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，原線圈A中磁場(chǎng)的方向向上。 (1)將原線圈A插入副線圈B的過程中，B中磁場(chǎng)方向向上且磁通量增加，由楞次定律知，B線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向應(yīng)該向下，所以產(chǎn)生的感應(yīng)電流從電流計(jì)負(fù)接線柱流入電流計(jì)，故電流計(jì)的指針將向右偏轉(zhuǎn)。 (2)線圈A放在線圈B中不動(dòng)時(shí)，磁場(chǎng)不變，磁通量不變，無感應(yīng)電流產(chǎn)生，電流計(jì)指針不偏轉(zhuǎn)。 (3)將滑動(dòng)變阻器的滑片P向左滑動(dòng)時(shí)，線圈A中電流增強(qiáng)，線圈B中磁場(chǎng)方向向上且增強(qiáng)，由楞次定律知，B線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向下，故感應(yīng)電流從電流計(jì)負(fù)接線柱流入電流計(jì)，所以電流計(jì)的指針將向右偏轉(zhuǎn)。 (4)突然斷開S，B中磁場(chǎng)方向向上減弱，磁通量減少，由楞次定律知，B線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向應(yīng)向上，所以產(chǎn)生的感應(yīng)電流從電流計(jì)正接線柱流入電表，故電流計(jì)的指針將向左偏轉(zhuǎn)。 13．(16分)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)僅存在于邊長(zhǎng)為2l的正方形范圍內(nèi)，有一個(gè)電阻為R、邊長(zhǎng)為l的正方形導(dǎo)線框abcd，沿垂直于磁感線方向，以速度v勻速通過磁場(chǎng)，如圖所示，從ab進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)開始計(jì)時(shí)。 (1)畫出穿過線框的磁通量隨時(shí)間變化的圖象； (2)判斷線框中有無感應(yīng)電流。若有，請(qǐng)判斷出感應(yīng)電流的方向；若無，請(qǐng)說明理由。 答案　(1)見解析圖 (2)線框進(jìn)入磁場(chǎng)階段，線框中感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向；線框在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)階段，線框中無感應(yīng)電流；線框離開磁場(chǎng)階段，線框中感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向。 解析　線框穿過磁場(chǎng)的過程可分為三個(gè)階段：進(jìn)入磁場(chǎng)階段(只有ab邊切割磁感線)、在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)階段(ab、cd兩邊都切割磁感線)、離開磁場(chǎng)階段(只有cd邊切割磁感線)。 (1)①線框進(jìn)入磁場(chǎng)階段：t為0～，線框進(jìn)入磁場(chǎng)中的面積S＝lvt，與時(shí)間成正比，穿過線圈的磁通量Φ＝BS＝Blvt，t＝時(shí)，Φ＝BS＝Bl2。 ②線框在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)階段：t為～，穿過線框的磁通量為Φ＝Bl2，保持不變。 ③線框離開磁場(chǎng)階段：t為 ～，穿過線框的磁通量為Φ＝Bl＝3Bl2－Blvt，線性減小，t＝時(shí)為零。 故磁通量隨時(shí)間變化的圖象如圖所示。 (2)線框進(jìn)入磁場(chǎng)階段，穿過線框的磁通量增加，線框中將產(chǎn)生感應(yīng)電流。由楞次定律可知，感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向。 線框在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)階段，穿過線框的磁通量保持不變，無感應(yīng)電流產(chǎn)生。 線框離開磁場(chǎng)階段，穿過線框的磁通量減小，線框中將產(chǎn)生感應(yīng)電流。由楞次定律可知，感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向。