高考物理總復(fù)習(xí) 3-2-9-1 電磁感應(yīng)產(chǎn)生的條件 楞次定律

選修3-2第九章電磁感應(yīng)第1講電磁感應(yīng)產(chǎn)生的條件楞次定律圖9－1－141．實驗室有一個舊的學(xué)生直流電源，輸出端的符號模糊不清，無法分辨正負(fù)極．某同學(xué)設(shè)計了下面的判斷電源兩極的方法．在桌面上放一個小磁針，在小磁針東面放一個螺線管，如圖9－1－14所示，閉合開關(guān)后，小磁針指南的一端向東偏轉(zhuǎn)．下述判斷正確的是()A．電源A端是正極，在電源內(nèi)電流由A流向BB．電源B端是正極，在電源內(nèi)電流由A流向BC．電源A端是正極，在電源內(nèi)電流由B流向AD．電源B端是正極，在電源內(nèi)電流由B流向A解析：小磁針的N極向左偏，由右手螺旋定則，電流方向由B經(jīng)外電路流向A，電源B端是正極，在電源內(nèi)電流由A流向B.答案：B圖9－1－152．直導(dǎo)線ab放在如圖9－1－15所示的水平導(dǎo)體框架上，構(gòu)成一個閉合回路．長直導(dǎo)線cd和框架處在同一個平面內(nèi)，且cd和ab平行，當(dāng)cd中通有電流時，發(fā)現(xiàn)ab向左滑動．關(guān)于cd中的電流下列說法正確的是()A．電流肯定在增大，不論電流是什么方向B．電流肯定在減小，不論電流是什么方向C．電流大小恒定，方向由c到dD．電流大小恒定，方向由d到c解析：ab向左滑動，說明通過回路的磁通量在減小，通過回路的磁感應(yīng)強度在減弱，通過cd的電流在減小，與電流方向無關(guān)．答案：B圖9－1－163．(江門模擬)如圖9－1－16是某電磁沖擊鉆的原理圖，若突然發(fā)現(xiàn)鉆頭M向右運動，則可能是()A．開關(guān)S閉合瞬間B．開關(guān)S由閉合到斷開的瞬間C．開關(guān)S已經(jīng)是閉合的，變阻器滑片P向左迅速滑動D．開關(guān)S已經(jīng)是閉合的，變阻器滑片P向右迅速滑動解析：當(dāng)開關(guān)突然閉合時，左線圈上有了電流，產(chǎn)生磁場，而對于右線圈來說，磁通量增加，由楞次定律可知，為了阻礙磁通量的增加，鉆頭M向右運動遠(yuǎn)離左邊線圈，故A項正確；當(dāng)開關(guān)由閉合到斷開瞬間，穿過右線圈的磁通量要減少，為了阻礙磁通量的減少，鉆頭M要向左運動靠近左邊線圈，故B項錯誤；開關(guān)閉合時，當(dāng)變阻器滑片P突然向左滑動時，回路的電阻減小，回路電流增大，產(chǎn)生的磁場增強，穿過右線圈的磁通量增大，為了阻礙磁通量的增加，鉆頭M向右運動遠(yuǎn)離左邊線圈，故C項正確；當(dāng)變阻器滑片P突然向右滑動時，回路的電阻增大，回路電流減小，產(chǎn)生的磁場減弱，穿過右線圈的磁通量減少，為了阻礙磁通量的減少，鉆頭M向左運動靠近左邊線圈，故D項錯誤．答案：AC圖9－1－174．如圖9－1－17所示，通過水平絕緣傳送帶輸送完全相同的銅線圈，線圈均與傳送帶以相同的速度勻速運動．為了檢測出個別未閉合的不合格線圈，讓傳送帶通過一固定勻強磁場區(qū)域，磁場方向垂直于傳送帶，線圈進(jìn)入磁場前等距離排列，穿過磁場后根據(jù)線圈間的距離，就能夠檢測出不合格線圈，通過觀察圖形，判斷下列說法正確的是()A．若線圈閉合，進(jìn)入磁場時，線圈相對傳送帶向后滑動B．若線圈不閉合，進(jìn)入磁場時，線圈相對傳送帶向后滑動C．從圖中可以看出，第2個線圈是不合格線圈D．從圖中可以看出，第3個線圈是不合格線圈狀解析：由電磁感應(yīng)條件和楞次定律，A正確，B錯誤．由各線圈位置關(guān)系，C錯誤，D正確．答案：AD圖9－1－185．(·安徽，20)如圖9－1－18甲所示，一個電阻為R，面積為S的矩形導(dǎo)線框abcd，水平放置在勻強磁場中，磁場的磁感應(yīng)強度為B，方向與ad邊垂直并與線框平面成45°角，o、o′分別是ab邊和cd邊的中點．現(xiàn)將線框右半邊obco′繞oo′逆時針旋轉(zhuǎn)90°到圖9－1－18乙所示位置．在這一過程中，導(dǎo)線中通過的電荷量是()A.eq\f(\r(2)BS,2R)B.eq\f(\r(2)BS,R)C.eq\f(BS,R)D．0解析：根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可以導(dǎo)出感應(yīng)的電荷量為：Q＝eq\f(ΔΦ,R)；而ΔΦ＝B×eq\f(S,2)cos45°－eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(－B×\f(S,2)sin45°))＝BScos45°＝eq\f(\r(2),2)BS，故答案選A.答案：A1．如圖所示，四根等長的鋁管和鐵塊(其中C中鋁管不閉合，其他兩根鋁管和鐵管均閉合)豎直放置在同一豎直平面內(nèi)，分別將磁鐵和鐵塊沿管的中心軸線從管的上端由靜止釋放，忽略空氣阻力，則下列關(guān)于磁鐵和鐵塊穿過管的運動時間的說法正確的是()A．tA>tB＝tC＝tDB．tC＝tA＝tB＝tDC．tC>tA＝tB＝tDD．tC＝tA>tB＝tD解析：A中閉合鋁管不會被磁鐵磁化，但當(dāng)磁鐵穿過鋁管的過程中，鋁管可看成很多圈水平放置的鋁圈，據(jù)楞次定律知，鋁圈將發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，阻礙磁鐵的相對運動；因C中鋁管不閉合，所以磁鐵穿過鋁管的過程不發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，磁鐵做自由落體運動；鐵塊在B中鋁管和D中鐵管中均做自由落體運動，所以磁鐵和鐵塊在管中運動時間滿足tA>tC＝tB＝tD，A正確．答案：A圖9－1－192．兩根相互平行的金屬導(dǎo)軌水平放置于圖9－1－19所示的勻強磁場中，在導(dǎo)軌上接觸良好的導(dǎo)體棒AB和CD可以自由滑動．當(dāng)AB在外力F作用下向右運動時，下列說法中正確的是()A.導(dǎo)體棒CD內(nèi)有電流通過，方向是D→CB.導(dǎo)體棒CD內(nèi)有電流通過，方向是C→DC．磁場對導(dǎo)體棒CD的作用力向左D．磁場對導(dǎo)體棒AB的作用力向左解析：利用楞次定律.兩個導(dǎo)體棒與兩根金屬導(dǎo)軌構(gòu)成閉合回路，分析出磁通量增加，結(jié)合安培定則判斷回路中感應(yīng)電流的方向是B→A→C→D→B.以此為基礎(chǔ)，再判斷CD內(nèi)的電流方向，最后根據(jù)左手定則進(jìn)一步確定CD的受力方向，經(jīng)過比較可得正確答案.圖9－1－20答案：BD3．某研究性學(xué)習(xí)小組在探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象和楞次定律時，設(shè)計并進(jìn)行了如下實驗：如圖9－1－20，矩形金屬線圈放置在水平薄玻璃板上，有兩塊相同的蹄形磁鐵，相對固定，四個磁極之間的距離相等．當(dāng)兩塊磁鐵勻速向右通過線圈位置時，線圈靜止不動，那么線圈所受摩擦力的方向是()A．先向左，后向右B．先向左，后向右，再向左C．一直向右D．一直向左解析：根據(jù)楞次定律的推廣意義，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場會阻礙原來磁通量變化，線圈相對磁鐵“來拒去留”，即當(dāng)磁鐵靠近時它們互相排斥，線圈受到向右的斥力，當(dāng)磁鐵遠(yuǎn)離時，線圈受到向右的引力，線圈靜止不動，故線圈受到玻璃板對它的靜摩擦力方向始終向左．答案：D圖9－1－214．如圖9－1－21所示，一根長導(dǎo)線彎曲成如圖所示形狀，通以直流電I，正中間用絕緣線懸掛一金屬環(huán)C，環(huán)與導(dǎo)線處于同一豎直平面內(nèi)．在電流I增大的過程中，下列敘述正確的是()A．金屬環(huán)中無感應(yīng)電流產(chǎn)生B．金屬環(huán)中有順時針方向的感應(yīng)電流C．懸掛金屬環(huán)C的豎直線中的張力不變D．金屬環(huán)C仍能保持靜止?fàn)顟B(tài)解析：導(dǎo)線中的電流在金屬環(huán)C內(nèi)產(chǎn)生的合磁通量向里，故電流I增大的過程中，金屬環(huán)C中的磁通量向里增大，由安培定則及楞次定律知金屬環(huán)中有逆時針方向的感應(yīng)電流，故A、B選項錯．由對稱性及左手定則知金屬環(huán)受到了豎直向下的安培力的作用且隨著電流I增大而增大，金屬環(huán)C仍能保持靜止?fàn)顟B(tài)，故C項錯，D項正確．答案：D圖9－1－225．某同學(xué)在學(xué)習(xí)了法拉第電磁感應(yīng)定律之后，自己制作了一個手動手電筒，如圖9－1－22是手電筒的簡單結(jié)構(gòu)示意圖，左右兩端是兩塊完全相同的條形磁鐵，中間是一根絕緣直桿，由絕緣細(xì)銅絲繞制的多匝環(huán)形線圈只可在直桿上自由滑動，線圈兩端接一燈泡，晃動手電筒時線圈也來回勻速滑動，燈泡就會發(fā)光，其中O點是兩磁極連線的中點，a、b兩點關(guān)于O點對稱，則下列說法中正確的是()A．線圈經(jīng)過O點時穿過的磁通量最小B．線圈經(jīng)過O點時受到的磁場力最大C．線圈沿不同方向經(jīng)過b點時所受的磁場力方向相反D．線圈沿同一方向經(jīng)過a、b兩點時其中的電流方向相同解析：畫出磁鐵間的磁場分布圖可知，靠近兩極處磁感應(yīng)強度最大，O點處磁感應(yīng)強度最小，故線圈經(jīng)過O點時穿過的磁通量最小，其所受磁場力也最小，故A項正確，B項錯誤；線圈沿不同方向經(jīng)過b點時感應(yīng)電流方向相反，其所受的磁場力方向也相反，C項正確；線圈沿同一方向經(jīng)過a、b兩點時磁場方向相同，但其變化的方向相反，故電流方向相反，D錯誤．答案：AC圖9－1－236．電阻R、電容器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9－1－23所示，現(xiàn)使磁鐵開始下落，在N極接近線圈上端的過程中，流過R的電流方向和電容器極板的帶電情況是()A．從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，上極板帶正電D．從b到a，下極板帶正電解析：在N極接近線圈上端的過程中．通過線圈的磁感線方向向下，磁通量增大，由楞次定律可判定流過線圈的電流方向向下，外電路電流由b流向a，同時線圈作為電源，下端應(yīng)為正極，則電容器下極板電勢高，帶正電．答案：D圖9－1－247．如圖9－1－24甲所示，長直導(dǎo)線與閉合線框位于同一平面內(nèi)，長直導(dǎo)線中的電流i隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示．在0～eq\f(T,2)時間內(nèi)，長直導(dǎo)線中電流向上，則線框中感應(yīng)電流的方向與所受安培力情況是()A．0～T時間內(nèi)線框中感應(yīng)電流方向為順時針方向B．0～T時間內(nèi)線框中感應(yīng)電流方向為先順時針方向后逆時針方向C．0～T時間內(nèi)線框受安培力的合力向左D．0～eq\f(T,2)時間內(nèi)線框受安培力的合力向右，eq\f(T,2)～T時間內(nèi)線框受安培力的合力向左解析：0～eq\f(T,2)時間內(nèi)，電流i在減小，閉合線框內(nèi)的磁通量必然在減小，由楞次定律可以判斷線框中感應(yīng)電流方向為順時針方向，而且0～eq\f(T,2)時間內(nèi)線框受安培力的合力應(yīng)向左；同理，可以判斷在eq\f(T,2)～T時間內(nèi)，電流i在反向增大，閉合線框內(nèi)的磁通量必然在增大，由楞次定律可以判斷線框中感應(yīng)電流方向也為順時針方向，故A項對B項錯；而且eq\f(T,2)～T時間內(nèi)線框受安培力的合力應(yīng)向右，C、D錯誤．答案：A圖9－1－258．繞有線圈的鐵芯直立在水平桌面上，鐵芯上套著一個鋁環(huán)，線圈與電源、開關(guān)相連，如圖9－1－25所示．線圈上端與電源正極相連，閉合開關(guān)的瞬間，鋁環(huán)向上跳起．若保持開關(guān)閉合，則()A．鋁環(huán)不斷升高B．鋁環(huán)停留在某一高度C．鋁環(huán)跳起到某一高度后將回落D．如果電源的正、負(fù)極對調(diào)，觀察到的現(xiàn)象不變解析：開關(guān)閉合瞬間，鋁環(huán)中的磁通量增加，產(chǎn)生的感應(yīng)電流受到安培力作用使鋁環(huán)運動，運動的效果阻礙磁通量的變化，所以鋁環(huán)向上跳起，開關(guān)閉合后，線圈周圍的磁場恒定，則鋁環(huán)將回落，所以A、B兩項錯誤，C項正確；當(dāng)電源的正負(fù)極對調(diào)后現(xiàn)象同上，D項正確．答案：CD圖9－1－269．(·海南單科，4)一長直鐵芯上繞有一固定線圈M，鐵芯右端與一木質(zhì)圓柱密接，木質(zhì)圓柱上套有一閉合金屬環(huán)N，N可在木質(zhì)圓柱上無摩擦移動．M連接在如圖9－1－26所示的電路中，其中R為滑線變阻器，E1和E2為直流電源，S為單刀雙擲開關(guān)，下列情況中，可觀測到N向左運動的是()A．在S斷開的情況下，S向a閉合的瞬間B．在S斷開的情況下，S向b閉合的瞬間C．在S已向a閉合的情況下，將R的滑動頭向c端移動時D．在S已向a閉合的情況下，將R的滑動頭向d端移動時解析：由楞次定律及左手定則可知：只要線圈中電流增強，即穿過N的磁通量增加，則N受排斥而向右運動，只要線圈中電流減弱，即穿過N的磁通量減少，則N受吸引而向左運動．故C選項正確．答案：C圖9－1－2710．如圖9－1－27所示，金屬棒ab置于水平放置的金屬導(dǎo)體框架cdef上，棒ab與框架接觸良好．從某一時刻開始，給這個空間施加一個斜向上的勻強磁場，并且磁場均勻增加，ab棒仍靜止，在磁場均勻增加的過程中，關(guān)于ab棒受到的摩擦力，下列說法正確的是()A．摩擦力大小不變，方向向右B．摩擦力變大，方向向右C．摩擦力變大，方向向左D．摩擦力變小，方向向左解析：本題考查電磁感應(yīng)定律和平衡條件．由法拉第電磁感應(yīng)定律，ab中產(chǎn)生的電流的大小恒定，方向由b到a，由左手定則，ab受到的安培力方向向左下方，F(xiàn)＝BIL，由于B均勻變大，F(xiàn)變大，F(xiàn)的水平分量Fx變大，靜摩擦力Ff＝Fx變大，方向向右，B正確，本題難度中等．答案：B圖9－1－2811．年9月25日，我國“神舟七號”載人飛船發(fā)射成功，在離地面大約200km的太空運行．假設(shè)載人艙中有一邊長為50cm的正方形導(dǎo)線框，在宇航員操作下由水平方向轉(zhuǎn)至豎直方向，此時地磁場磁感應(yīng)強度B＝4×10－5T，方向如圖9－1－28所示．(1)該過程中磁通量的改變量是多少？(2)該過程線框中有無感應(yīng)電流？設(shè)線框電阻為R＝0.1Ω，若有電流則通過線框的電量是多少？(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)解析：(1)設(shè)線框在水平位置時法線n方向豎直向上，穿過線框的磁通量Φ1＝BScos53°＝6.0×10－6Wb.當(dāng)線框轉(zhuǎn)至豎直位置時，線框平面的法線方向水平向右，與磁感線夾角θ＝143°，穿過線框的磁通量Φ2＝BScos143°＝－8.0×10－6Wb該過程磁通量的改變量大小ΔΦ＝Φ1－Φ2＝1.4×10－5Wb.(2)因為該過程穿過閉合線框的磁通量發(fā)生了變化，所以一定有感應(yīng)電流．根據(jù)電磁感應(yīng)定律得，eq\x\to(I)＝eq\f