高三物理知识点总复习课时提升作业27.doc

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课时提升作业(二十六)
电磁感应现象　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。多选题已在题号后标出)
1.(多选)如图所示,在条形磁铁的中央位置的正上方水平固定一铜质圆环。以下判断中正确的是(　　)
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】选B、C。圆环下落时磁通量不变化,无感应电流产生,下落过程中无其他能量转化,故机械能守恒,所以A、D错误,B、C正确。
2.(多选)如图所示,“U”形金属框架固定在水平面上,金属杆ab与框架间无摩擦,整个装置处于竖直方向的磁场中。若因磁场的变化使杆ab向右运动,则磁感应强度(　　)
A.方向向下并减小 B.方向向下并增大
C.方向向上并增大 D.方向向上并减小
【解析】选A、D。因磁场变化,发生电磁感应现象,杆ab中的感应电流受磁场力的作用向右运动,使得回路的磁通量有增加的趋势,说明原磁场必定减弱,即磁感应强度正在减小,与方向无关,因此选A、D。
3.如图所示,当磁铁突然向铜环运动时,铜环的运动情况是(　　)

A.向右运动 B.向左运动
C.静止不动 D.不能判定
【解析】选A。产生磁场的物体与闭合线圈之间的相互作用力可概括为四个字“来拒去留”。磁铁向右运动时,铜环产生的感应电流总是阻碍导体与磁体间的相对运动,则磁铁和铜环之间有排斥作用,故铜环向右运动,A项正确。
4.(多选)如图所示,一个矩形线框从匀强磁场的上方自由落下,进入匀强磁场中,然后再从磁场中穿出。已知匀强磁场区域的宽度L大于线框的高度h,下列说法正确的是(　　)
A.线框只在进入和穿出磁场的过程中,才有感应电流产生
B.线框从进入到穿出磁场的整个过程中,都有感应电流产生
C.线框在进入和穿出磁场的过程中,都是机械能转化成电能
D.整个线框都在磁场中运动时,机械能转化成电能
【解析】选A、C。根据感应电流产生的条件可知,线圈进入和穿出磁场过程中有感应电流,全部进入磁场时无感应电流,故A对、B错。产生感应电流时,机械能转化成电能,故C对、D错。所以本题选A、C。

【加固训练】(多选)如图所示,a、b是平行金属导轨,匀强磁场垂直导轨平面,c、d是分别串有电压表和电流表的金属棒,它们与导轨接触良好,当c、d在导轨上运动时,下列哪种情况中两表均有示数(　　)
A.c、d以相同速度向右运动
B.c、d以相同速率相向运动
C.c、d均向右运动,且vc>vd
D.d不动,c向左运动
【解析】选B、C、D。电表中有电流流过时,电表才会有示数,A中回路的磁通量不变,不会产生感应电流,故两表均无示数;B、C、D中磁通量均发生变化,产生感应电流,故两表均有示数,故选B、C、D。
5.如图所示,圆环形导体线圈a平放在水平桌面上,在线圈a的正上方固定一竖直螺线管b,二者轴线重合,螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路。若将滑动变阻器的滑片P向上滑动,下面的说法中正确的是(　　)
A.穿过线圈a的磁通量变大
B.线圈a有收缩的趋势
C.线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流
D.线圈a对水平桌面的压力FN将增大
【解析】选C。P向上滑动,回路电阻增大,电流减小,磁场减弱,穿过线圈a的磁通量变小,根据楞次定律,线圈a的面积应增大,A、B错;由于线圈a中磁通量减小,根据楞次定律知线圈a中感应电流应为俯视顺时针方向,C对;由于线圈a中磁通量减小,根据楞次定律,线圈a有阻碍磁通量减小的趋势,可知线圈a对水平桌面的压力FN减小,D错。
6.如图,一质量为m的条形磁铁用细线悬挂在天花板上,细线从一水平金属圆环中穿过。现将环从位置Ⅰ释放,环经过磁铁到达位置Ⅱ。设环经过磁铁上端和下端附近时细线的张力分别为T1和T2,重力加速度大小为g,则(　　)
A.T1>mg,T2>mg B.T1<mg,T2<mg
C.T1>mg,T2<mg D.T1<mg,T2>mg
【解析】选A。无论环经过磁铁上端还是下端,通过环的磁通量都发生变化,环里感应出电流,环受到向上的阻力,对环做负功,使环的机械能减小,电能增加,根据牛顿第三定律,环对磁铁有向下的作用力,细线的拉力大于磁铁重力,选项A正确,其他选项错误。
【总结提升】电磁感应现象的灵活分析
(1)明确产生感应电流的原因：这是分析电磁感应现象的关键。
(2)感应电流的效果：指感应电流由于受安培力而产生的结果,如阻碍导体棒相对磁场运动或使线圈发生形变等。
(3)可以根据变化的起因,依次利用各定则或定律得出结果,也可以从结果开始,逆向思考,直接做出判断。
7.如图所示,一圆形金属线圈放置在水平桌面上,匀强磁场垂直桌面竖直向下,过线圈上A点作切线OO′,OO′与线圈在同一平面上。在线圈以OO′为轴翻转180°的过程中,线圈中电流流向(　　)
A.始终由A→B→C→A
B.始终由A→C→B→A
C.先由A→C→B→A再由A→B→C→A
D.先由A→B→C→A再由A→C→B→A
【解题指南】解答本题时应把握以下两点：
(1)把线圈的转动过程分成两段进行分析。
(2)当线圈转动90°以后,要从另一角度观察电流的方向。
【解析】选A。线圈从图示位置转过90°过程中,穿过线圈正面向里的磁通量减少,感应电流方向为A→B→C→A;继续转动线圈至90°～180°的过程中,穿过线圈反面的磁通量向里增加,感应电流方向仍为A→B→C→A。故本题只有A正确。
8.老师让学生观察一个物理小实验：一轻质横杆两侧各固定一金属环,横杆可绕中心点自由转动,老师拿一条形磁铁插向其中一个小环,后又取出插向另一个小环,同学们看到的现象是(　　)
A.磁铁插向左环,横杆发生转动
B.磁铁插向右环,横杆发生转动
C.把磁铁从左环中拔出,左环会跟着磁铁运动
D.把磁铁从右环中拔出,右环不会跟着磁铁运动
【解析】选B。当磁铁插向右环时,由于环中产生感应电流,横杆发生转动;磁铁插向左环,由于左环不闭合,没有感应电流产生,横杆不发生转动,选项A错误、B正确;把磁铁从左环中拔出,左环不会跟着磁铁运动,把磁铁从右环中拔出,右环会跟着磁铁运动,选项C、D错误。
【加固训练】如图所示,均匀带正电的绝缘圆环a与金属圆环b同心共面放置,当a绕O点在其所在平面内旋转时,b中产生顺时针方向的感应电流,且具有收缩趋势,由此可知,圆环a(　　)
A.顺时针加速旋转　　　 B.顺时针减速旋转
C.逆时针加速旋转 D.逆时针减速旋转
【解析】选B。由楞次定律知,欲使b中产生顺时针方向的电流,则a环内磁场应向里减弱或向外增强,a环的旋转情况应该是顺时针减速或逆时针加速,由于b环又有收缩趋势,说明a环外部磁场向外,内部向里,故选B。
9.如图所示,螺线管的导线的两端与两平行金属板相接,一个带负电的小球用丝线悬挂在两金属板间,并处于静止状态,若条形磁铁突然插入线圈时,小球的运动情况是(　　)
A.向左摆动 B.向右摆动
C.保持静止 D.无法判断
【解析】选A。当条形磁铁的S极突然插入线圈中时,由楞次定律可判知线圈中产生感应电流,该电流瞬间给金属板充电,使左侧极板带正电,右板带负电,所以带负电小球受电场力方向向左,故本题只有选项A正确。
10.(多选)如图甲所示,水平放置的平行金属导轨连接一个平行板电容器C和电阻R,导体棒MN放在导轨上且接触良好,整个装置放于垂直导轨平面的磁场中,磁感应强度B的变化情况如图乙所示(图示磁感应强度方向为正),MN始终保持静止,则0～t2时间(　　)

A.电容器C的电荷量大小始终没变
B.电容器C的a板先带正电后带负电
C.MN所受安培力的大小始终没变
D.MN所受安培力的方向先向右后向左
【解析】选A、D。当磁感应强度均匀变化时,回路中产生恒定的感应电动势,电容器C的电荷量大小始终没变,选项A正确、B错误;由于磁感应强度的变化,MN所受安培力的大小变化,MN所受安培力的方向先向右后向左,选项C错误、D正确,故本题选A、D。
【加固训练】两块水平放置的金属板,板间距离为d,用导线将两块金属板与一线圈连接,线圈中存在方向竖直向上、大小变化的磁场,如图所示。两板间有一带正电的油滴恰好静止,则磁场的磁感应强度B随时间变化的图像是(　　)

【解析】选C。带电油滴静止时受力平衡,可知板间电场为匀强电场,线圈中的磁通量应均匀变化,故选项A、D错误。由于油滴带正电,极板下板应带正电,根据楞次定律可判知穿过线圈的磁通量应均匀减少,故B错误,C正确。

二、计算题(本题共2小题,共30分。需写出规范的解题步骤)
11.(15分)磁感应强度为B的匀强磁场仅存在于边长为2l的正方形范围内,有一个电阻为R、边长为l的正方形导线框abcd,沿垂直于磁感线方向,以速度v匀速通过磁场,如图所示,从ab进入磁场时开始计时,到线框离开磁场为止。
(1)画出穿过线框的磁通量随时间变化的图像。
(2)判断线框中有无感应电流。若有,说明感应电流的方向。
【解析】(1)当ab边进入磁场时,穿过线框的磁通量均匀增加,在t1=时线框全部进入磁场,磁通量Φ=Bl2不变化;当在t2=时,ab边离开磁场,穿过线框的磁通量均匀减少到零,所以该过程的Φ-t图像如图所示。
(2)ab边进入磁场时有感应电流,根据右手定则可判知感应电流方向为逆时针;ab边离开磁场时有感应电流,根据右手定则可判知感应电流方向为顺时针;中间过程t1～t2磁通量不变化,没有感应电流。
答案：见解析
12.(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。t=0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t=0开始,磁感应强度B应怎样随时间t变化?请推导出这种情况下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t=0时刻,穿过线圈平面的磁通量为
Φ1=B0S=B0l2
设t时刻的磁感应强度为B,此时磁通量为
Φ2=Bl(l+vt),由Φ1=Φ2,得B=。
答案：见解析
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沁园春·雪 <毛泽东>
北国风光，千里冰封，万里雪飘。
望长城内外，惟余莽莽；
大河上下，顿失滔滔。
山舞银蛇，原驰蜡象，
欲与天公试比高。
须晴日，看红装素裹，分外妖娆。
江山如此多娇，引无数英雄竞折腰。
惜秦皇汉武，略输文采；
唐宗宋祖，稍逊风骚。
一代天骄，成吉思汗，
只识弯弓射大雕。
俱往矣，数风流人物，还看今朝。
希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德

薄雾浓云愁永昼， 瑞脑消金兽。 佳节又重阳， 玉枕纱厨， 半夜凉初透。
东篱把酒黄昏后， 有暗香盈袖。 莫道不消魂， 帘卷西风， 人比黄花瘦。

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