最新人教版高中物理选修3-2第四章《楞次定律》达标训练
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更上一层楼基础·巩固·达标1.如图4-4-13所示,AB为大小形状均相同且内壁光滑、使用不同材料做成的圆管,竖直固定在相同的高度,两个相同的磁性小球,同时从A、B管上端的管口无初速释放,穿过A管的小球比穿过B管的小球先落到地面。
下面关于两管的描述中可能正确的是()图4-4-13A.A管是用塑料制成的,B管是用铜制成的B.A管是用铝制成的,B管是用胶木制成的C.A管是用胶木制成的,B管是用塑料制成的D.A管是用胶木制成的,B管是用铝制成的思路解析:本题考查的是对楞次定律内容的理解。
由题意可知A管是塑料制的,B管是导体。
B管中小球下落时,产生感应电流,根据楞次定律感应电流的磁场要阻碍磁体的下落。
故此,选项A正确,B、C、D错。
答案:A2.如图4-4-14所示,当导线ab在电阻不计的金属导轨上滑动时,线圈c向右摆动,则ab 的运动情况是()A.向左或向右匀速运动B.向左或向右减速运动C.向左或向右加速运动D.只能向右匀加速运动图4-4-14思路解析:当导线ab在导轨上滑行时,线圈c向右动,说明穿过线圈的磁通量正在减少,即右侧回路中的感应电流减小,根据法拉第电磁感应定律导线正在减速运动与方向无关,故此A、C、D错,B正确。
答案:B3.如图4-4-15所示,螺线管B置于闭合金属圆环A的轴线上,当B中通过的电流减小时,则()图4-4-15A.环A有缩小的趋势B.环A有扩张的趋势C.螺线管B有缩短的趋势D.螺线管B有伸长的趋势思路解析:当B中的电流减小时,通过圆环A的磁通量减少,根据楞次定律感应电流的磁场将阻碍原磁场的减小,采取的措施是缩小自身的面积,故此,选项B错,A正确。
又因为B相当于多个小圆环的串联,根据右手定则每个小圆环有相当于一个小磁针,当电流减小时彼此之间的作用力减小故此弹簧有伸长趋势,所以选项C错,D正确。
答案:AD4.如图4-4-16所示,两轻质闭合金属圆环,穿挂在一根光滑水平绝缘直杆上,原来处于静止状态。
当条形磁铁的N极自右向左插入圆环时,两环的运动情况是…()图4-4-16A.同时向左运动,两环间距变大B.同时向左运动,两环间距变小C.同时向右运动,两环间距变大D.同时向右运动,两环间距变小思路解析:当条形磁铁向左插入铝环的过程中,对于两个铝环磁通量均增加,根据楞次定律感应电流的磁场将阻碍磁场的增加,采取措施是两者都向左运动。
另外,两铝环产生的感应电流方向相同,依据安培定则和左手定则可以判断两个圆环之间是相互吸引的。
所以选项A、C、D错,B正确。
答案:B5.如图4-4-17所示,螺线管CD的导线绕法不同,当磁铁AB插入螺线管时,电路中产生图示方向的感应电流,下列关于螺线管极性的判断正确的是()图4-4-17A.C端一定是N极B.C端一定是S极C.C端的极性一定与磁铁B端的极性相同D.无法判断极性的关系,因螺线管的绕法不同思路解析:磁铁向下运动时,螺线管中的磁通量增加,根据楞次定律的阻碍思想,感应电流的磁场将阻碍原磁场的增加,由于条形磁铁的极性不确定,所以也不能确定C的极性,故A、B选项错。
感应电流的磁场阻碍原磁场的增加将采取阻碍条形磁铁的相对运动,即“来拒去留”,根据磁极间的相互作用,所以C端的极性一定与B端的相同,故选项C正确。
答案:C6.1931年英国物理学家狄拉克从理论上预言:存在只有一个磁极的粒子,即“磁单极子”。
1982年,美国物理学家卡布莱设计了一个寻找磁单极子的实验。
他设想,如果一个只有N极的磁单极子从上向下穿过如图4-4-18所示的超导线圈,那么,从上向下看,超导线圈上将出现…()图4-4-18A.先是逆时针方向的感应电流,然后是顺时针方向的感应电流B.先是顺时针方向的感应电流,然后是逆时针方向的感应电流C.顺时针方向持续流动的感应电流D.逆时针方向持续流动的感应电流思路解析:只有N极的磁单极子穿过超导线圈时,线圈中的磁通量从上向下看先方向向下的增加,然后方向向上减少,根据楞次定律感应电流的磁场始终是逆时针方向的持续电流,所以选项D正确,选项A、B、C错。
答案:D7.(经典回放)如图4-4-19所示,为地磁场磁感线的示意图,在北半球地磁场的竖直分量向下,飞机在我国上空匀速巡航,机翼保持水平,飞行高度不变,由于地磁场的作用,金属机翼上有电势差,设飞行员左方机翼末端处的电势为U1,右方机翼末端处的电势为U2()图4-4-19A.若飞机从西往东飞,U1比U2高B.若飞机从东往西飞,U2比U1高C.若飞机从南往北飞,U1比U2高D.若飞机从北往南飞,U2比U1高思路解析:本题要判断机翼两端电势高低,实质上要判断“飞机”这个等效电源的电动势方向,电动势的方向与感应电流方向相同。
通过分析飞机机翼切割磁感线,与地球磁场的水平分量无关,只与竖直分量有关。
再结合地理知识(我国处在北半球)确定磁场方向的竖直分量向下,再结合运动方向(要注意飞行员的前方与飞机飞行方向一致的方向,从而明确飞行员的左,右方)利用右手定则判定,A、C选项正确,B、D选项错。
答案:AC8.圆形导体环用一根轻质细杆悬挂在O点,导体环可以在竖直平面里来回摆动,空气阻力和摩擦力均可不计。
在如图4-4-20所示的虚线正方形区域,有匀强磁场垂直于圆环的振动面指向纸内。
下列说法中正确的有()图4-4-20A.此摆开始振动时机械能不守恒B.导体环进入磁场和离开磁场时,环中感应电流的方向肯定 相反C.导体环通过最低位置时,环中感应电流最大D.到最后此摆在匀强磁场中振动时,机械能守恒思路解析:开始时导体环再进入和穿出磁场的过程中,有感应电流产生,这部分电能是由机械能转化来的,所以选项A正确;根据楞次定律,导体环在进入磁场和穿出磁场时感应电流方向相反,所以选项B正确;当导体环全部进入磁场时,无感应电流,在最低点时导体环的动能最大,所以选项C错;最后导体环在磁场中摆动时,无感应电流产生,又不计阻力,所以机械能守恒,所以选项D正确。
答案:ABD综合·应用·创新9.(2006天津理综)在竖直向上的匀强磁场中,水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈,规定线圈中感应电流的正方向如图4-4-21所示,当磁场的磁感应强度B 随时间t 如图4-4-22变化时,图4-4-23中正确表示线圈中感应电动势E 变化的是( )图4-4-21 图4-4-22图4-4-23思路解析:由法拉第电磁感应定律,E=nt ∆∆φ=n t BS ∆∆,在t=0-(-t )=1 s ,B 均匀增大,则tR ∆∆为一恒量,则E 为一恒量,再由愣次定律,可判断感应电动势为顺时针方向,则电动势为正值,在t=1-(-t)=3s ,B 不变化,则感应电动势为零,在t=3-(-t)=5 s ,B 均匀增大,则t R ∆∆为一恒量,但B 变化的较慢,则E 为一恒量,但比t=0-(-t)=1 s 小,再由楞次定律,可判断感应电动势为逆时针方向,则电动势为负值,所以A 选项正确。
答案:A10.(2005全国理综Ⅲ)如图4-4-24所示,闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁,磁铁的N极朝下。
当磁铁向下运动时(但未插入线圈内部)()图4-4-24A.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同,磁铁与线圈相互吸引B.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同,磁铁与线圈相互排斥C.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反,磁铁与线圈相互吸引D.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反,磁铁与线圈相互排斥思路解析:由题意可知穿过线圈的磁场方向向下,磁体向下运动造成磁通量增加,由楞次定律判断感应电流的磁场方向与磁铁的磁场方向相反,由此可以判断闭合线圈的上端为N极,则其感应电流的方向与题图中所标电流方向相同,磁铁与线圈相互排斥。
故选项B是正确的。
答案:B11.(2005北京理综)现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关如图4-4-25连接,在开关闭合、线圈A放在线圈B中的情况下,某同学发现当他将滑动变阻器的滑动端P向左加速滑动时,电流计指针向右偏转。
由此可以判断()图4-4-25A.线圈A向上移动或滑动变阻器滑动端P向右加速滑动,都能引起电流计指针向左偏转B.线圈A中铁芯向上拔出或断开开关,都能引起电流计指针向右偏转C.滑动变阻器的滑动端P匀速向左或匀速向右滑动,都能使电流计指针静止在中央D.因为线圈A、线圈B的绕线方向未知,故无法判断电流计指针偏转的方向思路解析:由于变阻器滑动头P向左加速滑动时,可使B中磁场减小而产生的电流为I0。
当P向右加速滑动时B中磁通量增加,而产生的电流为I1与I0方向相反,所以指针应向左偏,而线圈A向上运动时,可使B中磁通量减小。
激发的B中的感应电流与I0同向,指针向右偏,故A错误;A中铁芯向上拔出或断开开关,激发的B中感应电流与I0同向,电流计指针向右偏转,选项B正确;C项中应有感应电流指针应偏转,故C错误;因为无需明确感应电流的具体方向,故D错误。
答案:B12.(2006北京海淀高三模拟)如图4-4-26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4-4-26乙所示。
在0~T/2时间内,直导线中电流向上,则在T/2~T时间内,线框中感应电流的方向与所受安培力情况是()图4-4-26A.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思路解析:在T/2~T 时间内,直导线中的电流方向向下增大,穿过线圈的磁通量垂直纸面向外增加,由楞次定律知感应电流方向为顺时针,线圈所受安培力由右手定则可知向右,所以C 正确。
答案:C13.如图4-4-27(a )所示,一平行光滑轨道放置在水平面上,两轨道间距L=0.2 m ,电阻R =1.0Ω。
有一导体杆静止地放在轨道上,与两轨道垂直,杆与轨道的电阻皆可忽略不计,整个装置处于磁感应强度为B=0.5 T 的匀强磁场中,磁场的方向垂直于轨道面向下,现用一外力F 与时间t 的关系如图(b )所示,求杆的质量m 和加速度a 。
图4-4-27思路解析:本题是一道电磁感应与力学知识相结合的问题,综合性较强,涉及到力和运动。
导体杆向右运动时切割磁感线,回路中产生感应电流,分析其受力:水平方向上,安培力和外力F,由题意导体杆匀加速运动,所以合外力恒定,即F -F 安=ma ;根据法拉第电磁感应定律求出安培力的表达式,再结合图形既可解题。
解:导体杆与光滑轨道、电阻R 组成闭合回路,当杆向右运动时在回路中产生感应电流,杆在外力和安培力作用下匀加速运动。
经时间t 速度为v ,则有v=at杆切割磁感线,产生感应电动势,由法拉第电磁感应定律:E=BLv由右手定则判断感应电流方向为逆时针方向。