选修3-2第9章电磁感应强化训练1

电磁感应强化训练1

1.

图9－1－10

如图9－1－10所示, 绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和开关组成闭合电路, 在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环A, 下列各种情况中铜环A中没有感应电流的是( )

A. 线圈中通以恒定的电流

B. 通电时, 使滑动变阻器的滑片P匀速移动

C. 通电时, 使滑动变阻器的滑片P加速移动

D. 将开关突然断开的瞬间

解析: 选A.当线圈中通恒定电流时, 产生的磁场为稳定磁场, 通过铜环A的磁通量不发生变化, 不会产生感应电流.

2. (2011·高考上海单科卷)如图9－1－11, 磁场垂直于纸面, 磁感应强度在竖直方向均匀分布,

水平方向非均匀分布. 一铜制圆环用丝线悬挂于O点, 将圆环拉至位置a后无初速释放, 在圆环从a摆向b的过程中(

)

图9－1－11

A. 感应电流方向先逆时针后顺时针再逆时针

B. 感应电流方向一直是逆时针

C. 安培力方向始终与速度方向相反

D. 安培力方向始终沿水平方向

解析: 选A D.圆环从位置a运动到磁场分界线前, 磁通量向里增大, 感应电流为逆时针; 跨越分界线过程中, 磁通量由向里最大变为向外最大, 感应电流为顺时针; 再摆到b的过程中,

磁通量向外减小, 感应电流为逆时针, 所以选A; 由于圆环所在处的磁场, 上下对称, 所受安培力竖直方向平衡, 因此总的安培力沿水平方向, 故D正确.

3. 如图9－1－12甲所示, 两个闭合圆形线圈A、B的圆心重合, 放在同一水平面内, 线圈A中通以如图乙所示的变化电流, t＝0时电流方向为顺时针(如图中箭头所示). 在t1～t2时间内,

对于线圈B, 下列说法中正确的是( )

图9－1－12

A. 线圈B内有顺时针方向的电流, 线圈有扩张的趋势

B. 线圈B内有顺时针方向的电流, 线圈有收缩的趋势

C. 线圈B内有逆时针方向的电流, 线圈有扩张的趋势

D. 线圈B内有逆时针方向的电流, 线圈有收缩的趋势

解析: 选A.在t1～t2时间内, 通入线圈A中的电流是正向增大的, 即逆时针方向增大的, 其内部会产生增大的向外的磁场, 穿过B的磁通量增大, 由楞次定律可判定线圈B中会产生顺时针方向的感应电流. 线圈B中电流为顺时针方向, 与A的电流方向相反, 有排斥作用, 故线圈B将有扩张的趋势.

4. (2012·皖南八校联考)如图9－1－13所示, P、Q是两根竖直且足够长的金属杆, 处在垂直纸面向里的匀强磁场B中, MN是一个螺线管, 它的绕线方法没有画出, P、Q的输出端a、b和MN的输入端c、d之间用导线相连, A是在MN的正下方水平放置在地面上的金属圆环. 现将金属棒ef由静止释放, 在下滑过程中始终与P、Q棒良好接触且无摩擦. 在金属棒释放后下列说法正确的是(

)

图9－1－13

A. A环中有大小不变的感应电流

B. A环中有越来越大的感应电流

C. A环对地面的压力先减小后增大

D. A环对地面的压力先增大后减小

解析: 选 D.金属棒下滑过程中受到重力、安培力两个力的作用, 随着金属棒速度的增大, 回路中电流逐渐增大, 金属棒所受安培力逐渐增大, 棒的加速度逐渐减小, 当安培力等于重力时棒匀速下落, 回路中电流恒定不变, A、B皆错误. 回路中电流通过线圈时产生磁场, 此磁场强弱随回路中电流的变化而变化, 从而在环中产生感应电流, 由于回路中电流增大, 线圈中产生的磁场增强, 使通过环的磁通量增大, 由广义的楞次定律可知环与线圈间产生斥力,

使环对地面的压力大于环的重力. 由于棒做加速度逐渐减小的加速运动, 棒的速度变化越来越慢, 则线圈产生的磁场变化越来越慢, 通过环的磁通量变化率越来越小, 环中的电流越来越小, 当棒匀速运动时环中电流为零. 由于开始时环中电流最大但线圈产生的磁场最弱为

零、最终状态下线圈产生的磁场最强但环中电流为零, 故环与线圈间的斥力必是先从零增大后又减小到零, 故C错误、D正确.

图9－1－14

5. 如图9－1－14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随时间t应怎样变化？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

Φ1＝B0·S＝B0·l2

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＝B0ll＋vt

答案: 见解析

一、选择题

1. 下图是验证楞次定律实验的示意图, 竖直放置的线圈固定不动, 将磁铁从线圈上方插入或拔出, 线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流. 各图中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况, 其中表示正确的是( )

图9－1－15

A. ①② B. ③④

C. ①③④ D. ④

解析: 选 B.根据楞次定律可确定感应电流的方向, 当磁铁向下运动时, 若磁铁N极向下, 如图①, 则: (1)闭合线圈原磁场的方向——向下; (2)穿过闭合线圈的磁通量的变化——增加; (3)感应电流产生的磁场方向——向上; (4)利用安培定则判断感应电流的方向——与图中箭头方向不同故①错误③正确, 同理可得②错误④正确, 选项B正确.

图9－1－16

2. 两个大小不同的绝缘金属圆环如图9－1－16叠放在一起, 小圆环有一半面积在大圆环内,

当大圆环中通顺时针方向电流的瞬间, 小圆环中感应电流的方向是( )

A. 顺时针方向

B. 逆时针方向

C. 左半圆顺时针, 右半圆逆时针

D. 无感应电流

解析: 选 B.根据安培定则, 当大圆环中电流为顺时针方向时, 圆环内的磁场是垂直于纸面向里的, 而环外的磁场方向垂直于纸面向外, 虽然小圆环在大圆环里外的面积一样, 但环里磁场比环外磁场要强, 净磁通量还是垂直于纸面向里. 由楞次定律知, 感应电流的磁场阻碍垂直于纸面向里方向的磁通量的增强, 应垂直于纸面向外, 再由安培定则得出小圆环中感应电流的方向为逆时针方向, B选项正确.

图9－1－17

3. 如图9－1－17所示, ab是一个可以绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导体线圈, 当滑动变阻器R的滑片P向右滑动过程中, 线圈ab将( )

A. 静止不动

B. 顺时针转动

C. 逆时针转动

D. 发生转动, 但因电源的极性不明, 无法确定转动方向

解析: 选 B.当P向右滑动时, 电路总电阻减小, 电路中的电流是增大的, 两磁铁间的磁场增强, 闭合导体线圈的磁通量增大, 线框中产生感应电流, 受到磁场力而发生转动, “转动”是结果, 反抗原因是“磁通量增大”, 因此转动后应使穿过线圈的磁通量减小, 故应沿顺时针转动. 故应选

B.

图9－1－18

4. 如图9－1－18所示, A为水平放置的橡胶圆盘, 在其侧面带有负电荷－Q, 在A正上方用丝线悬挂一个金属圆环B(丝线未画出), 使B的环面与圆盘平行, 其轴线与橡胶圆盘A的轴线O1O2重合. 现使橡胶圆盘A由静止开始绕其轴线O1O2按图中箭头方向加速转动, 则( )

A. 金属圆环B有扩大半径的趋势, 丝线受到的拉力增大

B. 金属圆环B有缩小半径的趋势, 丝线受到的拉力减小

C. 金属圆环B有扩大半径的趋势, 丝线受到的拉力减小

D. 金属圆环B有缩小半径的趋势, 丝线受到的拉力增大

解析: 选 B.橡胶圆盘A在加速转动时, 产生的磁场在不断增加, 穿过B的磁通量不断增加,

根据楞次定律可判知B正确.

图9－1－19

5. (2012·西安八校联考)如图9－1－19所示, 虚线abcd为矩形匀强磁场区域, 磁场方向竖直向下, 圆形闭合金属线框以一定的速度沿光滑绝缘水平面向磁场区域运动. 如图9－1－20所示给出的是圆形闭合金属线框的四个可能到达的位置, 则圆形闭合金属线框的速度可能为零的位置是(

)

图9－1－20

A. ①② B. ①④

C. ②③ D. ④

解析: 选 B.因为线框在进、出磁场时, 线框中的磁通量发生变化, 产生感应电流, 安培力阻碍线框运动, 使线框的速度可能减为零, 故B正确.

图9－1－21

6. 如图9－1－21所示, 矩形闭合线圈放置在水平薄板上, 有一块蹄形磁铁如图所示置于平板的正下方(磁极间距略大于矩形线圈的宽度). 当磁铁匀速向右通过线圈正下方时, 线圈仍静止不动, 那么线圈受到薄板的摩擦力方向和线圈中产生感应电流的方向(从上向下看)是( )

A. 摩擦力方向一直向左

B. 摩擦力方向先向左、后向右

C. 感应电流的方向顺时针→逆时针→逆时针→顺时针

D. 感应电流的方向顺时针→逆时针

解析: 选AC.穿过线圈的磁通量先向上方向增加, 后减少, 当线圈处在磁铁中间以后, 磁通量先向下方向增加, 后减少, 所以感应电流的方向顺时针→逆时针→逆时针→顺时针, 故C正确, D错误; 根据楞次定律可以判断: 磁铁向右移动过程中, 磁铁对线圈有向右的安培力作用, 所以摩擦力方向向左, 故A正确, B错误.

图9－1－22

7. 如图9－1－22所示, 闭合的矩形金属框abcd的平面与匀强磁场垂直, 现金属框固定不动而磁场运动, 发现ab边所受安培力的方向为竖直向上, 则此时磁场的运动可能是( )

A. 水平向右平动

B. 水平向左平动

C. 竖直向上平动

D. 竖直向下平动