2012届高考物理电磁感应现象 楞次定律单元复习测试题(附答案)

云南省新人教版物理2012届高三单元测试26
《电磁感应现象楞次定律》
(时间:90分钟满分：100分)
一、选择题
1.如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( )
【答案】选C、D.
【详解】先根据楞次定律“来拒去留”判断线圈的N极和S极.A中线圈上端为N极，B中线圈上端为N极，C中线圈上端为S极，D中线圈上端为S极，再根据安培定则确定感应电流的方向，A、B错误，C、D正确.
2.一平面线圈用细杆悬于P点，开始时细杆处于水平位置，释放后让它在如图所示的匀强磁场中运动，已知线圈平面始终与纸面垂直，当线圈第一次通过位置Ⅰ和位置Ⅱ时，顺着磁场的方向看去，线圈中的感应电流的方向分别为( )
位置Ⅰ位置Ⅱ
A.逆时针方向逆时针方向
B.逆时针方向顺时针方向
C.顺时针方向顺时针方向
D.顺时针方向逆时针方向
【答案】选B.
【详解】线圈第一次经过位置Ⅰ时，穿过线圈的磁通量增加，由楞次定律，线圈中感应电流
的磁场方向向左，根据安培定则，顺着磁场看去，感应电流的方向为逆时针方向.当线圈第一次通过位置Ⅱ时，穿过线圈的磁通量减小，可判断出感应电流为顺时针方向，故选项B
正确.
3.如图是某电磁冲击钻的原理图，若突然发现钻头M向右运动，则可能是( )
A.开关S闭合瞬间
B.开关S由闭合到断开的瞬间
C.开关S已经是闭合的，变阻器滑片P向左迅速滑动
D.开关S已经是闭合的，变阻器滑片P向右迅速滑动
【答案】选A、C.
【详解】M向右运动是阻碍磁通量的增加,原因是左边螺线管中电流的磁场增强,所以有两种情况,
一是S闭合,二是滑片P向左滑动,故A、C对.
4. 如图所示,绝缘水平面上有两个离得很近的导体环a、b.将条形磁铁沿它们的正中向下移动(不到达该平面),a、b将如何移动( )
A.a、b将相互远离
B.a、b将相互靠近
C.a、b将不动
D.无法判断
【答案】选A.
【详解】根据Φ=BS,磁铁向下移动过程中B增大,所以穿过每个环中的磁通量都有增大的趋势，由于S不可改变,为阻碍磁通量增大,导体环应该尽量远离磁铁,所以a、b将相互远离.
5.电阻R、电容器C与一线圈连成闭合回路，条形磁铁静止于线圈的正上方，N极朝下，如图所示，现使磁铁开始下落，在N极接近线圈上端的过程中，流过R的电流方向和电容器极
板的带电情况是( )
A.从a到b，上极板带正电
B.从a到b，下极板带正电
C.从b到a，上极板带正电
D.从b到a，下极板带正电
【答案】选D.
【详解】在N极接近线圈上端的过程中,通过线圈的磁感线方向向下，磁通量增大，由楞次
定律可判定流过线圈的电流方向向下，外电路电流由b流向a，同时线圈作为电源，下端应
为正极，则电容器下极板电势高，带正电.
6. 如图所示，一根长导线弯成如图abcd的形状，在导线框中通以直流电，在框的正中间用绝缘的橡皮筋悬挂一个金属环P，环与导线框处于同一竖直平面内，当电流I增大时，下列说法中正确的是( )
A.金属环P中产生顺时针方向的电流
B.橡皮筋的长度增大
C.橡皮筋的长度不变
D.橡皮筋的长度减小
【答案】选B.
【详解】导线框中的电流所产生的磁场在金属环P内的磁通量方向垂直于纸面向里，当电流I增大时，金属环P中的磁通量向里且增大，由楞次定律和安培定则可知金属环P中产生逆时针方向的感应电流，故A错;根据对称性及左手定则可知金属环P所受安培力的合力方向向下，并且随电流I的增大而增大，所以橡皮筋会被拉长，故B正确，C、D错.
7.如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，当PQ在外力作用
下运动时， MN在磁场力作用下向右运动，则PQ所做的运动可能
是( )
A.向右加速运动
B.向左加速运动
C.向右减速运动
D.向左减速运动
【答案】选B、C.
【详解】设PQ向右运动，用右手定则和安培定则判定可知穿过L
1
的磁感线方向向上.若PQ
向右加速运动，则穿过L
1
的磁通量增加，用楞次定律判定可知通过MN的感应电流方向是N →M，对MN用左手定则判定可知MN向左运动，可见A选项不正确.若PQ向右减速运动，则
穿过L
1
的磁通量减少，用楞次定律判定可知通过MN的感应电流方向是M→N，用左手定则判定可知MN向右运动，可见C正确.同理设PQ向左运动，用上述类似方法可判定B正确，而D错误.
8. 如右图所示，一半圆形铝框处在水平向外的非匀强磁场中，场中各点的磁感应强度为B y
＝B0
y＋c
，y为该点到地面的距离，c为常数，B0为一定值．铝框平面与磁场垂直，直径ab水平，(空气阻力不计)铝框由静止释放下落的过程中()
A．铝框回路磁通量不变，感应电动势为0
B．回路中感应电流沿顺时针方向，直径ab两点间电势差为0
C．铝框下落的加速度大小一定小于重力加速度g
D．直径ab受安培力向上，半圆弧ab受安培力向下，铝框下落加速度大小可能等于g
【答案】 C
【详解】由题意知，y越小，B y越大，下落过程中，磁通量逐渐增加，A错误；由楞次定律判断，铝框中电流沿顺时针方向，但U ab≠0，B错误；直径ab受安培力向上，半圆弧ab 受安培力向下，但直径ab处在磁场较强的位置，所受安培力较大，半圆弧ab的等效水平长度与直径相等，但处在磁场较弱的位置，所受安培力较小，这样整个铝框受安培力的合力向上，故C正确D错误．
9.一长直铁芯上绕有一固定线圈M，铁芯右端与一木质圆柱密接，木质圆柱上套有一闭合金属环N，N可在木质圆柱上无摩擦移动．M连接在如右图所示的电路中，其中R为滑动变阻器，E1和E2为直流电源，S为单刀双掷开关．下列情况中，可观测到N向左运动的是()
A．在S断开的情况下，S向a闭合的瞬间
B．在S断开的情况下，S向b闭合的瞬间
C．在S已向a闭合的情况下，将R的滑动头向c端移动时
D．在S已向a闭合的情况下，将R的滑动头向d端移动时
【答案】C
【详解】由楞次定律及左手定则可知：只要线圈中电流增强，即穿过N的磁通量增加，则N 受排斥而向右，只要线圈中电流减弱，即穿过N的磁通量减少，则N受吸引而向左．故C 选项正确．
10．如右图所示，金属棒ab置于水平放置的金属导体框架cdef上，棒ab与框架接触良好．从某一时刻开始，给这个空间施加一个斜向上的匀强磁场，并且磁场均匀增加，ab棒仍静止，在磁场均匀增加的过程中，关于ab棒受到的摩擦力，下列说法正确的是()
A．摩擦力大小不变，方向向右
B．摩擦力变大，方向向右
C．摩擦力变大，方向向左
D．摩擦力变小，方向向左
【答案】 B
【详解】本题考查电磁感应规律和平衡条件．由法拉第电磁感应定律，ab中产生的电流
的大小恒定，方向由b 到a ，由左手定则，ab 受到的安培力方向向左下方，F ＝BIL ，由于B 均匀变大，F 变大，F 的水平分量F x 变大，静摩擦力F f ＝F x 变大，方向向右，B 正确．本题难度中等．
二、非选择题
11．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28所示，从ab 进入磁场时开始计时．
(1)画出穿过线框的磁通量随时间变化的图象；
(2)判断线框中有无感应电流．若有，请判断出感应电流的方向．
解析：线框穿过磁场的过程可分为三个阶段：进入磁场阶段(只有ab 边在磁场中)、在磁场中运动阶段(ab 、cd 两边都在磁场中)、离开磁场阶段(只有cd 边在磁场中)．
【答案】(1)如图29所示．
(2)线框进入磁场阶段，电流方向逆时针；线框在磁场中运动阶段，无电流；线框离开磁场阶段，电流方向顺时针．
【详解】 (1)①线框进入磁场阶段：t 为0→l v
，线框进入磁场中的面积随时间成正比，S ＝lvt ，最后为Φ＝BS ＝Bl 2.
②线框在磁场中运动阶段：t 为l v →2l v
， 线框磁通量为Φ＝Bl 2，保持不变．
③线框离开磁场阶段：t 为2l v →3l v
，线框磁通量线性减小，最后为零． (2)线框进入磁场阶段，穿过线框的磁通量增加，线框中将产生感应电流．由右手定则可知，感应电流方向为逆时针方向．
线框在磁场中运动阶段，穿过线框的磁通量保持不变，无感应电流产生．
线框离开磁场阶段，穿过线框的磁通量减小，线框中将产生感应电流．由右手定则可知，感应电流方向为顺时针方向．
12.(17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B 0，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．
【答案】B ＝B 0l l ＋vt
【详解】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＝B 0S ＝B 0l 2
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 ＝B 0l l ＋vt
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