2022年高中物理 2.1感應(yīng)電流的方向知能優(yōu)化訓(xùn)練 魯科版選修3-2

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1、2022年高中物理 2.1感應(yīng)電流的方向知能優(yōu)化訓(xùn)練 魯科版選修3-2 1．如圖2－1－11表示閉合電路中的一部分導(dǎo)體ab在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的情景，其中能產(chǎn)生由a到b的感應(yīng)電流的是(　　) 圖2－1－11 解析：選A.由右手定則可知選項(xiàng)A電流由a到b，B、C、D三項(xiàng)中電流由b到a，故應(yīng)選A. 2．(xx年高考海南卷)一金屬圓環(huán)水平固定放置，現(xiàn)將一豎直的條形磁鐵，在圓環(huán)上方沿圓環(huán)軸線從靜止開始釋放，在條形磁鐵穿過(guò)圓環(huán)的過(guò)程中，條形磁鐵與圓環(huán)(　　) A．始終相互吸引 B．始終相互排斥 C．先相互吸引，后相互排斥 D．先相互排斥，后相互吸引 解析：選D.當(dāng)條形磁鐵靠近圓環(huán)時(shí)

2、，產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流在磁場(chǎng)中受到安培力的作用，由楞次定律可知，安培力總是“阻礙變化”，因此，當(dāng)條形磁鐵靠近圓環(huán)時(shí)，受到排斥力；當(dāng)磁鐵穿過(guò)圓環(huán)遠(yuǎn)離圓環(huán)時(shí)，受到吸引力，D正確． 3. 螺線管CD的導(dǎo)線繞向不明，當(dāng)磁鐵AB插入螺線管時(shí)，電路中有如圖2－1－12所示方向的感應(yīng)電流產(chǎn)生．下列有關(guān)螺線管及其極性的判斷正確的是(　　) 圖2－1－12 A．C端一定是感應(yīng)電流磁場(chǎng)的N極 B．C端一定是感應(yīng)電流磁場(chǎng)的S極 C．C端的感應(yīng)電流磁場(chǎng)極性一定與磁鐵B端極性相同 D．無(wú)法判斷極性的關(guān)系，因螺線管繞法不明 解析：選C.根據(jù)楞次定律知，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙原磁場(chǎng)的變化，當(dāng)磁鐵插入

3、時(shí)，磁通量增加，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙增加，所以有螺線管C端的感應(yīng)電流磁場(chǎng)極性一定與磁鐵B端極性相同，選項(xiàng)C正確． 4．(xx年高考江蘇卷) 如圖2－1－13所示，固定的水平長(zhǎng)直導(dǎo)線中通有電流I，矩形線框與導(dǎo)線在同一豎直平面內(nèi)，且一邊與導(dǎo)線平行．線框由靜止釋放，在下落過(guò)程中(　　) 圖2－1－13 A．穿過(guò)線框的磁通量保持不變 B．線框中感應(yīng)電流方向保持不變 C．線框所受安培力的合力為零 D．線框的機(jī)械能不斷增大 解析：選B.直線電流的磁場(chǎng)離導(dǎo)線越遠(yuǎn)，磁感應(yīng)越稀，故線圈在下落過(guò)程中磁通量一直減小，A錯(cuò)；由于上、下兩邊電流相等，上邊磁場(chǎng)較強(qiáng)，線框所受合力不為零，C錯(cuò)；由于電磁感

4、應(yīng)，一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，機(jī)械能減小，D錯(cuò)．故B對(duì)． 5. 水平放置的兩根平行金屬導(dǎo)軌ad和bc，導(dǎo)軌兩端a、b和c、d兩點(diǎn)分別連接電阻R1和R2，組成矩形線框，如圖2－1－14所示，ad和bc相距L＝0.5 m．放在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1.2 T，一根電阻為0.2 Ω的導(dǎo)體棒PQ跨接在兩根金屬導(dǎo)軌上，在外力作用下以4.0 m/s的速度向右勻速運(yùn)動(dòng)，若電阻R1＝0.3 Ω，R2＝0.6 Ω，導(dǎo)軌ad和bc的電阻不計(jì)，導(dǎo)體與導(dǎo)軌接觸良好．求： 圖2－1－13 (1)導(dǎo)體PQ中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和感應(yīng)電流的方向； (2)導(dǎo)體PQ向右勻速滑動(dòng)過(guò)程中，外力做功的

5、功率． 解析：(1)E＝BLv＝1.2×0.5×4.0 V＝2.4 V R外＝＝ Ω＝0.2 Ω I＝＝ A＝6 A. 根據(jù)右手定則判斷電流方向Q→P. (2)F＝F安＝BIL＝1.2×6×0.5 N＝3.6 N. P＝Fv＝3.6×4.0 W＝14.4 W. 答案：(1)2.4 V　電流方向Q→P　(2)14.4 W 一、單項(xiàng)選擇題 1．下列說(shuō)法正確的是(　　) A．感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向，總是與引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向相反 B．感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向相同 C．楞次定律只能判定閉合回路中感應(yīng)電流的方向 D．楞次定律可以判定不閉合的回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的

6、方向 解析：選D.感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，如果是因磁通量的減小而引起感應(yīng)電流，則感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向相同，阻礙磁通量的減??；如果是因磁通量的增大而引起的感應(yīng)電流，則感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向相反，阻礙磁通量的增大，A、B錯(cuò)誤；楞次定律既可以判定閉合回路中感應(yīng)電流的方向，也可以判定不閉合回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向，C錯(cuò)誤，D正確． 2．1931年，英國(guó)物理學(xué)家狄拉克從理論上預(yù)言：存在只有一個(gè)磁極的粒子，即“磁單極子”.1982年，美國(guó)物理學(xué)家卡布萊設(shè)計(jì)了一個(gè)尋找磁單極子的實(shí)驗(yàn)．他設(shè)想，如果一個(gè)只有S極的磁單極子從上向下穿過(guò)如圖2－1

7、－15所示的超導(dǎo)線圈，那么，從上向下看，超導(dǎo)線圈的感應(yīng)電流(　　) A．先順時(shí)針方向，后逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流 圖2－1－15 B．先逆時(shí)針方向，后順時(shí)針方向的感應(yīng)電流 C．順時(shí)針方向持續(xù)流動(dòng)的感應(yīng)電流 D．逆時(shí)針方向持續(xù)流動(dòng)的感應(yīng)電流 解析：選C.S磁單極子靠近超導(dǎo)線圈時(shí)，線圈中的磁場(chǎng)方向向上，磁通量增加，由楞次定律可以判斷：從上向下看感應(yīng)電流為順時(shí)針方向；當(dāng)S磁單極子遠(yuǎn)離超導(dǎo)線圈時(shí)，線圈中磁場(chǎng)方向向下，磁通量減小，感應(yīng)電流方向仍為順時(shí)針方向，C正確. 3．飛機(jī)在一定高度水平飛行時(shí)，由于地磁場(chǎng)的存在，其機(jī)翼就會(huì)切割磁感線，兩機(jī)翼的

8、兩端點(diǎn)之間會(huì)有一定的電勢(shì)差．若飛機(jī)在北半球水平飛行，且地磁場(chǎng)的豎直分量方向豎直向下，則從飛行員的角度看(　　) A．機(jī)翼左端的電勢(shì)比右端的電勢(shì)低 B．機(jī)翼左端的電勢(shì)比右端的電勢(shì)高 C．機(jī)翼左端的電勢(shì)與右端的電勢(shì)相等 D．以上情況都有可能 解析：選B.地磁場(chǎng)的豎直分量方向豎直向下，運(yùn)用右手定則，手心向上大拇指向前，四指指向左端，所以左端電勢(shì)比右端電勢(shì)高． 4. 如圖2－1－16所示，一根條形磁鐵自左向右穿過(guò)一個(gè)閉合螺線管，則電路中(　　) 圖2－1－16 A．始終有感應(yīng)電流自a向b流過(guò)電流表G B．始終有感應(yīng)電流自b向a流過(guò)電流表G[ C．先有a→G→b方向的感應(yīng)電流

9、，后有b→G→a方向的感應(yīng)電流 D．將不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流 解析：選C.當(dāng)條形磁鐵進(jìn)入螺線管的時(shí)候，閉合線圈中向右的磁通量增加，有a→G→b方向的感應(yīng)電流；當(dāng)條形磁鐵穿出螺線管時(shí)，閉合線圈中向右的磁通量減少，有b→G→a方向的感應(yīng)電流． 5．如圖2－1－17所示，ab是一個(gè)可繞垂直于紙面的軸O轉(zhuǎn)動(dòng)的閉合矩形導(dǎo)線框，當(dāng)滑動(dòng)變阻器R的滑片自左向右滑行時(shí)，線框ab的運(yùn)動(dòng)情況是(　　) 圖2－1－17 A．保持靜止不動(dòng) B．逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) C．順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) D．發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，但電源極性不明，無(wú)法確定轉(zhuǎn)動(dòng)的方向 解析：選C.根據(jù)圖示電路，線框ab所處位置的磁場(chǎng)為水平方向的，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向右

10、滑動(dòng)時(shí)，電路中電阻增大，電流減弱，則穿過(guò)閉合導(dǎo)線框ab的磁通量將減少．Φ＝BSsinθ，θ為線圈平面與磁場(chǎng)方向的夾角，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)將阻礙原來(lái)磁場(chǎng)的變化，則線框ab只有順時(shí)針旋轉(zhuǎn)使 θ角增大，從而使穿過(guò)線圈的磁通量增加．則選項(xiàng)C正確．注意此題并不需要明確電源的極性． 6. 如圖2－1－18所示，一個(gè)有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，一個(gè)矩形閉合導(dǎo)線框abcd，沿紙面由位置1(左)勻速運(yùn)動(dòng)到位置2(右)，則(　　) 圖2－1－18 A．導(dǎo)線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，感應(yīng)電流方向?yàn)閍→b→c→d→a B．導(dǎo)線框離開磁場(chǎng)時(shí)，感應(yīng)電流方向?yàn)閍→d→c→b→a C．導(dǎo)線框離開磁

11、場(chǎng)時(shí)，受到的安培力方向水平向右 D．導(dǎo)線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，受到的安培力方向水平向左 解析：選D.由楞次定律可判斷，導(dǎo)線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，感應(yīng)電流方向?yàn)閍→d→c→b→a，導(dǎo)線框離開磁場(chǎng)時(shí)，感應(yīng)電流方向?yàn)閍→b→c→d→a，故A、B錯(cuò)誤；根據(jù)楞次定律推廣含義，感應(yīng)電流總是阻礙導(dǎo)體和磁場(chǎng)間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，故進(jìn)入和離開磁場(chǎng)時(shí)受到的安培力方向均是水平向左，故C錯(cuò)誤，D正確． 7. 電阻R、電容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2－1－19所示．現(xiàn)使磁鐵開始自由下落，在N極接近線圈上端的過(guò)程中，流過(guò)R的電流方向和電容器極板的帶電情況是(　　) 圖2－1－19 A．從

12、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，下極板帶負(fù)電 D．從b到a，下極板帶正電 解析：選D.穿過(guò)線圈的磁場(chǎng)方向向下，磁鐵接近時(shí)，線圈中磁通量增加，由楞次定律知，產(chǎn)生感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向上，由安培定則可知，流過(guò)R的電流方向是從b到a，b電勢(shì)高于a，故電容器下極板帶正電，D正確． 8. 在水平地面附近有豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直于紙面水平向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．有一質(zhì)量很小的金屬棒ab由水平靜止?fàn)顟B(tài)釋放，如圖2－1－20所示，不計(jì)空氣阻力，則(　　) 圖2－1－20 A．棒的a端先著地 B．棒的b端先著地 C．棒的a、b兩端同時(shí)著地 D．無(wú)法判斷 解析

13、：選A.金屬棒ab進(jìn)入正交的電場(chǎng)與磁場(chǎng)區(qū)域后，做切割磁感線運(yùn)動(dòng)．根據(jù)右手定則，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向由b端指向a端，即a端相當(dāng)于電源的正極帶正電，b端相當(dāng)于電源負(fù)極帶負(fù)電．在電場(chǎng)E中，a端的正電荷受向下的電場(chǎng)力，b端的負(fù)電荷受向上的電場(chǎng)力，因此a端先著地．答案為A. 9. 如圖2－1－21所示，豎直放置的兩根平行金屬導(dǎo)軌之間接有定值電阻R，質(zhì)量不能忽略的金屬棒與兩導(dǎo)軌始終保持垂直并良好接觸且無(wú)摩擦，棒與導(dǎo)軌的電阻均不計(jì)，整個(gè)裝置放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌平面垂直，棒在豎直向上的恒力F作用下加速上升的一段時(shí)間內(nèi)，力F做的功與安培力做的功的代數(shù)和等于(　　) 圖2－1－21 A．棒的機(jī)

14、械能增加量 B．棒的動(dòng)能增加量 C．棒的重力勢(shì)能增加量 D．電阻R上放出的熱量 解析：選A.棒受到重力、恒力F和安培力F安的作用，由動(dòng)能定理WF＋WG＋W安＝ΔEk，得WF＋W安＝ΔEk＋mgh，即力F做的功與安培力做的功代數(shù)和等于機(jī)械能的增加量，A對(duì)，B、C、D錯(cuò)． 10．(xx年高考課標(biāo)全國(guó)卷)如圖2－1－22所示，兩個(gè)端面半徑同為R的圓柱形鐵芯同軸水平放置，相對(duì)的端面之間有一縫隙，鐵芯上繞導(dǎo)線并與電源連接，在縫隙中形成一勻強(qiáng)磁場(chǎng)．一銅質(zhì)細(xì)棒ab水平置于縫隙中，且與圓柱軸線等高、垂直．讓銅棒從靜止開始自由下落，銅棒下落距離為0.2 R時(shí)銅棒中電動(dòng)勢(shì)大小為E1，下落距離為0.

15、8 R時(shí)電動(dòng)勢(shì)大小為E2.忽略渦流損耗和邊緣效應(yīng)．關(guān)于E1、E2的大小和銅棒離開磁場(chǎng)前兩端的極性，下列判斷正確的是(　　) A．E1>E2，a端為正　 B．E1>E2，b端為正 C．E1

16、＝B×2R×，可見E1

17、向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)；又知顆粒有向上的加速度，說(shuō)明顆粒受電場(chǎng)力向上，故顆粒帶正電． (2)設(shè)兩金屬板間產(chǎn)生的電勢(shì)差為U，則由法拉第電磁感應(yīng)定律得：U＝＝πr2 由牛頓第二定律得：q－mg＝ma 解以上兩式得：＝. 答案：(1)正電　(2) 12．勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.2 T，磁場(chǎng)寬度l＝3 m，一正方形金屬框邊長(zhǎng)ad＝l′＝1 m，每邊的電阻r＝0.2 Ω.金屬框以v＝10 m/s的速度勻速穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)，其平面始終保持與磁感線方向垂直，如圖2－1－24所示． 圖2－1－24 (1)畫出金屬框穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域的過(guò)程中，金屬框內(nèi)感應(yīng)電流的I－t圖線． (2)畫出ab兩端電壓的U－t

18、圖線．解析：線框的運(yùn)動(dòng)過(guò)程分為三個(gè)階段：第一階段cd相當(dāng)于電源，ab為等效外電路；第二階段cd和ab相當(dāng)于開路時(shí)兩并聯(lián)的電源；第三階段ab相當(dāng)于電源，cd相當(dāng)于外電路．如圖甲所示． 甲 在第一階段，有I1＝＝＝2.5 A， 感應(yīng)電流方向沿逆時(shí)針方向，持續(xù)時(shí)間為t1＝＝ s＝0.1 s. ab兩端的電壓為U1＝I1·r＝2.5×0.2 V＝0.5 V. 在第二階段，有I2＝0，U2＝E＝Bl′v＝2 V，t2＝0.2 s. 在第三階段，有I3＝＝2.5 A. 感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向． U3＝I33r＝1.5 V，t3＝0.1 s. 規(guī)定逆時(shí)針方向?yàn)殡娏髡较颍蔍－t圖象和ab兩端的U－t圖象分別如圖乙及丙所示． 乙　　　　　　　　　　　　丙 答案：(1)如圖乙所示　(2)如圖丙所示