高考物理創(chuàng)新方案（人教版） 同步 ：電磁感應(yīng)現(xiàn)象 楞次定律

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111 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 楞次定律 (時(shí)間45分鐘，滿(mǎn)分100分) 一、選擇題(本題包括10小題，每小題6分，共60分．每小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確) 1．帶電圓環(huán)繞圓心在圓環(huán)所在平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，在環(huán)的中心處有一閉合小線(xiàn)圈，小線(xiàn)圈和圓環(huán)在同一平面內(nèi)，則(　　) A．只要圓環(huán)在轉(zhuǎn)動(dòng)，小線(xiàn)圈內(nèi)就一定有感應(yīng)電流 B．不管圓環(huán)怎樣轉(zhuǎn)動(dòng)，小線(xiàn)圈內(nèi)都沒(méi)有感應(yīng)電流 C．圓環(huán)做變速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，小線(xiàn)圈內(nèi)一定有感應(yīng)電流 D．圓環(huán)做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，小線(xiàn)圈內(nèi)有感應(yīng)電流 解析：帶電圓環(huán)旋轉(zhuǎn)時(shí)，與環(huán)形電流相當(dāng)，若勻速旋轉(zhuǎn)，電流恒定，周?chē)艌?chǎng)不變，穿過(guò)小線(xiàn)圈的磁通量不變，不產(chǎn)生感應(yīng)電流，A、D錯(cuò)；若帶電圓環(huán)變速轉(zhuǎn)動(dòng)，相當(dāng)于電流變化，周?chē)a(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，穿過(guò)小線(xiàn)圈的磁通量變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流，B錯(cuò)C對(duì)． 答案：C 2．如圖1所示為一個(gè)圓環(huán)形導(dǎo)體，圓心為O，有一個(gè)帶正電的粒子沿如圖所示的直線(xiàn)從圓環(huán)表面勻速飛過(guò)，則環(huán)中的感應(yīng)電流情況是(　　) 圖1 A．沿逆時(shí)針?lè)较? B．沿順時(shí)針?lè)较? C．先沿逆時(shí)針?lè)较蚝笱仨槙r(shí)針?lè)较? D．先沿順時(shí)針?lè)较蚝笱啬鏁r(shí)針?lè)较? 解析：由于帶正電的粒子沒(méi)有沿直徑運(yùn)動(dòng)，所以它產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感線(xiàn)穿過(guò)圓環(huán)時(shí)不能抵消，所以穿過(guò)圓環(huán)的磁通量開(kāi)始時(shí)向外增加，然后向外減少，根據(jù)楞次定律，圓環(huán)中感應(yīng)電流的方向先沿順時(shí)針?lè)较?，后沿逆時(shí)針?lè)较?，故D正確． 答案：D 3．如圖2所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，MN、PQ是兩根平行的金屬導(dǎo)軌，而ab、cd為串有伏特表和安培表的兩根金屬棒，它們同時(shí)以相同的速度向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是(　　) 圖2 A．電壓表有讀數(shù)，電流表有讀數(shù) B．電壓表無(wú)讀數(shù)，電流表有讀數(shù) C．電壓表無(wú)讀數(shù)，電流表無(wú)讀數(shù) D．電壓表有讀數(shù)，電流表無(wú)讀數(shù) 解析：此題考查對(duì)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的理解和對(duì)電壓表、電流表示數(shù)的理解．兩棒以相同的速度向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，因穿過(guò)回路abcd的磁通量不變，回路中沒(méi)有感應(yīng)電流，電流表和電壓表均不會(huì)有讀數(shù)．C項(xiàng)正確． 答案：C 4．(2011紹興模擬)如圖3所示是一種延時(shí)開(kāi)關(guān)．當(dāng)S1閉合時(shí)，電磁鐵F將銜鐵D吸下，C線(xiàn)路接通．當(dāng)S1斷開(kāi)時(shí)，由于電磁感應(yīng)作用，D將延遲一段時(shí)間才被釋放，則(　　) A．由于A線(xiàn)圈的電磁感應(yīng)作用，才產(chǎn)生延時(shí)釋放D的作用 B．由于B線(xiàn)圈的電磁感應(yīng)作用，才產(chǎn)生延時(shí)釋放D的作用 圖3 C．如果斷開(kāi)B線(xiàn)圈的電鍵S2，對(duì)延時(shí)作用不產(chǎn)生影響 D．如果斷開(kāi)B線(xiàn)圈的電鍵S2，延時(shí)將變長(zhǎng) 解析：根據(jù)題中所提示的信息，不難發(fā)現(xiàn)延時(shí)開(kāi)關(guān)的基本工作原理：當(dāng)S1閉合時(shí)，電磁鐵F將銜鐵D吸下，C線(xiàn)路接通，這時(shí)雖然B線(xiàn)圈的電鍵S2閉合，但通過(guò)它的磁通量不變，所以沒(méi)有電磁感應(yīng)現(xiàn)象發(fā)生． 當(dāng)S1斷開(kāi)時(shí)，A線(xiàn)圈立即斷路，不會(huì)發(fā)生電磁感應(yīng)，但通過(guò)B線(xiàn)圈的磁通量減小，由于B線(xiàn)圈的電磁感應(yīng)作用，才產(chǎn)生延時(shí)釋放D的作用，選項(xiàng)B正確． 如果此時(shí)斷開(kāi)B線(xiàn)圈的電鍵S2，則B線(xiàn)圈雖然產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，但不產(chǎn)生感應(yīng)電流，不能吸引銜鐵D，無(wú)延時(shí)作用，選項(xiàng)C錯(cuò)誤． 答案：B 5．如圖4所示，AOC是光滑的金屬軌道，AO沿豎直方向，OC沿水平方向，PQ是一根金屬直桿如圖所示立在導(dǎo)軌上，直桿從圖示位置由靜止開(kāi)始在重力作用下運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中Q端始終在OC上，空間存在著垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則在PQ桿滑動(dòng)的過(guò)程中，下列判斷正確 圖4 的是(　　) A．感應(yīng)電流的方向始終是由P→Q B．感應(yīng)電流的方向始終是由Q→P C．PQ受磁場(chǎng)力的方向垂直桿向左 D．PQ受磁場(chǎng)力的方向先垂直于桿向左，后垂直于桿向右 解析：在PQ桿滑動(dòng)的過(guò)程中，桿與導(dǎo)軌所圍成的三角形面積先增大后減小，三角形POQ內(nèi)的磁通量先增大后減小，由楞次定律可判斷B項(xiàng)錯(cuò)；再由PQ中電流方向及左手定則可判斷D項(xiàng)對(duì)． 答案：D 6．如圖5所示，絕緣水平面上有兩個(gè)離得很近的導(dǎo)體環(huán)a、b.將條形磁鐵沿它們的正中向下移動(dòng)(不到達(dá)該平面)，a、b將如何移動(dòng)(　　) A．a(chǎn)、b將相互遠(yuǎn)離 圖5 B．a(chǎn)、b將相互靠近 C．a(chǎn)、b將不動(dòng) D．無(wú)法判斷 解析：根據(jù)Φ＝BS，磁鐵向下移動(dòng)過(guò)程中B增大，所以穿過(guò)每個(gè)環(huán)中的磁通量都有增大的趨勢(shì)．由于S不可改變，為阻礙增大，導(dǎo)體環(huán)應(yīng)該盡量遠(yuǎn)離磁鐵，所以a、b將相互遠(yuǎn)離．A項(xiàng)正確． 答案：A 7．(2011淄博模擬)直導(dǎo)線(xiàn)ab放在如圖6所示的水平導(dǎo)體框架上，構(gòu)成一個(gè)閉合回路．長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)cd和框架處在同一個(gè)平面內(nèi)，且cd和ab平行，當(dāng)cd中通有電流時(shí)，發(fā)現(xiàn)ab向左滑動(dòng)．關(guān)于cd中的電流下列說(shuō)法正確的是(　　) A．不論電流沿什么方向，電流肯定在增大 圖6 B．不論電流沿什么方向，電流肯定在減小 C．電流大小恒定，方向由c到d D．電流大小恒定，方向由d到c 解析：ab向左滑動(dòng)，說(shuō)明通過(guò)回路的磁通量在減小，通過(guò)回路的磁感應(yīng)強(qiáng)度在減弱，通過(guò)cd的電流在減小，與電流方向無(wú)關(guān)．故B項(xiàng)正確． 答案：B 8．如圖7所示，一磁鐵用細(xì)線(xiàn)懸掛，一個(gè)很長(zhǎng)的銅管固定在磁鐵的正下方，開(kāi)始時(shí)磁鐵上端與銅管上端相平．燒斷細(xì)線(xiàn)，磁鐵落入銅管的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是(　　) ①磁鐵下落的加速度先增大，后減小 ②磁鐵下落的加速度恒定 圖7 ③磁鐵下落的速度先增大后減小 ④磁鐵下落的加速度一直減小最后為零 ⑤磁鐵下落的速度逐漸增大，最后勻速運(yùn)動(dòng) A．只有②正確　　　　　 B．只有①③正確 C．只有①⑤正確 D．只有④⑤正確 解析：剛燒斷細(xì)線(xiàn)時(shí)，磁鐵只受重力，向下加速運(yùn)動(dòng)，銅管中產(chǎn)生感應(yīng)電流，對(duì)磁鐵的下落產(chǎn)生阻力，故磁鐵速度增大，加速度減小，當(dāng)阻力和重力相等時(shí)，磁鐵加速度為零，速度達(dá)到最大，可見(jiàn)D正確． 答案：D 9．現(xiàn)代汽車(chē)中有一種先進(jìn)的制動(dòng)機(jī)構(gòu)，可保證車(chē)輪在制動(dòng)時(shí)不是完全剎死滑行，而是讓車(chē)輪仍有一定的滾動(dòng)．經(jīng)研究這種方法可以更有效地制動(dòng)，它有一個(gè)自動(dòng)檢測(cè)車(chē)速的裝置，用來(lái)控制車(chē)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，其原理如圖8所示，鐵質(zhì)齒輪P與車(chē)輪同步轉(zhuǎn)動(dòng)，右端有一個(gè)繞有線(xiàn)圈的磁體，M是一個(gè)電流檢測(cè)器．當(dāng)車(chē)輪帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線(xiàn)圈中會(huì)有電流，這是由于齒靠近線(xiàn)圈時(shí)被磁化，使磁場(chǎng)增強(qiáng)，齒離開(kāi)線(xiàn)圈時(shí)磁場(chǎng)減弱，磁通量變化使線(xiàn)圈中產(chǎn)生了感應(yīng)電流．將這個(gè)電流經(jīng)放大后去控制制動(dòng)機(jī)構(gòu)，可有效地防止車(chē)輪被制動(dòng)抱死．在齒a轉(zhuǎn)過(guò)虛線(xiàn)位置的過(guò)程中，關(guān)于M中感應(yīng)電流的說(shuō)法正確的是(　　) 圖8 A．M中的感應(yīng)電流方向一直向左 B．M中的感應(yīng)電流方向一直向右 C．M中先有自右向左、后有自左向右的感應(yīng)電流 D．M中先有自左向右、后有自右向左的感應(yīng)電流 解析：由楞次定律知，感應(yīng)電流的“效果”總是阻礙引起感應(yīng)電流的“原因”．由于齒靠近線(xiàn)圈時(shí)被磁化，使磁場(chǎng)增強(qiáng)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙原磁場(chǎng)增強(qiáng)，由安培定則可知M中感應(yīng)電流的方向?yàn)樽宰笙蛴?；齒離開(kāi)線(xiàn)圈時(shí)磁場(chǎng)減弱，由楞次定律知，M中感應(yīng)電流方向?yàn)樽杂蚁蜃螅瓺項(xiàng)正確． 答案：D 10．如圖9(a)所示，圓形線(xiàn)圈P靜止在水平桌面上，其正上方懸掛一相同的線(xiàn)圈Q，P和Q共軸，Q中通有變化電流，電流隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖9(b)所示．P所受的重力為G，桌面對(duì)P的支持力為FN，P的感應(yīng)電流為I，則下列判斷錯(cuò)誤的是(　　) 圖9 A．t1時(shí)刻，F(xiàn)N＝G，P中感應(yīng)電流I＝0 B．t2時(shí)刻，F(xiàn)NG，P中感應(yīng)電流I與t2時(shí)刻方向相同 解析：根據(jù)楞次定律，由于Q的電流變化而導(dǎo)致P的磁通量變化，t2至t4時(shí)刻斜率相同，故P中感應(yīng)電流的大小方向相同；t1時(shí)刻，線(xiàn)圈Q中電流不變，磁通量不變，PQ間沒(méi)有相互作用力，故FN＝G，所以A正確；t2時(shí)刻，線(xiàn)圈P中電流減小，磁通量減小，PQ間有相向運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，故FNG，所以D正確；t3時(shí)刻，線(xiàn)圈Q中電流為0，故PQ間的作用力為0，應(yīng)有FN＝G，所以C錯(cuò)誤． 答案：C 二、非選擇題(本題包括2小題，共40分) 11．(20分)如圖10所示，固定于水平面上的金屬架CDEF處在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，金屬棒MN沿框架以速度v向右做勻速運(yùn)動(dòng)．t＝0時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0，此時(shí)MN到達(dá)的位置使MDEN構(gòu)成一個(gè)邊長(zhǎng)為l的正方形．為使MN棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，從t＝0開(kāi)始，磁感應(yīng) 圖10 強(qiáng)度B應(yīng)怎樣隨時(shí)間t變化？請(qǐng)推導(dǎo)出這種情況下B與t的關(guān)系式． 解析：要使MN棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，應(yīng)使穿過(guò)線(xiàn)圈平面的磁通量不發(fā)生變化 在t＝0時(shí)刻，穿過(guò)線(xiàn)圈平面的磁通量 Φ1＝B0S＝B0l2 設(shè)t時(shí)刻的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，此時(shí)磁通量為 Φ2＝Bl(l＋vt) 由Φ1＝Φ2得B＝. 答案：B＝ 12．(20分)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)僅存在于邊長(zhǎng)為2l的正方形范圍內(nèi)，有一個(gè)電阻為R、邊長(zhǎng)為l的正方形導(dǎo)線(xiàn)框abcd，沿垂直于磁感線(xiàn)方向，以速度v勻速通過(guò)磁場(chǎng)，如圖11所示，從ab進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)． 圖11 (1)畫(huà)出穿過(guò)線(xiàn)框的磁通量隨時(shí)間變化的圖象； (2)判斷線(xiàn)框中有無(wú)感應(yīng)電流．若有，請(qǐng)判斷出感應(yīng)電流的方向；若無(wú)，請(qǐng)說(shuō)明理由． 解析：線(xiàn)框穿過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程可分為三個(gè)階段：進(jìn)入磁場(chǎng)階段(只有ab邊在磁場(chǎng)中)、在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)階段(ab、cd兩邊都在磁場(chǎng)中)、離開(kāi)磁場(chǎng)階段(只有cd邊在磁場(chǎng)中)． (1)①線(xiàn)框進(jìn)入磁場(chǎng)階段：t為0～，線(xiàn)框進(jìn)入磁場(chǎng)中的面積與時(shí)間成正比，S＝lvt，最后為Φ＝BS＝Bl2. ②線(xiàn)框在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)階段：t為～， 線(xiàn)框磁通量為Φ＝Bl2，保持不變． ③線(xiàn)框離開(kāi)磁場(chǎng)階段：t為～，線(xiàn)框磁通量線(xiàn)性減小，最后為零． (2)線(xiàn)框進(jìn)入磁場(chǎng)階段，穿過(guò)線(xiàn)框的磁通量增加，線(xiàn)框中將產(chǎn)生感應(yīng)電流．由右手定則可知，感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较颍? 線(xiàn)框在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)階段，穿過(guò)線(xiàn)框的磁通量保持不變，無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生． 線(xiàn)框離開(kāi)磁場(chǎng)階段，穿過(guò)線(xiàn)框的磁通量減小，線(xiàn)框中將產(chǎn)生感應(yīng)電流．由右手定則可知，感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较颍? 答案：(1)如圖所示 (2)線(xiàn)框進(jìn)入磁場(chǎng)階段，感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針；線(xiàn)框在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)階段，無(wú)感應(yīng)電流；線(xiàn)框離開(kāi)磁場(chǎng)階段，感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針． 111