物理选择性必修 第二册1 楞次定律第2课时课后复习题

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第二章电磁感应1.楞次定律 第2课时 楞次定律的应用课后篇素养形成必备知识基础练1.(多选)如图所示,导体AB、CD可在水平轨道上自由滑动,且两水平轨道在中央交叉处互不相通。当导体棒AB向左移动时(　　)A.AB中感应电流的方向为A到BB.AB中感应电流的方向为B到AC.CD向左移动D.CD向右移动解析由右手定则可判断导体棒AB中感应电流方向为A→B,由左手定则可判断导体棒CD受到向右的安培力作用而向右运动。答案AD2.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竖直线向下移动(不到达该平面),a、b的移动情况可能是(　　)A.a、b将相互远离B.a、b将相互靠近C.a、b将不动D.无法判断解析根据Φ=BS,条形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增大。为阻碍磁通量增大,导体环会尽量远离条形磁铁,所以a、b将相互远离。答案A3.如图,粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈。当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线AB正上方等高快速经过时,若线圈始终不动,则关于线圈受到的支持力FN及在水平方向运动趋势的判断正确的是(　　)A.FN先小于mg后大于mg,运动趋势向左B.FN先大于mg后小于mg,运动趋势向左C.FN先小于mg后大于mg,运动趋势向右D.FN先大于mg后小于mg,运动趋势向右解析条形磁铁从线圈正上方等高快速经过时,通过线圈的磁通量先增加后减小。当通过线圈磁通量增加时,为阻碍其增加,在竖直方向上线圈有向下运动的趋势,所以线圈受到的支持力大于其重力,在水平方向上有向右运动的趋势;当通过线圈的磁通量减小时,为阻碍其减小,在竖直方向上线圈有向上运动的趋势,所以线圈受到的支持力小于其重力,在水平方向上有向右运动的趋势。综上所述,线圈所受到的支持力先大于重力后小于重力,运动趋势总是向右,故D正确。答案D4.如图所示,一质量为m的条形磁铁用细线悬挂在天花板上,细线从一水平金属圆环中穿过。现将环从位置Ⅰ释放,环经过磁铁到达位置Ⅱ。设环经过磁铁上端和下端附近时细线的张力分别为FT1和FT2,重力加速度大小为g,则(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　A.FT1>mg,FT2>mg B.FT1<mg,FT2<mgC.FT1>mg,FT2<mg D.FT1<mg,FT2>mg解析当圆环经过磁铁上端时,磁通量增加,根据楞次定律可知磁铁要给圆环一个向上的磁场力,根据牛顿第三定律可知圆环要给磁铁一个向下的磁场力,因此有FT1>mg。当圆环经过磁铁下端时,磁通量减少,根据楞次定律可知磁铁要给圆环一个向上的磁场力,根据牛顿第三定律可知圆环要给磁铁一个向下的磁场力,因此有FT2>mg,所以只有A正确。答案A5.(多选)如图所示,匀强磁场垂直于软导线回路平面,由于磁场发生变化,回路变为圆形,则磁场(　　)A.逐渐增强,方向向外B.逐渐增强,方向向里C.逐渐减弱,方向向外D.逐渐减弱,方向向里解析对于导线回路来说,圆形面积最大,即由于磁场变化,导致导线回路面积变大,根据楞次定律“增缩减扩”,可判断磁场在减弱,可能是方向垂直软导线回路平面向外的磁场逐渐减弱也可能是方向垂直软导线回路平面向里的磁场逐渐减弱,选项C、D正确。答案CD6.(多选)如图所示,通过水平绝缘传送带输送完全相同的铜线圈,线圈等距离排列,且与传送带以相同的速度匀速运动。为了检测出个别未闭合的不合格线圈,让传送带通过一固定匀强磁场区域,磁场方向垂直于传送带,根据穿过磁场后线圈间的距离,就能够检测出不合格线圈,通过观察图形,下列说法正确的是(　　)A.若线圈闭合,进入磁场时,线圈相对传送带向后滑动B.若线圈不闭合,进入磁场时,线圈相对传送带向后滑动C.从图中可以看出,第3个线圈是不合格线圈D.从图中可以看出,第4个线圈是不合格线圈解析线圈闭合进入磁场时,由于产生电磁感应现象,根据楞次定律可判断线圈相对传送带向后滑动,A正确;若线圈不闭合,进入磁场后,不会产生感应电流,故线圈相对传送带不发生滑动,B错误;从图中可以看出,第3个线圈是不合格线圈,C正确,D错误。答案AC7.(多选)如图所示,虚线abcd为矩形匀强磁场区域,磁场方向竖直向下,圆形闭合金属线圈以一定的速度沿光滑绝缘水平面向磁场区域运动。如图所示给出的是圆形闭合金属线圈的四个可能到达的位置,则圆形闭合金属线圈的速度可能为零的位置是(　　)解析因为线圈在进、出磁场时,线圈中的磁通量发生变化,产生感应电流,安培力阻碍线圈运动,使线圈的速度可能减为零,故A、D正确。答案AD关键能力提升练8.如图所示,在一较大的有界匀强磁场上方距磁场边界很近处有一闭合线圈,不计空气阻力,闭合线圈平面始终在同一竖直平面内,在闭合线圈从上方下落穿过磁场的过程中(　　)A.进入磁场时加速度小于g,离开磁场时加速度可能大于g,也可能小于gB.进入磁场时加速度大于g,离开时小于gC.进入磁场和离开磁场,加速度都大于gD.进入磁场和离开磁场,加速度都小于g解析在线圈进入磁场和离开磁场时,穿过线圈的磁通量发生变化,根据楞次定律线圈中产生感应电流,受到安培力的阻碍作用,其下落的加速度均小于g,故D项正确。答案D9.(多选)如图所示,金属棒ab置于水平放置的U形光滑导轨上,在ef右侧存在有界匀强磁场B,磁场方向垂直导轨平面向下,在ef左侧的无磁场区域cdef内有一半径很小的金属圆环L,圆环与导轨在同一平面内。当金属棒ab在水平恒力F作用下从磁场左边界ef处由静止开始向右运动后,对圆环L,下列说法正确的是(　　)A.圆环L有收缩趋势B.圆环L有扩张趋势C.ab受到的安培力方向向左D.ab受到的安培力方向向右解析由于金属棒ab在恒力F的作用下向右运动,由右手定则知abcd回路中产生逆时针方向的感应电流。由于ab金属棒由静止开始向右运动,速度增大,感应电流增大,故回路abcd中感应电流产生的磁场也随之增大。圆环L处于回路abcd的感应电流的磁场中,由于磁感应强度增大,穿过L的磁通量增加,由楞次定律可知,圆环L有收缩面积的趋势。故A、C正确。答案AC10.如图甲所示,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的变化关系如图乙所示。在0~时间内,直导线中电流向上,则在~T时间内,线框中感应电流的方向与所受安培力的合力方向是(　　)A.感应电流方向为顺时针,线框所受安培力的合力方向向左B.感应电流方向为逆时针,线框所受安培力的合力方向向右C.感应电流方向为顺时针,线框所受安培力的合力方向向右D.感应电流方向为逆时针,线框所受安培力的合力方向向左解析在~T时间内,直导线中的电流方向向下增大,穿过线框的磁通量垂直纸面向外增加,由楞次定律知线框中感应电流方向为顺时针,线框所受安培力的合力由左手定则可知向右,所以C正确。答案C11.如图所示,均匀带正电的绝缘圆环a与金属圆环b同心共面放置,当a绕O点在其所在平面内旋转时,b中产生顺时针方向的感应电流,且具有收缩趋势,由此可知,圆环a(　　)A.顺时针加速旋转B.顺时针减速旋转C.逆时针加速旋转D.逆时针减速旋转解析由楞次定律,欲使b中产生顺时针方向的电流,则a环内磁场应向里减弱或向外增强,a环的旋转情况应该是顺时针减速或逆时针加速,又由于b环有收缩趋势,故a环外部磁场向外,内部向里,故选B。答案B12.(2020全国Ⅲ卷)如图所示,水平放置的圆柱形光滑玻璃棒左边绕有一线圈,右边套有一金属圆环。圆环初始时静止。将图中开关S由断开状态拨至连接状态,电路接通的瞬间,可观察到              (　　)A.拨至M端或N端,圆环都向左运动B.拨至M端或N端,圆环都向右运动C.拨至M端时圆环向左运动,拨至N端时向右运动D.拨至M端时圆环向右运动,拨至N端时向左运动解析开关S无论拨至M端还是N端,螺线管中的磁通量都变大,则右边金属圆环中的磁通量变大,根据楞次定律,为了阻碍磁通量变大,圆环都向右运动,选项B正确。答案B13.如图所示,水平放置的光滑平行金属导轨上,有ab、cd两金属棒静止在竖直方向的匀强磁场中,当cd棒在外力作用下向右以v运动时,ab棒运动方向如何?并说明ab棒的速度不会大于v的理由。解析cd棒向右做切割磁感线运动而产生感应电动势,闭合电路中就有了感应电流,ab棒受到安培力的作用力必定向受力方向运动。cd棒向右移动会使abcd所围面积中的磁通量增大,根据楞次定律,ab棒的运动结果总是阻碍abcd面中磁通量的增大,因此可判定ab棒也应该向右运动。假如vab>v,即面积abcd逐渐减小,穿过abcd面的磁通量减小,显然这是与楞次定律中的阻碍相违背的。因此假设vab大于v的前提不能成立。ab棒的运动方向也可由右手定则和左手定则来判断。题中关于磁场的方向只是说是竖直方向的匀强磁场而没有具体给定磁场的方向,在用右手定则判断感应电流的方向时,可先假定磁场的方向(如竖直向上)判断出闭合电路中的电流方向,再由左手定则判断出ab棒受到向右的安培力而向右运动。当所设的磁场方向改为相反方向时(如竖直向下),闭合电路中的感应电流方向也将变为相反的方向,但ab棒受到磁场的作用力仍将是向右的。所以判断时可任意假设磁场的方向向上或向下,得出的结论是相同的。答案见解析