人教版高中物理选修3244《楞次定律的应用》同步练习.docx
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人教版高中物理选修3244《楞次定律的应用》同步练习
“增反减同”法
1.
图446
1931年,英国物理学家狄拉克从理论上预言:
存在只有一个磁极的粒子,即“磁单极子”.1982年,美国物理学家卡布莱拉设计了一个寻找磁单极子的实验.他设想,如果一个只有N极的磁单极子从上向下穿过如图446所示的超导线圈,那么,从上向下看,超导线圈将出现( )
A.先有逆时针方向的感应电流,然后有顺时针方向的感应电流
B.先有顺时针方向的感应电流,然后有逆时针方向的感应电流
C.始终有顺时针方向持续流动的感应电流
D.始终有逆时针方向持续流动的感应电流
解析 在磁单极子运动的过程中,当磁单极子位于超导线圈上方时,原磁场的方向向下,磁通量增加,则感应电流的磁场方向向上,由安培定则可知,产生逆时针(俯视)方向的感应电流;当磁单极子位于超导线圈下方时,原磁场的方向向上,磁通量减小,则感应电流的磁场方向向上,由安培定则可知,产生逆时针(俯视)方向的感应电流.故选项D正确.
答案 D
“来拒去留”法
2.
图447
如图447所示,螺线管CD的导线绕法不明,当磁铁AB插入螺线管时,闭合电路中有图示方向的感应电流产生,下列关于螺线管磁场极性的判断,正确的是( )
A.C端一定是N极
B.D端一定是N极
C.C端的极性一定与磁场B端的极性相同
D.因螺线管的绕法不明,故无法判断极性
解析 由“来拒去留”得磁铁与螺线管之间产生相斥的作用,即螺线管的C端一定与磁铁的B端极性相同,与螺线管的绕法无关,但因为磁铁AB的N、S极性不明,所以螺线管CD两端的极性也不能确定,所以A、B、D错,C对.
答案 C
“增缩减扩”法
3.
图448
如图448所示,一个有弹性的金属圆环被一根橡皮绳吊于通电直导线的正下方,直导线与圆环在同一竖直面内,当通电直导线中电流增大时,弹性圆环的面积S和橡皮绳的长度l将( )
A.S增大,l变长
B.S减小,l变短
C.S增大,l变短
D.S减小,l变长
解析 当通电直导线中电流增大时,穿过金属圆环的磁通量增大,金属圆环中产生感应电流.根据楞次定律,感应电流要阻碍磁通量的增大:
一是用缩小面积的方式进行阻碍;二是用远离直导线的方法进行阻碍,故D正确.
答案 D
“增离减靠”法
4.
图449
如图449所示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,滑动变阻器滑片P向左迅速滑动
D.开关S已经是闭合的,滑动变阻器滑片P向右迅速滑动
解析 当开关突然闭合时,左线圈上有了电流,产生磁场,而对于右线圈来说,磁通量增加,产生感应电流,使钻头M向右运动,故A项正确;当开关S已经是闭合的时,只有左侧线圈电流增大才会导致钻头M向右运动,故C项正确.
答案 AC
“一定律三定则”的综合应用
5.
图4410
如图4410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在外力的作用下运动时,MN在磁场力的作用下向右运动,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
解析 当PQ向右运动时,用右手定则可判定PQ中感应电流的方向是由Q→P,由安培定则可知穿过L1的磁场方向是自下而上的;若PQ向右加速运动,则穿过L1的磁通量增加,用楞次定律可以判断流过MN的感应电流是从N→M的,用左手定则可判定MN受到向左的安培力,将向左运动,可见选项A不正确;若PQ向右减速运动,流过MN的感应电流方向、MN所受的安培力的方向均将反向,MN向右运动,所以选项C是正确的;同理可判断选项B是正确的,选项D是错误的.
答案 BC
(时间:
60分钟)
题组一 “增反减同”法
1.
图4411
如图4411所示,一根条形磁铁自左向右穿过一个闭合螺线管,则电路中( )
A.始终有感应电流自a向b流过电流表G
B.始终有感应电流自b向a流过电流表G
C.先有a→G→b方向的感应电流,后有b→G→a方向的感应电流
D.将不会产生感应电流
解析 当条形磁铁进入螺线管时,闭合线圈中的磁通量增加,当穿出时,磁通量减少,由楞次定律可知C正确.
答案 C
2.长直导线与矩形线框abcd处在同一平面中静止不动,如图4412甲所示.长直导线中通以大小和方向都随时间做周期性变化的电流,i-t图象如图乙所示.规定沿长直导线方向上的电流为正方向.关于最初一个周期内矩形线框中感应电流的方向,下列说法正确的是( )
图4412
A.由顺时针方向变为逆时针方向
B.由逆时针方向变为顺时针方向
C.由顺时针方向变为逆时针方向,再变为顺时针方向
D.由逆时针方向变为顺时针方向,再变为逆时针方向
解析 将一个周期分为四个阶段,对全过程的分析列表如下:
时间段
长直导线中电流
线框中磁通量
感应电流的磁场
感应电流方向
0~T/4
向上,逐渐变大
向纸里、变大
垂直纸面向外
逆时针方向
T/4~T/2
向上,逐渐变小
向纸里、变小
垂直纸面向里
顺时针方向
T/2~3T/4
向下,逐渐变大
向纸外、变大
垂直纸面向里
顺时针方向
3T/4~T
向下,逐渐变小
向纸外、变小
垂直纸面向外
逆时针方向
看上表的最后一列,可知选项D正确.
答案 D
题组二 “来拒去留”法
3.
图4413
如图4-4-13所示,老师做了一个物理小实验让学生观察:
一轻质横杆两侧各固定一金属环,横杆绕中心点自由转动,老师拿一条形磁铁插向其中一个小环,后又取出插向另一个小环,同学们看到的现象是( )
A.磁铁插向左环,横杆发生转动
B.磁铁插向右环,横杆发生转动
C.无论磁铁插向左环还是右环,横杆都不发生转动
D.无论磁铁插向左环还是右环,横杆都发生转动
解析 左环没有闭合,在磁铁插入过程中,不产生感应电流,故横杆不发生转动.右环闭合,在磁铁插入过程中,产生感应电流,横杆将发生转动.
答案 B
4.
图4414
如图4414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T1和T2,重力加速度大小为g,则( )
A.T1>mg,T2>mg
B.T1C.T1>mg,T2D.T1mg
解析 当圆环经过磁铁上端时,磁通量增大,根据楞次定律可知磁铁要把圆环向上推,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T1>mg.当圆环经过磁铁下端时,磁通量减小,根据楞次定律可知磁铁要把圆环向上吸,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T2>mg,所以只有A正确.
答案 A
5.如图4415所示,两轻质闭合金属圆环,穿挂在一根光滑水平绝缘直杆上,原来处于静止状态.当条形磁铁的N极自右向左插入圆环时,两环的运动情况是( )
图4415
A.同时向左运动,两环间距变大
B.同时向左运动,两环间距变小
C.同时向右运动,两环间距变大
D.同时向右运动,两环间距变小
答案 B
6.
图4416
如图4416所示,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正确判断是( )
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由左向右运动的过程中,线圈中的磁通量先增大后减小,根据楞次定律的第二种描述:
“来拒去留”可知,线圈先有向下和向右的趋势,后有向上和向右的趋势;故线圈受到的支持力先大于重力后小于重力,同时运动趋势向右.故选D.
答案 D
题组三 “增缩减扩”法
7.
图4417
如图4417所示,在水平面上有一固定的U形金属框架,框架上放置一金属杆ab,不计摩擦,在竖直方向上有匀强磁场,则( )
A.若磁场方向竖直向上并增大时,杆ab将向右移动
B.若磁场方向竖直向上并减小时,杆ab将向右移动
C.若磁场方向竖直向下并增大时,杆ab将向右移动
D.若磁场方向竖直向下并减小时,杆ab将向右移动
解析 不论磁场方向竖直向上还是竖直向下,当磁感应强度增大时,回路中磁通量变大,由楞次定律知杆ab将向左移动,反之,杆ab将向右移动,选项B、D正确.
答案 BD
8.如图4418所示,螺线管B置于闭合金属圆环A的轴线上,当B中通过的电流增大时( )
图4418
A.环A有缩小的趋势
B.环A有扩张的趋势
C.螺线管B有缩短的趋势
D.螺线管B有伸长的趋势
解析 螺线管中的电流增大,穿过A环的磁通量增大,由楞次定律知感应电流的磁场阻碍磁通量的增大,有两种分析思路:
(1)感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向相反,感应电流的磁感线向右,由安培定则,感应电流沿顺时针方向(从左向右看);但A环导线所在处的磁场方向向左(因为A环在线圈的中央),由左手定则,安培力沿半径向外,A环有扩张的趋势.
(2)阻碍磁通量增大,只能增大A环的面积,因为面积越大,磁通量越小,故A环有扩张的趋势,B正确;螺线管B,每匝线圈中电流方向相同,相互吸引,B有短缩趋势,C选项正确.故正确选项为B、C.
答案 BC
9.
图4419
如图4419所示,光滑固定导轨M、N水平放置,两根导体棒P、Q平行放置于导轨上,形成一个闭合回路,一条形磁铁从高处下落接近回路时( )
A.P、Q将相互靠拢
B.P、Q将相互远离
C.磁铁的加速度仍为g
D.磁铁的加速度小于g
解析 根据楞次定律,感应电流的效果是总要阻碍产生感应电流的原因,本题中“原因”是回路中磁通量的增加,P、Q可通过缩小面积的方式进行阻碍,故可得A正确;由“来拒去留”得回路电流受到向下的力的作用,由牛顿第三定律知磁铁受向上的作用力,所以磁铁的加速度小于g,选A、D.
答案 AD
题组四 “增离减靠”法
10.如图4420甲所示,竖直放置的螺线管与导线abcd构成回路,导线所围区域内有一垂直纸面向里的变化的匀强磁场,螺线管下方水平桌面上有一导体圆环,导线abcd所围区域内磁场的磁感应强度按图4420乙中的哪一图线所表示的方式随时间变化时,导体圆环对桌面的压力增大?
( )
图4420
解析 由“导体圆环对桌面的压力增大”分析可知螺线管对圆环有斥力作用.故螺线管中的电流应该增加(等效磁铁的磁性增强,则要求磁通量的变化率逐渐增加),结合Bt图象分析,B对.
答案 B
11.
图4421
如图4421所示,A为水平放置的胶木圆盘,在其侧面均匀分布着负电荷,在A的正上方用绝缘丝线悬挂一个金属圆环B,使B的环面水平且与圆盘面平行,其轴线与胶木盘A的轴线OO′重合.现使胶木盘A由静止开始绕其轴线OO′按箭头所示方向加速转动,则( )
A.金属环B的面积有扩大的趋势,丝线受到的拉力增大
B.金属环B的面积有缩小的趋势,丝线受到的拉力减小
C.金属环B的面积有扩大的趋势,丝线受到的拉力减小
D.金属环B的面积有缩小的趋势,丝线受到的拉力增大
解析 胶木盘A由静止开始绕其轴线OO′按箭头所示方向加速转动,形成环形电流,环形电流的大小增大,根据右手螺旋定则知,通过B线圈的磁通量向下,且增大,根据楞次定律的另一种表述,引起的机械效果阻碍磁通量的增大,知金属环的面积有缩小的趋势,且有向上的运动趋势,所以丝线的拉力减小.故B正确,A、C、D错误.
答案 B
12.
图4422
如图4422所示,通电螺线管两侧各悬挂一个小铜环,铜环平面与螺线管截面平行,当电键S接通一瞬间,两铜环的运动情况是( )
A.同时向两侧推开
B.同时向螺线管靠拢
C.一个被推开,一个被吸引,但因电源正负极未知,无法具体判断
D.同时被推开或同时向螺线管靠拢,但因电源正负极未知,无法具体判断
解析 当电键S接通瞬间,小铜环中磁通量从无到有增加,根据楞次定律,感应电流的磁场要阻碍磁通量的增加,则两环将向两侧运动,故A正确.
答案 A
题组五 “一定律三定则”的综合应用
13.如图4423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4423乙所示,在0~
时间内,直导线中电流方向向上,则在
~T时间内,线框中感应电流的方向与所受安培力方向正确的是( )
图4423
A.逆时针,向右 B.逆时针,向左
C.顺时针,向右D.顺时针,向左
解析 在
~T时间内,直导线中的电流方向向下且增大,穿过线圈的磁通量垂直纸面向外且增加,由楞次定律知感应电流方向为顺时针,线框所受安培力由左手定则可知向右,故C正确.
答案 C
14.如图4424甲所示,等离子气流从左方连续以速度v0射入M和N两板间的匀强磁场中,ab直导线与M、N相连接,线圈A与直导线cd连接,线圈A内有如图4424乙所示变化的磁场,且规定向左为磁场B的正方向,则下列叙述正确的是( )
图4424
A.0~1s内ab、cd导线互相排斥
B.1s~2s内ab、cd导线互相吸引
C.2s~3s内ab、cd导线互相吸引
D.3s~4s内ab、cd导线互相排斥
解析 根据左手定则,可判定等离子气流中的正离子向上极板M偏转,负离子向下极板N偏转,所以ab中电流方向是由a向b的.在0~2s内,线圈A内磁场方向向左,磁感应强度增大,由楞次定律可知感应电流方向是由c向d的,根据ab、cd内电流的流向关系,可知两导线相互吸引,A错误,B正确;在2s~4s内,线圈A内磁场方向向左,磁感应强度减小,由楞次定律可知感应电流的方向是由d向c的,根据电流的流向关系可知两导线相互排斥,C错误,D正确.
答案 BD