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1、2020版高考物理全程复习课后练习29 电磁感应现象楞次定律1.如图所示，匀强磁场垂直圆形线圈指向纸内，a、b、c、d 为圆形线圈上等距离的四点，现用外力在上述四点将线圈拉成正方形，且线圈仍处在原平面内，则在线圈发生形变的过程中()A线圈中将产生abcda 方向的感应电流B线圈中将产生adcba 方向的感应电流C线圈中的感应电流方向无法判断D线圈中无感应电流2.如图所示，通电导线MN 与单匝矩形线圈abcd 共面，位置靠近ab 且相互绝缘当矩形线圈突然向右运动时，线圈所受安培力的合力方向()A向左 B向右 C垂直纸面向外 D垂直纸面向里3.如图所示，一个闭合三角形导线框ABC位于竖直平面内，其
2、下方(略靠前)固定一根与线框平面平行的水平直导线，导线中通以图示方向的恒定电流释放线框，它由实线位置下落到虚线位置未发生转动，在此过程中()A线框中感应电流方向依次为ACBA ABCAB线框的磁通量为零时，感应电流却不为零C线框所受安培力的合力方向依次为向上向下向上D线框做自由落体运动4.如图所示，竖直长导线通有恒定电流，一矩形线圈abcd 可绕其竖直对称轴O1O2转动当线圈绕轴以角速度 沿逆时针(沿轴线从上往下看)方向匀速转动，从图示位置开始计时，下列说法正确的是()At=0 时，线圈产生的感应电动势最大B0时间内，线圈中感应电流方向为abcda2Ct=时，通过线圈的磁通量为零，线圈产生的感
3、应电动势也为零2D线圈每转动一周电流方向改变一次5.如图所示，圆筒形铝管竖直置于水平桌面上，一磁铁从铝管的正上方由静止开始下落，穿过铝管落到水平桌面上，下落过程中磁铁不与管壁接触，忽略空气阻力，则在下落过程中()A磁铁做自由落体运动B磁铁的机械能守恒C铝管对桌面的压力大于铝管的重力D磁铁动能的增加量大于重力势能的减少量6.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，下列有
4、关圆环的说法正确的是()A圆环中产生变大的感应电流，圆环有收缩的趋势B圆环中产生变大的感应电流，圆环有扩张的趋势C圆环中产生变小的感应电流，圆环有收缩的趋势D圆环中产生变小的感应电流，圆环有扩张的趋势7.如图所示，圆环形导体线圈a 平放在水平桌面上，在a 的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管b 与电源、滑动变阻器连接成如图所示的电路若将滑动变阻器的滑片P向下滑动，下列表述正确的是()A线圈 a 中将产生沿顺时针方向(俯视)的感应电流B穿过线圈a 的磁通量减小C线圈 a 有扩张的趋势D线圈 a 对水平桌面的压力FN将增大8.扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上的形貌为
5、了有效隔离外界振动对STM的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小振动，如图所示无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及其左右振动的衰减最有效的方案是()9.图 1 和图 2 是教材中演示自感现象的两个电路图，L1和 L2为电感线圈实验时，断开开关S1瞬间，灯 A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2，灯 A2逐渐变亮，而另一个相同的灯 A3立即变亮，最终A2与 A3的亮度相同下列说法正确的是()A图 1 中，A1与 L1的电阻值相同B图 1 中，闭合 S1，电路稳定后，A1中电流大于L1中电流C图 2 中，变阻器R与
6、 L2的电阻值相同D图 2 中，闭合 S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流相等10.如图甲所示，水平面上的平行导轨MN、PQ上放着两根导体棒ab、cd，两棒间用绝缘细线系住开始匀强磁场垂直纸面向里，磁感应强度B随时间 t 的变化如图乙所示，图线与t 轴的交点为 t0.I和 FT分别表示通过导体棒中的电流和细线的拉力(不计电流间的相互作用)则在 t0时刻()AI=0，FT=0 BI=0，FT0 CI 0，FT=0 DI 0，FT011.(多选)如图所示，两个条形磁铁的N极和 S极相向水平放置，一竖直放置的矩形线框从两个磁极之间正上方自由落下，并从两磁极中间穿过下列关于线框受到的安培力及从右向左看
7、感应电流的方向说法正确的是()A感应电流方向先沿逆时针方向，后沿顺时针方向B感应电流方向先沿顺时针方向，后沿逆时针方向C安培力方向一直竖直向上D安培力方向先竖直向上，后竖直向下12.(多选)如图甲所示为放在同一水平面内的两个闭合同心圆形线圈A、B，线圈 A中通入如图乙所示的电流，t=0 时电流方向为顺时针(如图甲中箭头所示)，则下列说法中正确的是()A在 t1t2时间段内，线圈B内有顺时针方向的电流，线圈B有扩张的趋势B在 t1t2时间段内，线圈B内感应电流产生的磁场方向垂直纸面向里C在 0t1时间段内，线圈B内有逆时针方向的电流D在 0t1时间段内，线圈B有收缩的趋势13.如图甲所示，MN、
8、PQ两条平行的光滑金属轨道与水平面成=37角固定，M、P之间接电阻箱 R，导轨所在空间存在匀强磁场，磁场方向垂直于轨道平面向上，磁感应强度B=1 T质量为m的金属杆ab 水平放置在轨道上，其接入电路的电阻值为r.现从静止释放杆ab，测得最大速度为vm.改变电阻箱的阻值R，得到 vm与 R的关系如图乙所示已知导轨间距 L=2 m，重力加速度g 取 10 m/s2，轨道足够长且电阻不计(1)杆 ab 下滑过程中，判断感应电流的方向(2)求 R=0时，闭合电路中的感应电动势E的最大值(3)求金属杆的质量m和阻值 r.14.如图所示，匀强磁场的磁感应强度方向垂直纸面向里，宽度为l，上、下边界与地面平行
9、，下边界与地面相距l.将一个边长为l，质量为 m，总电阻为R的正方形刚性导电线框72ABCD 置于匀强磁场区域上方，线框CD边与磁场上边界平行，从高于磁场上边界h 的位置由静止释放，h 的值能保证AB边匀速通过磁场区域从AB边离开磁场到CD边落到地面所用时间是 AB边通过磁场时间的2 倍(重力加速度为g)求：(1)线框通过磁场过程中电流的方向；(2)磁场区域内磁感应强度的大小；(3)CD 边刚进入磁场时线框加速度与h 的函数关系，分析h 在不同情况下加速度的大小和方向，计算线框通过磁场区域产生的热量答案解析1.答案为：A；解析：周长一定时，圆形的面积最大现用外力在四点将线圈拉成正方形，线圈面积
10、变小，磁通量变小，有感应电流产生，由楞次定律可知线圈中将产生顺时针方向的感应电流，故 A正确2.答案为：A；解析：当矩形线圈突然向右运动时，线圈中会产生逆时针方向的电流，根据左手定则可知，ab 边受的安培力向左，cd 边受的安培力向左，合力的方向向左，A正确3.答案为：B；解析：根据右手螺旋定则，通电直导线上方的磁场垂直纸面向外，下方的垂直纸面向里；离导线近的地方磁感应强度大，离导线远的地方磁感应强度小线框从上向下靠近导线的过程，垂直纸面向外的磁通量增加，根据楞次定律，线框中产生顺时针方向的电流；穿越导线时，上方垂直纸面向外的磁场和下方垂直纸面向里的磁场叠加，先是垂直纸面向外的磁通量减小，之后
11、变成垂直纸面向里的磁通量增大，直至最大，根据楞次定律，线框中产生逆时针方向的电流，垂直纸面向里的磁通量变成最大后，线框继续向下运动，垂直纸面向里的磁通量减小，这时的电流方向又变成了顺时针，即感应电流方向依次为ACBA ABCA ACBA，故A错误；根据A中的分析，线框穿越导线时，始终有感应电流存在，故 B正确；根据楞次定律，安培力始终阻碍线框相对磁场的运动，故安培力的方向始终向上，线框不可能做自由落体运动，故C、D错误4.答案为：B；解析：根据安培定则可判断出在题图图示位置处线圈中磁通量最大，t=0 时线圈中磁通量变化率为零，线圈中产生的感应电动势为零，选项A错误；由安培定则可判断出线圈中磁场
12、方向为垂直纸面向外，在0(即前)时间内，线圈转动90，应用楞次定律和安培2T4定则可判断出线圈中感应电流方向为逆时针方向，即abcda，选项 B正确；t=时，线圈2中的磁通量为零，但磁通量变化率最大，根据法拉第电磁感应定律，可知线圈中产生的感应电动势最大，选项C错误；线圈每转动一周电流方向改变两次，选项D错误5.答案为：C；解析：磁铁在铝管中运动的过程中，铝管的磁通量发生变化，产生感应电流，磁铁受到向上的安培力的阻碍作用，铝管中产生内能，所以磁铁的机械能不守恒，磁铁做的不是自由落体运动，选项A、B错误；磁铁在整个下落过程中，由楞次定律可知，铝管受到的安培力向下，则铝管对桌面的压力大于铝管的重力
13、，选项C正确；磁铁在整个下落过程中，除重力做功外，还有安培力做负功，导致减少的重力势能部分转化为动能，部分转化为内能，根据能量守恒定律可知，磁铁在下落过程中动能的增加量小于其重力势能的减少量，选项 D错误6.答案为：C；解析：根据右手定则，当金属棒ab 在恒力 F 的作用下向右运动时，abdca 回路中会产生逆时针方向的感应电流，则在圆环处产生垂直于纸面向外的磁场，随着金属棒向右加速运动，abdca 回路中的感应电流逐渐增大，穿过圆环的磁通量也逐渐增大，依据楞次定律可知，圆环将有收缩的趋势；abdca 回路中的感应电流I=，感应电流的变化率=BlvRItBlRa0，又由于金属棒向右运动的加速度
14、a0=逐渐减小，所以感应FF安mFBIlmFB2l2vRm电流的变化率逐渐减小，圆环内磁通量的变化率减小，所以在圆环中产生的感应电流不断减小，C正确7.答案为：D；解析：当滑动变阻器的滑片P向下滑动时，螺线管中的电流将增大，使穿过线圈a 的磁通量变大，选项B错误；由楞次定律可知，线圈a 中将产生沿逆时针方向(俯视)的感应电流，并且线圈a 有缩小和远离螺线管的趋势，线圈a 对水平桌面的压力FN将增大，故选项D正确，选项A、C错误8.答案为：A；解析：感应电流产生的条件是闭合回路中的磁通量发生变化在A图中，系统震动时，紫铜薄板随之上下及左右振动，在磁场中的部分有时多有时少，磁通量发生变化，产生感应
15、电流，受到安培力，阻碍系统的震动；在B、D图中，只有紫铜薄板左右振动才产生感应电流，而上下振动无电流产生；在C图中，无论紫铜薄板上下振动还是左右振动，都不会产生感应电流，故选项A正确，B、C、D错误9.答案为：C；解析：题图1 中，稳定时通过A1的电流记为I1，通过 L1的电流记为IL.S1断开瞬间，A1突然变亮，可知ILI1，因此 A1和 L1电阻不相等，所以A、B错误；题图2 中，闭合 S2时，由于自感作用，通过L2与 A2的电流 I2会逐渐增大，而通过R与 A3的电流 I3立即变大，因此电流不相等，所以D错误；由于最终A2与 A3亮度相同，所以两支路电流I 相同，根据部分电路欧姆定律，两
16、支路电压U与电流 I 均相同，所以两支路电阻相同由于A2、A3完全相同，故变阻器R与 L2的电阻值相同，所以C正确10.答案为：C；解析：由题图乙看出，磁感应强度B随时间 t 均匀变化，则穿过回路的磁通量随时间也均匀变化，根据法拉第电磁感应定律可知回路中将产生恒定的感应电流，所以I 0.但 t0时刻 B=0，两棒都不受安培力，故细线的拉力FT=0，所以 C正确11.答案为：BC；解析：由题图可知，磁感线由左指向右，N、S极中间磁感应强度最大，沿竖直方向上下两侧越来越小，故在线框从高处下落过程中，穿过线框的磁感线方向一直向右，且先增大后减小，则由楞次定律可知，感应电流先沿顺时针方向后沿逆时针方向
17、，故B正确，A错误；根据楞次定律可知，线框产生的感应电流一直阻碍线框与磁极间的相对运动，故安培力方向一直竖直向上，C正确，D错误12.答案为：ABD；解析：在 t1 t2时间段内，线圈A中的电流为逆时针方向，产生的磁场垂直纸面向外且是增大的，由此可判定线圈B中的电流为顺时针方向，产生的磁场方向垂直纸面向里，线圈A、B中电流方向相反，相互排斥，线圈B有扩张的趋势，故A、B正确；在 0t1时间段内，线圈 A中的电流为顺时针方向，产生的磁场垂直纸面向里且是减小的，线圈B内有顺时针方向的感应电流，线圈A、B相互吸引，线圈B有收缩的趋势，C错误，D正确13.解：(1)由右手定则可知，电流方向为ba(或
18、aMPba)(2)由题图可知，当R=0时，杆的速度稳定后，它以2 m/s 的速度匀速下滑，此时电路中的感应电动势最大，最大值E=BLv=4 V.(3)金属杆下滑的最大速度即为vm.杆切割磁感线产生的感应电动势的最大值E=BLvm由闭合电路的欧姆定律得I=ERr杆达到最大速度时，满足条件mgsin BIL=0解得 vm=(Rr)mgsinB2L2结合图象可得=k，k=1 m/(s)mgsinB2L2r=2 m/s解得 m=kg，r=2.mgsinB2L22314.解：(1)由楞次定律得，线框中电流方向：CD边在磁场中时沿DCBAD方向 AB边在磁场中时沿ABCDA方向(2)设线框 AB边在磁场中
19、做匀速运动的速度大小为v1，穿过磁场的时间为t，AB边切割磁感线产生的电动势为E1，线框中电流为I1，则 mg=BI1lE1=Blv1I1=E1Rl=v1t根据题意和匀变速直线运动规律，得l l=v1(2t)g(2t)27212联立解得 v1=2，B=gl(m2R2g4l5)14(3)设线框 CD边刚进入磁场时，速度大小为v，加速度大小为a，线框 CD边产生的电动势为 E，电流为 I，线框通过磁场区域产生的热量为Q由动能定理得mgh=mv20 解得 v=122ghE=BlvI=解得 I=ERBlvR由牛顿第二定律得mg BIl=ma 解得 a=g(1h2l)当 h=2l 时，a=0当 h2l 时，加速度大小为g，方向竖直向上(h2l1)当 h2l 时，加速度大小为g，方向竖直向下(1h2l)根据能量守恒定律，有Q=mg(h 2l)mv122 1解得 Q=mgh.