高二物理下册一单元的试题

2020-07-04试题

高二物理下册一单元的试题

  《电磁感应现象 楞次定律》

  (时间:90分钟 满分:100分)

  一 、选择题

  1.如图是验证楞次定律实验的示意图,竖直放置的线圈固定不动,将磁铁从线圈上方插入或拔出,线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流.各图中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况,其中表示正确的是( )

  【答案】选C、D.

  【详解】先根据楞次定律来拒去留判断线圈的N极和S极.A中线圈上端为N极,B中线圈上端为N极,C中线圈上端为S极,D中线圈上端为S极,再根据安培定则确定感应电流的方向,A、B错误,C、D正确.

  2.一平面线圈用细杆悬于P点,开始时细杆处于水平位置,释放后让它在如图所示的匀强磁场中运动,已知线圈平面始终与纸面垂直,当线圈第一次通过位置Ⅰ和位置Ⅱ时,顺着磁场的方向看去,线圈中的感应电流的方向分别为( )

  位置Ⅰ 位置Ⅱ

  A.逆时针方向 逆时针方向

  B.逆时针方向 顺时针方向

  C.顺时针方向 顺时针方向

  D.顺时针方向 逆时针方向

  【答案】选B.

  【详解】线圈第一次经过位置Ⅰ时,穿过线圈的磁通量增加,由楞次定律,线圈中感应电流的磁场方向向左,根据安培定则,顺着磁场看去,感应电流的方向为逆时针方向.当线圈第一次通过位置Ⅱ时,穿过线圈的磁通量减小,可判断出感应电流为顺时针方向,故选项B正确.

  3.如图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,变阻器滑片P向左迅速滑动

  D.开关S已经是闭合的,变阻器滑片P向右迅速滑动

  【答案】选A、C.

  【详解】M向右运动是阻碍磁通量的增加,原因是左边螺线管中电流的磁场增强,所以有两种情况,

  一是S闭合,二是滑片P向左滑动,故A、C对.

  4. 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向下移动(不到达该平面),a、b将如何移动( )

  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

  【答案】选A.

  【详解】根据=BS,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有增大的趋势,由于S不可改变,为阻碍磁通量增大,导体环应该尽量远离磁铁,所以a、b将相互远离.

  5.电阻R、电容器C与一线圈连成闭合回路,条形磁铁静止于线圈的正上方,N极朝下,如图所示,现使磁铁开始下落,在N极接近线圈上端的过程中,流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是( )

  A.从a到b,上极板带正电

  B.从a到b,下极板带正电

  C.从b到a,上极板带正电

  D.从b到a,下极板带正电

  【答案】选D.

  【详解】在N极接近线圈上端的过程中,通过线圈的磁感线方向向下,磁通量增大,由楞次定律可判定流过线圈的电流方向向下,外电路电流由b流向a,同时线圈作为电源,下端应为正极,则电容器下极板电势高,带正电.

  6. 如图所示,一根长导线弯成如图abcd的形状,在导线框中通以直流电,在框的正中间用绝缘的橡皮筋悬挂一个金属环P,环与导线框处于同一竖直平面内,当电流I增大时,下列说法中正确的是( )

  A.金属环P中产生顺时针方向的电流

  B.橡皮筋的长度增大

  C.橡皮筋的长度不变

  D.橡皮筋的长度减小

  【答案】选B.

  【详解】导线框中的电流所产生的磁场在金属环P内的磁通量方向垂直于纸面向里,当电流I增大时,金属环P中的磁通量向里且增大,由楞次定律和安培定则可知金属环P中产生逆时针方向的感应电流,故A错;根据对称性及左手定则可知金属环P所受安培力的合力方向向下,并且随电流I的增大而增大,所以橡皮筋会被拉长,故B正确,C、D错.

  7.如图所示,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在外力作用下运动时, MN在磁场力作用下向右运动,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

  【答案】选B、C.

  【详解】设PQ向右运动,用右手定则和安培定则判定可知穿过L1的磁感线方向向上.若PQ向右加速运动,则穿过L1的磁通量增加,用楞次定律判定可知通过MN的感应电流方向是NM,对MN用左手定则判定可知MN向左运动,可见A选项不正确.若PQ向右减速运动,则穿过L1的磁通量减少,用楞次定律判定可知通过MN的感应电流方向是MN,用左手定则判定可知MN向右运动,可见C正确.同理设PQ向左运动,用上述类似方法可判定B正确,而D错误.

  8. 如右图所示,一半圆形铝框处在水平向外的非匀强磁场中,场中各点的磁感应强度为By=B0y+c,y为该点到地面的距离,c为常数,B0为一定值.铝框平面与磁场垂直,直径ab水平,(空气阻力不计)铝框由静止释放下落的过程中()

  A.铝框回路磁通量不变,感应电动势为0

  B.回路中感应电流沿顺时针方向,直径ab两点间电势差为0

  C.铝框下落的加速度大小一定小于重力加速度g

  D.直径ab受安培力向上,半圆弧ab受安培力向下,铝框下落加速度大小可能等于g

  【答案】 C

  【详解】 由题意知,y越小,By越大,下落过程中,磁通量逐渐增加,A错误;由楞次定律判断,铝框中电流沿顺时针方向,但Uab0,B错误;直径ab受安培力向上,半圆弧ab受安培力向下,但直径ab处在磁场较强的位置,所受安培力较大,半圆弧ab的等效水平长度与直径相等,但处在磁场较弱的位置,所受安培力较小,这样整个铝框受安培力的合力向上,故C正确D错误.

  9.一长直铁芯上绕有一固定线圈M,铁芯右端与一木质圆柱密接,木质圆柱上套有一闭合金属环N,N可在木质圆柱上无摩擦移动.M连接在如右图所示的电路中,其中R为滑动变阻器,E1和E2为直流电源,S为单刀双掷开关.下列情况中,可观测到N向左运动的是()

  A.在S断开的情况下,S向a闭合的瞬间

  B.在S断开的情况下,S向b闭合的瞬间

  C.在S已向a闭合的情况下,将R的滑动头向c端移动时

  D.在S已向a闭合的情况下,将R的滑动头向d端移动时

  【答案】C

  【详解】由楞次定律及左手定则可知:只要线圈中电流增强,即穿过N的磁通量增加,则N受排斥而向右,只要线圈中电流减弱,即穿过N的磁通量减少,则N受吸引而向左.故C选项正确.

  10.如右图所示,金属棒ab置于水平放置的金属导体框架cdef上,棒ab与框架接触良好.从某一时刻开始,给这个空间施加一个斜向上的匀强磁场,并且磁场均匀增加,ab棒仍静止,在磁场均匀增加的过程中,关于ab棒受到的'摩擦力,下列说法正确的是()

  A.摩擦力大小不变,方向向右

  B.摩擦力变大,方向向右

  C.摩擦力变大,方向向左

  D.摩擦力变小,方向向左

  【答案】 B

  【详解】 本题考查电磁感应规律和平衡条件.由法拉第电磁感应定律,ab中产生的电流的大小恒定,方向由b到a,由左手定则,ab受到的安培力方向向左下方,F=BIL,由于B均匀变大,F变大,F的水平分量Fx变大,静摩擦力Ff=Fx变大,方向向右,B正确.本题难度中等.

  二、非选择题

  11.磁感应强度为B的匀强磁场仅存在于边长为2l的正方形范围内,有一个电阻为R、边长为l的正方形导线框abcd,沿垂直于磁感线方向,以速度v匀速通过磁场,如图28所示,从ab进入磁场时开始计时.

  (1)画出穿过线框的磁通量随时间变化的图象;

  (2)判断线框中有无感应电流.若有,请判断出感应电流的方向.

  解析:线框穿过磁场的过程可分为三个阶段:进入磁场阶段(只有ab边在磁场中)、在磁场中运动阶段(ab、cd两边都在磁场中)、离开磁场阶段(只有cd边在磁场中).

  【答案】(1)如图29所示.

  (2)线框进入磁场阶段,电流方向逆时针;线框在磁场中运动阶段,无电流;线框离开磁场阶段,电流方向顺时针.

  【详解】 (1)①线框进入磁场阶段:t为0lv,线框进入磁场中的面积随时间成正比,S=lvt,最后为=BS=Bl2.

  ②线框在磁场中运动阶段:t为lv2lv,

  线框磁通量为=Bl2,保持不变.

  ③线框离开磁场阶段:t为2lv3lv,线框磁通量线性减小,最后为零.

  (2)线框进入磁场阶段,穿过线框的磁通量增加,线框中将产生感应电流.由右手定则可知,感应电流方向为逆时针方向.

  线框在磁场中运动阶段,穿过线框的磁通量保持不变,无感应电流产生.

  线框离开磁场阶段,穿过线框的磁通量减小,线框中将产生感应电流.由右手定则可知,感应电流方向

  为顺时针方向.

  12.(17分)如图所示,固定于水平面上的金属架CDEF处在竖直向下的匀强磁场中,金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动.t=0时,磁感应强度为B0,此时MN到达的位置使MDEN构成一个边长为l的正方形.为使MN棒中不产生感应电流,从t=0开始,磁感应强度B应怎样随时间t变化?请推导出这种情况下B与t的关系式.

  【答案】B=B0ll+vt

  【详解】要使MN棒中不产生感应电流,应使穿过线圈平面的磁通量不发生变化

  在t=0时刻,穿过线圈平面的磁通量

  1=B0S=B0l2

  设t时刻的磁感应强度为B,此时磁通量为

  2=Bl(l+vt)

  由2得B=B0ll+vt.

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