2022年高中物理 2.1感應(yīng)電流的方向知能優(yōu)化訓(xùn)練 魯科版選修3-2

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1、2022年高中物理 2.1感應(yīng)電流的方向知能優(yōu)化訓(xùn)練 魯科版選修3-2 1．如圖2－1－11表示閉合電路中的一部分導(dǎo)體ab在磁場中做切割磁感線運動的情景，其中能產(chǎn)生由a到b的感應(yīng)電流的是(　　) 圖2－1－11 解析：選A.由右手定則可知選項A電流由a到b，B、C、D三項中電流由b到a，故應(yīng)選A. 2．(xx年高考海南卷)一金屬圓環(huán)水平固定放置，現(xiàn)將一豎直的條形磁鐵，在圓環(huán)上方沿圓環(huán)軸線從靜止開始釋放，在條形磁鐵穿過圓環(huán)的過程中，條形磁鐵與圓環(huán)(　　) A．始終相互吸引 B．始終相互排斥 C．先相互吸引，后相互排斥 D．先相互排斥，后相互吸引 解析：選D.當(dāng)條形磁鐵靠近圓環(huán)時

2、，產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流在磁場中受到安培力的作用，由楞次定律可知，安培力總是“阻礙變化”，因此，當(dāng)條形磁鐵靠近圓環(huán)時，受到排斥力；當(dāng)磁鐵穿過圓環(huán)遠(yuǎn)離圓環(huán)時，受到吸引力，D正確． 3. 螺線管CD的導(dǎo)線繞向不明，當(dāng)磁鐵AB插入螺線管時，電路中有如圖2－1－12所示方向的感應(yīng)電流產(chǎn)生．下列有關(guān)螺線管及其極性的判斷正確的是(　　) 圖2－1－12 A．C端一定是感應(yīng)電流磁場的N極 B．C端一定是感應(yīng)電流磁場的S極 C．C端的感應(yīng)電流磁場極性一定與磁鐵B端極性相同 D．無法判斷極性的關(guān)系，因螺線管繞法不明 解析：選C.根據(jù)楞次定律知，感應(yīng)電流的磁場總是阻礙原磁場的變化，當(dāng)磁鐵插入

3、時，磁通量增加，感應(yīng)電流的磁場阻礙增加，所以有螺線管C端的感應(yīng)電流磁場極性一定與磁鐵B端極性相同，選項C正確． 4．(xx年高考江蘇卷) 如圖2－1－13所示，固定的水平長直導(dǎo)線中通有電流I，矩形線框與導(dǎo)線在同一豎直平面內(nèi)，且一邊與導(dǎo)線平行．線框由靜止釋放，在下落過程中(　　) 圖2－1－13 A．穿過線框的磁通量保持不變 B．線框中感應(yīng)電流方向保持不變 C．線框所受安培力的合力為零 D．線框的機械能不斷增大 解析：選B.直線電流的磁場離導(dǎo)線越遠(yuǎn)，磁感應(yīng)越稀，故線圈在下落過程中磁通量一直減小，A錯；由于上、下兩邊電流相等，上邊磁場較強，線框所受合力不為零，C錯；由于電磁感

4、應(yīng)，一部分機械能轉(zhuǎn)化為電能，機械能減小，D錯．故B對． 5. 水平放置的兩根平行金屬導(dǎo)軌ad和bc，導(dǎo)軌兩端a、b和c、d兩點分別連接電阻R1和R2，組成矩形線框，如圖2－1－14所示，ad和bc相距L＝0.5 m．放在豎直向下的勻強磁場中．磁感應(yīng)強度B＝1.2 T，一根電阻為0.2 Ω的導(dǎo)體棒PQ跨接在兩根金屬導(dǎo)軌上，在外力作用下以4.0 m/s的速度向右勻速運動，若電阻R1＝0.3 Ω，R2＝0.6 Ω，導(dǎo)軌ad和bc的電阻不計，導(dǎo)體與導(dǎo)軌接觸良好．求： 圖2－1－13 (1)導(dǎo)體PQ中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小和感應(yīng)電流的方向； (2)導(dǎo)體PQ向右勻速滑動過程中，外力做功的

5、功率． 解析：(1)E＝BLv＝1.2×0.5×4.0 V＝2.4 V R外＝＝ Ω＝0.2 Ω I＝＝ A＝6 A. 根據(jù)右手定則判斷電流方向Q→P. (2)F＝F安＝BIL＝1.2×6×0.5 N＝3.6 N. P＝Fv＝3.6×4.0 W＝14.4 W. 答案：(1)2.4 V　電流方向Q→P　(2)14.4 W 一、單項選擇題 1．下列說法正確的是(　　) A．感應(yīng)電流的磁場方向，總是與引起感應(yīng)電流的磁場方向相反 B．感應(yīng)電流的磁場方向與引起感應(yīng)電流的磁場方向相同 C．楞次定律只能判定閉合回路中感應(yīng)電流的方向 D．楞次定律可以判定不閉合的回路中感應(yīng)電動勢的

6、方向 解析：選D.感應(yīng)電流的磁場總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，如果是因磁通量的減小而引起感應(yīng)電流，則感應(yīng)電流的磁場方向與引起感應(yīng)電流的磁場方向相同，阻礙磁通量的減小；如果是因磁通量的增大而引起的感應(yīng)電流，則感應(yīng)電流的磁場與引起感應(yīng)電流的磁場方向相反，阻礙磁通量的增大，A、B錯誤；楞次定律既可以判定閉合回路中感應(yīng)電流的方向，也可以判定不閉合回路中感應(yīng)電動勢的方向，C錯誤，D正確． 2．1931年，英國物理學(xué)家狄拉克從理論上預(yù)言：存在只有一個磁極的粒子，即“磁單極子”.1982年，美國物理學(xué)家卡布萊設(shè)計了一個尋找磁單極子的實驗．他設(shè)想，如果一個只有S極的磁單極子從上向下穿過如圖2－1

7、－15所示的超導(dǎo)線圈，那么，從上向下看，超導(dǎo)線圈的感應(yīng)電流(　　) A．先順時針方向，后逆時針方向的感應(yīng)電流 圖2－1－15 B．先逆時針方向，后順時針方向的感應(yīng)電流 C．順時針方向持續(xù)流動的感應(yīng)電流 D．逆時針方向持續(xù)流動的感應(yīng)電流 解析：選C.S磁單極子靠近超導(dǎo)線圈時，線圈中的磁場方向向上，磁通量增加，由楞次定律可以判斷：從上向下看感應(yīng)電流為順時針方向；當(dāng)S磁單極子遠(yuǎn)離超導(dǎo)線圈時，線圈中磁場方向向下，磁通量減小，感應(yīng)電流方向仍為順時針方向，C正確. 3．飛機在一定高度水平飛行時，由于地磁場的存在，其機翼就會切割磁感線，兩機翼的

8、兩端點之間會有一定的電勢差．若飛機在北半球水平飛行，且地磁場的豎直分量方向豎直向下，則從飛行員的角度看(　　) A．機翼左端的電勢比右端的電勢低 B．機翼左端的電勢比右端的電勢高 C．機翼左端的電勢與右端的電勢相等 D．以上情況都有可能 解析：選B.地磁場的豎直分量方向豎直向下，運用右手定則，手心向上大拇指向前，四指指向左端，所以左端電勢比右端電勢高． 4. 如圖2－1－16所示，一根條形磁鐵自左向右穿過一個閉合螺線管，則電路中(　　) 圖2－1－16 A．始終有感應(yīng)電流自a向b流過電流表G B．始終有感應(yīng)電流自b向a流過電流表G[ C．先有a→G→b方向的感應(yīng)電流

9、，后有b→G→a方向的感應(yīng)電流 D．將不會產(chǎn)生感應(yīng)電流 解析：選C.當(dāng)條形磁鐵進入螺線管的時候，閉合線圈中向右的磁通量增加，有a→G→b方向的感應(yīng)電流；當(dāng)條形磁鐵穿出螺線管時，閉合線圈中向右的磁通量減少，有b→G→a方向的感應(yīng)電流． 5．如圖2－1－17所示，ab是一個可繞垂直于紙面的軸O轉(zhuǎn)動的閉合矩形導(dǎo)線框，當(dāng)滑動變阻器R的滑片自左向右滑行時，線框ab的運動情況是(　　) 圖2－1－17 A．保持靜止不動 B．逆時針轉(zhuǎn)動 C．順時針轉(zhuǎn)動 D．發(fā)生轉(zhuǎn)動，但電源極性不明，無法確定轉(zhuǎn)動的方向 解析：選C.根據(jù)圖示電路，線框ab所處位置的磁場為水平方向的，當(dāng)滑動變阻器的滑片向右

10、滑動時，電路中電阻增大，電流減弱，則穿過閉合導(dǎo)線框ab的磁通量將減少．Φ＝BSsinθ，θ為線圈平面與磁場方向的夾角，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的磁場將阻礙原來磁場的變化，則線框ab只有順時針旋轉(zhuǎn)使 θ角增大，從而使穿過線圈的磁通量增加．則選項C正確．注意此題并不需要明確電源的極性． 6. 如圖2－1－18所示，一個有界勻強磁場區(qū)域，磁場方向垂直紙面向外，一個矩形閉合導(dǎo)線框abcd，沿紙面由位置1(左)勻速運動到位置2(右)，則(　　) 圖2－1－18 A．導(dǎo)線框進入磁場時，感應(yīng)電流方向為a→b→c→d→a B．導(dǎo)線框離開磁場時，感應(yīng)電流方向為a→d→c→b→a C．導(dǎo)線框離開磁

11、場時，受到的安培力方向水平向右 D．導(dǎo)線框進入磁場時，受到的安培力方向水平向左 解析：選D.由楞次定律可判斷，導(dǎo)線框進入磁場時，感應(yīng)電流方向為a→d→c→b→a，導(dǎo)線框離開磁場時，感應(yīng)電流方向為a→b→c→d→a，故A、B錯誤；根據(jù)楞次定律推廣含義，感應(yīng)電流總是阻礙導(dǎo)體和磁場間的相對運動，故進入和離開磁場時受到的安培力方向均是水平向左，故C錯誤，D正確． 7. 電阻R、電容C與一線圈連成閉合回路，條形磁鐵靜止于線圈的正上方，N極朝下，如圖2－1－19所示．現(xiàn)使磁鐵開始自由下落，在N極接近線圈上端的過程中，流過R的電流方向和電容器極板的帶電情況是(　　) 圖2－1－19 A．從

12、a到b，上極板帶正電 B．從a到b，下極板帶正電 C．從b到a，下極板帶負(fù)電 D．從b到a，下極板帶正電 解析：選D.穿過線圈的磁場方向向下，磁鐵接近時，線圈中磁通量增加，由楞次定律知，產(chǎn)生感應(yīng)電流的磁場方向向上，由安培定則可知，流過R的電流方向是從b到a，b電勢高于a，故電容器下極板帶正電，D正確． 8. 在水平地面附近有豎直向下的勻強電場和垂直于紙面水平向外的勻強磁場．有一質(zhì)量很小的金屬棒ab由水平靜止?fàn)顟B(tài)釋放，如圖2－1－20所示，不計空氣阻力，則(　　) 圖2－1－20 A．棒的a端先著地 B．棒的b端先著地 C．棒的a、b兩端同時著地 D．無法判斷 解析

13、：選A.金屬棒ab進入正交的電場與磁場區(qū)域后，做切割磁感線運動．根據(jù)右手定則，感應(yīng)電動勢的方向由b端指向a端，即a端相當(dāng)于電源的正極帶正電，b端相當(dāng)于電源負(fù)極帶負(fù)電．在電場E中，a端的正電荷受向下的電場力，b端的負(fù)電荷受向上的電場力，因此a端先著地．答案為A. 9. 如圖2－1－21所示，豎直放置的兩根平行金屬導(dǎo)軌之間接有定值電阻R，質(zhì)量不能忽略的金屬棒與兩導(dǎo)軌始終保持垂直并良好接觸且無摩擦，棒與導(dǎo)軌的電阻均不計，整個裝置放在勻強磁場中，磁場方向與導(dǎo)軌平面垂直，棒在豎直向上的恒力F作用下加速上升的一段時間內(nèi)，力F做的功與安培力做的功的代數(shù)和等于(　　) 圖2－1－21 A．棒的機

14、械能增加量 B．棒的動能增加量 C．棒的重力勢能增加量 D．電阻R上放出的熱量 解析：選A.棒受到重力、恒力F和安培力F安的作用，由動能定理WF＋WG＋W安＝ΔEk，得WF＋W安＝ΔEk＋mgh，即力F做的功與安培力做的功代數(shù)和等于機械能的增加量，A對，B、C、D錯． 10．(xx年高考課標(biāo)全國卷)如圖2－1－22所示，兩個端面半徑同為R的圓柱形鐵芯同軸水平放置，相對的端面之間有一縫隙，鐵芯上繞導(dǎo)線并與電源連接，在縫隙中形成一勻強磁場．一銅質(zhì)細(xì)棒ab水平置于縫隙中，且與圓柱軸線等高、垂直．讓銅棒從靜止開始自由下落，銅棒下落距離為0.2 R時銅棒中電動勢大小為E1，下落距離為0.

15、8 R時電動勢大小為E2.忽略渦流損耗和邊緣效應(yīng)．關(guān)于E1、E2的大小和銅棒離開磁場前兩端的極性，下列判斷正確的是(　　) A．E1>E2，a端為正　 B．E1>E2，b端為正 C．E1

16、＝B×2R×，可見E1

17、向上的勻強電場；又知顆粒有向上的加速度，說明顆粒受電場力向上，故顆粒帶正電． (2)設(shè)兩金屬板間產(chǎn)生的電勢差為U，則由法拉第電磁感應(yīng)定律得：U＝＝πr2 由牛頓第二定律得：q－mg＝ma 解以上兩式得：＝. 答案：(1)正電　(2) 12．勻強磁場的磁感應(yīng)強度B＝0.2 T，磁場寬度l＝3 m，一正方形金屬框邊長ad＝l′＝1 m，每邊的電阻r＝0.2 Ω.金屬框以v＝10 m/s的速度勻速穿過磁場區(qū)，其平面始終保持與磁感線方向垂直，如圖2－1－24所示． 圖2－1－24 (1)畫出金屬框穿過磁場區(qū)域的過程中，金屬框內(nèi)感應(yīng)電流的I－t圖線． (2)畫出ab兩端電壓的U－t

18、圖線．解析：線框的運動過程分為三個階段：第一階段cd相當(dāng)于電源，ab為等效外電路；第二階段cd和ab相當(dāng)于開路時兩并聯(lián)的電源；第三階段ab相當(dāng)于電源，cd相當(dāng)于外電路．如圖甲所示． 甲 在第一階段，有I1＝＝＝2.5 A， 感應(yīng)電流方向沿逆時針方向，持續(xù)時間為t1＝＝ s＝0.1 s. ab兩端的電壓為U1＝I1·r＝2.5×0.2 V＝0.5 V. 在第二階段，有I2＝0，U2＝E＝Bl′v＝2 V，t2＝0.2 s. 在第三階段，有I3＝＝2.5 A. 感應(yīng)電流方向為順時針方向． U3＝I33r＝1.5 V，t3＝0.1 s. 規(guī)定逆時針方向為電流正方向，故I－t圖象和ab兩端的U－t圖象分別如圖乙及丙所示． 乙　　　　　　　　　　　　丙 答案：(1)如圖乙所示　(2)如圖丙所示