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3-21如圖2111表示閉合電路中的一部分導(dǎo)體ab在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的情景，其中能產(chǎn)生由a到b的感應(yīng)電流的是()圖2111解析：選A.由右手定則可知選項(xiàng)A電流由a到b，B、C、D三項(xiàng)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(kāi)始釋放，在條形磁鐵穿過(guò)圓環(huán)的過(guò)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(shí)，產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流在磁場(chǎng)中受到安培力的作用，由楞次定律可知

2、，安培力總是“阻礙變化”，因此，當(dāng)條形磁鐵靠近圓環(huán)時(shí)，受到排斥力；當(dāng)磁鐵穿過(guò)圓環(huán)遠(yuǎn)離圓環(huán)時(shí)，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(shí)，電路中有如圖2112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2112AC端一定是感應(yīng)電流磁場(chǎng)的N極BC端一定是感應(yīng)電流磁場(chǎng)的S極CC端的感應(yīng)電流磁場(chǎng)極性一定與磁鐵B端極性相同D無(wú)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(chǎng)總是阻礙原磁場(chǎng)的變化，當(dāng)磁鐵插入時(shí)，磁通量增加，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙增加，所以有螺線管C端的感應(yīng)電流磁場(chǎng)極性一定與磁鐵B端極性相同，選項(xiàng)C正確4(xx年高考江

3、蘇卷) 如圖2113所示，固定的水平長(zhǎng)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(guò)程中()圖2113A穿過(guò)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(jī)械能不斷增大解析：選B.直線電流的磁場(chǎng)離導(dǎo)線越遠(yuǎn)，磁感應(yīng)越稀，故線圈在下落過(guò)程中磁通量一直減小，A錯(cuò)；由于上、下兩邊電流相等，上邊磁場(chǎng)較強(qiáng)，線框所受合力不為零，C錯(cuò)；由于電磁感應(yīng)，一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，機(jī)械能減小，D錯(cuò)故B對(duì)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(diǎn)分別連接電阻R1和R2，組成矩形線框，如圖2114所示，ad和bc

4、相距L0.5 m放在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中磁感應(yīng)強(qiáng)度B1.2 T，一根電阻為0.2 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(yùn)動(dòng)，若電阻R10.3 ，R20.6 ，導(dǎo)軌ad和bc的電阻不計(jì)，導(dǎo)體與導(dǎo)軌接觸良好求：圖2113 (1)導(dǎo)體PQ中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和感應(yīng)電流的方向；(2)導(dǎo)體PQ向右勻速滑動(dòng)過(guò)程中，外力做功的功率解析：(1)EBLv1.20.54.0 V2.4 VR外 0.2 I A6 A.根據(jù)右手定則判斷電流方向QP.(2)FF安BIL1.260.5 N3.6 N.PFv3.64.0 W14.4 W.答案：(1)2.4 V電流方向QP(2)14

5、.4 W一、單項(xiàng)選擇題1下列說(shuō)法正確的是()A感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向，總是與引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向相反B感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)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(dòng)勢(shì)的方向解析：選D.感應(yīng)電流的磁場(chǎng)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(chǎng)方向與引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)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(chǎng)與引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向相反，阻礙磁通量的增大，A、B錯(cuò)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(dòng)勢(shì)的方向，

6、C錯(cuò)誤，D正確21931年，英國(guó)物理學(xué)家狄拉克從理論上預(yù)言：存在只有一個(gè)磁極的粒子，即“磁單極子”.1982年，美國(guó)物理學(xué)家卡布萊設(shè)計(jì)了一個(gè)尋找磁單極子的實(shí)驗(yàn)他設(shè)想，如果一個(gè)只有S極的磁單極子從上向下穿過(guò)如圖2115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(shí)針?lè)较?，后逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流 圖2115B先逆時(shí)針?lè)较?，后順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流C順時(shí)針?lè)较虺掷m(xù)流動(dòng)的感應(yīng)電流D逆時(shí)針?lè)较虺掷m(xù)流動(dòng)的感應(yīng)電流解析：選C.S磁單極子靠近超導(dǎo)線圈時(shí)，線圈中的磁場(chǎng)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(shí)針?lè)较颍划?dāng)S磁單極子遠(yuǎn)離超導(dǎo)線圈時(shí)，線圈中磁場(chǎng)方向向下，磁通量減

7、小，感應(yīng)電流方向仍為順時(shí)針?lè)较?，C正確. 3飛機(jī)在一定高度水平飛行時(shí)，由于地磁場(chǎng)的存在，其機(jī)翼就會(huì)切割磁感線，兩機(jī)翼的兩端點(diǎn)之間會(huì)有一定的電勢(shì)差若飛機(jī)在北半球水平飛行，且地磁場(chǎng)的豎直分量方向豎直向下，則從飛行員的角度看()A機(jī)翼左端的電勢(shì)比右端的電勢(shì)低B機(jī)翼左端的電勢(shì)比右端的電勢(shì)高C機(jī)翼左端的電勢(shì)與右端的電勢(shì)相等D以上情況都有可能解析：選B.地磁場(chǎng)的豎直分量方向豎直向下，運(yùn)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(shì)比右端電勢(shì)高4. 如圖2116所示，一根條形磁鐵自左向右穿過(guò)一個(gè)閉合螺線管，則電路中()圖2116A始終有感應(yīng)電流自a向b流過(guò)電流表GB始終有感應(yīng)電流自b向a流過(guò)電流

8、表GC先有aGb方向的感應(yīng)電流，后有bGa方向的感應(yīng)電流D將不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流解析：選C.當(dāng)條形磁鐵進(jìn)入螺線管的時(shí)候，閉合線圈中向右的磁通量增加，有aGb方向的感應(yīng)電流；當(dāng)條形磁鐵穿出螺線管時(shí)，閉合線圈中向右的磁通量減少，有bGa方向的感應(yīng)電流5如圖2117所示，ab是一個(gè)可繞垂直于紙面的軸O轉(zhuǎn)動(dòng)的閉合矩形導(dǎo)線框，當(dāng)滑動(dòng)變阻器R的滑片自左向右滑行時(shí)，線框ab的運(yùn)動(dòng)情況是()圖2117A保持靜止不動(dòng)B逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)C順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)D發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，但電源極性不明，無(wú)法確定轉(zhuǎn)動(dòng)的方向解析：選C.根據(jù)圖示電路，線框ab所處位置的磁場(chǎng)為水平方向的，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向右滑動(dòng)時(shí)，電路中電阻增大，電流減弱，則穿過(guò)閉合導(dǎo)線

9、框ab的磁通量將減少BSsin，為線圈平面與磁場(chǎng)方向的夾角，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)將阻礙原來(lái)磁場(chǎng)的變化，則線框ab只有順時(shí)針旋轉(zhuǎn)使 角增大，從而使穿過(guò)線圈的磁通量增加則選項(xiàng)C正確注意此題并不需要明確電源的極性6. 如圖2118所示，一個(gè)有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，一個(gè)矩形閉合導(dǎo)線框abcd，沿紙面由位置1(左)勻速運(yùn)動(dòng)到位置2(右)，則()圖2118A導(dǎo)線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，感應(yīng)電流方向?yàn)閍bcdaB導(dǎo)線框離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)，感應(yīng)電流方向?yàn)閍dcbaC導(dǎo)線框離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)，受到的安培力方向水平向右D導(dǎo)線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，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(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，感應(yīng)電

10、流方向?yàn)閍dcba，導(dǎo)線框離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)，感應(yīng)電流方向?yàn)閍bcda，故A、B錯(cuò)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(chǎng)間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，故進(jìn)入和離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)受到的安培力方向均是水平向左，故C錯(cuò)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2119所示現(xiàn)使磁鐵開(kāi)始自由下落，在N極接近線圈上端的過(guò)程中，流過(guò)R的電流方向和電容器極板的帶電情況是()圖2119A從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(guò)線圈的磁場(chǎng)方向向下，磁鐵接近時(shí)，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(chǎng)方

11、向向上，由安培定則可知，流過(guò)R的電流方向是從b到a，b電勢(shì)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(qiáng)電場(chǎng)和垂直于紙面水平向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)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2120所示，不計(jì)空氣阻力，則()圖2120A棒的a端先著地B棒的b端先著地C棒的a、b兩端同時(shí)著地D無(wú)法判斷解析：選A.金屬棒ab進(jìn)入正交的電場(chǎng)與磁場(chǎng)區(qū)域后，做切割磁感線運(yùn)動(dòng)根據(jù)右手定則，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(chǎng)E中，a端的正電荷受向下的電場(chǎng)力，b端的負(fù)電荷受向上的電場(chǎng)力，因此a端先著地答案為A.9. 如圖2121所

12、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(wú)摩擦，棒與導(dǎo)軌的電阻均不計(jì)，整個(gè)裝置放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)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(shí)間內(nèi)，力F做的功與安培力做的功的代數(shù)和等于()圖2121A棒的機(jī)械能增加量 B棒的動(dòng)能增加量C棒的重力勢(shì)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(dòng)能定理WFWGW安Ek，得WFW安Ekmgh，即力F做的功與安培力做的功代數(shù)和等于機(jī)械能的增加量，A對(duì)，B、C、D錯(cuò)10(xx年高考課標(biāo)全國(guó)卷)如圖2122所示，兩個(gè)端面半徑同為R的圓柱形鐵芯

13、同軸水平放置，相對(duì)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(qiáng)磁場(chǎng)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(kāi)始自由下落，銅棒下落距離為0.2 R時(shí)銅棒中電動(dòng)勢(shì)大小為E1，下落距離為0.8 R時(shí)電動(dòng)勢(shì)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(kāi)磁場(chǎng)前兩端的極性，下列判斷正確的是()AE1E2，a端為正 BE1E2，b端為正 CE1E2，a端為正 DE1E2，b端為正 圖2122解析：選D.將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖如圖所示，由幾何關(guān)系計(jì)算有效切割長(zhǎng)度LL1222RL2222R由機(jī)械能守恒定律計(jì)算切割速度v，即：mghmv2，得v，則：v1

14、，v2根據(jù)EBLv，E1B2R，E2B2R，可見(jiàn)E1E2.又根據(jù)右手定則判斷電流方向從a到b，在電源內(nèi)部，電流是負(fù)極流向正極的，所以選項(xiàng)D正確二、非選擇題11. 如圖2123所示，兩平行金屬板水平放置，板間距離為d，跟兩板相連的導(dǎo)體構(gòu)成一半徑為r的圓環(huán)圓環(huán)內(nèi)有如圖2123所示的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻減小的磁場(chǎng)現(xiàn)欲使兩金屬板之間的一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的顆粒，以豎直向上的加速度a做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，求：圖2123 (1)顆粒所帶的電性(2)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化率(已知重力加速度為g)解析：(1)由楞次定律可判斷出，上金屬板為低電勢(shì)，下金屬板為高電勢(shì)，即兩板間產(chǎn)生了方向向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)；又知顆粒

15、有向上的加速度，說(shuō)明顆粒受電場(chǎng)力向上，故顆粒帶正電(2)設(shè)兩金屬板間產(chǎn)生的電勢(shì)差為U，則由法拉第電磁感應(yīng)定律得：Ur2由牛頓第二定律得：qmgma 解以上兩式得：.答案：(1)正電(2)12勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.2 T，磁場(chǎng)寬度l3 m，一正方形金屬框邊長(zhǎng)adl1 m，每邊的電阻r0.2 .金屬框以v10 m/s的速度勻速穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)，其平面始終保持與磁感線方向垂直，如圖2124所示圖2124(1)畫(huà)出金屬框穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域的過(guò)程中，金屬框內(nèi)感應(yīng)電流的It圖線(2)畫(huà)出ab兩端電壓的Ut圖線解析：線框的運(yùn)動(dòng)過(guò)程分為三個(gè)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(kāi)路時(shí)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I12.5 A，感應(yīng)電流方向沿逆時(shí)針?lè)较?，持續(xù)時(shí)間為t1 s0.1 s.ab兩端的電壓為U1I1r2.50.2 V0.5 V.在第二階段，有I20，U2EBlv2 V，t20.2 s.在第三階段，有I32.5 A.感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较騏3I33r1.5 V，t30.1 s.規(guī)定逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)殡娏髡较?，故It圖象和ab兩端的Ut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