金新學(xué)案魯科高中物理選修32檢測：第2章楞次定律和自感現(xiàn)象本章高效整合2含解析

1、、選擇題1 .如圖所示，螺線管與電流表組成閉合電路，條形磁鐵位于螺線 管上方，下端為 N極，則當(dāng)螺線管中產(chǎn)生的感應(yīng)電流 （）A.方向與圖示方向相同時，磁鐵靠近螺線管B.方向與圖示方向相反時，磁鐵靠近螺線管 C.方向與圖示方向相同時，磁鐵遠離螺線管 D.方向與圖示方向相反時，磁鐵遠離螺線管解析：當(dāng)螺線管中產(chǎn)生與圖示方向相同的感應(yīng)電流時，螺線管上端相當(dāng)于條形磁鐵的N極，下端相當(dāng)于條形磁鐵的 S極；則兩磁鐵相互排斥，根據(jù)楞次定律“來拒去留”可知，磁鐵靠近螺線管，A對C錯；同理可判斷 D正確.答案： AD2 .如圖所示，螺線管B置于閉合金屬圓環(huán) A的軸線上，當(dāng)B中通過的電流I減小時（）A.環(huán)A有縮小的

2、趨勢8 .環(huán)A有擴張的趨勢尸亦桶Tp.C.螺線管B有縮短的趨勢D.螺線管B有伸長的趨勢解析： 當(dāng)B中通過的電流減小時，穿過 A線圈的磁通量減小，產(chǎn)生感應(yīng)電流，由楞次定律可以判斷出 A線圈有縮小趨勢，故 A正確.另外螺線管環(huán)與環(huán)之間的引力減小，故螺線管有伸長的趨勢，故 D正確.答案： AD9 .如圖所示，等腰直角三角形 OPQ區(qū)域內(nèi)存在勻強磁場，另有一等腰直角三角形導(dǎo)線框 ABC以恒定的速度沿垂直于磁場方向穿過磁場， 穿越過程中速度方向始終與 AB邊垂直且保持 AC平行于OQ.關(guān)于線框 中的感應(yīng)電流，以下說法中正確的是（）A.開始進入磁場時感應(yīng)電流最大10 開始穿出磁場時感應(yīng)電流最大C.開始進入

3、磁場時感應(yīng)電流沿順時針方向D.開始穿出磁場時感應(yīng)電流沿順時針方向解析：開始進入磁場時，線框切割磁感線的有效長度等于AB的長度，感應(yīng)電動勢最大，選項A正確.當(dāng)線框開始穿出磁場時，切割磁感線的有效長度為零，感應(yīng)電流最小，選項B錯誤.由楞次定律判斷知，開始進入磁場時，感應(yīng)電流的方向為逆時針，開始穿出磁場時，感應(yīng)電流的方向為順時針，選項C錯誤、D項正確.答案： AD4 .如圖所示，空間有一個方向水平的有界磁場區(qū)域，一個矩形線框, 自磁場上方某一高度下落，然后進入磁場，進入磁場時，導(dǎo)線框平面與磁 場方向垂直.則在進入時導(dǎo)線框不可能 （ ）B.變減速下落A.變加速下落C.勻速下落D.勻加速下落解析：導(dǎo)線框

4、剛進入磁場時做什么運動，取決于所受安培力與重力的大小關(guān)系，若 F安mg,則加速，若F安mg,則減速，若F安=mg,則勻速，由于 F安隨速度發(fā)生變化，故線框所受合力是變化的，即線框不可能做勻變速運動，應(yīng)選 D.答案： D5 .高頻感應(yīng)爐是用來熔化金屬對其進行冶煉的，如圖所示為冶煉金 屬的高頻感應(yīng)爐的示意圖，爐內(nèi)放入被冶煉的金屬，線圈通入高頻交變電 流，這時被冶煉的金屬就能被熔化，這種冶煉方法速度快，溫度易控制， 并能避免有害雜質(zhì)混入被煉金屬中，因此適于冶煉特種金屬. 該爐的加熱原理是（）A.利用線圈中電流產(chǎn)生的焦耳熱B.利用線圈中電流產(chǎn)生的磁場C.利用交變電流的交變磁場在爐內(nèi)金屬中產(chǎn)生的渦流D.

5、給線圈通電的同時，給爐內(nèi)金屬也通了電解析： 高頻感應(yīng)爐的原理是： 給線圈通以高頻交變電流后， 線圈產(chǎn)生高頻變化的磁場,磁場穿過金屬，在金屬內(nèi)產(chǎn)生強渦流，由于電流的熱效應(yīng)，可使金屬熔化.故只有C正確.答案： C6 . M和N是固定在水平面內(nèi)的兩條光滑平行的金屬軌道，其電 阻可忽略不計.如圖所示的虛線框內(nèi)充滿垂直軌道平面向下方向的勻 強磁場，金屬桿 ab垂直軌道方向放置在兩軌道上，M和N之間接有電阻R,若桿ab以恒定速度v沿平行軌道方向滑動并通過勻強磁場，在此過程中，以下各物理量與速度v的大小成正比的有（）A. ab桿中的電流B. ab桿在磁場中所受的安培力C.電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱D.水平外力對a

6、b桿做功的功率解析：由法拉第電磁感應(yīng)定律 E=Blv, I=E=BvR RB212v2B2l25安=811=-, Q=I2Rt= -RRB212v2P=Fv= F 安 v=z R所以ab桿中的電流，與ab桿所受安培力與速度 v成正比，A、B項正確.答案： AB7 .如圖所示，“U形金屬框架固定在水平面上，金屬桿 ab與框架 _ 間無摩擦，整個裝置處于豎直方向的磁場中. 若因磁場的變化，使桿ab / 向右運動，則磁感應(yīng)強度 （）A.方向向下并減小B .方向向下并增大C.方向向上并增大D.方向向上并減小解析：因磁場變化，發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，桿ab中有感應(yīng)電流產(chǎn)生，而使桿 ab受到磁場力的作用，并發(fā)生

7、向右運動.而ab向右運動，使得閉合回路中磁通量有增加的趨勢，說明原磁場的磁通量必定減弱，即磁感應(yīng)強度正在減小，與方向向上、向下無關(guān).答案： AD8 .如圖，A、B是完全相同的兩個小燈泡，L為自感系數(shù)很大、電阻可以忽略的帶鐵芯的線圈，下列說法正確的是（）A.開關(guān)S閉合的瞬間，A、B同時發(fā)光，隨后A燈變暗最后熄 滅，B燈變亮9 .開關(guān)S閉合的瞬間，B燈亮，A燈不亮C.斷開開關(guān)S的瞬間,A、B燈同時熄滅D.斷開開關(guān)S的瞬間,B燈立即熄滅，A燈突然閃亮一下再熄滅解析：閉合開關(guān)時，由于線圈的自感，電流從 A、B中流過，隨著線圈中電流逐漸增大，A燈變暗，漸滅.B燈由于A短路，I增大而變亮.斷開開關(guān)時，電路

8、斷開，B立即熄滅，而A燈與線圈形成閉合回路，故 A變亮再逐漸熄滅，故 A、D正確.答案： AD10 磁感應(yīng)強度為 B的勻強磁場僅存在于邊界 2L的正方形范圍內(nèi), 電阻為R,邊長為L的正方形導(dǎo)線框 abcd,沿垂直于磁感線方向以速度v勻速通過磁場，如圖所示，從 ab剛開始進入磁場開始計時，畫出穿過線框的磁通量隨時間的變化圖象及勻速通過磁場時所受外力的圖象正確的是（）解析： 線圈穿過磁場的過程可分為三個階段，進入磁場階段；在磁場中運動階段；離 開磁場階段由 二 BS,而 S= L x= L vt,所以 二 BLv t,其圖象如選項A所示；由右手定則或楞次定律判斷出線圈abcd中感應(yīng)電流方向再由左手

9、定則判斷不論線圈進或出磁場，安培力方向均水平向左，由于勻速運動，故外力F = F安B2L2v=一丁，且向右，當(dāng)線圈完全進入磁場時，線框中無電流，故外力F=F安=0,圖象如選R項C所示.答案： AC11 .如圖所示，相距為 L的兩條足夠長的光滑平行金屬導(dǎo) 軌與水平面的夾角為 以上端接有定值電阻 R,勻強磁場垂直于 導(dǎo)軌平面，磁感應(yīng)強度為 B.將質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒由靜止釋放， 當(dāng)速度達到 v時開始勻速運動，此時對導(dǎo)體棒施加一平行于導(dǎo) 軌向下的拉力，并保持拉力的功率恒為P,導(dǎo)體棒最終以2V的速度勻速運動.導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，不計導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻，重力加速度為g.下列選項正確的是（）A.

10、P=2mgvsin 0B. P=3mgvsin 0C.當(dāng)導(dǎo)體棒速度達到2時加速度大小為?sin 0D.在速度達到2v以后勻速運動的過程中， R上產(chǎn)生的焦耳熱等于拉力所做的功解析：導(dǎo)體棒由靜止釋放，速度達到v時，回路中的電流為I,則根據(jù)共點力的平衡條件，有mgsin 0= BIL.對導(dǎo)體棒施加一平行于導(dǎo)軌向下的拉力，以2v的速度勻速運動時，則回路中的電流為 2I,則根據(jù)平衡條件，有 F + mgsin 0= B 2IL所以拉力F = mgsin 2拉力 的功率P=FX2v=2mgvsin依故選項A正確，選項B錯誤；當(dāng)導(dǎo)體棒的速度達到時，回 路中的電流為2,根據(jù)牛頓第二定律，得 mgsin 0-

11、B2L=ma,解得a= gsin 0,選項C正確；當(dāng)導(dǎo)體棒以2v的速度勻速運動時，根據(jù)能量守恒定律，重力和拉力所做的功之和等于R上產(chǎn)生的焦耳熱，故選項 D錯誤.答案： AC二、非選擇題11 .水平面上兩根足夠長的金屬導(dǎo)線平行固定放置，間距為L, 一端通過導(dǎo)線與阻值為R的電阻連接，導(dǎo)軌上放一質(zhì)量為m的金屬棒（如圖所示），金屬桿與導(dǎo)軌的電阻忽略不計，勻強磁場豎直向下，用與導(dǎo)軌平行的恒定拉力 F作用在金屬桿上，桿最終將做勻速運動. 當(dāng)改變拉力的大小時，相對應(yīng)的勻速運動的速度v也會變化，v與F的關(guān)系如圖所示.（取重力加速度g= 10 m/s2)（1）金屬桿在勻速運動之前做什么運動?(2)做m = 0.

12、5 kg, L = 0.5 m, R= 0.5 Q,磁感應(yīng)強度 B為多大?解析：（1）變速運動（或變加速運動、加速度減少白加速運動、加速運動）.（2）感應(yīng)電動勢E=BLv,感應(yīng)電流I = E力，安培力F安=81 =旦:因金屬桿受拉力、安 RR B2L2vR mRa培力作用，由牛頓定律得：F-R、=ma,所得v = BFmRa，由圖線可以得到直線的斜率k= 2,所以B =3=1 T.答案：（1）變加速運動（2）1 T12 .在光滑絕緣水平面上，電阻為 0.1 、質(zhì)量為0.05 kg的長方q :h * * 翼形金屬框abcd,以10 m/s的初速度向磁感應(yīng)強度B=0.5 T、方向垂直 |，乂 *I

13、 . XXX水平面向下、范圍足夠大的勻強磁場滑去.當(dāng)金屬框進入磁場到達如上圖所示位置時，已產(chǎn)生1.6 J的熱量.在圖中ab邊上標(biāo)出感應(yīng)電流和安培力方向，并求出在圖示位置時金屬框的動能.(2)求圖示位置時金屬框中感應(yīng)電流的功率.(已知ab邊長L=0.1 m)解析：(1)ab邊上感應(yīng)電流的方向 b-a,安培力方向向左，金屬框從進入磁場到圖示1cle1cle1位置能重寸恒得：2mv0 = 2mv2+Q, Ek= 2mv2=/mv0Q = /X 0.05X 102 J_1.6 J= 0.9 J.(2)金屬框在圖示位置的速度為v =2X 0.9E Blv0.05 m/s= 6 m/s.E = Blv，I

14、 = R= R0.5 *0011M 6 A = 3 A.感應(yīng)電流的功率 P=I2R= 32X0.1 W=0.9 W.答案： (1)0.9 J 0.9 WMN和MHsi b13 .如圖，ab和cd是兩條豎直放置的長直光滑金屬導(dǎo)軌,M' N'是兩根用細線連接的金屬桿，其質(zhì)量分別為m和2m.豎直向上的外力F作用在桿MN上，使兩桿水平靜止，并剛好與導(dǎo)軌接觸； 兩桿的總電阻為R,導(dǎo)軌間距為l.整個裝置處在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，磁g.在t = 0時刻將細線燒斷,場方向與導(dǎo)軌所在平面垂直.導(dǎo)軌電阻可忽略，重力加速度為保持F不變，金屬桿和導(dǎo)軌始終接觸良好.求:(1)細線燒斷后，任意時刻兩

15、桿運動的速度之比;(2)兩桿分別達到的最大速度.解析：(1)設(shè)任意時刻時，MN、M' N'桿的速度分別為 v1、v2.細線燒斷前：F=mg+2mg 細線燒斷后，對 MN桿在任意時刻:F mg F 安=mai 對M' N'桿在任意時刻：2mgF安=2ma2E=Bl(vi +V2)EI=Rait= vi a2t= V2聯(lián)立式解得：V1 ： V2=2 ： 1(2)當(dāng)兩桿達到最大速度時，對M' N'有:2mg F 安=0聯(lián)立解得4mgR 2mgR口 =薪，v2=3B1iT答案： (i)2 ： i4mgR 2mgR (2)3B2l2 3B2l2I4.如圖(a)所示，一個電阻值為 R,匝數(shù)為n的圓形金屬線圈與阻值為2R的電阻Ri連接成閉合回路，線圈的半徑為ri,在線圈中半徑為 r2的圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直于線圈平面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的關(guān)系圖線如圖(b)所示，圖線與橫、縱軸的截距分別為to和Bo.導(dǎo)線的電阻不計，求 0至ti時間內(nèi)(I)通過電阻Ri上的電流大小和方向；(2)通過電阻Ri上的電量q及電阻Ri上產(chǎn)生的熱量.解析：(1)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，