高考物理同步（人教版） 第9章第1讲 电磁感应现象 电磁感应定律及应用③课后作业

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111 一、选择题(每小题6分，共54分) 　　1．如图所示，直导线中通以电流I，矩形线圈与通电直导线共面，下列情况中能产生感应电流的是 　　 （ ） 　　A.电流I增大时 B.线圈向右平动 　　C.线圈向下平动 D.线圈绕ab边转动 　　【解析】A中，I增大引起直导线周围磁场增强，使回路中磁通量增加，必有感应电流.B中，因为离直导线越远，磁感线的分布越稀疏，矩形框向右平动，磁通量变少，回路中产生感应电流.C中，线框向下平动时，穿过回路的磁通量不变，回路中无电流产生.D中，线框绕ab边转动时穿它的磁通量在变化.在图示位置时穿过回路的磁通量最大，转过90时，穿过的磁通量为零，故必有感应电流产生. 　　【答案】A、B、D 　　2．如图所示，闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的N极朝下.当磁铁向下运动时（但未插入线圈内部） （ ） 　　A.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互吸引 　　B.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互排斥 　　C.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互吸引 　　D.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互排斥 　　【解析】根据楞次定律可判出线圈中感应电流方向与图中箭头方向相同，由感应电流效果阻碍相对运动可判出磁铁与线圈相互排斥，故B选项正确. 　　【答案】B 　　3．如图所示，在直导线下方有一矩形线框，当直导线中通有方向如图所示且均匀增大的电流时，线框将 （ ） 　　A.有顺时针方向的电流 B.有逆时针方向的电流 　　C.靠近直导线 D.远离直导线 　　【解析】根据楞次定律可知，线框将远离直导线，并有逆时针方向的电流. 　　【答案】B、D 4．如图所示，A线圈接一灵敏电流计，B线框放在匀强磁场中，B线框的电阻不计，具有一定电阻的导体棒可沿线框无摩擦滑动.今用一恒力F向右拉CD由静止开始运动，B线框足够长，则通过电流计中的电流方向和大小变化是（ ） A.G中电流向上，强度逐渐增强 B.G中电流向下，强度逐渐增强 C.G中电流向上，强度逐渐减弱，最后为零 D.G中电流向下，强度逐渐减弱，最后为零 【解析】恒力F向右拉CD由静止开始运动时，穿过CD的电流方向为D→C,由安培定则及楞次定律可知G中电流向下；水平方向上F- =ma,导体棒的加速度逐渐减小，故回路中电流的变化率逐渐减小，G中感应电流逐渐减弱；当F=时,CD中的电流恒定，则G中感应电流为零，选项D正确. 【答案】D 　　5．如图所示，铜质金属环从条形磁铁的正上方由静止开始下落，在下落过程中，下列判断中正确的是 ( ) 　　A.金属环在下落过程中的机械能守恒 　　B.金属环在下落过程中动能的增加量小于其重力势能的减小量 　　C.金属环的机械能先减小后增大 　　D.磁铁对桌面的压力始终大于其自身的重力 　　【解析】金属环在下落过程中，其中的磁通量发生变化，闭合金属环中会产生感应电流，金属环要受到磁场力的作用，机械能不守恒，A错.由能量守恒，金属环重力势能的减少量等于其动能的增加量和在金属环中产生的电能之和，B对.在下落过程中机械能变为电能，机械能减小，C错.当金属环下落到磁铁中央位置时，金属环中的磁通量不变，其中无感应电流，和磁铁间无磁场力的作用，磁铁所受重力等于桌面对它的支持力，由牛顿第三定律，磁铁对桌面的压力等于桌面对磁铁的支持力等于磁铁的重力，D错. 　　【答案】B 　　6．如图甲所示，两个闭合圆形线圈a、b的圆心重合.放在一水平面内，线圈b中通以如图乙所示的电流.设t=0时b中的电流沿逆时针方向（如图甲中箭头所示），则线圈a在时间内 （ ） 　　A.一直有顺时针方向的电流 　　B.一直有逆时针方向的电流 　　C.先有逆时针方向的电流，后有顺时针方向的电流 　　D.先有顺时针方向的电流，后有逆时针方向的电流 　　【解析】分两段时间根据楞次定律判断，结论都是逆时针方向，所以选项B正确. 　　【答案】B 　　7．如图所示装置中，闭合铜环A静止悬挂在通电螺线管的M端，螺线管的轴线垂直于环面并正对环心.要使铜环向螺线管靠近，下列各操作中可以实现的是 （ ） 　　A.开关S由断开到接通的瞬间 　　B.开关S由接通到断开的瞬间 　　C.将滑片P向C滑动的过程中 　　D.将滑片P向D滑动的过程中 　　【解析】只有电路中电流减小时，由楞次定律可判断铜环A向右运动，故B、C正确. 　　【答案】B、C 　　8．如图所示，水平方向的匀强磁场宽度为d，三个宽度均为d的由相同导线制成的闭合导线框置于磁场的上方，它们的底边处在同一高度，线框的高度hA=,hB=d,hC=.当导线框A、B、C由静止开始释放后，在经过匀强磁场的过程中线框受到的磁场力始终小于线框的重力，则 ( ) 　　A.刚进入磁场时三个导线框的速度相同 　　B.线框进入磁场后，导线框C的加速度最大 　　C.通过磁场过程中线框A无感应电流的时间最长 　　D.通过磁场过程中线框B无感应电流的时间最短 　　【答案】A、C、D 　　9．如图所示，在平面上有两条相互垂直且彼此绝缘的长通电直导线，以它们为坐标轴构成一个平面直角坐标系.4个相同的闭合圆形线圈在4个象限中完全对称放置，两条长直导线中电流大小与变化情况相同，电流方向如图所示.当两条导线中的电流都开始增大时，4个线圈a、b、c、d中感应电流的情况是 （ ） 　　A.线圈a中无感应电流 　　B.线圈b中无感应电流 　　C.线圈c中有顺时针方向的感应电流 　　D.线圈d中有逆时针方向的感应电流 　　【解析】由安培定则可以判定，第一象限中的线圈a所在处的合磁场方向垂直纸面向里，线圈b所在处合磁场为零，线圈c所在处的合磁场方向垂直纸面向外，线圈d所在处的合磁场为零.当两条导线中的电流都开始增大时，由楞次定律可判定，线圈a中有逆时针方向的感应电流，A选项错；线圈b、d中均无感应电流，B选项正确，D选项错；线圈c中有顺时针方向的感应电流，C选项正确. 　　【答案】B、C 二、非选择题(共46分) 10．(８分)边长为10 cm的正方形矩形线圈固定在匀强磁场中，磁场方向与线圈平面的夹角θ＝30，如图所示，磁感应强度随时间的变化规律为：B＝2＋3t(T)，则在第1 s内穿过线圈的磁通量变化量ΔΦ为______Wb. 【解析】　t＝0时刻的磁感应强度： B1＝2 T＋30 T＝2 T， t＝1 s时的磁感应强度：B2＝2 T＋31 T＝5 T， 磁通量的变化量：ΔΦ＝Φ2－Φ1＝B2Ssinθ－B1Ssinθ ＝50.10.1 Wb－20.10.1 Wb ＝0.025 Wb－0.01 Wb＝0.015 Wb. 【答案】　0.015 11．(８分)如图所示，金属圆盘可绕O轴转动，电阻R用电刷接于圆盘中心和边缘之间．当圆盘做顺时针方向的转动时(从上向下看)，通过R的电流方向是________________________________________________________________________． 【解析】　将圆盘看成由很多根从圆心到边缘的导线组成，这些导线就像自行车的辐条．圆盘转动时，这些辐条切割磁感线．由右手定则知：辐条中感应电流从O流向圆盘边缘，然后通过电刷沿导线从b通过电阻R到a.所以，通过R的电流方向是b→a. 【答案】　b→a 　　12．（12分）如图所示，一矩形线圈沿条形磁铁的一端（稍偏上方）水平下落，则穿过线圈的磁通量如何变化？ 　　【解析】取线圈水平落至条形磁铁的中央水平面和下方无穷远处这两个特殊位置，可见其磁通量先减少至中央为零，随后又增大再减少至无穷远处为零. 　　【答案】磁通量先减少，后增加，再减少 　　13. （18分）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，以速度v沿垂直于磁感线的方向匀速通过磁场，如图所示.从ab边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，判断出感应电流的方向. 　　【解析】线框穿过磁场的过程可分为3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）. (1)①线框进入磁场阶段：t为0→时，线框进入磁场中的面积线性增加，S=lvt，最后为Φ=BS=Bl2. 　　②线框在磁场中运动阶段：t为→时，线框磁通量为Φ=Bl2，保持不变. 　　③线框离开磁场阶段：t为→时，线框磁通量线性减少，最后为零.Φ -t图象如图所示. 　　（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少，线框中产生感应电流.由右手定则可知，感应电流方向为顺时针方向. 　　【答案】见解析  111