高中物理 第四章 电磁感应（第4课时）习题课楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用课时作业 新人教版选修

系统掌握蕴含其中的马克思主义立场观点方法，要在系统学习、深刻领会、科学把握习近平教育思想上下功夫。精心组织开展学习宣传贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神知识问答活动。第4课时习题课：楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用 一、选择题(在每小题给出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。)1长直导线与矩形线框abcd处在同一平面中静止不动，如图1甲所示。长直导线中通以大小和方向都随时间做周期性变化的电流，it图象如图乙所示。规定沿长直导线方向向上的电流为正方向。关于最初一个周期内矩形线框中感应电流的方向，下列说法正确的是()图1A由顺时针方向变为逆时针方向B由逆时针方向变为顺时针方向C由顺时针方向变为逆时针方向，再变为顺时针方向D由逆时针方向变为顺时针方向，再变为逆时针方向解析将一个周期分为四个阶段，对全过程的分析列表如下：时间段长直导线中电流线框中磁通量感应电流的磁场感应电流的方向0向上，逐渐变大向纸里、变大垂直纸面向外逆时针方向向上，逐渐变小向纸里、变小垂直纸面向里顺时针方向向下，逐渐变大向纸外、变大垂直纸面向里顺时针方向T向下，逐渐变小向纸外、变小垂直纸面向外逆时针方向综上分析，可知选项D正确。答案D2如图2所示，甲是闭合铜线框，乙是有缺口的铜线框，丙是闭合的塑料线框，它们的正下方都放置一薄强磁铁，现将甲、乙、丙移至相同高度H处同时由静止释放(各线框下落过程中不翻转)，则以下说法正确的是()图2A三者同时落地B甲、乙同时落地，丙后落地C甲、丙同时落地，乙后落地D乙、丙同时落地，甲后落地解析在下落过程中，闭合铜线框中产生感应电流，由“来拒去留”可知，答案选D。答案D3如图3所示，一质量为m的条形磁铁用细线悬挂在天花板上，细线从一水平金属圆环中穿过。现将环从位置释放，环经过磁铁到达位置。设环经过磁铁上端和下端附近时细线的张力分别为FT1和FT2，重力加速度大小为g，则()图3AFT1mg，FT2mgBFT1mg，FT2mg，FT2mgDFT1mg解析当圆环经过磁铁上端时，磁通量增大，根据楞次定律可知磁铁要把圆环向上推，根据牛顿第三定律可知圆环要给磁铁一个向下的磁场力，因此有FT1mg。当圆环经过磁铁下端时，磁通量减小，根据楞次定律可知磁铁要把圆环向上吸，根据牛顿第三定律可知圆环要给磁铁一个向下的磁场力，因此有FT2mg，所以只有A正确。答案A4如图4所示，两轻质闭合金属圆环，穿挂在一根光滑水平绝缘直杆上，原来处于静止状态。当条形磁铁的N极自右向左插入圆环时，两环的运动情况是()图4A同时向左运动，两环间距变大B同时向左运动，两环间距变小C同时向右运动，两环间距变大D同时向右运动，两环间距变小解析磁铁向左运动，穿过两环的磁通量均增加。根据楞次定律，感应电流的磁场将阻碍原磁通量增加，所以两者都向左运动。另外，两环产生的感应电流方向相同，依据安培定则和左手定则可以判断两个环之间是相互吸引的，所以选项A、C、D错误，B正确。答案B5如图5所示，在水平面上有一固定的U形金属框架，框架上放置一金属杆ab，不计摩擦，在竖直方向上有匀强磁场，则()图5A若磁场方向竖直向上并增大时，杆ab将向右移动B若磁场方向竖直向上并减小时，杆ab将向右移动C若磁场方向竖直向下并增大时，杆ab将向右移动D若磁场方向竖直向下并减小时，杆ab将向右移动解析不论磁场方向竖直向上还是竖直向下，当磁感应强度增大时，回路中磁通量变大，由楞次定律知杆ab将向左移动，反之，杆ab将向右移动，选项B、D正确。答案BD6如图6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()图6A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，滑动变阻器滑片P向左迅速滑动D开关S已经是闭合的，滑动变阻器滑片P向右迅速滑动解析当开关突然闭合时，左线圈上有了电流，产生磁场，而对于右线圈来说，磁通量增加，产生感应电流，使钻头M向右运动，同理可知，开关由闭合到断开瞬间，钻头M向左运动，故A项正确，B项错误；当开关S已经是闭合的时，只有左侧线圈电流增大才会导致钻头M向右运动，故C项正确，D项错误。答案AC7如图7所示，通有恒定电流的直导线MN与闭合金属线框abcd共面，第一次将金属线框由位置平移到位置，第二次将金属线框由位置翻转到位置，设两次通过金属线框截面的电荷量分别为q1和q2，则()图7Aq1q2 Dq10，q20解析由法拉第电磁感应定律n、和qt可得qn。设金属线框在位置时，通过金属线框的磁通量为正，且数值为1，在位置时通过金属线框的磁通量数值为2，第一次将金属线框由位置平移到位置，磁通量的变化量为12，第二次将金属线框由位置翻转到位置，磁通量的变化量为12，第二次磁通量变化大，通过的电荷量多，选项A正确。答案A8如图8所示，导体棒ab长为4L，匀强磁场的磁感应强度为B，导体棒绕过O点垂直纸面的轴以角速度匀速转动，a与O的距离很近，可以忽略。则a端和b端的电势差Uab等于()图8A2BL2 B4BL2 C6BL2 D8BL2解析导体棒ab切割磁感线的总长度为4L，切割磁感线的平均速度vl2L，由EBlv知，EB4L2L8BL2，则UabE8BL2，选项D正确。答案D9如图9所示，竖直平面内有一金属环，半径为a，总电阻为R(指拉直时两端间的电阻)，磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过金属环平面，在金属环的最高点A用铰链连接长度为2a、电阻为的导体棒AB，AB由水平位置紧贴金属环面摆下，当摆到竖直位置时，B点的线速度为v，则这时UAB大小为()图9A. B. C. DBav解析导体棒AB摆到竖直位置时，金属棒AB等效为电源，与被金属棒分隔成两个金属半圆环组成的并联电路串联，金属棒AB切割磁感线的瞬时感应电动势EB2avBav，由闭合电路欧姆定律得UAB，选项A正确。答案A10一矩形线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场方向垂直。先保持线框的面积不变，将磁感应强度在1 s时间内均匀地增大到原来的两倍。接着保持增大后的磁感应强度不变，在1 s时间内，再将线框的面积均匀地减小到原来的一半。先后两个过程，线框中感应电动势的比值为()A. B1 C2 D4解析根据法拉第电磁感应定律E，设初始时刻磁感应强度为B0，线框面积为S0，则第一种情况下的感应电动势为E1B0S0；则第二种情况下的感应电动势为E2B0S0，所以两种情况下线框中的感应电动势相等，比值为1。答案B二、非选择题11如图10所示，边长为50 cm的正方形导线框放置在B0.40 T的匀强磁场中。已知磁场方向与水平方向成37角，导线框电阻为0.10 ，求导线框绕其一边从水平方向转至竖直方向(虚线位置)的过程中通过导线横截面的电荷量。(sin 530.8，sin 370.6)图10解析设导线框在水平位置时线框平面的法线方向向上，穿过导线框的磁通量1BScos 536102 Wb当导线框转至竖直位置时，导线框平面的法线方向水平向右，与磁感线夹角143，穿过导线框的磁通量2BScos 1438102 Wb通过导线横截面的电荷量q1.4 C答案1.4 C12如图11甲所示，一个圆形线圈的匝数n1 000，线圈面积S300 cm2，线圈的电阻r1 ，线圈外接一个阻值R4 的电阻，一方向垂直线圈平面向里的圆形磁场的面积S0200 cm2，磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示。求：图11(1)第4 s时线圈的磁通量及前4 s内磁通量的变化量；(2)前4 s内的感应电动势和前4 s内通过R的电荷量。解析(1)第4 s时线圈的磁通量BS08103 Wb前4 s内磁通量的变化量为BS04103 Wb(2)由题图乙可知前4 s内磁感应强度B的变化率恒定，大小为0.05 T/s故