2024版高中同步新教材选择性必修第二册人教物理备课资源专题强化练3　楞次定律的推论及应用

2024版高中同步新教材选择性必修第二册人教物理备课资源专题强化练3楞次定律的推论及应用选择题1.【经典题】(2023北京丰台期末)如图所示,用绳吊起一个铝环,用磁铁的任意一极由左向右靠近铝环。下列说法正确的是()A.用磁铁N极靠近铝环,铝环会被吸引B.用磁铁S极靠近铝环,铝环会被吸引C.用磁铁N极靠近铝环,铝环中的电流方向为逆时针方向(从左向右看)D.用磁铁S极靠近铝环,铝环中的电流方向为逆时针方向(从左向右看)2.(2023北京北理工附中期末)金属棒ab、cd放在水平光滑导轨上,条形磁铁向下加速运动,在接近导轨时,下列说法正确的是()A.ab、cd相互靠近B.ab、cd相互远离C.磁铁加速度大于gD.磁铁加速度等于g3.【多选题】(2023广东深圳阶段测试)用一根横截面积为S、电阻率为ρ的硬质导线做成一个半径为r的圆环,ab为圆环的一条直径。如图所示,在ab的左侧存在一个匀强磁场,磁场垂直圆环所在平面,方向如图,磁感应强度随时间的变化规律为B=kt(k>0),则()A.圆环有扩张的趋势B.圆环有收缩的趋势C.圆环有向左滑动的趋势D.圆环有向右滑动的趋势4.【经典题】(2023黑龙江哈尔滨三中期末)如图所示,金属圆环A用轻绳悬挂,所在平面与纸面垂直,圆心与长直螺线管中心轴线共线,整个装置静止,将开关S闭合,在滑动变阻器滑片P向右移动的过程中,圆环将()A.向右运动,并有扩张趋势B.向右运动,并有收缩趋势C.向左运动,并有扩张趋势D.向左运动,并有收缩趋势5.(2023四川宜宾阶段测试)如图所示,线圈两端与电阻相连构成闭合回路,在线圈上方有一竖直放置的条形磁铁。下列选项能使电阻中感应电流的方向由b到a,且线圈与磁铁相互排斥的是()A.磁铁S极向下,磁铁向下运动B.磁铁S极向下,磁铁向上运动C.磁铁N极向下,磁铁向下运动D.磁铁N极向下,磁铁向上运动6.【多选题】(2023湖南长沙期中)如图甲所示,圆形线圈P静止在水平桌面上,其正上方固定一螺线管Q,P和Q共轴,Q中通有变化的电流i,电流随时间变化的规律如图乙所示,t1时刻电流方向如图甲中箭头所示。P所受的重力为G,桌面对P的支持力为FN,则()A.t1时刻FN>G,P有收缩的趋势B.t2时刻FN=G,此时穿过P的磁通量的变化率为0C.t3时刻FN=G,此时P中无感应电流D.t4时刻FN<G,此时穿过P的磁通量最小7.【经典题】(2022四川宜宾期末)如图,在水平光滑桌面上,两相同的圆形刚性小线圈分别叠放在固定的绝缘矩形金属框的左右两边上,且每个小线圈都各有一半面积在金属框内,在金属框接通逆时针方向电流的瞬间,下列说法正确的是()A.两小线圈会有相互靠拢的趋势B.两小线圈会有相互远离的趋势C.两小线圈中感应电流都沿逆时针方向D.左边小线圈中感应电流沿顺时针方向,右边小线圈中感应电流沿逆时针方向8.(2022湖北部分示范高中期末联考)如图,两个半径不同的同心圆形导线环A、B位于同一平面内,A环的半径大于B环的半径,从0到t1的时间间隔内,当导线环A中的电流i发生某种变化,导线环B中的感应电流总是沿逆时针方向,且导线环B总有扩张的趋势。设A环中电流i的正方向与图中箭头所示的方向相同,则i随时间t的变化的图像可能是()9.【多选题】(2022云南师大附中月考)如图所示,a、b、c三个线圈是同心圆,b线圈上连接有直流电源E和开关K,则下列说法正确的是()A.在K闭合的一瞬间,线圈c中有逆时针方向的瞬时电流,有收缩趋势B.在K闭合的一瞬间,线圈c中有顺时针方向的瞬时电流,有扩张趋势C.在K闭合的一瞬间,线圈a中有逆时针方向的瞬时电流,有收缩趋势D.在K闭合的一瞬间,线圈a中有逆时针方向的瞬时电流,有扩张趋势10.【多选题】(2022广东金山中学期末)一长直导线与闭合金属线框放在同一竖直面内,如图甲所示,长直导线中的电流i随时间t的变化关系如图乙所示(以竖直向上为电流的正方向)。则在0~T时间内,下列说法正确的是()A.0~T3时间内,B.T3~2T3C.T3~2T3D.2T3~T时间内

答案与分层梯度式解析专题强化练3楞次定律的推论及应用1.C2.A3.BD4.A5.A6.AB7.B8.B9.AD10.BC1.C根据楞次定律的推论“来拒去留”,用磁铁N极或S极靠近铝环,铝环都会被排斥,A、B错误;用磁铁N极靠近铝环,穿过铝环向右的磁通量增加,根据楞次定律可知,铝环中产生的感应电流的磁场的方向向左,根据安培定则可知,铝环中的电流方向为逆时针方向(从左向右看),C正确;用磁铁S极靠近铝环,穿过铝环向左的磁通量增加,根据楞次定律可知,铝环中产生的感应电流的磁场的方向向右,根据安培定则可知,铝环中的电流方向为顺时针方向(从左向右看),D错误。故选C。2.A条形磁铁向下加速运动,在接近导轨时,穿过回路的磁通量增加,回路中感应电流所产生的效果要阻碍磁通量的增加,所以会阻碍条形磁铁的下落,即感应电流的磁场给条形磁铁一个向上的阻碍其下落的阻力(来拒去留),即磁铁下落的加速度小于g,为了阻碍回路中磁通量增加,ab、cd两金属棒将互相靠拢,使回路的面积减小(增缩减扩)。故选A。3.BD磁感应强度随时间增大,穿过圆环的磁通量增大,由楞次定律的推论“增缩减扩”和“来拒去留”可知,为了阻碍磁通量的增大,圆环有收缩的趋势,且圆环有向右滑动的趋势。故选B、D。4.A当滑片P向右移动时,电路中的电阻增大,电流减小,通电螺线管产生的磁场减弱,穿过金属圆环的磁通量减小,根据楞次定律的推论“增缩减扩”,金属圆环A将向右运动,并有扩张的趋势。故选A。5.A要使线圈与磁铁相互排斥,由楞次定律的推论“来拒去留”可知,磁铁应向下运动,B、D错误;感应电流的方向由b到a,由安培定则可知,螺线管上端为S极,则磁铁的S极向下,A正确,C错误。故选A。6.AB思路点拨t1时刻,螺线管中电流增大,磁场增强,穿过线圈P的磁通量增大,根据楞次定律的推论,线圈P有远离螺线管和面积收缩的趋势,FN>G,A正确;t2时刻,螺线管中电流不变,磁场不变,穿过线圈P的磁通量不变,磁通量的变化率为0,线圈中无感应电流产生,FN=G,B正确;t3时刻,虽然螺线管中电流为0,但穿过线圈P的磁通量在变化,此时线圈中有感应电流产生,C错误;t4时刻,螺线管中电流不变,穿过线圈P的磁通量不变(但不是最小),无感应电流产生,FN=G,D错误。7.B根据右手螺旋定则可知,通电瞬间,金属框内部磁感线垂直纸面向外,外部磁感线垂直纸面向里,左边小线圈右半部分处于向外的磁场中,磁通量增大,左半部分处于向里的磁场中,磁通量增大,由于矩形金属框内部的磁场比外部强,所以穿过左边小线圈的合磁通量不为零,合磁通量方向向外;同理,右边小线圈也一样,因此穿过左、右小线圈的磁通量均增大,合磁通量方向垂直纸面向外,根据楞次定律的推论可知,线圈中的感应电流方向都是顺时针方向,两线圈的运动情况是相互远离,以阻碍磁通量的增大,选项B正确,A、C、D错误。8.B因为导线环B总有扩张的趋势,则穿过导线环B的磁通量减小,导线环B中的感应电流沿逆时针方向,可知穿过导线环B的磁通量垂直于平面向外减小,再根据安培定则可以判断,导线环A中的电流应沿逆时针方向减小,即沿负方向减小,选项B正确。9.AD在K闭合的一瞬间,线圈b中有顺时针方向的电流,线圈b中电流从无到有,则线圈b内磁场垂直纸面向里增大,线圈b外磁场垂直纸面向外增大。研究c线圈,穿过线圈c的磁通量垂直纸面向里增大,线圈c处磁场垂直纸面向里,根据楞次定律及其推论,线圈c中有逆时针方向的瞬时电流,有收缩趋势,选项A正确,B错误。研究a线圈,穿过线圈a的磁通量垂直纸面向里增大,线圈a处磁场垂直纸面向外,根据楞次定律及其推论,线圈a中有逆时针方向的瞬时电流,有扩张的趋势,选项C错误,D正确。易混易错解答本题,很多同学盲目套用“增缩减扩”这一推论,误认为a、c都有收缩的趋势。本题中a、c两线圈中感应电流方向相同,但它们周围磁场方向相反,所以一个有扩张趋势,一个有收缩趋势。线圈a中有向里、向外两个方向的磁场,不能简单套用“增缩减扩”,如图,a扩张可以使向外的磁通量增大,以阻碍向里的合磁通量的增大。10.BC0~T3时间内,长直导线中的电流最大,且保持不变,所以穿过线框的磁通量最大,选项A错误;由楞次定律可以判断在T3~2T3时间内,线框中始终产生逆时针方向的感应电流,选项B正确;T3~2T3时间内,长直导线中的电流先减小后增大,所以穿过线框的磁通量先减小后增大,线框先有扩张的趋势后有收缩的趋势,选项C正确;2T3~T时间内,长直导线中的电流保持不变,穿过线框的磁通量不变一、选择题1.【经典题】(2023山东潍坊昌乐第一中学阶段测试)如图所示,竖直平面内有一粗细均匀的金属圆环,圆环半径为a,总电阻为R(指将圆环从某处剪开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环平面,在环的最高点A用铰链连接长度为2a、电阻为R2的导体棒AB,AB由水平位置紧贴环面摆下,当摆到竖直位置时,B点的线速度为v,则这时AB两端的电压UAB为()A.-Bav3B.Bav3C.-22.(2023江苏南京金陵中学期末)如图所示,平行金属导轨与水平面成θ角,导轨与定值电阻R1和R2相连,匀强磁场垂直穿过导轨平面。有一导体棒ab,质量为m,导体棒的电阻与定值电阻R1和R2的阻值均相等,导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ,导体棒ab沿导轨向上滑动。当导体棒上滑的速度为v时,受到安培力的大小为F,对于此时,下列说法错误的是()A.电阻R1的电功率为FvB.电阻R2的电功率为FvC.整个装置因摩擦产生的热功率为μmgvcosθD.整个装置消耗的机械功率为(F+μmgcosθ)v3.如图甲所示,面积为0.2m2的100匝线圈处在匀强磁场中,线圈电阻r=4Ω,磁场方向垂直于线圈平面向里,已知磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示,定值电阻R=6Ω,将开关S闭合,则0~5s内()A.线圈产生的感应电动势均匀增大B.a、b两点间电压Uab=1.2VC.线圈上产生的热量为2JD.将开关S断开,a、b两点间电压Uab=-2V4.【经典题】(2023重庆田家炳中学阶段测试)如图所示,abcd为水平放置的平行“”形光滑金属导轨,导轨间距为l,b、c间电阻为R,其他部分电阻不计。导轨间有垂直于导轨平面向下的匀强磁场,磁感应强度大小为B。金属杆放置在导轨上,与导轨的接触点为M、N。开始时金属杆与导轨成θ角,现使金属杆以ω的角速度绕N点由图示位置逆时针匀速转动到与导轨ab垂直。转动过程中金属杆与导轨始终接触良好,金属杆电阻忽略不计,则在金属杆转动过程中()A.电路中通过的电荷量为BB.M、N两点电势相等C.金属杆中感应电流由N流向MD.电路中感应电流的大小始终为B5.【多选题】(2023广东广州广雅中学阶段测试)半径分别为r和2r的金属同心圆导轨固定在同一水平面内,一长为r、电阻为R的均匀直导体棒AB置于圆导轨上面,BA的延长线通过圆导轨中心O,装置的俯视图如图所示,整个装置位于一匀强磁场中,磁场的磁感应强度的大小为B,方向竖直向下。在两环之间接阻值为R的定值电阻和电容为C的电容器,导体棒在水平外力作用下以角速度ω绕O逆时针匀速转动,在转动过程中始终与导轨保持良好接触,导轨电阻不计,下列说法正确的是()A.导体棒中电流从A流向BB.导体棒两端电压为34BωrC.电容器的M板带正电D.电容器所带电荷量为34CBωr二、非选择题6.【经典题】如图所示,在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一半径为L的金属圆环。电阻为r0的金属棒OA以O为轴可以在电阻为4r0的圆环上滑动,外电阻R1=R2=4r0,其他电阻不计。如果OA棒以某一角速度顺时针匀速转动时电阻R1的电功率最小值为P0,则:(1)画出等效电路图;(2)求OA棒匀速转动的角速度。7.(2023河南新乡期末)如图所示,倾角为θ的斜面上固定两根间距为L的足够长平行光滑金属导轨,将定值电阻和电源在导轨上端分别通过开关S1、S2与导轨连接,匀强磁场垂直斜面向下,磁感应强度大小为B,已知电源电动势为E、内阻为r(较大),定值电阻阻值为R0,质量为m、电阻不计的导体棒垂直导轨放置,重力加速度为g,不计导轨电阻。(1)闭合开关S1,断开开关S2,导体棒静止释放,求导体棒最终速度大小;(2)闭合开关S2,断开开关S1,导体棒静止释放,求导体棒最终速度大小。8.【经典题】(2023江苏扬州中学阶段测试)电阻不计的平行金属导轨相距L,与总电阻为2R的滑动变阻器、板间距为d的平行板电容器和开关S连成如图所示的电路。磁感应强度为B的匀强磁场垂直导轨所在的平面。电阻为R的金属棒ab与导轨垂直,接触良好,并紧贴导轨匀速移动。合上开关S,当滑动变阻器触头P在中点时,质量为m、电荷量为+q的带电微粒从平行板电容器中间位置水平射入,微粒在两板间做匀速直线运动;当P移至C时,相同的带电微粒以相同的速度从同一位置射入两板间,微粒穿过两板的过程中动能增加ΔEk。重力加速度为g。求:(1)ab运动的方向及其速度大小;(2)当P移至C时,微粒穿过两板的过程中,电场力对微粒做的功W。

答案与分层梯度式解析专题强化练4电磁感应中的电路问题1.A2.A3.D4.A5.BCD1.A思路点拨导体棒的平均速度v=12vB=12v,导体棒切割磁感线产生感应电动势,相当于电源,导体棒两侧半圆环是并联外电路导体棒AB摆到竖直位置时,切割磁感线产生的感应电动势为E=B·2a·v=B·2a·v2=Bav,感应电流方向由A到B;导体棒AB相当于电源,电源的内阻为R2,在电源内部,电流从负极流向正极,A的电势低。此时电路相当于金属环左半边和右半边并联后与导体棒串联,金属环左、右两部分并联后的电阻为R并=12×R2=R4,AB两端的电压为路端电压,UAB=-ER并+2.A设ab长度为L,匀强磁场的磁感应强度为B,R1、R2及导体棒的电阻均为R,电路中感应电动势为E=BLv,R1、R2并联后的电阻大小为R'=R2R+R=R2,ab中感应电流为I=ER+R'=2BLv3R,解得导体棒ab所受安培力为F=BIL=2B2L2v3R,电阻R1的电功率为P1=(I2)2R=B2L2v29R=16Fv,电阻R2的电功率与R1的电功率相等,A错误,B正确;整个装置因摩擦而产生的热功率为P2=μmg3.D思路点拨(1)线圈相当于电源,在电源内部,电流从负极流向正极;(2)B-t图线的斜率k=ΔBΔt恒定,感应电动势E=nΔΦΔtB-t图线是一条直线,斜率恒定,斜率k=ΔBΔt=0.6−0.15T/s=0.1T/s,线圈产生的感应电动势E=nΔBΔtS=100×0.1×0.2V=2V,保持恒定,A错误;电路中的电流为I=ER+r=26+4A=0.2A,根据楞次定律,线圈中产生逆时针方向的感应电流,线圈相当于电源,在电源内部,电流从负极流向正极,则a点电势低于b点电势,a、b两点间电压Uab=-IR=-0.2×6V=-1.2V,B错误;线圈上产生的热量为Q=I2rt=0.22×4×5J=0.8J,C错误;将开关S断开,4.A电路中通过的电荷量为q=IΔt,其中I=ER,E=ΔΦΔt,ΔΦ=B·ΔS=B×12l×ltanθ,解得q=ΔΦR=Bl22Rtanθ,A正确;金属杆逆时针转动切割磁感线,产生感应电动势,相当于电源,由右手定则,MN中感应电流方向由M→N,在电源内部,电流从负极流向正极,则M点电势低于N点电势,B、C错误;在图示位置,金属杆切割磁感线产生的感应电动势为E=BLv=Blsinθ×12×ωlsinθ=5.BCD思路点拨导体棒的平均速度v=12(vA+vB)=12(ωr+ω·2r)=3ωr2,导体棒切割磁感线产生感应电动势,相当于电源根据右手定则,导体棒中电流从B流向A,导体棒相当于电源,导体棒A端相当于电源的正极,所以电容器的M板带正电,A错误,C正确;导体棒产生的感应电动势为E=Brv=32Bωr2,导体棒两端电压为路端电压,U=E2R·R=E2=34Bωr2,B正确;电容器所带电荷量为Q=C