物理人教版选修3-2专题培优练第四章（一）电磁感应中的“一定律三定则”问题

专题培优练（一）电磁感应中的“一定律三定则”问题1.如图所示，固定的水平长直导线中通有直流电流I，矩形线框与导线在同一竖直平面内，且一边与导线平行。线框由静止释放，在下落过程中()A．穿过线框的磁通量保持不变B．线框中感应电流方向保持不变C．线框所受安培力的合力为零D．线框的机械能不断增大解析：选B线框由静止释放，在下落过程中磁通量减小，线框中产生感应电流，由楞次定律可知，其方向沿顺时针方向且不变，A错误，B正确；由“来拒去留”可知，线框所受安培力方向向上，对线框做负功，线框的机械能减少，C、D均错误。2.[多选]如图所示，U形金属框架固定在水平面上，金属杆ab与框架间无摩擦，整个装置处于竖直方向的磁场中。若因磁场的变化使杆ab向右运动，则磁感应强度()A．方向向下并减小 B．方向向下并增大C．方向向上并增大 D．方向向上并减小解析：选AD因磁场变化，发生电磁感应现象，杆ab因感应电流受磁场力的作用向右运动，使得回路的磁通量有增加的趋势，说明原磁场必定减弱，即磁感应强度正在减小，与方向无关，因此选A、D。3．如图所示，粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈。当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线AB正上方等高快速经过时，若线圈始终不动，则关于线圈受到的支持力FN及在水平方向上的运动趋势判断正确的是()A．FN先小于mg后大于mg，运动趋势向左B．FN先大于mg后小于mg，运动趋势向左C．FN先小于mg后大于mg，运动趋势向右D．FN先大于mg后小于mg，运动趋势向右解析：选D根据楞次定律的另一种表述判断，磁铁靠近线圈时两者排斥，FN大于mg，磁铁远离线圈时两者吸引，FN小于mg，由于安培力阻碍两者间的相对运动，所以线圈一直有向右运动的趋势。故选D。4.[多选]如图所示，光滑固定导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放置在导轨上，形成一个闭合回路，一条形磁铁从高处下落接近回路时()A．P、Q将相互靠拢B．P、Q将相互远离C．磁铁的加速度仍为gD．磁铁的加速度小于g解析：选AD根据楞次定律的另一种表述——感应电流的效果总是要反抗产生感应电流的原因，本题的“原因”是回路中磁通量增加，归根结底是磁铁靠近回路，“效果”是阻碍磁通量的增加和磁铁的靠近，所以P、Q将互相靠近且磁铁的加速度小于g。5．如图所示，在水平放置的螺线管的中央，放着一个可绕水平轴OO′自由转动的闭合线圈abcd，轴OO′与螺线管的轴线垂直，ab边在OO′轴的左上方，闭合开关K的瞬间，关于线圈的运动情况，下列说法正确的是()A．不转动B．ab边向左转动C．ab边向右转动D．转动的方向与螺线管中的电流方向有关解析：选B根据题图可知，闭合K的瞬间，闭合线圈abcd中的磁通量增大，产生感应电流，根据楞次定律可知线圈ab边向左转动，转动的方向与螺线管中的电流方向无关，选项B正确。6.如图所示，一轻质横杆两侧各固定一金属环，横杆可绕中心点自由转动，拿一条形磁铁插向其中一个小环后又取出插向另一个小环，发生的现象是()A．磁铁插向左环，横杆发生转动B．磁铁插向右环，横杆发生转动C．无论磁铁插向左环还是右环，横杆都不发生转动D．无论磁铁插向左环还是右环，横杆都发生转动解析：选B本题考查电磁感应现象、安培力的简单应用。磁铁插向左环，横杆不发生转动，因为左环不闭合，不能产生感应电流，不受安培力的作用；磁铁插向右环，横杆发生转动，因为右环闭合，能产生感应电流，在磁场中受到安培力的作用，选项B正确。7.[多选]绕有线圈的铁芯直立在水平桌面上，铁芯上套着一个铝环，线圈与电源、开关相连，如图所示。线圈上端与电源正极相连，闭合开关的瞬间，铝环向上跳起。若保持开关闭合，则()A．如果电源的正、负极对调，观察到的现象不变B．铝环跳起到某一高度后将回落C．铝环停留在某一高度D．铝环不断升高解析：选AB闭合开关瞬间，线圈中产生磁场，导致铝环内产生磁通量等效于磁通量增大，根据楞次定律可知，铝环中感应电流的磁场将阻碍磁通量的增大，因此将向上跳起，但是不能阻止磁通量变化，故铝环将回落，故B正确，C、D错误；实验现象与电源的正、负极对调无关，故A正确。8.如图所示，螺线管的导线的两端与两平行金属板相接，一个带负电的小球用细线悬挂在两金属板间，并处于静止状态，若条形磁铁突然插入线圈时，小球的运动情况是()A．向左摆动 B．向右摆动C．保持静止 D．无法判断解析：选A当条形磁铁的S极突然插入线圈中时，由感应电流的产生条件可判知线圈中产生感应电流，该电流给金属板充电，由楞次定律及安培定则可知左侧极板带正电，右侧极板带负电，所以带负电小球受到的电场力方向向左，故选A。9.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，下列判断正确的是()A．金属环在下落的过程中机械能守恒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少量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：选B金属环在下落过程中，磁通量发生变化产生感应电流，金属环受到磁场力的作用，机械能不守恒，A错误。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正确。金属环下落的过程中，机械能不停地转变为电能，机械能一直减少，C错误。当金属环下落到磁铁中央位置时，金属环中的磁通量不变，无感应电流，环和磁铁间无作用力，磁铁对桌面的压力大小等于磁铁的重力，D错误。10.[多选]如图所示装置中，cd杆原来静止。当ab杆做如下哪些运动时，cd杆将向右移动()A．向右匀速运动B．向右加速运动C．向左加速运动D．向左减速运动解析：选BDab杆匀速运动时，ab杆中感应电流恒定，L1中磁通量不变，穿过L2的磁通量不变化，L2中无感应电流产生，cd杆保持静止，A错误；ab杆向右加速运动时，L2中的磁通量向下，且增大，根据楞次定律可知，通过cd杆的电流方向向下，cd杆向右移动，B正确；同理可得C错误，D正确。11.如图所示，圆环形导体线圈a平放在水平桌面上，在线圈a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路。若将滑动变阻器的滑片P向上滑动，下面的说法中正确的是()A．穿过线圈a的磁通量变大B．线圈a有收缩的趋势C．线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流D．线圈a对水平桌面的压力FN将增大解析：选CP向上滑动，回路电阻增大，电流减小，磁场减弱，穿过线圈a的磁通量变小，根据楞次定律，线圈a的面积有扩大的趋势，A、B错误；由于线圈a中磁通量减小，根据楞次定律及安培定则知线圈a中感应电流应为俯视顺时针方向，C正确；由于线圈a中磁通量减小，根据楞次定律，线圈a有阻碍磁通量减小的趋势，可知线圈a对水平桌面的压力FN减小，D错。12.如图是生产中常用的一种延时继电器的示意图，铁芯上有两个线圈A和B，线圈A跟电源连接，线圈B的两端接在一起，构成一个闭合回路。下列说法中正确的是()A．闭合开关S时，B中产生图示方向的感应电流B．闭合开关S时，B中产生与图示方向相反的感应电流C．断开开关S时，主要是A具有延时作用D．断开开关S时，弹簧K立即将衔铁D拉起解析：选B闭合开关S时，由楞次定律及安培定则知，B中产生与图示方向相反的感应电流，故A错误，B正确；断开开关S时，B中磁通量变化产生感应电流，铁芯会继续吸住衔铁D一小段时间，故C、D均错误。13．[多选](2016·上海高考)如图(a)，螺线管内有平行于轴线的外加匀强磁场，以图中箭头所示方向为其正方向。螺线管与导线框abcd相连，导线框内有一小金属圆环L，圆环与导线框在同一平面内。当螺线管内的磁感应强度B随时间按图(b)所示规律变化时()A．在t1～t2时间内，L有收缩趋势B．在t2～t3时间内，L有扩张趋势C．在t2～t3时间内，L内有逆时针方向的感应电流D．在t3～t4时间内，L内有顺时针方向的感应电流解析：选AD据题意，在t1～t2时间内，外加磁场磁感应强度增加且斜率在增大，则在导线框中产生沿顺时针方向增加的电流，该电流激发出增加的磁场，该磁场通过圆环，在圆环内产生感应电流，根据结论“增缩减扩”可以判定圆环有收缩趋势，故选项A正确；在t2～t3时间内，外加磁场均匀变化，在导线框中产生稳定电流，该电流激发出稳定磁场，该磁场通过圆环时，圆环中没有感应电流，故选项B、C错误；在t3～t4时间内，外加磁场向下减小，且斜率也减小，在导线框中产生沿顺时针方向减小的电流，该电流激发出向内减小的磁场，故圆环内产生顺时针方向的感应电流，选项D正确。14.某同学在“探究感应电流的方向”的实验中，设计了如图所示的装置。线圈A通过电流表甲、阻值较大的电阻R′、滑动变阻器R和开关S连接到电源上，线圈B的两端接到另一个电流表乙上，两个电流表完全相同，零刻度线在表盘中央。闭合开关后，当滑动变阻器R的滑片P不动时，甲、乙两个电流表指针的位置如图所示。(1)当滑片P较快地向左滑动时，电流表甲的指针的偏转情况是________，电流表乙的指针的偏转情况是________(填“向左偏”“向右偏”或“不偏转”)。(2)断开开关，待电路稳定后再迅速闭合开关，电流表乙的指针的偏转情况是________(填“向左偏”“向右偏”或“不偏转”)。(3)从上述实验可以初步得出结论：_________________________________________。解析：由题图可知，电流由哪一接线柱流入，电流表的指针就向该侧偏转。(1)当滑片P较快地向左滑动时，通电回路中的电流增大，电流表甲的指针向左偏，穿过线圈B的磁通量增大且原磁场方向向下，由楞次定律可知，感应电流的磁场方向向上，由安培定则得，