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课时测评6 楞次定律
(时间:30分钟 满分:60分)
(本栏目内容,在学生用书中以独立形式分册装订!)
(选择题1-5题,每题4分,6-13题,每题5分,共60分)
1.某人拟运用电磁感应的知识,通过实验寻找磁单极子。该实验仪器的主要部分是由超导体制成的如图所示的线圈。若有一磁单极子从上往下穿过超导线圈,则在超导线圈中将产生感应电流。关于感应电流方向,下列说法正确的是( )
A.磁单极子穿过超导线圈的过程中,线圈中感应电流的方向要变化
B.N磁单极子与S磁单极子分别穿过超导线圈的过程中,线圈中感应电流的方向相同
C.磁单极子穿过超导线圈的过程中,线圈中感应电流的方向不变
D.磁单极子穿过超导线圈的过程中,从上向下看,线圈中感应电流的方向始终为顺时针
答案:C
解析:若N磁单极子穿过超导线圈,当磁单极子靠近线圈时,穿过线圈的磁通量增大,且磁场方向从上向下,所以由楞次定律可知,感应电流的磁场方向是从下向上,再由右手螺旋定则可确定感应电流方向为逆时针(从上向下看);当磁单极子远离线圈时,穿过线圈的磁通量减小,且磁场方向从下向上,所以由楞次定律可知,感应磁场方向是从下向上,再由右手螺旋定则可确定感应电流方向为逆时针(从上向下看),因此线圈中产生的感应电流方向不变。若是S磁单极子穿过超导线圈,由楞次定律可知,靠近线圈时,感应电流的磁场方向是从上向下,则感应电流方向为顺时针(从上向下看);当远离时,感应电流方向也是顺时针(从上向下看)。故选C。
2.图1是磁悬浮列车,图2是磁悬浮的原理图,图2中甲是圆柱形磁体,乙是用高温超导材料制成的超导圆环,将超导圆环乙水平放在磁体甲上,它就能在磁力的作用下悬浮在磁体甲的上方空中,若甲的N极朝上,在乙放入磁场向下运动的过程中( )
A.俯视,乙中感应电流的方向为顺时针方向;当乙稳定后,感应电流消失
B.俯视,乙中感应电流的方向为顺时针方向;当乙稳定后,感应电流仍存在
C.俯视,乙中感应电流的方向为逆时针方向;当乙稳定后,感应电流消失
D.俯视,乙中感应电流的方向为逆时针方向;当乙稳定后,感应电流仍存在
答案:B
解析: 磁悬浮是利用了同性磁极相互排斥的原理,在乙放入磁场向下运动的过程中,圆环内的磁通量是增大的,由楞次定律可知,题图2中超导圆环乙中的感应电流的磁场是向下的,由右手螺旋定则可知,俯视时感应电流的方向为顺时针方向;由于超导体电阻为零,所以当乙稳定后感应电流仍然存在。故选B。
3.(多选)(2024·天津南开区高二期末)如图所示,空间固定一条形磁体(其轴线水平),以下说法正确的是( )
A.圆环a沿磁体轴线向右运动,靠近磁体N极时感应电流为顺时针方向(从左往右看)
B.圆环b竖直下落时,穿过圆环b的磁通量不变
C.圆环c经过磁体右边的位置2时磁通量最大
D.圆环c经过位置2前后一小段时间内感应电流方向不变
答案:AD
解析:圆环a沿磁体轴线向右运动,穿过圆环的磁通量增大,根据楞次定律和安培定则可知感应电流为顺时针方向(从左往右看),故A正确;圆环b竖直下落时,穿过圆环b的磁通量减小,故B错误;圆环c经过磁体右边的位置2时磁通量为0,故C错误;圆环c经过位置2前后一小段时间内,先是向下的磁通量减小,然后是向上的磁通量增大,根据楞次定律和安培定则可知,感应电流均为顺时针方向(从上向下看),故D正确。故选AD。
4.如图所示,金属棒ab、金属导轨和螺线管组成闭合回路,金属棒ab在匀强磁场B中沿导轨向右运动,则( )
A.金属棒ab不受安培力作用
B.金属棒ab中a端的电势比b端低
C.金属棒ab中感应电流的方向由b到a
D.螺线管产生的磁场,P端为N极
答案:C
解析:金属棒ab沿导轨向右运动时,根据右手定则可知,流过金属棒ab的感应电流的方向是从b到a,所受安培力方向向左,金属棒ab相当于电路中的电源,在电源内部,电流从负极(低电势)流向正极(高电势),所以a端电势更高,故A、B错误,C正确;根据右手螺旋定则可知,螺线管的P端为S极,Q端为N极,故D错误。故选C。
5.如图所示,Ⅰ和Ⅱ是一对异名磁极(Ⅰ在上、Ⅱ在下),ab为放在其间的金属棒。金属棒ab和金属棒cd用导线连成一个闭合回路。当金属棒ab向左运动时,金属棒cd受到向下的安培力,则有( )
A.由此可知d点电势高于c点电势
B.由此可知Ⅰ是S极
C.由此可知Ⅰ是N极
D.当金属棒cd向下运动时,金属棒ab受到向右的安培力
答案:B
解析:金属棒cd受到向下的安培力,根据左手定则可知,电流方向为由c到d,故d点电势低于c点电势,故A错误;金属棒ab中电流由b到a,根据右手定则可知Ⅰ是S极,故B正确,C错误;当金属棒cd向下运动时,根据右手定则可知金属棒cd中产生由d到c的电流,金属棒ab中的电流由a到b,由左手定则可知金属棒ab受到向左的安培力,故D错误。故选B。
6.闭合线框abcd自某高度自由下落时穿过一个有界的匀强磁场,当它经过如图所示的三个位置时,感应电流的方向是( )
A.经过Ⅰ时,a→d→c→b→a
B.经过Ⅱ时,a→b→c→d→a
C.经过Ⅱ时,无感应电流
D.经过Ⅲ 时,a→b→c→d→a
答案:C
解析:经过Ⅰ时,向里的磁通量增大,根据楞次定律知感应电流的磁场方向向外,由安培定则判断感应电流的方向为a→b→c→d→a,A错误;经过Ⅱ时,磁通量不变,则感应电流为0,B错误,C正确;经过Ⅲ 时,向里的磁通量减小,根据楞次定律知感应电流的磁场方向向里,由安培定则判断感应电流的方向为a→d→c→b→a,D错误。故选C。
7.电阻R、电容C与一线圈连成闭合电路,条形磁体静止于线圈的正上方,N极朝下,如图所示。现使磁体开始自由下落,在N极接近线圈上端的过程中,流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是( )
A.从a到b,上极板带正电
B.从a到b,下极板带正电
C.从b到a,上极板带正电
D.从b到a,下极板带正电
答案:D
解析:N极接近线圈上端的过程中,通过线圈的磁通量方向向下且在增大,根据楞次定律的推论“增反减同”可知线圈中感应电流的磁场方向向上,利用安培定则可知,线圈中感应电流方向为逆时针(由上向下看),流过R的电流方向从b到a,电容器下极板带正电。故选D。
8.如图所示,磁场垂直于纸面,磁感应强度在竖直方向均匀分布,水平方向非均匀分布,一铜制圆环用绝缘丝线悬挂于O点,将圆环拉至位置a后无初速度释放,在圆环从a摆向b的过程中( )
A.感应电流方向先逆时针,后顺时针,再逆时针
B.感应电流方向一直是逆时针
C.感应电流方向一直是顺时针
D.没有感应电流
答案:A
解析:圆环从a摆向b向下运动的过程中,向里的磁通量增大,根据楞次定律可知,感应电流产生的磁场方向向外,所以感应电流方向是逆时针方向;在两个磁场的交界处,向外的磁通量开始增大,通过圆环的合磁通量向里减小,根据楞次定律可知,感应电流产生的磁场方向向里,所以感应电流方向是顺时针方向;之后合磁通量向外增大,感应电流产生的磁场方向向里,感应电流方向是顺时针方向;圆环完全进入右侧的磁场后,磁场方向向外,向右运动的过程中向外的磁通量减小,感应电流产生的磁场方向向外,感应电流方向是逆时针方向。故选A。
9.(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平行放于导轨上,形成一个闭合回路。当一条形磁体从高处下落接近回路时(重力加速度为g)( )
A.p、q将互相靠拢
B.p、q将互相远离
C.磁体的加速度仍为g
D.磁体的加速度小于g
答案:AD
解析:由楞次定律的推论“增缩减扩”可知,当穿过闭合回路的磁通量增大时,回路的面积有收缩的趋势且阻碍磁体的靠近,所以p、q将相互靠拢;由楞次定律的推论“来拒去留”可知,磁体受到向上的阻力,磁体的加速度小于g。故选AD。
10.(多选)如图所示,在匀强磁场中放一平行金属导轨,导轨跟小线圈N相接,大线圈M与小线圈N以及导轨之间不接触,磁感线垂直于导轨所在平面。导轨与金属棒ab接触良好,当金属棒ab向右加速运动时,大线圈M中产生的感应电流方向及所具有的形变趋势是(提示:导体切割磁感线速度越大,感应电流越大)( )
A.线圈M中有顺时针方向的电流
B.线圈M中有逆时针方向的电流
C.线圈M有收缩的趋势
D.线圈M有扩张的趋势
答案:BD
解析:当金属棒ab向右加速运动时,根据右手定则和题意可知,感应电流从a到b增加,穿过线圈M的磁通量垂直纸面向里增加,根据楞次定律和安培定则可知,线圈M中有逆时针方向的电流,A错误,B正确;线圈M中感应电流为逆时针方向,线圈M所处的磁场垂直纸面向外,根据左手定则可知,线圈M各部分所受安培力向外,则线圈M有扩张的趋势,C错误,D正确。故选BD。
11.如图所示,一条形磁体从高h处自由下落,中途穿过一个固定的空心线圈,开关S断开时,由开始下落至落地用时t1,落地时速度为v1;S闭合时,由开始下落至落地用时t2,落地时速度为v2。则它们的大小关系正确的是( )
A.t1>t2,v1>v2 B.t1=t2,v1=v2
C.t1<t2,v1<v2 D.t1<t2,v1>v2
答案:D
解析:开关S断开时,线圈中无感应电流,对磁体无阻碍作用,故磁体自由下落,a1=g;当S闭合时,线圈中有感应电流,对磁体有阻碍作用,根据“来拒去留”知,a2<g,且磁体的机械能减小,所以t1<t2,v1>v2。故选D。
12.一长直铁芯上绕有一固定线圈M,铁芯右端与一木质圆柱密接,木质圆柱上套有一闭合金属环N,N可在木质圆柱上无摩擦移动,M连接在如图所示的电路中,其中R为滑动变阻器,E1和E2为直流电源,S为单刀双掷开关,下列情况中,可观测到N向左运动的是( )
A.在S断开的情况下,S向a闭合的瞬间
B.在S断开的情况下,S向b闭合的瞬间
C.在S已向a闭合的情况下,将R的滑片向c端移动时
D.在S已向a闭合的情况下,将R的滑片向d端移动时
答案:C
解析:根据题意知,若圆环N向左运动,根据楞次定律可知,线圈M上的磁场在减弱,流过M的电流在减小。故选C。
13.(2024·河北衡水高二期末)如图所示,水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN,MN的左边有一如图所示的闭合电路,PQ处在垂直纸面向里的匀强磁场中,当PQ在一外力的作用下运动时,MN向右运动,则PQ所做的运动可能是(提示:导体切割磁感线速度越大,感应电流越大)( )
A.向左加速运动 B.向右加速运动
C.向左减速运动 D.向右匀速运动
答案:A
解析:根据安培定则可知,MN处于ab产生的垂直纸面向里的磁场中,MN向右运动,说明MN受到的安培力向右,由左手定则可知电流由M指向N,L1中感应电流的磁场向上,由楞次定律可知,L2线圈中产生感应电流的磁场应该是向上减小,或向下增加,再由安培定则和右手定则可知PQ可能是向右减速运动或向左加速运动。故选A。
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