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课时测评9 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1-12题,每题5分,共60分)
1.如图所示,在匀强磁场中有一个用比较软的金属导线制成的闭合圆环。在此圆环的形状由圆形变成正方形的过程中( )
A.环中有感应电流,方向为a→d→c→b→a
B.环中有感应电流,方向为a→b→c→d→a
C.环中无感应电流
D.条件不够,无法确定有无感应电流
答案:A
解析:由圆形变成正方形的过程中,面积减小,磁通量减小,由楞次定律可知产生a→d→c→b→a方向的电流,A正确。
2.(2025·佛山市高三统考)如图所示,水平放置的N匝矩形线框abcd面积为S,匀强磁场的磁感应强度大小为B,方向与水平面成θ=37°角斜向上,已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。现使矩形线框以ab边为轴顺时针旋转90°到竖直的虚线位置,在此过程中( )
A.磁通量的变化量的大小为BS
B.磁通量的变化量的大小为NBS
C.线框中产生的感应电流方向一直为adcba
D.线框中产生的感应电流方向先为abcda后为adcba
答案:C
解析:线框转动前的磁通量为Φ1=BS sin 37°=BS,线框转动后的磁通量为Φ2=-BS cos 37°=-BS,则磁通量的变化量为ΔΦ=Φ2-Φ1=-BS,磁通量的变化量的大小为BS,与线圈匝数无关,故A、B错误;穿过线圈的磁通量先向上减小后反向增加,则根据楞次定律可知,线框中感应电流方向始终沿adcba方向,故C正确,D错误。故选C。
3.(教科版选择性必修第二册P35T1改编)如图所示,长直导线MN中通有竖直向上的恒定电流I,其附近有一个矩形线圈ABCD,线圈与导线始终在同一个平面内。则下列说法中正确的是( )
A.将矩形线圈向上平移,线圈内产生A→D→C→B→A方向的感应电流
B.将矩形线圈向下平移,线圈内产生A→D→C→B→A方向的感应电流
C.将矩形线圈向左平移,线圈内产生A→B→C→D→A方向的感应电流
D.将矩形线圈向右平移,线圈内产生A→B→C→D→A方向的感应电流
答案:D
解析:根据安培定则可知,线圈所在位置的磁场方向垂直纸面向里,且离导线越近的位置磁感应强度越大,当线圈向上或向下平移时,线圈内的磁通量不发生变化,故不产生感应电流;当线圈向左平移时,线圈内的磁通量增大,根据楞次定律可判断,线圈内的感应电流的方向为A→D→C→B→A;当线圈向右平移时,线圈内的磁通量减小,根据楞次定律可判断,线圈内的感应电流的方向为A→B→C→D→A,故选D。
4.(2024·广东高二学业考试)如图所示,要使Q线圈产生图示方向的电流,可采用的方法有( )
A.闭合电键K后,把R的滑片右移
B.闭合电键K后,把P中的铁心从左边抽出
C.闭合电键K后,把Q靠近P
D.闭合电键K后,把Q远离P
答案:C
解析:闭合电键K后,把R的滑片右移,电路中电流减小,则Q所在的磁场方向从左向右,且在减小,根据楞次定律,左边导线电流方向向上,故A错误;闭合电键K后,将P中的铁心从左边抽出,Q所在的磁场方向从左向右,且在减小,根据楞次定律,左边导线电流方向向上,故B错误;闭合电键,将Q靠近P,Q所在的磁场方向从左向右,且在增强,根据楞次定律,左边导线的电流向下,反之,产生的电流向上,故C正确,D错误。故选C。
5.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,bc边切割磁感线,根据右手定则可知感应电流方向为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,ad边切割磁感线,根据右手定则可知感应电流方向为a→d→c→b→a,D错误。
6.(多选)如图所示,竖直向下的匀强磁场中,有一个带铜轴的铜盘,用铜刷把盘边缘和轴连接,外接一电流表,当铜盘按图示匀速转动时,则( )
A.G中有a→b的电流
B.G中有b→a的电流
C.盘面磁通量不变,不产生感应电流
D.有从盘边缘向盘中心的电流
答案:BD
解析:沿铜盘半径方向的“铜棒”切割磁感线,由右手定则可判定选项B、D正确。
7.如图所示,匀强磁场与圆形导体环平面垂直,导体棒ef与导体环接触良好,当ef向右匀速运动时( )
A.圆环中磁通量不变,环上无感应电流产生
B.整个环中有顺时针方向的电流
C.整个环中有逆时针方向的电流
D.环的右侧有逆时针方向的电流,环的左侧有顺时针方向的电流
答案:D
解析:导体棒ef切割磁感线,产生感应电动势,圆环两侧组成外电路,所以环上有感应电流,故A错误;根据右手定则可知,ef中产生的感应电流方向为e→f,则环的右侧有逆时针方向的电流,环的左侧有顺时针方向的电流,故B、C错误,D正确。故选D。
8.如图所示,直导线固定于纸面内,一矩形线框,在纸面内从abcd位置平移到a′b′c′d′位置的过程中,关于线框内产生的感应电流的方向,下列叙述正确的是( )
A.一直逆时针
B.顺时针→逆时针
C.逆时针→顺时针→逆时针
D.顺时针→逆时针→顺时针
答案:D
解析:由安培定则得,恒定电流的直导线产生的磁场在导线左边的方向为垂直纸面向外,右边的磁场方向垂直纸面向里。当线圈向导线靠近时,穿过线圈的磁通量变大,感应磁场方向与原磁场方向相反,故感应电流方向为顺时针方向;当线圈越过导线时到线圈中心轴与导线重合,穿过线圈的磁通量变小,则感应电流方向为逆时针方向;当继续向右运动时,磁场方向变为垂直纸面向里,穿过线圈的磁通量变大,感应电流方向为逆时针方向;当远离导线时,穿过线圈的磁通量变小,感应电流方向为顺时针方向,故D正确,A、B、C错误。
9.如图所示,一水平放置的矩形闭合线圈abcd,在水平放置的细长磁铁的S极附近竖直下落,该线圈始终保持水平,从图中位置Ⅰ经过位置Ⅱ到达位置Ⅲ,Ⅰ和Ⅲ都很靠近Ⅱ,且在位置Ⅱ,S极附近的磁感线恰好与线圈平面平行,在这个过程中,线圈中感应电流( )
A.沿abcda流动
B.沿adcba流动
C.由Ⅰ到Ⅱ是沿abcda流动,由Ⅱ到Ⅲ是沿adcba流动
D.由Ⅰ到Ⅱ是沿adcba流动,由Ⅱ到Ⅲ是沿abcda流动
答案:B
解析:线圈从位置Ⅰ到位置Ⅱ的过程中,穿过线圈向下的磁通量减小,根据楞次定律可知,感应电流的磁场方向向下,感应电流的方向为adcba;线圈从位置Ⅱ到位置Ⅲ的过程中,穿过线圈向上的磁通量增加,根据楞次定律可知,感应电流的磁场方向向下,感应电流的方向为adcba,所以整个过程中感应电流的方向始终为adcba。故选B。
10.图1是磁悬浮列车,图2是磁悬浮的原理图,图2中甲是圆柱形磁铁,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铁甲上,它就能在磁力的作用下悬浮在磁铁甲的上方空中,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所激发的磁场的N极是向下的,由右手螺旋定则可知俯视时感应电流沿着顺时针方向;由于超导体电阻为零,所以当乙稳定后感应电流将仍然存在,故A、C、D错误,B正确。
11.(多选)AOC是光滑的直角金属导轨,AO沿竖直方向,OC沿水平方向,ab是一根靠立在导轨上的金属直棒(开始时b离O点很近),如图所示。它从静止开始在重力作用下运动,运动过程中a端始终在AO上,b端始终在OC上,直到ab完全落在OC上,整个装置放在一匀强磁场中,磁场方向垂直纸面向里,则ab棒在运动过程中( )
A.感应电流方向始终是b→a
B.感应电流方向先是b→a,后变为a→b
C.所受安培力方向垂直于ab向上
D.所受安培力方向先垂直于ab向下,后垂直于ab向上
答案:BD
解析:初始,ab与直角形金属导轨围成的三角形面积趋于0,末状态ab与直角形金属导轨围成的三角形面积也是趋于0,所以整个运动过程中,闭合回路的面积是先增大后减小,根据楞次定律的增反减同,判断电流方向先是逆时针后是顺时针,A错误,B正确;根据左手定则判断安培力可得安培力先是垂直于ab向下,后垂直于ab向上,C错误,D正确。
12.长直导线与矩形线框abcd处在同一平面中静止不动,如图甲所示。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,i -t图像如图乙所示。规定沿长直导线方向向上的电流为正方向。关于0~T时间内矩形线框中感应电流的方向,下列说法正确的是( )
A.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
答案:D
解析:0~时间内,长直导线中向上的电流增大,则线框中的磁通量增大,根据楞次定律和安培定则可知,线框中产生逆时针方向的感应电流;~时间内,长直导线中向上的电流减小,则线框中的磁通量减少,线框中产生顺时针方向的感应电流;同理判断出~T时间内、T~T时间内的感应电流方向分别为顺时针和逆时针,故选D。
学生用书第43页
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