《高中物理课时跟踪检测（三）楞次定律电磁感应中的能量转化与守恒教科选修3-2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理课时跟踪检测（三）楞次定律电磁感应中的能量转化与守恒教科选修3-2（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、课时跟踪检测（三） 楞次定律 电磁感应中的能量转化与守恒1如图所示，是高二某同学演示楞次定律实验记录，不符合实验事实的是()解析：选DD选项中，由楞次定律知：当条形磁铁拔出时，感应电流形成的磁场与原磁场方向相同，因原磁场方向向上，故感应磁场方向也向上，再由安培定则知，D项不符合。2如图1所示，一个有界匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外。一个矩形闭合导线框abcd，沿纸面由位置1(左)匀速运动到位置2(右)。则()图1A导线框进入磁场时，感应电流方向为abcdaB导线框离开磁场时，感应电流方向为adcbaC导线框离开磁场时，受到的安培力方向水平向右D导线框进入磁场时，受到的安培力方向水平向左解析
2、：选D线框进入磁场时，磁通量增大，因此感应电流形成磁场方向向里，由右手定则可知感应电流方向为adcba，安培力方向水平向左，同理线框离开磁场时，电流方向为abcda，安培力方向水平向左，故A、B、C错误，D正确。3(2016浙江高考)如图2所示，a，b两个闭合正方形线圈用同样的导线制成，匝数均为10匝，边长la3lb，图示区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间均匀增大，不考虑线圈之间的相互影响，则()图2A两线圈内产生顺时针方向的感应电流Ba、b线圈中感应电动势之比为91Ca、b线圈中感应电流之比为34Da、b线圈中电功率之比为31解析：选B当磁感应强度变大时，由楞次定律知，线圈中
3、感应电流的磁场方向垂直纸面向外，由安培定则知，线圈内产生逆时针方向的感应电流，选项A错误；由法拉第电磁感应定律ES及SaSb91知，Ea9Eb，选项B正确；由R知两线圈的电阻关系为Ra3Rb，其感应电流之比为IaIb31，选项C错误；两线圈的电功率之比为PaPbEaIaEbIb271，选项D错误。4(多选)如图3甲所示，单匝线圈两端A、B与一理想电压表相连，线圈内有一垂直纸面向里的磁场，线圈中的磁通量变化规律如图乙所示。下列说法正确的是()图3A00.1 s内磁通量的变化量为0.15 WbB电压表读数为0.5 VC电压表“”接线柱接A端DB端比A端的电势高解析：选BC00.1 s内磁通量的变化
4、量为0.15 Wb0.10 Wb0.05 Wb，线圈内的磁通量垂直向里增加，所以根据楞次定律可得感应电流方向为逆时针方向，即电流从A流向B，所以电压表“”接线柱接A端，A端的电势比B端的高，根据法拉第电磁感应定律E0.5 V，即电压表示数为0.5 V，故B、C正确。5(多选)如图4甲所示，矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框所在平面垂直。规定磁场的正方向垂直于纸面向里，磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示。则下列it图像中可能正确的是()图4解析：选CD由图可知，01 s内，线圈中磁通量的变化率相同，故01 s内电流的方向相同，由楞次定律可知，电路中电流方向为逆时针；同
5、理可知，12 s内电路中的电流为顺时针，23 s内，电路中的电流为顺时针，34 s内，电路中的电流为逆时针，由E可知，电路中电流大小恒定不变。故C、D对。6(多选)如图5所示，不计电阻的光滑U形金属框水平放置，光滑、竖直玻璃挡板H、P固定在框上，H、P的间距很小。质量为0.2 kg的细金属杆CD恰好无挤压地放在两挡板之间，与金属框接触良好并围成边长为1 m的正方形，其有效电阻为0.1 。此时在整个空间加方向与水平面成30角且与金属杆垂直的匀强磁场，磁感应强度随时间变化规律是B(0.40.2t)T，图示磁场方向为正方向。框、挡板和杆不计形变。则()图5At1 s时，金属杆中感应电流方向从C到DB
6、t3 s时，金属杆中感应电流方向从D到CCt1 s时，金属杆对挡板P的压力大小为0.1 NDt3 s时，金属杆对挡板H的压力大小为0.2 N解析：选AC根据楞次定律可判断感应电流的方向总是从C到D，故A正确，B错误；由法拉第电磁感应定律可知：Esin 300.212 V0.1 V，故感应电流为I1 A，金属杆受到的安培力FABIL，t1 s时，FA0.211 N0.2 N，方向如图甲，此时金属杆受力分析如图甲，由平衡条件可知F1FAcos 600.1 N，F1为挡板P对金属杆施加的力。t3 s时，磁场反向，此时金属杆受力分析如图乙，此时挡板H对金属杆施加的力向右，大小F3BILcos 600.
7、211 N0.1 N。故C正确，D错误。甲乙7.如图6所示，在一匀强磁场中有一U形导线框abcd，线框处于水平面内，磁场与线框平面垂直，R为一电阻，ef为垂直于ab的一根导体杆，它可在ab、cd上无摩擦地滑动。杆ef及线框中导线的电阻都可不计。开始时，给ef一个向右的初速度，则()图6Aef将减速向右运动，但不是匀减速Bef将匀减速向右运动，最后停止Cef将匀速向右运动Def将往返运动解析：选Aef向右运动，切割磁感线，产生感应电动势和感应电流，会受到向左的安培力而做减速运动，直到停止，但不是匀减速，由FBILma知，ef做的是加速度减小的减速运动，故A正确。8.如图7所示，匀强磁场与圆形导体
8、环平面垂直，导体ef与环接触良好，当ef向右匀速运动时()图7A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解析：选D导体ef将圆分成两部分，导体向右移动时，右边的磁通量减小，左边的磁通量增加，根据楞次定律，左边电流为顺时针方向，右边电流为逆时针方向，应选D。9. (多选)如图8所示的竖直平面内，水平条形区域和内有方向垂直竖直面向里的匀强磁场，且磁感应强度相同，其宽度均为d，和之间有一宽度为h的无磁场区域，hd。一质量为m、边长为d的正方形线框由距区域上边界某一高度处静止释放，在穿过两磁场区
9、域的过程中，通过线框的电流及其变化情况相同。重力加速度为g，空气阻力忽略不计。则下列说法正确的是()图8A线框进入区域时与离开区域时的电流方向相同B线框进入区域时与离开区域时所受安培力的方向相同C线框有可能匀速通过磁场区域D线框通过区域和区域产生的总热量为Q2mg(dh)解析：选BD由楞次定律可知，线框进入区域时感应电流为逆时针方向，而离开区域时的电流方向为顺时针方向，故选项A错误；由楞次定律可知，线框进入区域时与离开区域时所受安培力的方向相同，均向上，选项B正确；因穿过两磁场区域的过程中，通过线框的电流及其变化情况相同，则可知线圈进入磁场区域一定是减速运动，选项C错误；线圈离开磁场区域的速度
10、应等于离开磁场区域的速度，则在此过程中，线圈的机械能的减小量等于线圈通过磁场区域产生的电能，即Q2mg(dh)，则线框通过区域和区域产生的总热量为Q2Q22mg(dh)，选项D正确；故选B、D。10. (多选)如图9所示，电阻不计、相距L的两条足够长的平行金属导轨倾斜放置，与水平面的夹角为，整个空间存在垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度为B，导轨上固定有质量为m，电阻为R的两根相同的导体棒，导体棒MN上方轨道粗糙下方光滑，将两根导体棒同时释放后，观察到导体棒MN下滑而EF始终保持静止，当MN下滑的距离为s时，速度恰好达到最大值vm，则下列叙述正确的是()图9A导体棒MN的最大速度vmB此时导
11、体棒EF与轨道之间的静摩擦力为mgsin C当导体棒MN从静止开始下滑s的过程中，通过其横截面的电荷量为D当导体棒MN从静止开始下滑s的过程中，导体棒MN中产生的热量为mgssin mvm2解析：选AC当MN下滑到最大速度时满足：mgsin ，解得vm，选项A正确；此时导体棒满足mgsin F安f静，故此时导体棒EF与轨道之间的静摩擦力大于mgsin ，选项B错误；当导体棒MN从静止开始下滑s的过程中，通过其横截面的电荷量为q，选项C正确；当导体棒MN从静止开始下滑s的过程中，两个导体棒中产生的总热量为mgssin mvm2，则MN中产生的热量是(mgssin mvm2)，选项D错误；故选A、
12、C。11如图10所示，两平行金属导轨位于同一水平面上，相距l，左端与一电阻R相连，整个系统置于匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向竖直向下。一质量为m的导体棒置于导轨上，在水平外力作用下沿导轨以速度v匀速向右滑动，滑动过程中始终保持与导轨垂直并接触良好。已知导体棒与导轨间的动摩擦因数为，重力加速度大小为g。导轨和导体棒的电阻均可忽略。求：图10(1)电阻R消耗的功率；(2)水平外力的大小。解析：(1)导体切割磁感线运动产生的电动势为EBlv，根据欧姆定律，闭合回路中的感应电流为I，电阻R消耗的功率为PI2R，联立可得P。(2)对导体棒受力分析，受到向左的安培力和向左的摩擦力，向右的外力，三力平
13、衡，故有F安mgF，F安BIlBl，故Fmg。答案：(1)(2)mg12.如图11所示，“凸”字形硬质金属线框质量为m，相邻各边互相垂直，且处于同一竖直平面内，ab边长为l，cd边长为2l，ab与cd平行，间距为2l。匀强磁场区域的上下边界均水平，磁场方向垂直于线框所在平面。开始时，cd边到磁场上边界的距离为2l，线框由静止释放，从cd边进入磁场直到ef、pq边进入磁场前，线框做匀速运动，在ef、pq边离开磁场后，ab边离开磁场之前，线框又做匀速运动。线框完全穿过磁场过程中产生的热量为Q。线框在下落过程中始终处于原竖直平面内，且ab、cd边保持水平，重力加速度为g。求图11(1)线框ab边将离
14、开磁场时做匀速运动的速度大小是cd边刚进入磁场时的几倍；(2)磁场上下边界间的距离H。解析：(1)设磁场的磁感应强度大小为B，cd边刚进入磁场时，线框做匀速运动的速度为v1，cd边上的感应电动势为E1，由法拉第电磁感应定律，有E12Blv1设线框总电阻为R，此时线框中电流为I1，由闭合电路欧姆定律，有I1设此时线框所受安培力为F1，有F12I1lB由于线框做匀速运动，其受力平衡，有mgF1由式得v1设ab边离开磁场之前线框做匀速运动的速度为v2，同理可得v2由式得v24v1。(2)线框自释放直到cd边进入磁场前，由机械能守恒定律，有2mglmv12线框完全穿过磁场的过程中，由能量守恒定律，有mg(2lH)mv22mv12Q由式得H28l。答案：(1)4倍(2)28l8
