高二物理选修3-2感应电流的有无及方向判定达标检测试题(带答案和解释)

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高二物理选修3-2感应电流的有无及方向判定达标检测试题(带答案和解释)

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源莲 山课件 w ww.5 Y
K J.cOm

滚动检测(一) 感应电流的有无及方向判定
(时间:60分钟 满分:100分)
一、选择题(本题共9小题,每小题8分,共72分.在每小题给出的四个选项中,至少有一个选项符合题目要求,全选对的得8分,选对但不全的得4分,有选错的得0分)
1.磁悬浮列车已在我国正式运行,如图1所示就是高温超导磁悬浮高速列车的原理图.图中A是圆柱形磁铁,B是用高温超导材料制成的超导圆环,将超导圆环B水平放在磁铁A上,它就能在磁场力的作用下悬浮在磁铁A上方的空中,下列说法中正确的是(  ).
 
图1
A.在B放到磁铁正上方的过程中,B中将产生感应电流,当稳定后,感应电流消失
B.在B放到磁铁正上方的过程中,B中将产生感应电流,当稳定后,感应电流仍存在
C.如A的N极朝上,B中感应电流的方向为顺时针(从上往下看)
D.如A的N极朝上,B中感应电流的方向为逆时针(从上往下看)
解析 在B放到磁铁正上方的过程中,穿过线圈的磁通量增加,线圈中产生感应电流,由于超导线圈的电阻为零,感应电流在线圈中将持续流动下去,所以稳定后感应电流也不会消失,如A的N极朝上,由楞次定律判断知B中感应电流的方向为顺时针(从上往下看).故选项B、C正确.
答案 BC
2.在图2中MN、GH为平行导轨,AB、CD为跨在导轨上的两根横杆,导轨和横杆均为导体,匀强磁场垂直于导轨所在的平面,则(  ).
 
图2
A.如果AB和CD以相同的速度向右运动,则回路内一定有感应电流
B.如果AB和CD以不同的速度向右运动,则回路内一定有感应电流
C.如果AB和CD以相同的速率分别向右和向左运动,则回路内无感应电流
D.如果AB不动,CD以一定的速度运动,则回路内一定有感应电流
解析 产生感应电流的条件是:闭合电路的磁通量发生变化,故B、D正确;而A项闭合电路内磁通量不变,A项错误;C项闭合电路内磁通量发生变化应有感应电流产生,C错误.
答案 BD
3.如图3所示,一个有弹性的金属圆环被一根橡皮绳吊于通电直导线的正下方,直导线与圆环在同一竖直面内,当通电直导线中电流增大时,弹性圆环的面积S和橡皮绳的长度l将(  ).
 
图3
A.S增大,l变长  B.S减小,l变短
C.S增大,l变短  D.S减小,l变长
解析 当通电直导线中电流增大时,穿过金属圆环的磁场增强时,穿过金属圆环的磁通量增大,金属圆环中产生感应电流.根据楞次定律,感应电流的结果要阻碍磁通量的增大;一是用缩小面积的方式进行阻碍,二是用远离直导线的方法,进行阻碍,故D正确.
答案 D
4.如图4所示,闭合金属圆环沿垂直于磁场方向放置在匀强磁场中,将它从匀强磁场中匀速拉出,以下说法中正确的是(  ).
 
图4

A.向左拉出和向右拉出时,环中的感应电流方向相反
B.向左或向右拉出时,环中的感应电流方向都是沿顺时针方向
C.向左或向右拉出时,环中的感应电流方向都是沿逆时针方向
D.环穿出磁场之前,就已经有了电流
解析 不管将金属圆环从哪边拉出磁场,穿过闭合圆环的磁通量都要减少,根据楞次定律可知,感应电流的磁场要阻碍磁通量的减少,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,应用安培定则可以判断出感应电流的方向是顺时针方向,故A、C错误,B正确;圆环在穿出磁场前,穿过圆环的磁通量没有改变,不产生感应电流,故D错误.
答案 B
5.如图5所示,长直导线MN和闭合导线圈abcd放在光滑的水平桌面上,ad∥bc∥MN.MN固定,导线圈可自由移动,在导线MN中突然通上电流的瞬间,导线圈的运动情况应该是(  ).
 
图5
A.若MN中通的电流方向是从M到N,则导线圈向右运动;若MN中通的电流方向是从N到M,则导线圈向左运动
B.若MN中通的电流方向是从M到N,则导线圈向左运动;若MN中通的电流方向是从N到M,则导线圈向右运动
C.不论MN中通的电流方向如何,导线圈都向右运动
D.不论MN中通的电流方向如何,导线圈都向左运动
解析 此题可利用多种方法分析,比如可以先假设原电流方向再具体分析出感应电流方向,再用左手定则分析线框受力情况,进而分析运动情况.但最简单的思路是:MN中的电流从无到有(增强了),MN右侧的磁场从无到有,穿过线圈abcd的磁通量增大,为阻碍磁通量的增大,线圈将向磁通量减弱的方向,即向右运动,与MN中通的电流方向无关.故选项C正确.
答案  C
6.如图6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及在水平方向运动趋势的正确判断是(  ).
 
图6
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 条形磁铁从线圈正上方等高快速经过时,线圈的磁通量先增大后减小,当磁通量增加时,为阻碍其增加,在竖直方向上线圈有向下运动的趋势,故线圈受到的支持力大于其重力,水平方向上有向右运动的趋势;当通过线圈的磁通量减小时,为阻碍其减小,竖直方向上线圈有向上运动的趋势,线圈受到的支持力小于其重力,水平方向上有向右运动的趋势,综上所述,线圈受到的支持力先大于重力后小于重力,运动趋势总是向右.
答案 D
7.如图7所示,在匀强磁场中放置一个电阻不计的平行金属导轨,导轨跟大线圈M相连,导轨上放一根导线ab,磁感线垂直于导轨所在平面,欲使M所包围的小闭合线圈N产生顺时针方向的感应电流,则导线的运动情况可能是(  ).
 
图7
A.匀速向右运动  B.加速向右运动
C.减速向右运动  D.加速向左运动
解析 N中产生顺时针方向的感应电流,M中的电流必须顺时针方向的电流减小,或逆时针方向的电流增加,故导线ab向右减速或向左加速,故C、D正确.
答案 CD
8.如图8甲所示,长直导线与闭合金属线框位于同一平面内,长直导线中的电流i随时间t的变化关系如图8乙所示,在0~T2时间内,直导线中电流方向向上,则在T2~T时间内,线框中感应电流的方向与所受安培力方向正确的是(  ).
 
图8
A.逆时针,向右  B.逆时针,向左
C.顺时针,向右  D.顺时针,向左
解析 在T2~T时间内,直导线中的电流方向向下且增大,穿过线圈的磁通量垂直纸面向外且增加,由楞次定律知感应电流方向为顺时针,线框所受安培力由左手定则可知向右,故C正确.
答案 C
9.如图9所示,将一个正方形导线框ABCD置于一个范围足够大的匀强磁场中,磁场方向与其平面垂直.现在AB、CD的中点处连接一个电容器,其上、下极板分别为a、b,让导线框在匀强磁场中以某一速度水平向右匀速移动,则
(  ).
 
图9
A.ABCD回路中没有感应电流
B.A与D、B与C间也没有电势差
C.电容器的a、b两极板分别带负电和正电
D.电容器的a、b两极板分别带正电和负电
解析 线框在磁场中运动的过程中,通过线框的磁通量没有发生变化,整个线框中没有感应电流,但AD边和BC边都在切割磁感线,相当于两个电源并联,所以A与D、B与C间有电势差,由右手定则可以判断出来,A、B两端的电势高,所以电容器的a、b两极板分别带正电和负电.
答案 AD
二、非选择题(本题共3小题,共28分.计算题要求有必要的文字叙述,列出必要的方程和演算步骤)
10.(8分)如图10所示,(a)图中当电键S闭合瞬间,流过表○G 的感应电流方向是________;(b)图中当S闭合瞬间,流过表○G 的感应电流方向是________.
 
图10
答案 b→a a→b
11. (10分)将矩形线圈垂直于磁场方向放在匀强磁场中,如图11所示.将线圈在磁场中上下平移时,其感应电流为________;将线圈前后平移时,其感应电流为________;以AF为轴转动时,其感应电流方向为________;以AC为轴转动时,其感应电流方向为________;沿任意方向移出磁场时,其感应电流方向为________.
 
图11
答案 零 零 AFDCA AFDCA AFDCA
12. (10分)如图12所示,边长为L的正方形线圈一半处在右边界的无限大的匀强磁场中,磁感应强度为B.线圈平面与磁场垂直.现使线圈以左边为轴转动,求分别转过60°、90°、180°、360°时磁通量的变化.
 
图12
解析 设原磁通量为正值,则有Φ0=BS=12BL2
当转过60°、90°、180°、360°时,磁通量分别为Φ1=12BL2,
Φ2=0,Φ3=-BL2,Φ4=12BL2
故ΔΦ1=Φ1-Φ0=0,ΔΦ2=Φ2-Φ0=-12BL2,
ΔΦ3=-BL2-12BL2=-32BL2,
ΔΦ4=12BL2-12BL2=0.
答案 0 -12BL2 -32BL2 0

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