高中同步测试卷(一)
第一单元 感应电流的产生条件和楞次定律
(时间：90分钟，满分：100分)
一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确．)
1．自然界的电、热和磁等现象都是相互联系的，很多物理学家为寻找它们之间的联系做出了贡献．下列说法不正确的是( )
A．奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电现象和磁现象之间的联系 B．欧姆发现了欧姆定律，说明了热现象和电现象之间存在联系 C．法拉第发现了电磁感应现象，揭示了磁现象和电现象之间的联系 D．焦耳发现了电流的热效应，定量给出了电能和热能之间的转换关系 2.如图所示，线圈两端与电阻相连构成闭合回路，在线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的N极朝下．在磁铁的N极向下靠近线圈的过程中( )
A．通过电阻的感应电流方向由a到b，线圈与磁铁相互排斥 B．通过电阻的感应电流方向由b到a，线圈与磁铁相互排斥 C．通过电阻的感应电流方向由a到b，线圈与磁铁相互吸引 D．通过电阻的感应电流方向由b到a，线圈与磁铁相互吸引 3．如图所示，匀强磁场与圆形导体环平面垂直，导体ef与环接触良好，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 4.英国物理学家保罗·狄拉克在1931年利用数学公式预言磁单极子存在．如图所示，如果有一个磁单极子(单N极)从a点开始运动穿过线圈后从b点飞过．那么( )
A．线圈中感应电流的方向是沿PMQ方向 B．线圈中感应电流的方向是沿QMP方向
C．线圈中感应电流的方向先是沿QMP方向，然后是PMQ方向 D．线圈中感应电流的方向先是沿PMQ方向，然后是QMP方向 5.如图所示，一条形磁铁从静止开始穿过采用双线绕成的闭合线圈，条形磁铁在穿过线圈过程中做( )
A．减速运动
..
..
B．匀速运动 C．自由落体运动 D．非匀变速运动
6．如图所示，假定圆柱形铁块或磁铁的形状完全相同，外径比管子的内径略小、接触面足够光滑且不计空气阻力，四根管子的外形完全一样，让铁块或磁铁从管口同一高度处由静止释放．
(1)为铜管，上面是一块铁块，穿过管子的时间为t1 (2)也为铜管，上面是一块磁铁，穿过管子的时间为t2 (3)是塑料管，上面是一块磁铁，穿过管子的时间为t3
(4)是半边铜、半边塑料组成的管，上面是一块磁铁，穿过管子的时间为t4 则以下说法正确的是( ) A．t3＜t1＜t4＜t2 C．t1＝t3＝t4＜t2
B．t1＝t3＜t4＜t2 D．t1＝t2＝t3＝t4
7．如图所示，两个相同的轻质铝环套在一根水平光滑绝缘杆上，当一条形磁铁向左运动靠近两环时，两环的运动情况是( )
A．同时向左运动，间距变大 C．同时向右运动，间距变小
B．同时向左运动，间距变小 D．同时向右运动，间距变大
二、多项选择题(本题共5小题，每小题6分，共30分．在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题意．)
8．如图所示，在一竖直平面内的三条平行导线上串有两个电阻R1和R2，导体棒PQ与三条导线均接触良好，匀强磁场的方向垂直纸面向里，导体棒的电阻可忽略．若导体棒向左加速运动，则( )
..
..
A．流经R1的电流方向向上 C．流经R1的电流方向向下
B．流经R2的电流方向向下 D．流经R2的电流方向向上
9．相距较近的a、b线圈，要使b线圈中产生图示I方向的电流，可采用的办法有( )
A．闭合K瞬间
C．闭合K后把b向a靠近
B．闭合K后把R的滑动片向右移动 D．闭合K后把a中铁芯从左边抽出
10．如图，在水平光滑桌面上，两相同的矩形刚性小线圈分别叠放在固定的绝缘矩形金属框的左右两边上，且每个小线圈都各有一半面积在金属框内．在金属框接通逆时针方向电流的瞬间( )
A．两小线圈会有相互靠拢的趋势 B．两小线圈会有相互远离的趋势 C．两小线圈中感应电流都沿顺时针方向
D．左边小线圈中感应电流沿顺时针方向，右边小线圈中感应电流沿逆时针方向 11．如图甲所示，圆形线圈P静止在水平桌面上，其正上方悬挂一相同的线圈Q，P和
Q共轴，Q中通有变化的电流，电流随时间变化的规律如图乙所示，P所受的重力为G，桌面
对P的支持力为FN，则( )
A．t1时刻，FN>G C．t3时刻，FN 12.如图所示，铝质的圆筒形管竖直立在水平桌面上，一条形磁铁从铝管的正上方由静止开始下落，然后从管内下落到水平桌面上．已知 .. .. 磁铁下落过程中不与管壁接触，不计空气阻力，下列判断正确的是( ) A．磁铁在整个下落过程中做自由落体运动 B．磁铁在管内下落过程中机械能守恒 C．磁铁在管内下落过程中，铝管对桌面的压力大于铝管的重力 D．磁铁在下落过程中动能的增加量小于其重力势能的减少量 题号 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 三、计算题(本题共4小题，共42分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．) 13．(10分)如图所示，边长为L的正方形线圈一半处在有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． 14．(10分)如图所示，有一个100匝的线圈，其横截面是边长为L＝0.20 m的正方形，放在磁感应强度B＝0.50 T的匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直．若将这个线圈横截面的形状由正方形改变成圆形(横截面的周长不变)，则在这一过程中穿过线圈的磁通量改变了多少？ 15．(10分)闭合金属圆环半径r＝1 m，放在匀强磁场中，磁场方向与圆环所在平面垂直，如图甲所示，当磁感应强度按图乙变化时，求Δt＝2 s内穿过圆环磁通量的变化量ΔΦ与时间Δt的比值如何？ ΔΦ 是多少？感应电流的方向Δt.. .. 16．(12分)固定于水平面上的金属架CDEF处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动．t＝0时，磁感应强度为B0，此时MN到达的位置恰好使MDEN构成一个边长为l的正方形．为使MN棒中不产生感应电流，从t＝0开始，磁感应强度B应怎样随时间 t变化？请推导这种情况下B与t的关系式． 参考答案与解析 1．[导学号26020001] 【解析】选B.奥斯特发现的电流的磁效应表明了电能生磁，A正确．欧姆定律描述了电流与电阻、电压或电动势之间的关系，焦耳定律才揭示了热现象与电现象间的联系，B错误、D正确．法拉第发现的电磁感应现象表明了磁能生电，C正确．故选B. 2．[导学号26020002] 【解析】选B.根据楞次定律，感应电流的方向总是阻碍磁通量的变化，因此阻碍条形磁铁的下落，即来拒去留，同名磁极相互排斥，所以线圈上端为N极，根据安培定则判断线圈电流方向向下，线圈下端为正极，上端为负极，电流方向从下端经b经电阻经过a回到线圈负极，B对． 3．[导学号26020003] 【解析】选D.由右手定则知ef上的电流由e→f，故右侧的电流方向为逆时针，左侧的电流方向为顺时针，选D. 4．[导学号26020004] 【解析】选B.将磁单极子(单N极)，理解为其磁感线都是向外的，根据楞次定律和安培定则可知选项B正确． 5．[导学号26020005] 【解析】选C.因为线圈采用双线绕成，所以当条形磁铁在穿过线圈过程中，线圈中不会产生感应电流，所以磁铁下落过程中不受磁场力的作用，故磁铁做自由落体运动，选项C正确． 6．[导学号26020006] 【解析】选B.磁铁在铜管中下落穿过铜管的磁通量发生变化，在铜管中产生感应电流，感应电流的磁场阻碍磁铁和铜管的相对运动，磁铁在半铜半塑料管中下落也会产生感应电流，感应电流的磁场阻碍磁铁和管的相对运动，但由于一半是塑料， .. .. 感应电流要比铜管中的感应电流小，所以t4＜t2，铁块在铜管中和磁铁在塑料管中下落均不会产生感应电流，所以为自由落体运动，因此t1＝t3＜t4＜t2，B正确． 7．[导学号26020007] 【解析】选B.当条形磁铁向左运动靠近两环时，两环中的磁通量都增加，根据楞次定律，两环的运动都要阻碍磁铁相对环的运动，即阻碍“靠近”，那么两环都向左运动，又由于两环中的感应电流方向相同，两平行的同向电流间有相互吸引的磁场力，因而两环间的距离要减小．故选B. 8．[导学号26020008] 【解析】选AD.导体棒PQ向左切割磁感线运动时，由右手定则可判断出导体棒与R1组成的回路中产生的感应电流是顺时针方向，即流经R1的电流方向向上，选项A正确；导体棒与电阻R2组成的回路中产生的感应电流是逆时针方向，即流经R2的电流方向向上，选项D正确． 9．[导学号26020009] 【解析】选AC.由流经a螺线管的电流方向，用右手螺旋定则判定出a螺线管左边为S极，右边为N极，a螺线管内的磁场方向向右，由b螺线管的电流方向判断出感应电流的磁场方向向左，原磁场方向与感应电流的磁场方向相反，根据楞次定律，感应电流的磁场方向总是阻碍引起感应的磁场方向，即“增反减同”，可知a中的电流增加，使a螺线管的磁性增强，为了使a中电流增加，则闭合K瞬间a中电流增加，故A选项正确；闭合K后把R的滑动片向右移动a中电流减少，故B选项错误；闭合K后把b向a靠近，则磁场增强，故C选项正确；闭合K后把a中铁芯从左边抽出则磁性减弱，故D选项错误． 10．[导学号26020010] 【解析】选BC.对于左侧小线圈，左侧竖直导线在小线圈内的磁通量始终为零，上侧水平导线和下侧水平导线在小线圈中的磁场方向均向外，则金属框接通逆时针方向电流的瞬间，左侧小线圈为了阻碍磁通量的增加而有向左运动的趋势；同理可知右侧小线圈有向右运动的趋势，所以两小线圈会有相互远离的趋势，A错误，B正确；由楞次定律可知，两侧小线圈中感应电流都为顺时针方向，C正确，D错误． 11．[导学号26020011] 【解析】选AD.t1时刻线圈Q中电流在增大，电流的磁场增强，穿过线圈P的磁通量增加，P有远离Q的趋势，受到Q的排斥作用，设这个力大小为F，则有FN＝F＋G，即FN>G，A选项正确．t2时刻Q中电流恒定，线圈P中磁通量不变，不产生感应电流，P只受重力G与桌面支持力FN作用而平衡，有FN＝G，故B选项错．同理在t4时刻 Q中电流恒定，有FN＝G，D选项正确．t3时刻Q中电流变化，P中磁通量变化，产生感应电 流，但Q中I＝0，对P无磁场力作用，仍是FN＝G，故C选项错．故选AD. 12．[导学号26020012] 【解析】选CD.磁铁在下落过程中由于电磁感应，磁铁受到向上的磁场力，所以A、B选项错误；据相互作用力原理，磁铁受到向上的磁场力，铝管也将受到向下的磁场力，所以，铝管对桌面的压力将大于自身的重力，C选项正确；据动能定理有：mgh－W阻＝Ek2－Ek1，由此式可知磁铁在下落过程中动能的增加量小于重力势能的减少量，所以D选项正确． .. .. 13．[导学号26020013] 【解析】设原磁通量为正值，则有 Φ120＝BS＝2 BL 当转过60°、90°、180°、360°时，磁通量分别为 Φ121＝2BL Φ2＝0 Φ2 3＝－BL Φ12 4＝2 BL 故ΔΦ1＝Φ1－Φ0＝0 ΔΦΦ12 2＝Φ2－0＝－2BL ΔΦ＝－BL2 －12BL2＝－3232BL ΔΦ1212 4＝2BL－2 BL＝0. 【答案】0 －12BL2 －32 2 BL 0 14．[导学号26020014] 【解析】线圈横截面为正方形时的面积：S2－21＝L＝(0.20)2 m2＝4.0×10 m2 穿过线圈的磁通量： Φ－2 －2 1＝BS1＝0.50×4.0×10 Wb＝2.0×10 Wb. 截面形状为圆形时，其半径r＝4L2L2π＝π 2 截面积大小S2L422＝ππ＝25π m 穿过线圈的磁通量： Φ0.50×4－2 2＝BS2＝25π Wb≈2.55×10 Wb 所以这一过程中穿过线圈的磁通量改变量 ΔΦ＝Φ－3 2－Φ1＝5.5×10 Wb. 【答案】5.5×10－3 Wb 15．[导学号26020015] 【解析】Φ2 1＝B1S＝B1πr Φ2 2＝B2S＝B2πr ΔΦ＝(B2－B1)·πr2 .. (2分) (1分) (1分) (1分) (1分) (1分) (1分) (1分) (1分) (2分) (2分) (1分) (2分) (2分) (1分) (2分) (2分) (2分) .. ΔΦB2－B124－22 ＝·πr＝×π×1 Wb/s＝π Wb/s＝3.14 Wb/s ΔtΔt2根据楞次定律，金属圆环中的感应电流的方向为逆时针方向． 【答案】3.14 Wb/s 逆时针 (2分) (2分) 16．[导学号26020016] 【解析】要使MN棒中不产生感应电流，应使穿过线圈平面的磁通量不发生变化 在t＝0时刻，穿过线圈平面的磁通量 Φ2 1＝B0S＝B0l 设t时刻的磁感应强度为B，此时磁通量为 Φ2＝Bl(l＋vt) 由ΦB0l1＝Φ2得B＝l＋vt. 【答案】B＝B0ll＋vt .. (2分) (3分) (3分) (4分) 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容