第四模塊 第9章 第1單元一、選擇題1(2020年海南卷)一航天飛機下有一細金屬桿，桿指向地心若僅考慮地磁場的影響，則當航天飛機位于赤道上空()A由東向西水平飛行時，金屬桿中感應電動勢的方向一定由上向下B由西向東水平飛行時，金屬桿中感應電動勢的方向一定由上向下C沿經(jīng)過地磁極的那條經(jīng)線由南向北水平飛行時，金屬桿中感應電動勢的方向一定由下向上D沿經(jīng)過地磁極的那條經(jīng)線由北向南水平飛行時，金屬桿中一定沒有感應電動勢圖18解析：如圖18所示，設觀察方向為面向北方，左西右東，則地磁場方向平行赤道表面向北，若飛機由東向西飛行時，則右手定則可判斷出電動勢方向為由上向下；若飛機由西向東飛行時，由右手定則可判斷出電動勢方向為由下向上，A對B錯；沿著經(jīng)過地磁極的那條經(jīng)線運動時，速度方向平行于磁場，金屬桿中一定沒有感應電動勢，C錯D對答案：AD2如圖19所示，在平面上有兩條相互垂直且彼此絕緣的長通電直導線，以它們?yōu)樽鴺溯S構(gòu)成一個平面直角坐標系四個相同的閉合圓形線圈在四個象限中完全對稱放置，兩條導線中電流大小與變化情況相同，電流方向如圖所示，當兩條導線中的電流都開始增大時，四個線圈a、b、c、d中感應電流的情況是()A線圈a中無感應電流B線圈b中無感應電流C線圈c中有順時針方向的感應電流D線圈d中有逆時針方向的感應電流解析：由安培定則判斷磁場方向如圖20所示，故線圈a、c中有電流再根據(jù)楞次定律可知線圈a電流為逆時針，c為順時針，A錯，C對而線圈b、d中合磁通量為零，無感應電流，B對D錯答案：BC圖213如圖21所示，虛線abcd內(nèi)為一勻強磁場區(qū)域，磁場方向豎直向下，矩形閉合金屬線框abcd以一定的速度沿光滑絕緣水平面向磁場區(qū)域運動下圖所給出的是金屬框的四個可能達到的位置，則金屬框的速度不可能為零的位置是()解析：當線框完全處于磁場中時，線框中無感應電流產(chǎn)生，線框不受力，將做勻速直線運動，其速度不可能為零，故C對答案：C4如圖22所示，水平桌面上放有一個閉合鋁環(huán)，在鋁環(huán)軸線上方有一個條形磁鐵當條形磁鐵沿軸線豎直向下迅速移動時，下列判斷正確的是圖22()A鋁環(huán)有收縮趨勢，對桌面壓力減小B鋁環(huán)有收縮趨勢，對桌面壓力增大C鋁環(huán)有擴張趨勢，對桌面壓力減小D鋁環(huán)有擴張趨勢，對桌面壓力增大解析：磁鐵向下運動，線圈中的磁通量增加，線圈只有縮小，才能阻礙磁通量的增加，并對桌面壓力增大，故B項正確答案：B5(2008年四川卷)在沿水平方向的勻強磁場中，有一圓形金屬線圈可繞沿其直徑的豎直軸自由轉(zhuǎn)動開始時線圈靜止，線圈平面與磁場方向既不平行也不垂直，所成的銳角為.在磁場開始增強后的一個極短時間內(nèi)，線圈平面()A維持不動B將向使減小的方向轉(zhuǎn)動C將向使增大的方向轉(zhuǎn)動D將轉(zhuǎn)動，因不知磁場方向，不能確定會增大還是會減小解析：由楞次定律可知，當磁場開始增強時，線圈平面轉(zhuǎn)動的效果是為了減小線圈磁通量的增加，而線圈平面與磁場間的夾角越小時，通過的磁通量越小，所以將向使a減小的方向轉(zhuǎn)動圖23答案：B6(2010年福建模擬)如圖23所示為兩個同心閉合線圈的俯視圖，若內(nèi)線圈通有圖示方向的電流I1，則當I1增大時，外線圈中的感應電流I2的方向及I2受到的安培力F的方向分別是()AI2順時針方向，F(xiàn)沿半徑指向圓心BI2順時針方向，F(xiàn)沿半徑背離圓心向外CI2逆時針方向，F(xiàn)沿半徑指向圓心DI2逆時針方向，F(xiàn)沿半徑背離圓心向外解析：本題考查通電螺旋管的磁場分布、楞次定律等知識點根據(jù)通電螺旋管的磁場分布可知，線圈中磁場的方向垂直于紙面向里，當I1增大時，線圈中磁通量增加，由楞次定律可知，外線圈中感應電流的磁場在線圈內(nèi)部垂直于紙面向外，由右手螺旋定則可知外線圈中感應電流I2沿逆時針方向另外，當I1增大時，線圈中磁通量增加，I2受到的安培力F有使線圈所圍面積增大的效果，所以F沿半徑背離圓心答案：D7如圖24所示，MN、GH為平行導軌，AB、CD為跨在導軌上的兩根桿，導軌和橫桿均為導體，有勻強磁場垂直于導軌所在的平面，方向如圖24所示用I表示回路中的電流，則()A當AB不動而CD向右滑動時，I0且沿順時針方向B當AB向左、CD向右滑動且速度相等時，I0C當AB、CD都向右滑動且速度相等時，I0D當AB、CD都向右滑動，且AB速度大于CD時，I0，且沿逆時針方向圖24解析：選項A中，由右手定則可知，電流沿逆時針方向；選項B中，當AB向左、CD向右滑動時，回路ABDC的磁通量變化，I0；選項C中，當AB、CD都向右滑動且速度相等時，回路ABDC的面積不變，磁通量不變化，I0；選項D中，AB、CD都向右滑動，AB速度大于CD時，回路ABDC的面積減小，磁通量變化，I0.根據(jù)楞次定律，電流方向沿順時針方向，故選C.答案：C8如圖25所示，一閉合的金屬環(huán)從靜止開始由高處下落通過條形磁鐵后繼續(xù)下落，空氣阻力不計，則在圓環(huán)下落的運動過程中，下列說法正確的是()圖25A在磁鐵的上方時，圓環(huán)的加速度小于g，在下方大于gB在磁鐵的上方時，圓環(huán)的加速度小于g，在圓環(huán)下方時也小于gC圓環(huán)在磁鐵的上方時，加速度小于g，在下方時等于gD圓環(huán)在磁鐵的上方時，加速度大于g，在下方時小于g解析：金屬環(huán)下落通過條形磁鐵時，穿過閉合線圈的磁通量發(fā)生了變化，因而發(fā)生了電磁感應現(xiàn)象而產(chǎn)生了感應電流，使金屬環(huán)受磁鐵的磁場所施的安培力，因而不再是只受重力作用，加速度不再是重力加速度，而要由重力和安培力的合力來決定重力是恒力，所以該題的核心就是要判定金屬環(huán)所受安培力的方向由楞次定律來判定：感應電流的磁場總是阻礙原磁場的變化，即總是阻礙導體間的相對運動，意思是：總是阻礙導體間的距離變化，因此環(huán)在磁鐵上方下落時，磁場力總是阻礙環(huán)下落，即a<g；而環(huán)在磁鐵下方下落時，由于環(huán)與磁鐵間的距離要增大，磁場力要阻礙它們間距離的增大，磁場力向上，即有a<g，故答案B正確答案：B9如圖26所示，處于勻強磁場中的平行金屬導軌跟大線圈P相接，導軌上放一導線ab，大線圈P內(nèi)有同圓心的閉合小線圈M，要使M中產(chǎn)生順時針方向的感應電流，則導線ab的運動是()A勻速向右運動B加速向右運動C減速向右運動 D加速向左運動圖26解析：此題可通過運用楞次定律的解題步驟來判定(1)M中感應電流為順時針方向，由安培定則可知感應電流的磁場垂直紙面向里(2)由楞次定律判定得穿過小線圈M的磁通量的變化有兩種情況：一是垂直紙面向內(nèi)減少，一是垂直紙面向外增加(3)由于穿過小線圈M的磁場由大線圈P中的電流產(chǎn)生，所以P中電流的變化應該為：順時針減小或逆時針增加(4)P中電流又是由ab的運動引起的，所以ab的運動應為：向右減速或向左加速答案：CD10如圖27所示，通過水平絕緣傳送帶輸送完全相同的銅線圈，線圈均與傳送帶以相同的速度勻速運動為了檢測出個別未閉合的不合格線圈，讓傳送帶通過一固定勻強磁場區(qū)域，磁場方向垂直于傳送帶，線圈進入磁場前等距離排列，穿過磁場后根據(jù)線圈間的距離，就能夠檢測出不合格線圈，通過觀察圖形，判斷下列說法正確的是()圖27A若線圈閉合，進入磁場時，線圈相對傳送帶向后滑動B若線圈不閉合，進入磁場時，線圈相對傳送帶向后滑動C從圖中可以看出，第2個線圈是不合格線圈D從圖中可以看出，第3個線圈是不合格線圈解析：由產(chǎn)生電磁感應的條件和楞次定律知，A正確，B錯誤由各線圈位置關系知，C錯誤，D正確答案：AD二、計算題圖2811磁感應強度為B的勻強磁場僅存在于邊長為2l的正方形范圍內(nèi)，有一個電阻為R、邊長為l的正方形導線框abcd，沿垂直于磁感線方向，以速度v勻速通過磁場，如圖28所示，從ab進入磁場時開始計時(1)畫出穿過線框的磁通量隨時間變化的圖象；(2)判斷線框中有無感應電流若有，請判斷出感應電流的方向解析：線框穿過磁場的過程可分為三個階段：進入磁場階段(只有ab邊在磁場中)、在磁場中運動階段(ab、cd兩邊都在磁場中)、離開磁場階段(只有cd邊在磁場中)(1)線框進入磁場階段：t為0，線框進入磁場中的面積隨時間成正比，Slvt，最后為BSBl2.線框在磁場中運動階段：t為，線框磁通量為Bl2，保持不變線框離開磁場階段：t為，線框磁通量線性減小，最后為零(2)線框進入磁場階段，穿過線框的磁通量增加，線框中將產(chǎn)生感應電流由右手定則可知，感應電流方向為逆時針方向線框在磁場中運動階段，穿過線框的磁通量保持不變，無感應電流產(chǎn)生線框離開磁場階段，穿過線框的磁通量減小，線框中將產(chǎn)生感應電流由右手定則可知，感應電流方向圖29為順時針方向答案：(1)如圖29所示(2)線框進入磁場階段，電流方向逆時針；線框在磁場中運動階段，無電流；線框離開磁場階段，電流方向順時針12我國鐵路運輸能力不足，制約著國民經(jīng)濟的發(fā)展在每年的“春運高峰”和“假日消費黃金周”，出行難總是人們議論的焦點話題因此，我國需要建設更多的鐵路，包括發(fā)展高速鐵路(1)有一種高速磁懸浮列車的設計方案，在每節(jié)車廂底部安裝強磁鐵(磁場方向向下)，并在兩條鐵軌之間沿途平放一系列線圈下列說法不正確的是()A當列車運動時，通過線圈的磁通量會發(fā)生變化B列車速度越快，通過線圈的磁通量變化越快C列車運動時，線圈中會產(chǎn)生感應電流D線圈中的感應電流的大小與列車速度無關(2)磁懸浮列車在行進時會“浮”在軌道上，從而可高速行駛高速行駛的原因是列車浮起后()A減小了列車的慣性B減小了地球與列車的引力C減小了列車與鐵軌間的摩擦力D減小了列車所受的空氣阻力(3)假設列車從靜止開始做勻加速運動，經(jīng)過500 m的路程后，速度達到360 km/h，整個列車的質(zhì)量為1.0×105 kg.如果不計阻力，在此勻加速階段，求牽引力的最大功率解析：(1)由電磁感應原理可知，不正確的說法為D選項，故應選D選項(2)根據(jù)PFv，當列車達到最大速度勻速運動時，有FFPFv所以正確選項為C.而列車懸浮不能有效減小空氣阻力，故選項D錯誤(3)根據(jù)v2v2ax，將v360 km/h100 m/s，v00，x500 m代入可解得a10 m/s2解得PmaxFvmav1.0×105 kW答案：(1)D(2)C(3)1.0×105 kW