陸克版高中物理選修課32第2章楞次定律與自感現象單元測試
陸克版高中物理選修課32第2章楞次定律與自感現象單元測試
2019-2019學年陸科版高中物理選修課3-2第2章楞次定律與自感現象單元測試
1. 單選題
1、一塊磁鐵從上往下運動，穿過一個閉合的導電回路。如圖所示，當磁鐵移動到a、b處時，回路中感應電流的方向分別為（??）
2、如電路（a）、（b）所示高中物理的電阻熱量分配，電阻R和自感線圈L的阻值都很小，接上S，使電路穩定，燈泡A就亮了（？？）
A. 在電路（a）中，斷開S和A會立即變暗。 B. 在電路（a）中，斷開S和A會先變亮，然后逐漸變暗。
C.在電路（b）中，斷開S和A會逐漸變暗。D.在電路（b）中，斷開S和A會先變亮，然后逐漸變暗。
3、如圖所示，將一個閉合金屬環置于與磁場方向垂直的均勻磁場中，以恒定的速度將其拉出均勻磁場，下列說法正確的是（）
A.向左拔出和向右拔出時，環內感應電流方向相反。B.向左或向右拔出時，環內感應電流方向均為順時針方向。
C.當把環向左或向右拉出時，環內感應電流的方向都是逆時針的。D.當把環拉出磁場外時，環在磁場中運動時也會產生感應電流。
4. 等腰三角形內有垂直于紙面的均勻磁場，其底邊在x軸上，長2L，高為L。在t=0時，一個邊長為L的方形線框從圖示位置沿x軸勻速通過磁場，以順時針方向為電流正方向。線框內電流與位移（ix）的關系可以正確表示為（??）
5、如圖所示，水平面上有一個固定的U型光滑金屬框，框上放一根金屬棒ab，在垂直于紙張的方向上有一個均勻磁場，下列哪種情況是可能的？
A.若磁場垂直于紙張且向外，磁感應強度增大，則桿ab會向右移動。B.若磁場垂直于紙張且向外，磁感應強度減小，則桿ab會向右移動。C.若磁場垂直于紙張且向內高中物理的電阻熱量分配，磁感應強度減小，則桿ab會向右移動。
D.若磁場垂直于紙張，且指向內，且磁感應強度增大，則桿ab會向右移動。
6. 楞次定律中的“阻礙”是什么意思？
A.感應電流形成的磁場方向與引起感應電流的磁場方向相反。
B.感應電流形成的磁場只阻礙感應電流的增強。
C.感應電流形成的磁場只阻礙感應電流的減弱。D.當引起感應電流的磁場增強時貝語網校，感應電流的磁場方向與其相反；當引起感應電流的磁場減弱時，感應電流的磁場方向與其相同。
7、如圖所示，E為蓄電池，L為電阻可忽略且自感足夠大的線圈，D1、D2為兩個規格相同且額定電壓足夠大的燈泡，S為控制電路的開關。對于此電路，下列哪項表述是正確的？
A、當開關S剛閉合時，通過D1的燈是熄滅的。
B、開關S剛閉合的瞬間，流過D1、D2的電流并不相等。
C、閉合開關S，等待電路穩定，D1截止，D2亮度保持不變。
D、閉合開關S，待電路穩定后，斷開S，D2立即熄滅，D1閃爍片刻后熄滅。
2. 多項選擇題
8、如圖所示，光滑斜面PMNQ的傾斜角為θ。在斜面上放置一矩形導體線框abcd，其中ab邊長為l1，bc邊長為l2，線框質量為m，電阻為R，有界均勻磁場的磁感應強度為B，方向垂直于斜面向上，ef為磁場邊界，ef∥ＭN。線框在恒定力F作用下由靜止開始運動，其邊ab始終保持與底邊ＭN平行。F沿斜面向上，并與斜面平行。已知剛進入磁場時，線框做勻速運動，下列哪項判斷是正確的？
A. 線框在進入磁場之前的加速度是多??少？B. 線框在進入磁場時的速度是多少
C.當線框進入磁場時，有a→b→c→d方向的感應電流
D.線框進入磁場時產生的熱量為（F-mgsinθ）l1
9、如圖所示，是兩個完全相同的小燈泡，是自感系數較大的線圈，它們的直流電阻等于燈泡電阻。當開關閉合，電路穩定后，燈能正常發光。則（???）
10、圖中所示為家用日光燈電路，S為啟動器，A為燈管，L為鎮流器。下列關于日光燈工作原理的表述，哪一項是正確的？
A.鎮流器的作用是將交流電轉換為直流電。
B.在熒光燈啟動階段，鎮流器能提供瞬間高電壓，使燈管啟動。C.在熒光燈正常發光時，啟動器兩觸點處于分離狀態。
D.熒光燈發出的柔和白光是由激發的汞原子直接輻射出來的。
3. 填空
11、如圖所示，用右手握住直導線，讓伸直的大拇指的方向與電流的方向一致，那么彎曲的四指所指的方向就是線圈的方向。
4. 回答問題
12、兩塊水平放置的金屬板之間距離為d，用導線連成一個n匝的線圈，線圈電阻為r，線圈內有均勻變化的磁場，電阻R接在金屬板上。如圖所示，兩塊金屬板之間有一滴質量為m，帶電荷為+q的油滴，剛好處于靜止狀態，當地重力加速度為g，請問線圈內磁感應強度B的變化量及其磁通量的變化率是多少？
5.實驗探索問題
13. 下圖為探究電磁感應產生的條件的實驗設備和示意圖。
（1）用圖中實線代替導線，連接成實驗電路。
（2） 什么操作會引起電流表指針偏轉？？;
二；
（3）設在開關閉合的瞬間，靈敏電流表的指針向左偏轉，則當螺線管A向上拉時，靈敏電流表的指針便向_____偏轉。 （填“左”或“右”）
6. 綜合題
14.如圖所示，水平桌面上有一個金屬環，將一根條形磁鐵從上往下插入環內，會出現什么現象？
（1）圓環對桌子的壓力如何變化？
（2）環是否有收縮或膨脹的趨勢？
答案分析部分
1. 單選題
1.[答案]B
【解析】 【答案】當磁鐵接近線圈時，線圈內磁通向下增大。根據楞次定律，感應電流的磁場方向向上，根據安培定律，線圈內感應電流的方向為逆時針方向（向下看）；當磁鐵穿過線圈時，原磁場方向不變，仍為向下，但穿過線圈的磁通減少。根據楞次定律，感應電流的磁場方向向下，根據安培定律，感應電流為順時針方向（向下看）。因此，B為正確答案。 【解析】本題考察對楞次定律和安培定律的理解和應用。 楞次定律：感應電流有這樣的方向，即感應電流的磁場總是阻礙引起感應電流的磁通量的變化。
2.[答案]D
【解析】【??答案】解答：AB。在電路a中，斷開S、L、A三者的串聯，由于線圈阻止電流變小，L相當于一個電源，導致A逐漸變暗，而流過A的電流方向不會改變。因此，A錯誤，B錯誤；CD。在電路b中，由于電阻R和自感線圈L的阻值都很小，流過燈泡的電流小于線圈的電流。當斷開S后，由于線圈阻止電流變小，A會先變亮，然后逐漸熄滅。因此，C錯誤，D正確；所以答案為：D。
【解析】電感總是阻礙電流的變化，當線圈中電流增大時，產生的自感電流方向與原電流相反，抑制增大；當線圈中電流減小時，產生的自感電流方向與原電流相同，抑制減小，并與燈泡形成電路回路。
3.[答案]B
【解析】【??答案】圓環中感應電流的方向取決于圓環內磁通量的變化，無論將圓環向左或向右拉出磁場，圓環內垂直于紙面的磁通線都會減少。根據楞次定律，感應電流產生的磁場與原磁場方向相同，即均垂直于紙面，利用安培定律可判定感應電流的方向為順時針方向。當圓環在磁場中時，雖然導線移動切割磁通線，但圓環內的磁通量卻不變。只有當圓環離開磁場，圓環一部分在磁場中，另一部分在磁場之外，圓環內的磁通量才會發生變化，圓環內才有感應電流。故選B。【解析】本題考查利用楞次定律判定感應電流方向。
4.[答案]A
【解析】【??答案】解答：從0到L的位移過程中，磁通量不斷增大，根據楞次定律，感應電流方向為順時針，為正值。I=，L=x，則，
??L∽2L過程中的位移：磁通量先增大后減小，根據楞次定律，感應電流的方向先是順時針方向，為正值，后是逆時針方向，為負值。
位移2L∽3L的過程中：磁通量減少，根據楞次定律，感應電流的方向為逆時針方向，為負值，I=?，故選A。
【解析】將整個過程分為三段，每段位移為L，根據楞次定律確定感應電流的方向，根據感應電動勢公式E=Blv，l為有效切割長度，分析l的變化，確定電流的變化。
5.【答案】B、C
【解析】【??答案】解答：A.若磁場方向垂直于紙面向外，磁感應強度增大，根據楞次定律，感應電流方向為順時針方向。根據左手定則，桿上安培力的方向為左向，桿會向左移動。因此，A錯誤。
B.若磁場方向垂直于紙面向外，磁感應強度減小，根據楞次定律，感應電流方向為逆時針方向。根據左手定則，桿上安培力的方向為右向，桿就會向右移動。因此，B是正確的。
C.若磁場方向垂直于紙面向內，磁感應強度減小，根據楞次定律，感應電流方向為順時針方向。根據左手定則，桿上安培力的方向為右，桿就會向右移動。因此，C是正確的。
D.若磁場方向垂直于紙面向內，磁感應強度增大，根據楞次定律，感應電流方向為逆時針方向。根據左手定則，桿上安培力的方向為左手定則，桿會向左移動。因此D錯誤。所以選BC。
【解析】根據楞次定律，可以確定感應電流的方向，進而根據左手定則，可以確定安培力的方向，從而確定桿的運動方向。
6.[答案]D
【解析】楞次定律中“阻礙”的含義，相當于當電路中磁通增加時，感應電流的磁場會阻礙其增加，且感應磁場的方向與原磁場相反。當磁通減少時，感應電流的磁場會阻礙其減少，且感應磁場的方向與原磁場相同，即“增加則相反，減少則相同”。
A.感應電流形成的磁場方向和引起感應電流的磁通變化方向相反，A錯誤。B.感應電流形成的磁場不但阻礙原引起感應電流的磁場的增加，而且阻礙原引起感應電流的磁場的減弱，B錯誤。C.感應電流形成的磁場不但阻礙原引起感應電流的磁場的增加，而且阻礙原引起感應電流的磁場的減弱，C錯誤。
D.當引起感應電流的磁場增強時，感應電流的磁場方向與其相反；當引起感應電流的磁場減弱時，感應電流的磁場方向與其相同。D正確；
所以答案為D。?【點評】掌握楞次定律的內容，知道感應電流的磁場總是阻礙引起感應電流的磁通量的變化，是解決本題的關鍵。
7.[答案]D
【解析】【??答案】當開關S剛閉合時，線圈L中產生很大的自感電動勢，阻礙電流的增大，相當于斷了電路。所以，此時通過D1、D2的電流相等，兩個燈都亮。選項AB錯誤；當開關S閉合，電路達到穩定狀態時，L的電阻可以忽略，所以D1燈短路，不亮；當再次斷開S時，D2立即熄滅。由于L中的自感電動勢阻礙電流減小，所以在L與D1之間可以形成回路，導致D1閃一會兒后熄滅。選項C錯誤，D正確。因此選D。【解析】本題考查的是線圈對電路的影響，線圈總是會阻礙電路中電流的變化，電感總是會阻礙電流的變化。 當線圈中電流減小時，自感電流方向與原電流相同，電阻減小，當與燈泡形成電路回路時，燈泡亮度逐漸變暗，若流過燈泡的電流比原來大，就會變亮，后又逐漸變暗。
2. 多項選擇題
8. [答案] A、B、C
【解析】 【答案】 解答：A.線框進入磁場前，根據牛頓第二定律，線框的加速度為：a=，故A正確。B.當線框剛進入磁場并作勻速運動時，F安+mgsinθ=Ｆ，且F安＝，可得：v＝，故B正確。C.當線框進入磁場后，穿過線框的磁通量增大，根據楞次定律，線框中感應電流的方向為a→b→c→d，故C正確。D.由于線框剛進入磁場并作勻速運動，根據函數關系可知產生的熱量為：Q=(F-mgsinθ)l2，故D錯誤。
因此選擇：ABC，
【解析】根據牛頓第二定律求解線框進入磁場前所受的加速度，由線框剛進入磁場的勻速運動推導出安培力與速度的關系，由平衡條件求解速度，根據楞次定律確定感應電流的方向，根據能量守恒定律求解熱量，
9.[答案]A，D
【解析】【??答案】A.當開關s閉合時，A、B同時發光，故A正確；
B、電路穩定后，L的電感不再起作用，只有它的直流電阻起作用，由于A、B燈相同，所以此時B正常點亮，也就是說燈的額定電流是由A、L并聯的直流電阻來分配的。L的直流電阻等于燈泡的阻值，所以A支路的電流將等于其額定電流的1/2，也就是說它的亮度比B燈暗，而且不一定能熄滅，所以B錯誤；
CD，開關S斷開的瞬間，由電感的特性可知，L、A組成的電路中的電流將保持不變，其值是S斷開前L支路中的電流，等于額定電流的一半。不會閃，也不會燒壞燈絲。B燈立即熄滅，所以C錯誤，D正確；
因此選擇：AD
【解析】本題考察自感現象，解題關鍵是明確自感線圈在電路中的作用。自感線圈在電路中的作用是當電路中電流變化時，產生自感電動勢來阻礙電流的變化。電路穩定后，電感不再起作用，只起其直流電阻作用。因此，當開關閉合時，由于電感的阻礙，電流直接通過A、B燈，于是燈同時亮。穩定后，A燈會略微變暗；當開關斷開時，由于電感線圈產生的感應電動勢，使L、A組成的電路中電流保持不變，不會燒壞A燈的燈絲。
10.[答案]B，C
【解析】【??答案】解答：A.鎮流器在啟動時產生瞬時高壓，正常工作時起降壓、限流作用，故A錯誤，B正確。C.電路接通后，啟動器內氖氣停止放電（啟動器分壓少，不能進行輝光放電，不工作），U型片冷卻收縮，兩觸點分離，故C正確；
D、燈絲受熱時，發射出大量電子，在燈管兩端高電壓作用下，以很高的速度由低電位端向高電位端運動，在加速運動過程中與燈管內的氬氣分子發生碰撞，使氬氣分子迅速電離，在紫外線激發下，使管壁內的熒光粉發出近乎白色的可見光。因此，D錯誤。
所以選擇BC，
【分析】當開關接通220伏電壓后，啟輝器內的惰性氣體立即電離，產生輝光放電。輝光放電產生的熱量使雙金屬片受熱膨脹，兩極接觸。電流經鎮流器、啟輝器接觸器、兩端燈絲形成通路，燈絲很快被電流加熱，放出大量電子。雙金屬片自動復位，兩極斷開。在兩極斷開的瞬間，電路電流突然切斷，鎮流器產生很大的自感電動勢，與電源電壓疊加后作用于燈管兩端。燈絲加熱時放出的大量電子在燈管兩端高壓作用下，以很高的速度從低電位端向高電位端運動。 它們在加速運動過程中與管內的氬氣分子發生碰撞，使氬氣分子迅速電離，在紫外線的激發下，管壁內的熒光粉發出近白色的可見光。
3. 填空
11.[答案] 磁力線
【解析】【??答案】解答：根據安培定律的內容，確定線電流磁通線的方法是：用右手握住導線，讓大拇指的方向與電流方向一致，四指彎曲指向的方向即為磁通線方向。所以答案為：磁通線
【解析】右手定則，又稱安培定則，是指用右手握住導線時，大拇指所指的方向與電流的方向一致，四根彎曲的手指所指的方向就是磁通線的方向。
4. 回答問題
12.【答案】 解答：由于帶正電的油滴處于靜止狀態，所以上面的極板帶負電，線圈上端即為電源負極。
由于線圈內有一個均勻變化的磁場，根據楞次定律，磁場應該均勻地增加。
根據油滴帶電平衡，我們有：
mg＝q? 解此可得：
烏茲別克斯坦
其中 U 是兩個板之間的電位差，
由閉合電路歐姆定律和串聯電路的知識可知：?U=
則=？答：線圈內的磁感應強度B均勻增加，其磁通量的變化率為，
【解析】電荷+q使得油滴剛好靜止在金屬板之間，它受到的電場力與重力相平衡。線圈上端為電源負極。由??于線圈內有垂直方向均勻變化的磁場，根據楞次定律，磁場應該均勻增大。
5.實驗探索問題
13、【答案】（1）如圖所示電路圖：？
（2）Ⅰ閉合（或斷開）開關；Ⅱ將螺線管A插入（或移開）螺線管B？？？（3）右
【解析】【??答案】①研讀如圖所示的電磁感應條件電路圖：？
②要使線圈產生感應電流，線圈必須產生感應電動勢。要使線圈產生感應電動勢，穿過線圈的磁通必須發生變化。凡是能引起線圈內磁通發生變化的操作，都能產生感應電流；
因此，閉合（或斷開）開關或將螺線管A插入（或拔出）螺線管B，均可改變穿過線圈的磁通量；③當開關閉合時，磁通量增大，所以感應磁通量必定與原磁通量方向相反，而拔出A時，磁通量必定減小，產生的感應磁通量必定是互補的。由于兩次產生的感應磁通量方向相反，所以指針的偏轉方向也必定相反，即向右偏轉。
【解析】產生感應電流的條件有兩個：（1）閉合電路；（2）通過閉合電路的磁通發生變化； 楞次定律：感應電流有這樣的方向，即感應電流的磁場總是阻礙引起感應電流的磁通量的變化。
6. 綜合題
14.【答案】（1）根據楞次定律，穿過圓環的磁通量增加，因此圓環中感應電流的磁場與條形磁鐵相互排斥，所以圓環對工作臺的壓力增大；
（2）當把磁鐵塞入圓環中時，根據楞次定律，穿過圓環的磁通量會增加，而根據楞次定律，圓環會阻礙磁通量的增加，因此圓環有收縮的趨勢。
【解析】【??答案】(1)根據楞次定律，穿過圓環的磁通量增大，所以圓環中感應電流的磁場對條形磁鐵產生排斥，所以圓環對工作臺的壓力增大；(2)當把磁鐵塞入圓環中，根據楞次定律，穿過圓環的磁通量增大，而根據楞次定律，圓環會阻礙磁通量的增加，所以圓環有收縮的趨勢。?
【解析】（1）根據楞次定律廣義的“來而拒，去而留”可知，圓環與磁鐵互相排斥，使圓環對臺面的壓力增大。 （2）根據楞次定律廣義的“增大、收縮、膨脹”可知，當把磁鐵插入圓環中時，穿過圓環的磁通量增大，因此圓環有收縮的趨勢。