高中习题物理9-1

第四模块第9章第1单元一、选择题1．一航天飞机下有一细金属杆，杆指向地心．若仅考虑地磁场的影响，则当航天飞机位于赤道上空()A．由东向西水平飞行时，金属杆中感应电动势的方向一定由上向下B．由西向东水平飞行时，金属杆中感应电动势的方向一定由上向下C．沿经过地磁极的那条经线由南向北水平飞行时，金属杆中感应电动势的方向一定由下向上D．沿经过地磁极的那条经线由北向南水平飞行时，金属杆中一定没有感应电动势图18解析：如图18所示，设观察方向为面向北方，左西右东，则地磁场方向平行赤道表面向北，若飞机由东向西飞行时，则右手定则可判断出电动势方向为由上向下；若飞机由西向东飞行时，由右手定则可判断出电动势方向为由下向上，A对B错；沿着经过地磁极的那条经线运动时，速度方向平行于磁场，金属杆中一定没有感应电动势，C错D对．答案：AD2．如图19所示，在平面上有两条相互垂直且彼此绝缘的长通电直导线，以它们为坐标轴构成一个平面直角坐标系．四个相同的闭合圆形线圈在四个象限中完全对称放置，两条导线中电流大小与变化情况相同，电流方向如图所示，当两条导线中的电流都开始增大时，四个线圈a、b、c、d中感应电流的情况是()图19图20A．线圈a中无感应电流B．线圈b中无感应电流C．线圈c中有顺时针方向的感应电流D．线圈d中有逆时针方向的感应电流解析：由安培定则判断磁场方向如图20所示，故线圈a、c中有电流．再根据楞次定律可知线圈a电流为逆时针，c为顺时针，A错，C对．而线圈b、d中合磁通量为零，无感应电流，B对D错．答案：BC图213．如图21所示，虚线a′b′c′d′内为一匀强磁场区域，磁场方向竖直向下，矩形闭合金属线框abcd以一定的速度沿光滑绝缘水平面向磁场区域运动．下图所给出的是金属框的四个可能达到的位置，则金属框的速度不可能为零的位置是()解析：当线框完全处于磁场中时，线框中无感应电流产生，线框不受力，将做匀速直线运动，其速度不可能为零，故C对．答案：C4．如图22所示，水平桌面上放有一个闭合铝环，在铝环轴线上方有一个条形磁铁．当条形磁铁沿轴线竖直向下迅速移动时，下列判断正确的是图22()A．铝环有收缩趋势，对桌面压力减小B．铝环有收缩趋势，对桌面压力增大C．铝环有扩张趋势，对桌面压力减小D．铝环有扩张趋势，对桌面压力增大解析：磁铁向下运动，线圈中的磁通量增加，线圈只有缩小，才能阻碍磁通量的增加，并对桌面压力增大，故B项正确．答案：B5．在沿水平方向的匀强磁场中，有一圆形金属线圈可绕沿其直径的竖直轴自由转动．开始时线圈静止，线圈平面与磁场方向既不平行也不垂直，所成的锐角为α.在磁场开始增强后的一个极短时间内，线圈平面()A．维持不动B．将向使α减小的方向转动C．将向使α增大的方向转动D．将转动，因不知磁场方向，不能确定α会增大还是会减小解析：由楞次定律可知，当磁场开始增强时，线圈平面转动的效果是为了减小线圈磁通量的增加，而线圈平面与磁场间的夹角越小时，通过的磁通量越小，所以将向使a减小的方向转动．图23答案：B6．如图23所示为两个同心闭合线圈的俯视图，若内线圈通有图示方向的电流I1，则当I1增大时，外线圈中的感应电流I2的方向及I2受到的安培力F的方向分别是()A．I2顺时针方向，F沿半径指向圆心B．I2顺时针方向，F沿半径背离圆心向外C．I2逆时针方向，F沿半径指向圆心D．I2逆时针方向，F沿半径背离圆心向外解析：本题考查通电螺旋管的磁场分布、楞次定律等知识点．根据通电螺旋管的磁场分布可知，线圈中磁场的方向垂直于纸面向里，当I1增大时，线圈中磁通量增加，由楞次定律可知，外线圈中感应电流的磁场在线圈内部垂直于纸面向外，由右手螺旋定则可知外线圈中感应电流I2沿逆时针方向．另外，当I1增大时，线圈中磁通量增加，I2受到的安培力F有使线圈所围面积增大的效果，所以F沿半径背离圆心．答案：D7．如图24所示，MN、GH为平行导轨，AB、CD为跨在导轨上的两根杆，导轨和横杆均为导体，有匀强磁场垂直于导轨所在的平面，方向如图24所示．用I表示回路中的电流，则()A．当AB不动而CD向右滑动时，I≠0且沿顺时针方向B．当AB向左、CD向右滑动且速度相等时，I＝0C．当AB、CD都向右滑动且速度相等时，I＝0D．当AB、CD都向右滑动，且AB速度大于CD时，I≠0，且沿逆时针方向图24解析：选项A中，由右手定则可知，电流沿逆时针方向；选项B中，当AB向左、CD向右滑动时，回路ABDC的磁通量变化，I≠0；选项C中，当AB、CD都向右滑动且速度相等时，回路ABDC的面积不变，磁通量不变化，I＝0；选项D中，AB、CD都向右滑动，AB速度大于CD时，回路ABDC的面积减小，磁通量变化，I≠0.根据楞次定律，电流方向沿顺时针方向，故选C.答案：C8．如图25所示，一闭合的金属环从静止开始由高处下落通过条形磁铁后继续下落，空气阻力不计，则在圆环下落的运动过程中，下列说法正确的是()图25A．在磁铁的上方时，圆环的加速度小于g，在下方大于gB．在磁铁的上方时，圆环的加速度小于g，在圆环下方时也小于gC．圆环在磁铁的上方时，加速度小于g，在下方时等于gD．圆环在磁铁的上方时，加速度大于g，在下方时小于g解析：金属环下落通过条形磁铁时，穿过闭合线圈的磁通量发生了变化，因而发生了电磁感应现象而产生了感应电流，使金属环受磁铁的磁场所施的安培力，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来决定．重力是恒力，所以该题的核心就是要判定金属环所受安培力的方向．由楞次定律来判定：感应电流的磁场总是阻碍原磁场的变化，即总是阻碍导体间的相对运动，意思是：总是阻碍导体间的距离变化，因此环在磁铁上方下落时，磁场力总是阻碍环下落，即ag；而环在磁铁下方下落时，由于环与磁铁间的距离要增大，磁场力要阻碍它们间距离的增大，磁场力向上，即有ag，故答案B正确．答案：B9．如图26所示，处于匀强磁场中的平行金属导轨跟大线圈P相接，导轨上放一导线ab，大线圈P内有同圆心的闭合小线圈M，要使M中产生顺时针方向的感应电流，则导线ab的运动是()A．匀速向右运动B．加速向右运动C．减速向右运动D．加速向左运动图26解析：此题可通过运用楞次定律的解题步骤来判定．(1)M中感应电流为顺时针方向，由安培定则可知感应电流的磁场垂直纸面向里．(2)由楞次定律判定得穿过小线圈M的磁通量的变化有两种情况：一是垂直纸面向内减少，一是垂直纸面向外增加．(3)由于穿过小线圈M的磁场由大线圈P中的电流产生，所以P中电流的变化应该为：顺时针减小或逆时针增加．(4)P中电流又是由ab的运动引起的，所以ab的运动应为：向右减速或向左加速．答案：CD10．如图27所示，通过水平绝缘传送带输送完全相同的铜线圈，线圈均与传送带以相同的速度匀速运动．为了检测出个别未闭合的不合格线圈，让传送带通过一固定匀强磁场区域，磁场方向垂直于传送带，线圈进入磁场前等距离排列，穿过磁场后根据线圈间的距离，就能够检测出不合格线圈，通过观察图形，判断下列说法正确的是()图27A．若线圈闭合，进入磁场时，线圈相对传送带向后滑动B．若线圈不闭合，进入磁场时，线圈相对传送带向后滑动C．从图中可以看出，第2个线圈是不合格线圈D．从图中可以看出，第3个线圈是不合格线圈解析：由产生电磁感应的条件和楞次定律知，A正确，B错误．由各线圈位置关系知，C错误，D正确．答案：AD二、计算题图2811．磁感应强度为B的匀强磁场仅存在于边长为2l的正方形范围内，有一个电阻为R、边长为l的正方形导线框abcd，沿垂直于磁感线方向，以速度v匀速通过磁场，如图28所示，从ab进入磁场时开始计时．(1)画出穿过线框的磁通量随时间变化的图象；(2)判断线框中有无感应电流．若有，请判断出感应电流的方向．解析：线框穿过磁场的过程可分为三个阶段：进入磁场阶段(只有ab边在磁场中)、在磁场中运动阶段(ab、cd两边都在磁场中)、离开磁场阶段(只有cd边在磁场中)．(1)①线框进入磁场阶段：t为0→lv，线框进入磁场中的面积随时间成正比，S＝lvt，最后为Φ＝BS＝Bl2.②线框在磁场中运动阶段：t为lv→2lv，线框磁通量为Φ＝Bl2，保持不变．③线框离开磁场阶段：t为2lv→3lv，线框磁通量线性减小，最后为零．(2)线框进入磁场阶段，穿过线框的磁通量增加，线框中将产生感应电流．由右手定则可知，感应电流方向为逆时针方向．线框在磁场中运动阶段，穿过线框的磁通量保持不变，无感应电流产生．线框离开磁场阶段，穿过线框的磁通量减小，线框中将产生感应电流．由右手定则可知，感应电流方向图29为顺时针方向．答案：(1)如图29所示．(2)线框进入磁场阶段，电流方向逆时针；线框在磁场中运动阶段，无电流；线框离开磁场阶段，电流方向顺时针．12．我国铁路运输能力不足，制约着国民经济的发展．在每年的“春运高峰”和“假日消费黄金周”，出行难总是人们议论的焦点话题．因此，我国需要建设更多的铁路，包括发展高速铁路．(1)有一种高速磁悬浮列车的设计方案，在每节车厢底部安装强磁铁(磁场方向向下)，并在两条铁轨之间沿途平放一系列线圈．下列说法不正确的是()A．当列车运动时，通过线圈的磁通量会发生变化B．列车速度越快，通过线圈的磁通量变化越快C．列车运动时，线圈中会产生感应电流D．线圈中的感应电流的大小与列车速度无关(2)磁悬浮列车在行进时会“浮”在轨道上，从而可高速行驶．高速行驶的原因是列车浮起后()A．减小了列车的惯性B．减小了地球与列车的引力C．减小了列车与铁轨间的摩擦力D．减小了列车所受的空气阻力(3)假设列车从静止开始做匀加速运动，经过500m的路程后，速度达到360km/h，整个列车的质量为1.0×105kg.如果不计阻力，在此匀加速阶段，求牵引力的最大功率．解析：(1)由电磁感应原理可知，不正确的说法为D选项，故应选D选项．(2)根据P＝Fv，当列车达到最大速度匀速运动时，有F＝FμP＝Fμv所以正确选项为C.而列车悬浮不能有效减小空气阻力，故选项D错误．(3)根据v2＝v20＋2ax，将v＝360km/h＝100m/s，v0＝0，x＝500m代入可解得a＝v22x＝10m/s2解得Pmax＝Fv＝mav＝1.0×105kW答案：(1)D(2)C(3)1.0×105kW