楞次定律和自感现象 一、单项选择题(本大题共6小题，每小题6分，共36分。在四个选项中，只有一个选项符合题目要求)1了解物理规律的发现过程，学会像科学家那样观察和思考，往往比掌握知识本身更重要。以下符合事实的是()A焦耳发现了电流的磁效应的规律B库仑总结出了点电荷间相互作用的规律C楞次发现了电磁感应现象，拉开了研究电与磁相互关系的序幕D牛顿将斜面实验的结论合理外推，间接证明了自由落体运动是匀变速直线运动2.如图所示，光滑固定导轨m、n水平放置，两根导体棒p、q平行放于导轨上，形成一个闭合回路。当一条形磁铁从高处下落接近回路时()Ap、q将互相靠拢Bp、q将互相远离C磁铁的加速度仍为gD磁铁的加速度大于g3一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面，规定垂直纸面向里的方向为正，在磁场中有一细金属圆环，圆环平面位于纸面内，如图甲所示。现令磁感应强度B随时间t变化，先按图乙中所示的Oa图线变化，后来又按图线bc和cd变化，令E1、E2、E3分别表示这三段变化过程中感应电动势的大小，I1、I2、I3分别表示对应的感应电流，则()AE1E2，I1沿逆时针方向，I2沿顺时针方向BE1E2，I1沿逆时针方向，I2沿顺时针方向CE1mg，FT2mg BFT1mg，FT2mg，FT2mg DFT1mg6.如图所示，光滑水平面上停着一辆小车，小车上固定着一闭合线圈，今有一条形磁铁自左向右平动穿过线圈，磁铁穿过线圈过程中不受线圈以外的水平力作用，则()A线圈先受到向右的力，后受到向左的力B线圈先受到向左的力，后受到向右的力C小车获得向右的速度D小车与磁铁组成的系统机械能守恒二、多项选择题(本大题共3小题，每小题6分，共18分，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)7.如图所示，A、B是两盏完全相同的白炽灯，L是电阻不计的电感线圈，如果断开开关S1，接通S2，A、B两灯都能同样发光。若最初S1是接通的，S2是断开的，那么下列描述中正确的是()A刚接通S2，A灯就立即亮，B灯延迟一段时间才亮B刚接通S2时，线圈L中的电流为零C接通S2以后，A灯变亮，B灯由亮变暗D接通S2，电路稳定后再断开S2时，A灯立即熄灭，B灯先亮一下，然后熄灭8如图所示，两个线圈套在同一个铁芯上，线圈的绕向如图所示。左线圈连着平行导轨M和N，导轨电阻不计，在导轨垂直方向上放着金属棒ab，金属棒处于垂直纸面向外的匀强磁场中，下列说法中正确的是()A当金属棒向右匀速运动时，a点电势高于b点，c点电势高于d点B当金属棒向右匀速运动时，b点电势高于a点，c点与d点的电势相等C当金属棒向右加速运动时，b点电势高于a点，c点电势高于d点D当金属棒向右加速运动时，b点电势高于a点，d点电势高于c点 9.一个圆形闭合线圈固定在垂直纸面的匀强磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，如图甲所示。设垂直于纸面向里的磁感应强度方向为正，线圈中顺时针方向的感应电流为正。已知圆形线圈中感应电流i随时间变化的图象如图乙所示，则线圈所在处的磁场的磁感应强度随时间变化的图象可能是图丙中的哪一个()三、非选择题(本大题共3小题，共46分。解答应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)10(13分)在“研究电磁感应现象”的实验中，首先按图甲接线，以查明电流计指针的偏转方向与电流方向之间的关系；然后按图乙将电流计与线圈B连成一个闭合回路，将线圈A、电池、滑动变阻器和开关串联成另一个闭合电路，在图甲中，当闭合S时，观察到电流计指针向左偏，不通电时电流计指针停在正中央。(1)在图乙中S闭合时，将螺线管A插入螺线管B的过程中，电流计的指针_。(2)线圈A放在B中不动时，指针将_。(3)线圈A放在B中不动，突然断开开关S，电流计指针将_。11(16分)U形金属导轨abcd原来静止放在光滑绝缘的水平桌面上，范围足够大、方向竖直向上的匀强磁场穿过导轨平面，一根与bc等长的金属棒PQ平行bc放在导轨上，棒左边靠着绝缘的固定竖直立柱e、f。已知磁感应强度B0.8 T。导轨质量M2 kg。其中bc段长L0.5 m，bc段电阻R0.4 。其余部分电阻不计；金属棒PQ质量m0.6 kg、电阻r0.2 、与导轨间的动摩擦因数0.2。若向导轨施加方向向左、大小为F2 N的水平拉力，如图所示。求：导轨的最大加速度、最大电流和最大速度(设导轨足够长，g取10 m/s2)。12(17分)如图甲所示空间有一宽为3L的匀强磁场区域，磁感应强度为B，方向垂直纸面向外。abcd是由均匀电阻丝做成的边长为L的正方形线框，总电阻阻值为R。 线框以垂直磁场边界的速度v匀速通过磁场区域。在运动过程中，线框ab、cd两边始终与磁场边界平行。设线框刚进入磁场的位置x0，x轴沿水平方向向右。求：甲乙(1)cd边刚进入磁场时，ab两端的电势差，并指明哪端电势高；(2)线框在穿过磁场的过程中，线框中产生的焦耳热；(3)在图乙中，画出ab两端电势差Uab随距离变化的图象，其中U0BLv。参考答案1解析：选B在电学的发展过程中，奥斯特发现了电流的磁效应，A错误；库仑总结出电荷间相互作用的计算公式库仑定律，B正确；发现电磁感应现象的是法拉第，C错误；牛顿对伽利略的理想斜面实验合理外推得到的是物体在不受外力作用下将一直保持匀速直线运动或静止状态牛顿第一定律，D错误。2解析：选A条形磁铁从高处下落接近回路时，穿过闭合回路中的磁通量将增加，根据楞次定律，感应电流产生的磁场将阻碍这一磁通量的增加，具体表现应为：使回路面积减小，延缓磁通量的增加；根据楞次定律，感应电流的磁场与条形磁铁的磁场反向，对磁铁产生斥力，延缓磁铁的下落，A正确，B、C、D错误。3解析：选B设a点纵坐标为B0,04 s内，直线斜率表示感应电动势的大小E1，磁通量是正向增大，由楞次定律知，感应电流I1是逆时针方向；7 s8 s和8 s9 s内，直线斜率是相同的，故E2E34E1,7 s8 s磁通量是正向减小的，由楞次定律知，感应电流I2的方向是顺时针方向，8 s9 s磁通量是反向增大的，I3是顺时针方向，B正确，A、C、D错误。4解析：选A依题意，线框中感应电流方向总是沿顺时针方向，由于线框受到的安培力中左边框受力较大，故以左边框受力为主，由左手定则可知直线电流方向向上时，线框受到向左的安培力，直线电流方向向下时，线框受到向右的安培力，由题意导线中的电流应先为正后为负，A正确。5解析：选A金属圆环从位置到位置过程中，由楞次定律知，金属圆环在磁铁上端时受力向上，在磁铁下端时受力也向上，则金属圆环对磁铁的作用力始终向下，对磁铁受力分析可知FT1mg，FT2mg，A正确。6解析：选C当条形磁铁靠近线圈时，两者相互排斥，小车受向右的作用力而获得向右的速度；当条形磁铁穿过线圈相对于线圈(小车)继续向右运动时，两者又相互吸引，使线圈(小车)继续受向右的作用力，继续获得向右的速度，即体现“来拒去留”的特点，C正确。7解析：选BCD接通S2，电源就开始给电路供电，电感线圈L会发生通电自感现象，使通过线圈的电流由零逐渐增大，但自感现象不会影响到两灯泡的发亮，所以灯泡A、B会同时变亮，A错误，B正确；待电路稳定后，由于线圈的电阻不计，灯泡B相当于与一段导线并联，被短路，所以B灯将会熄灭，电源只给A灯供电，A灯将变得更亮，C正确；在断开S2时，A灯与电路断开，将立即熄灭，而B灯与电感线圈构成闭合电路，由于线圈的自感现象，B灯会先亮一下后再熄灭，D正确。8解析：选BD当金属棒向右匀速运动时，金属棒相当于电源，由右手定则，ab，由EBLv、I知产生的感应电流大小恒定，所以穿过右线圈的磁通量无变化，cd，A错误，B正确；当金属棒向右加速运动时，由右手定则知，a b，穿过右线圈磁感应强度增强，右线圈相当于电源，由楞次定律知，dc，C错误，D正确。9解析：选CD根据图乙，我们只研究最初的一个周期，即2 s内的情况，由图乙所表示的圆线圈中感应电流的方向、大小，运用楞次定律，判断出感应电流的磁场方向、大小；再根据楞次定律，判断引起电磁感应现象发生的磁场应该如何变化，从而找出正确选项。10解析：(1)由题图甲知电流从左接线柱流入电流计时，其指针向左偏转。S闭合时，将A插入B中，磁通量增大，由楞次定律和安培定则可判断B中电流方向向上，从右接线柱流入，故电流计指针向右偏转。(2)A放在B中不动，磁通量不变，不产生感应电流。(3)断开开关，穿过B的磁通量减小，电流计指针向左偏转。答案：(1)向右偏转(2)不动(3)向左偏转11解析：导轨受到PQ棒水平向右的摩擦力Ffmg根据牛顿第二定律得FmgF安Ma刚拉动导轨时，I感0，安培力为零，导轨有最大加速度am0.4 m/s2随着导轨速度的增大，感应电流增大，加速度减小，当a0时，速度最大。设速度最大值为vm，电流最大值为Im，此时导轨受到向右的安培力F安BImLFmgBImL0Im代入数据得Im2 AIImvm3 m/s答案：0.4 m/s22 A3 m/s12解析：(1)cd边切割磁感线产生的感应电动势EBLv回路中的感应电流Iab两端的电势差UIRBLvb端电势高。(2)设线框从dc边刚进入磁场到ab边刚进入磁场所用时间为t，由焦耳定律得Q2I2RtLvt解得Q(3)在0L阶段U1BLv在L3L阶段U2BLv在3L4L阶段U3IRBLv其Uab随x变化的图象如图所示。答案：(1)BLvb端电势高 (2)(3)见解析图9