高中物理必修第3册第十三章 电磁感应与电磁波试卷专题练习(解析版)

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高中物理必修第3册第十三章电磁感应与电磁波试卷专题练习(解析版)
一、第十三章电磁感应与电磁波初步选择题易错题培优(难)
1.如图所示,通电螺线管置于水平放置的光滑平行金属导轨MN和PQ之间,ab和cd是放在导轨上的两根金属棒,它们分别静止在螺线管的左右两侧,现使滑动变阻器的滑动触头向左滑动,则ab和cd棒的运动情况是()
A.ab向左运动,cd向右运动
B.ab向右运动,cd向左运动
C.ab、cd都向右运动
D.ab、cd保持静止
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
由安培定则可知螺线管中磁感线方向向上,金属棒ab、cd处的磁感线方向均向下,当滑动触头向左滑动时,螺线管中电流增大,因此磁场变强,即磁感应强度变大,回路中的磁通量增大,由楞次定律知,感应电流方向为a→c→d→b→a,由左手定则知ab受安培力方向向左,cd受安培力方向向右,故ab向左运动,cd向右运动;
A. ab向左运动,cd向右运动,与结果一致,故A正确;
B. ab向右运动,cd向左运动,与结果不一致,故B错误;
C. ab、cd都向右运动,与结果不一致,故C错误;
D. ab、cd保持静止,与结果不一致,故D错误;
2.如图所示,三根相互平行的固定长直导线1L、2L和3L垂直纸面如图放置,与坐标原点分别位于边长为a的正方形的四个点上,1L与2L中的电流均为I,方向均垂直于纸面向外,3L中的电流为2I,方向垂直纸面向里(已知电流为I的长直导线产生的磁场中,距导
线r处的磁感应强度
kI
B
r
(其中k为常数).某时刻有一质子(电量为e)正好沿与x
轴正方向成45°斜向上经过原点O,速度大小为v,则质子此时所受磁场力为( )
A
.方向垂直纸面向里,大小为
23kIve a B .方向垂直纸面向外,大小为
32kIve C .方向垂直纸面向里,大小为
32kIve D .方向垂直纸面向外,大小为23kIve 【答案】B
【解析】
【详解】 根据安培定则,作出三根导线分别在O 点的磁场方向,如图:
由题意知,L 1在O 点产生的磁感应强度大小为B 1= kI a ,L 2在O 点产生的磁感应强度大小为B 2= 2a L 3在O 点产生的磁感应强度大小为B 3=2 kI a
,先将B 2正交分解,则沿x 轴负方向的分量为B 2x =
2a °= 2kI a ,同理沿y 轴负方向的分量为B 2y = 2a °= 2kI a ,故x 轴方向的合磁感应强度为B x =B 1+B 2x =3 2kI a
,y 轴方向的合磁感应强度为B y =B 3−B 2y =3
2kI a ,故最终的合磁感应强度的大小为22322x y kI B B B a ==,方向为tanα= y x
B B =1,则α=45°,如图:
故某时刻有一质子(电量为e)正好沿与x轴正方向成45°斜向上经过原点O,由左手定则
可知,洛伦兹力的方向为垂直纸面向外,大小为f=eBv=32
2
kIve
a
,故B正确; 故选B.
【点睛】
磁感应强度为矢量,合成时要用平行四边形定则,因此要正确根据安培定则判断导线周围磁场方向是解题的前提.
3.如图所示,匀强磁场中有一圆形闭合线圈,线圈平面与磁感线平行,能使线圈中产生感应电流的应是下述运动中的哪一种()
A.线圈平面沿着与磁感线垂直的方向运动
B.线圈平面沿着与磁感线平行的方向运动
C.线圈绕着与磁场平行的直径ab旋转
D.线圈绕着与磁场垂直的直径cd旋转
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A.线圈平面沿着与磁感线垂直的方向运动时,磁通量始终为零,保持不变,线圈中没有感应电流产生;故A错误.
B.线圈平面沿着与磁感线平行的方向运动时,磁通量始终为零,保持不变,线圈中没有感应电流产生;故B错误.
C.线圈绕着与磁场平行的直径ab旋转时,磁通量始终为零,保持不变,线圈中没有感应电流产生;故C错误.
D.线圈绕着与磁场垂直的直径cd旋转时,磁通量从无到有发生变化,线圈中有感应电流产生;故D正确.
故选D.
【点睛】
感应电流产生的条件有两个:一是线圈要闭合;二是磁通量发生变化.
4.如图所示为六根与水平面平行的导线的横截面示意图,导线分布在正六边形的六个角,导线所通电流方向已在图中标出。

已知每条导线在O 点磁感应强度大小为0B ,则正六边形中心O 处磁感应强度的大小和方向( )
A .大小为零
B .大小02B ,方向沿x 轴负方向
C .大小04B ,方向沿x 轴正方向
D .大小04B ,方向沿y 轴正方向
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
根据磁场的叠加原理,将最右面电流向里的导线在O 点产生的磁场与最左面电流向外的导线在O 点产生的磁场进行合成,则这两根导线的合磁感应强度为B 1;
同理,将左上方电流向外的导线在O 点产生的磁场与右下方电流向里的导线在O 点产生的磁场进行合成,则这两根导线的合磁感应强度为B 2;
将右上方电流向里的导线在O 点产生的磁场与左下方电流向外的导线在O 点产生的磁场进行合成,则这两根导线的合磁感应强度为B 3。

如图所示:
根据磁场叠加原理可知
12302B B B B ===
由几何关系可知B 2与B 3的夹角为120°,故将B 2与B 3合成,则它们的合磁感应强度大小也为2B 0,方向与B 1的方向相同,最后将其与B 1合成,可得正六边形中心处磁感应强度大
小为4 B0,方向沿y轴正方向.
选项D正确,ABC错误。

故选D。

5.如图所示,两根相互平行的长直导线过纸面上的M、N两点,且与纸面垂直,导线中通有大小相等、方向相反的电流。

O为MN的中点,P为MN连线的中垂线。

一质子此时恰好经过P点,速度方向指向O点。

下列说法正确的是
A.O点处的磁感应强度为零
B.质子将向右偏转
C.质子将垂直于纸面向外偏转
D.质子将做直线运动
【答案】D
【解析】
【详解】
A、根据右手螺旋定则,M处导线在o点产生的磁场方向竖直向下,N处导线在o点产生的磁场方向竖直向下,合成后磁感应强度不等于0,故A错误;
BCD、M在P处产生的磁场方向垂直于P M偏下, N在P处产生的磁场方向垂直于P N偏下,根据平行四边形定则,知P处的磁场方向竖直向下,根据左手定则,质子不受到的洛伦兹力作用,将做直线运动,故BC错误,D正确;
故选D。

6.如图所示,真空中两个等量异种点电荷+q(q>0)和-q以相同角速度绕O点在纸面中沿逆时针方向匀速转动,O点离+q较近,则( )
A.O点的磁感应强度方向始终垂直纸面向外
B.O点的磁感应强度方向始终垂直纸面向里
C.O点的磁感应强度方向随时间周期性变化
D.O点的磁感应强度大小随时间周期性变化
【答案】A
【解析】
【详解】
点电荷+q绕O点匀速转动,相当于逆时针方向的环形电流,由安培定则可知,在O点产生磁场的磁感应强度方向垂直纸面向外;点电荷-q绕O点匀速转动,相当于顺时针方向
的环形电流,由安培定则可知,在O 点产生磁场的磁感应强度方向垂直纸面向里.因+q 离O 点近,+q 在O 点激发的磁场的磁感应强度较强,故合磁场的磁感应强度方向垂直纸面向外,选项A 正确,B 、C 错误;由于+q 和-q 离O 点的距离始终保持不变,则等效电流在该点产生的磁感应强度大小不变,合磁场的磁感应强度大小保持不变,选项D 错误.
7.在直角三角形PQS 中,∠S=30°,O 为PS 的中点,四根长度均为L 的直导线均垂直于纸面并分别固定于P 、Q 、S 、O 点。

若四根导线均通有大小为I 的电流,方向如图所示。

已知通电直导线Q 在P 处产生的磁感应强度大小为0B ,则通电直导线O 受到的安培力大小为( )
A .03
B IL
B .05B IL
C .07B IL
D .03B IL
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】 由于OQ =PQ =OP =OS ,通电直导线Q 在P 处产生的磁感应强度大小为0B ,所以通电直导线P 、Q 、S 分别在O 处产生的磁感应强度大小都为0B ,方向如图所示
根据余弦定理,合磁感应强度
()2
200000222cos 603B B B B B B =+-⋅=︒
由F=BIL 得通电直导线O 受到的安培力大小为 03F B IL =
故选A 。

8.如图,M 、N 和P 是以MN 为直径的半圆弧上的三点,O 点为半圆弧的圆心,
∠MOP =90︒。

在M 、N 处各有一条长直导线垂直于纸面放置,导线中通有大小相等的恒定电流、方向如图所示,这时O 点磁感应强度的大小为B 1;若将N 处的长直导线移至P 处,则O 点的磁感应强度大小变为B 2。

则B 1与B 2之比为
A .1∶1
B .1∶2
C .2∶1
D .2∶1
【答案】C
【解析】 【详解】 由题意可知O 点为MN 的中点,O 点磁感应强度的大小为B 1,则可知M 和N 在O 点处产生的磁场磁感应强度为
12
B ;当将N 处的长直导线移至P 处后,M 和N 在O 处产生的磁场如图所示:
由几何关系可知O 点的合磁感应强度大小为:
1122222
B B B == 所以: 11212::
22
B B B B == 故
C 正确,AB
D 错误。

故选C 。

9.丹麦物理学家奥斯特在1820年通过实验发现电流磁效应,下列说法正确的是( ) A .奥斯特在实验中观察到电流磁效应,揭示了电磁感应定律
B .将直导线沿东西方向水平放置,把小磁针放在导线的正下方,给导线通以足够大电流,小磁针一定会转动
C .将直导线沿南北方向水平放置,把小磁针放在导线的正下方,给导线通以足够大电流,小磁针一定会转动
D .将直导线沿南北方向水平放置,把铜针(用铜制成的指针)放在导线的正下方,给导线通以足够大电流,铜针一定会转动
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
奥斯特在实验中观察到了电流的磁效应,而法拉第发现了电磁感应定律; 故A 错误; 将直
导线沿东西方向水平放置,把小磁针放在导线的正下方时,小磁针所在位置的磁场方向可能与地磁场相同,故小磁针不一定会转动;故B 错误; 将直导线沿南北方向水平放置,把小磁针放在导线的正下方,给导线通以足够大电流,由于磁场沿东西方向,则小磁针一定会转动; 故C 正确; 铜不具有磁性,故将导线放在上方不会受力的作用,故不会偏转;故D 错误;故选C .
【点睛】
本题考查电流的磁场的性质,要注意能明确电磁场方向的判断,并掌握小磁针受力方向为该点磁场的方向.
10.如图所示,在平面直角坐标系xOy 中,Oy 竖直向下,Ox 水平。

在第一象限(空间足够大)存在垂直平面向外的磁场区域,磁感应强度沿y 轴正方向不变,沿x 轴正方向按照B kx =(0k >且为已知常数)规律变化。

一个质量为m 、边长为L 的正方形导线框,电阻为R ,初始时一边与x 轴重合,一边与y 轴重合。

将导线框以速度0v 沿x 轴正方向抛出,整个运动过程中导线框的两邻边分别平行两个坐标轴。

从导线框开始运动到速度恰好竖直向下的过程中,导线框下落高度为h ,重力加速度为g ,则在此过程中,下列说法正确的是( )
A .导线框受到的安培力总是与运动方向相反
B .导线框下落高度为h 2gh
C .整个过程中导线框中产生的热量为2012
mgh mv + D .导线框速度恰好竖直向下时左边框的横坐标为024mRv x k L =
【答案】BD
【解析】
【分析】
【详解】
A .根据右手定则可知,线框将产生顺时针方向的电流,根据左手定则可知左边框产生方向向右的安培力,右边框产生方向向左的安培力,上边框产生方向向下的安培力,下边框产生方向向上的安培力,再根据磁场的分布规律可知左边框产生的安培力小于右边框产生的安培力,上、下边框产生的安培力大小相等,可知导线框受到向左的安培力的作用,即沿x 轴负方向的安培力作用,而不是与运动方向相反,故A 错误;
B .导线框在竖直方向所受安培力的合力为零,可知导线框在竖直方向做自由落体运动,下
落高度为h 时的速度满足运动学关系 22v h g
= 可得
2v gh =
故B 正确;
C .当导线框速度恰好竖直向下时,说明导线框在水平方向速度减小为零,又导线框在竖直方向所受合力与重力大小相等,即导线框在竖直方向满足机械能守恒,所以下落过程中导线框中产生的热量大小等于水平方向动能的损失,大小为2012
mv ,故C 错误; D .设导线框在时间t 时的水平分速度大小为v ,水平位移为x ,则在此时刻导线框产生感应电动势大小为
2()e B Lv B Lv k x L Lv kxLv kL v =-=+-=右左
导线框内的感应电流大小为
2e kL v i R R
== 所以导线框受到安培力的大小为
24k L v B iL kL iL F B iL R
=-⋅==右左 又根据
00Ft mv ∑-=-
可得
24240k L v k L x t mv R R ==∑
导线框速度恰好竖直向下时左边框的横坐标为
024
mRv x k L =
故D 正确。

11.如图,两根互相平行的长直导线垂直穿过纸面上的M 、N 两点。

导线中通有大小相等、方向相反的电流。

a 、o 、b 在M 、N 的连线上,o 为MN 的中点,c 、d 位于MN 的中垂线上,且a 、b 、c 、d 到o 点的距离均相等。

关于以上几点处的磁场,下列说法正确的是( )
A. o点处的磁感应强度为零
B.a、c两点处磁感应强度的方向相同
C.c、d两点处的磁感应强度大小相等,方向相同
D.a、b两点处的磁感应强度大小相等,方向相反
【答案】BC
【解析】
【分析】
根据右手螺旋定则确定两根导线在a、b、c、d四点磁场的方向,根据平行四边形定则进行矢量叠加。

【详解】
A.根据右手螺旋定则,M处导线在o点产生的磁场方向垂直MN向下,N处导线在o点产生的磁场方向垂直MN向下,合成后磁感应强度不等于0,故A错误;
B.由右手定则可知,M、N处导线在a点产生的磁场方向均垂直MN向下,则a点磁感应强度的方向垂直MN向下;M、N处导线在c点产生的磁场大小相等,方向分别垂直
cM向下,垂直cN向下且关于直线cd对称,由平行四边形法则可得,c点磁感应强度的方向同样垂直MN向下,故B正确;
C、M处导线在c处产生的磁场方向垂直于cM偏下,在d出产生的磁场方向垂直dM偏下,N在c处产生的磁场方向垂直于cN偏下,在d处产生的磁场方向垂直于dN偏下,根据平行四边形定则,知c处的磁场方向垂直MN向下,d处的磁场方向垂直MN向下,磁感应强度方向相同,且合磁感应强度大小相等,故C正确;
D.M在a处产生的磁场方向垂直MN向下,在b处产生的磁场方向垂直MN向下,N在a 处产生的磁场方向垂直MN向下,b处产生的磁场方向垂直MN向下,根据磁感应强度的叠加知,a、b两点处磁感应强度大小相等,方向相同,故D错误。

【点睛】
本题考查了比较磁感应强度大小由于方向关系问题,解决本题的关键掌握右手螺旋定则判断电流与其周围磁场方向的关系,会根据平行四边形定则进行合成。

12.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,定量得出了电能和热能之间的转换关系
【答案】ACD
【解析】
试题分析:本题考查物理学史,根据电磁学发展中科学家的贡献可找出正确答案.
解:A、奥斯特最先发现了电流的磁效应,揭开了人类研究电磁相互作用的序幕,故A正确;
B、欧姆定律说明了电流与电压的关系,故B错误;
C、法拉第经十年的努力发现了电磁感应现象,故C正确;
D、焦耳发现了电流的热效应,故D正确;
故选ACD.
点评:电流具有磁效应、热效应、化学效应等,本题考查其发现历程,要求我们熟记相关的物理学史.
13.下列说法中正确的是________
A.做简谐运动的质点,离开平衡位置的位移相同时,加速度也相同
B.做简谐运动的质点,经过四分之一周期,所通过的路程一定是一倍振幅
C.根据麦克斯电磁场理论可知,变化的磁场可以产生电场,变化的电场可以产生磁场D.双缝干涉实验中,若只减小双缝到光屏间的距离,两相邻亮条纹间距离将变大
E.声波从空气传入水中时频率不变,波长变长.
【答案】ACE
【解析】
【分析】
【详解】
做简谐运动的质点,离开平衡位置的位移相同时,回复力相同,故加速度也相同,选项A 正确;做简谐运动的质点,经过四分之一周期,只有从平衡位置或者从位移最大或最小的位置计时,所通过的路程一定是一倍振幅,选项B错误;根据麦克斯电磁场理论可知,变化的磁场可以产生电场,变化的电场可以产生磁场,选项C正确;双缝干涉实验中,根据
l x
d λ
∆=可知,若只减小双缝到光屏间的距离,两相邻亮条纹间距离将变小,选项D错
误;声波从空气传入水中时频率不变,波速变大,根据=v f
λ可知波长变长,选项E正确;故选ACE.
14.如图,正四棱柱abcd—a′b′c′d′的两条棱bb′和dd′上各有一根通有相同恒定电流的无限长直导线,则()
A.a点磁场方向平行于db连线
B.a、c两点的磁感应强度相同
C.ac连线上由a到c磁感应强度先增大后减小
D.穿过矩形abb′a′和矩形add′a′的磁感线条数相等
【答案】AD
【解析】
【分析】
【详解】
A .由右手螺旋定则可知,bb′处通电导线在a 点产生的磁感应强度垂直纸面向外,dd′处通电导线在a 点产生的磁感应强度沿ab 向下,且两导线在a 处产生的磁感应强度大小相等,由矢量合成可知,a 点磁场方向平行于db 连线,故A 正确;
B .由右手螺旋定则可知,dd′处通电导线在c 点产生的磁感应强度垂直纸面向里,bb′处通电导线在a 点产生的磁感应强度沿cd 向上,且两导线在c 处产生的磁感应强度大小相等,由矢量合成可知,c 点磁场方向平行于db 连线,但与a 点磁场方向相反,故B 错误;
C .由于ac 与bd 相互垂直,设垂足为M ,由右手螺旋定则可知,M 点的磁感应强度为0,则ac 连线上由a 到c 磁感应强度先减小后增大,故C 错误;
D .bb′处通电导线产生的磁场穿过矩形abb′a′的磁通量为0,dd′处通电导线产生的磁场穿过矩形add′a′的磁通量为0,则穿过矩形abb′a′和矩形add′a′的磁感线条数别为dd′处通电导线产生的磁场和bb′处通电导线产生的磁场,由于两导线电流相等,分别到两距形的距离相等,则穿过矩形abb′a′和矩形add′a′的磁感线条数相等,故D 正确。

故选AD 。

15.如图所示,用同种材料制成的四根相互平行的通电长直导线(每根导线电阻为r )a b c d 、、、分别置于正方形的四个顶点上,四根导线都垂直于正方形所在平面。

若每根通电直导线单独存在时,通电直导线上的电流I 与通电直导线上的电流在正方形中心O 处产生的感应磁场B 的大小关系为(0)I B k
k r
=>,则四根通电导线同时存在时,以下选项正确的是( )
A .a 和b 通电电流都为I ,c 和d 通电电流为都为2I 时,在O 点产生的磁感应强度大小
为32I k
r
,方向水平向左 B .a 通电电流为2I ,b c d 、、通电电流都为I 时,在O 点产生的磁感应强度大小为32I k r
,方向向左下方 C .a 和b c 、通电电流都为I ,d 通电电流为2I 时,在O 点产生的磁感应强度大小为
5I k r
,方向向左下方 D .a 通电电流为I ,b c d 、、通电电流都为2I 时,在O 点产生的磁感应强度大小为
5I k
r
,方向向左上方 【答案】AD
【解析】
【详解】 A.当四根导线同时存在时,根据安培定则可知,四根导线在O 点产生的磁感应方向分别为:a 导线产生的磁感应强度方向沿Oc 方向;b 导线产生的磁感应强度方向沿Oa ;c 导线产生的磁感应强度方向沿Oa ;d 导线产生的磁感应强度方向沿Oc ;根据平行四边形定则可知:a 和b 通电电流都为I ,c 和d 通电流都为2I 时,在O 点产生的磁感应强度大小为
°°2cos 452cos 452I I I B k k r r r
=⨯⨯+⨯⨯=, 方向水平向左,故A 正确;
B.a 通电电流为2I ,b c d 、、通电电流都为I 时,在O 点产生的磁感应强度大小为
I B r
==, 方向向左下方,故B 错误; C.a 和b c 、通电电流都为I ,d 通电电流为2I 时,在O 点产生的磁感应强度大小为
I B r
==, 方向向左下方,故C 错误; D.a 通电电流为I ,b c d 、、通电电流都为2I 时,在O 点产生的磁感应强度大小为
5I B k r
==, 方向向左上方,D 正确。

故选:AD 。

二、第十三章 电磁感应与电磁波初步实验题易错题培优(难)
16.某同学利用如图所示的器材做“研究电磁感应现象”的实验。

器材包括:灵敏电流计、直流电源 、带铁芯的线圈A 、线圈B 、电键 、滑动变阻器、导线若干(图中没有画出)。

(1)请你根据实验需要用笔画线代替导线帮助该同学在实物图上连线,连接滑动变阻器的两根导线要求接在接线柱C 和D 上________。

(2)连接好实验电路后,在闭合电键瞬间,该同学发现电流计指针向右偏转。

在以下操作步骤中他将观察到的实验现象是:
①闭合电键后,将滑动变阻器的滑动触头向接线柱C端滑动时,电流计指针将_____
(选填“左偏”、“右偏”或“不偏”)。

②闭合电键后,快速将线圈A中的铁芯向上拔出时,电流计指针将______(选填“左偏”、“右偏”或“不偏”)。

③将电键断开的瞬间,电流计指针将______(选填“左偏”、“右偏”或“不偏”)。

【答案】右偏左偏左偏
【解析】
【详解】
(1)[1]根据实验原理和目的连接电路:
(2)①[2]闭合电键瞬间,穿过B的磁通量增加,电流表指针向右偏转,闭合电键后,将滑动变阻器的滑动触头向接线柱C端滑动时,流过A的电流增大,磁极方向未变,磁通量增大,所以电流表指针右偏;
②[3]同理,闭合电键后,快速将线圈A中的铁芯向上拔出时,磁极未变,磁通量减小,电流表指针左偏;
③[4]将电键断开的瞬间,磁极未变,磁通量减小,电流表指针左偏。

17.为判断线圈绕向,可将灵敏电流计G与线圈L连接,固定于离地面某高处,如图所示。

已知线圈由a端开始绕至b端,当电流从电流计G右端流入时,指针向右偏转。

将磁铁N极向下从线圈上方竖直向下插入L时,发现指针向右偏转。

(1)在图L上画两匝线圈,以便能看清线圈绕向______;
(2)当条形磁铁从图中的虚线位置向右远离L时,指针将向________偏传(选填“左”或“右”);
(3)将条形磁铁从线圈L正上方自由释放(忽略空气阻力),当磁铁穿过线圈L后,向下远离L的短暂过程中,条形磁铁的加速度________重力加速度(选填“大于”、“等于”或“小于”)。

【答案】右小于
【解析】
【分析】
【详解】
(1) [1]将磁铁N极向下从线圈上方竖直插入L时,穿过L的磁场向下,磁通量增大,由楞次定律可知,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反,感应电流磁场应该向上,电流表指针向右偏转,电流从电流表右端流入,由安培定则可知,俯视线圈,线圈绕向为逆时针;
(2)[2]当条形磁铁从图中的虚线位置向右远离L时,穿过线圈的磁通量向上减小,根据楞次定律可知,感应电流磁场应该向上,产生的感应电流从电流计的右端流入,则指针将向右偏传;
(3) [3]将条形磁铁从线圈L正上方自由释放(忽略空气阻力),当磁铁穿过线圈L后,向下远离L的短暂过程中,根据楞次定律“来拒去留”可知,条形磁铁受到向上的磁场力,则其加速度小于重力加速度。

18.如图,一长直铁芯上绕有固定线圈M,铁芯右侧悬挂一闭合金属环N,金属环与铁芯共轴。

将M接在如图所示的电路中,其中R为滑动变阻器,E1和E2为直流电源,S为单刀双掷开关。

(1)请填写下列操作中金属环N的摆动方向___________(选填“向左”、“向右”或“不动”)。

操作环N摆动方向
在S断开的情况下,S向a闭合的瞬间①_________
在S断开的情况下,S向b闭合的瞬间②_________
在S已向a闭合的情况下,将R的滑
③_________
动头向d端移动时
在S已向b闭合的情况下,将R的滑
④_________
动头向d端移动时
在S已向a闭合的情况下,将R的滑
⑤_________
动头向c端移动时
在S已向b闭合的情况下,断开S⑥_________
(2)从上述实验现象中可以归纳出:使环N向右摆动的操作引起的共同变化有(请写出2个)______;_____。

【答案】向右向右向右向右向左不动电路中电流增大穿过金属环的磁通量增加(或通电螺线管M的磁场增强)
【解析】
【详解】
(1)[1]在S断开的情况下,S向a闭合的瞬间,线圈M中的电流有无到有增大,磁场由无到有增强,通过金属环N的磁通量由无到有增大,相当于线圈M向金属环N靠近,根据楞次定律“来拒去留”,可判断金属环N将向右摆动。

[2]在S断开的情况下,S向b闭合的瞬间,线圈M中的电流有无到有增大,磁场由无到有增强,通过金属环N的磁通量由无到有增大,相当于线圈M向金属环N靠近,根据楞次定律“来拒去留”,可判断金属环N将向右摆动。

[3]在S已向a闭合的情况下,将R的滑动头向d端移动时,接入电路的电阻减小,电流增大,线圈M中的磁场增强,通过金属环N的磁通量增大,相当于线圈M向金属环N靠近,根据楞次定律“来拒去留”,可判断金属环N将向右摆动。

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