高中物理选修3-2-第四章第3节课时跟踪训练

[课时跟踪训练]
(时间30分钟，满分60分)
一、选择题(本题共8小题，每小题5分，共40分。

每小题至少有一个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内)
1.如图1所示，闭合金属圆环沿垂直于磁场方向放置在有界匀强磁场中，
将它从匀强磁场中匀速拉出，以下各种说法中正确的是 ( )
A ．向左拉出和向右拉出时，环中的感应电流方向相反
B ．向左或向右拉出时，环中感应电流方向都是沿顺时针方向的
图1
C ．向左或向右拉出时，环中感应电流方向都是沿逆时针方向的
D ．环在离开磁场之前，就已经有了感应电流
解析：将金属圆环不管从哪边拉出磁场，穿过闭合圆环的磁通量都要减少，根据楞次定律可知，感应电流的磁场要阻碍原磁通量的减少，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，应用安培定则可以判断出感应电流的方向是顺时针方向的，选项B 正确，A 、C 错误。

另外在圆环离开磁场前，穿过圆环的磁通量没有改变，该种情况无感应电流，故D 错误。

答案：B
2．如图2甲所示，长直导线与闭合金属线框位于同一平面内，长直导线中的电流i 随
时间t 的变化关系如图乙所示。

在0～T 2时间内，直导线中电流向上，则在T 2
～T 时间内，线框中感应电流的方向与所受安培力情况是 ( )
图2
A ．感应电流方向为顺时针，线框受安培力的合力方向向左
B ．感应电流方向为逆时针，线框受安培力的合力方向向右
C ．感应电流方向为顺时针，线框受安培力的合力方向向右
D ．感应电流方向为逆时针，线框受安培力的合力方向向左
解析：在T 2
～T 时间内，直导线中的电流方向向下增大，穿过线框的磁通量垂直纸面向外增加，由楞次定律知感应电流方向为顺时针，线框所受安培力的合力由左手定则可知向右，所以C 正确。

答案：C
3．一金属圆环水平固定放置，现将一竖直的条形磁铁，在圆环上方沿圆环轴线从静止开始释放，在条形磁铁穿过圆环的过程中，条形磁铁与圆环() A．始终相互吸引
B．始终相互排斥
C．先相互吸引，后相互排斥
D．先相互排斥，后相互吸引
解析：在条形磁铁靠近圆环的过程中，通过圆环的磁通量不断增加，会产生感应电流，从而阻碍条形磁铁的运动，所以此过程中它们是相互排斥的，当条形磁铁穿过圆环后，通过圆环的磁通量又会减小，产生一个与原磁场相同的感应磁场，阻碍原磁通量的减小，所以圆环与条形磁铁间有相互吸引的作用力。

所以正确选项是D。

答案：D
4.如图3所示，用一根长为L质量不计的细杆与一个上孤长为l0、下
弧长为d0的金属线框的中点联结并悬挂于O点，悬点正下方存在一个上
弧长为2l0、下弧长为2d0的方向垂直纸面向里的匀强磁场，且d0≪L。

先
将线框拉开到如图所示位置，松手后让线框进入磁场，忽略空气阻力和摩
擦力，下列说法正确的是() 图3 A．金属线框进入磁场时感应电流的方向为a→b→c→d→a
B．金属线框离开磁场时感应电流的方向为a→d→c→b→a
C．金属线框dc边进入磁场与ab边离开磁场的速度大小总是相等
D．向左摆动进入或离开磁场的过程中，所受安培力方向向右；向右摆动进入或离开磁场的过程中，所受安培力方向向左
解析：当线框进入磁场时，dc边切割磁感线，由楞次定律可判断，感应电流的方向为：a→d→c→b→a；当线框离开磁场时，同理可判其感应电流的方向为：a→b→c→d→a，故A、B选项错；
线框dc边(或ab边)进入磁场或离开磁场时，都要切割磁感线产生感应电流，机械能转化为电能，故dc边进入磁场与ab边离开磁场的速度大小不相等，C错；
由“来拒去留”知，D对。

答案：D
5.(2012·福建高考)如图4所示，一圆形闭合铜环由高处从静止开始下落，
穿过一根竖直悬挂的条形磁铁，铜环的中心轴线与条形磁铁的中轴线始终保
持重合。

若取磁铁中心O为坐标原点，建立竖直向下为正方向的x轴，则图5中最能正确反映环中感应电流i随环心位置坐标x变化的关系图像是()
图4
图5
解析：闭合铜环由高处静止下落，首先是向上穿过铜环的磁通量增大，根据楞次定律知铜环中产生顺时针方向的感应电流(从上向下看)；从N极到O点的过程中，穿过铜环的合磁通量向上且增大，则感应电流仍为顺时针方向；从O点到S极的过程中，穿过铜环的合磁通量向上且减小，则感应电流为逆时针方向；离开S极后，向上穿过铜环的磁通量减小，感应电流仍为逆时针方向；因铜环速度越来越大，所以逆时针方向感应电流的最大值比顺时针方向感应电流的最大值大，故选项B正确。

答案：B
6．电阻R、电容器C与一个线圈连成闭合回路，条形磁铁静止在线圈的正上方，N极朝下，如图6所示。

现使磁铁开始自由下落，在N极接近线圈上端过程中，流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是()
图6
A．从a到b，上极板带正电
B．从a到b，下极板带正电
C．从b到a，上极板带正电
D．从b到a，下极板带正电
解析：磁铁N极接近线圈的过程中，线圈中有向下的磁场，并且磁通量增加，由楞次定律可得，感应电流的方向为b→R→a，故电容器下极板带正电，上极板带负电，D正确。

答案：D
7．如图7所示，ab为一金属杆，它处在垂直于纸面向里的匀强磁场中，可绕a点在纸面内转动；S是以a为圆心位于纸面内的金属圆环。

在杆转动过程中，杆的b端与金属环保持良好接触；A为电流表，其一端与金属环相连，一端与a点良好接触。

当杆沿顺时针方
向转动时，某时刻ab杆的位置如图所示，则此时刻()
图7
A．有电流通过电流表，方向由c→d；作用于ab的安培力向右
B．有电流通过电流表，方向由c→d；作用于ab的安培力向左
C．有电流通过电流表，方向由d→c；作用于ab的安培力向右
D．无电流通过电流表，作用于ab的安培力为零
解析：金属杆顺时针转动切割磁感线，由右手定则可知产生a到b的感应电流，电流由c→d流过电流表，再由左手定则知此时ab杆受安培力向右，故A正确。

答案：A
8.如图8所示，“U”形金属框架固定在水平面上，金属杆ab与框架间无摩
擦。

整个装置处于竖直方向的磁场中。

若因磁场的变化，使杆ab向右运动，则
磁感应强度() 图8 A．方向向下并减小
B．方向向下并增大
C．方向向上并增大
D．方向向上并减小
解析：因磁场变化，发生电磁感应现象，杆ab中有感应电流产生，而使杆ab受到磁场力的作用，并发生向右运动。

而杆ab向右运动，使得闭合回路中磁通量有增加的趋势，说明原磁场的磁通量必定减弱，即磁感应强度正在减小，与方向向上、向下无关。

答案：AD
二、非选择题(本题共2小题，每小题10分，共20分，解答时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)
9．如图9所示，在一根较长的铁钉上，用漆包线绕两个线圈A和B。

将线圈B的两端与漆包线CD相连，使CD平放在静止的小磁针的正上方，与小磁针平行。

试判断合上开关的瞬间，小磁针N极的偏转情况？线圈A中电流稳定后，小磁针又怎样偏转？
图9
解析：在开关合上的瞬间，线圈A内有了由小变大的电流，根据安培定则可判断出此时线圈A在铁钉内产生了一个由小变大的向右的磁场。

由楞次定律可知，线圈B内感应电流的磁场应该阻碍铁钉内的磁场在线圈B内的磁通量的增加，即线圈B内感应电流的磁场方向是向左的。

由安培定则可判断出线圈B内感应电流流经CD时的方向是由C到D。

再由安培定则可以知道直导线CD内电流所产生的磁场在其正下方是垂直于纸面向里，因此，小磁针N极应该向纸内偏转。

线圈A内电流稳定后，CD内不再有感应电流，所以，小磁针又回到原来位置。

答案：在开关合上的瞬间，小磁针的N极向纸内偏转当线圈A内的电流稳定以后，小磁针又回到原来的位置
10．某同学在学习了法拉第电磁感应定律之后，自己制作了一个手
动手电筒。

图10是手电筒的简单结构示意图，左右两端是两块完全相同
的条形磁铁，中间是一根绝缘直杆，由绝缘细铜丝绕制的多匝环形线圈图10
只可在直杆上自由滑动，线圈两端接一灯泡，晃动手电筒时线圈也来回滑动，灯泡就会发光，其中O点是两磁极连线的中点，a、b两点关于O点对称。

(1)试分析其工作原理。

(2)灯泡中的电流方向是否变化。

解析：(1)线圈来回滑动时，穿过线圈的磁通量不断变化，线圈中产生感应电流，灯泡发光。

(2)线圈由a滑至b过程中，磁场方向向左，穿过线圈的磁通量先减小后增加，根据楞次定律，灯泡中电流方向先由右向左，后由左向右。

同样可判断线圈由b滑至a过程中，灯泡中电流方向先由右向左，后由左向右。

所以线圈中电流方向不断变化。

答案：(1)见解析(2)变化。