1、1考点规范练 31 电磁感应现象 楞次定律一、单项选择题1.在一空间有方向相反、磁感应强度大小均为 B 的匀强磁场,如图所示,垂直纸面向外的磁场分布在一半径为 a 的圆形区域内,垂直纸面向里的磁场分布在除圆形区域外的整个区域,该平面内有一半径为 b(b a)的圆形线圈,线圈平面与磁感应强度方向垂直,线圈与半径为 a 的圆形区域是同心圆。2从某时刻起磁感应强度大小减小到 ,则此过程中该线圈磁通量的变化量的大小为( )B2A. B(b2-a2) B. B(b2-2a2)12C. B(b2-a2) D. B(b2-2a2)12答案 D解析 计算磁通量 时,磁感线既有垂直纸面向外的,又有垂直纸面向里的
2、,所以可以取垂直纸面向里的方向为正方向。磁感应强度大小为 B 时,线圈磁通量 1= B(b2-a2)- Ba2,磁感应强度大小为时,线圈磁通量 2= B(b2-a2)- Ba2,因而该线圈磁通量的变化量的大小为 =| 2-B2 12 12 1|= B(b2-2a2),故选项 D 正确。122.下图中能产生感应电流的是( )2答案 B解析 根据产生感应电流的条件,A 项中,电路没闭合,无感应电流;B 项中,磁感应强度不变,面积增大,闭合电路的磁通量增大,有感应电流;C 项中,穿过线圈的磁感线相互抵消, 恒为零,无感应电流;D 项中,磁通量不发生变化,无感应电流。3.如图所示,在一根竖直放置的铜管
3、的正上方某处从静止开始释放一个强磁体,在强磁体沿着铜管中心轴线穿过铜管的整个过程中,不计空气阻力,那么( )A.由于铜是非磁性材料,故强磁体运动的加速度始终等于重力加速度B.由于铜是金属材料,能够被磁化,使得强磁体进入铜管时加速度大于重力加速度,离开铜管时加速度小于重力加速度C.由于铜是金属材料,在强磁体穿过铜管的整个过程中,铜管中都有感应电流,加速度始终小于重力加速度D.由于铜是金属材料,铜管可视为闭合回路,强磁体进入和离开铜管时产生感应电流,在进入和离开铜管时加速度都小于重力加速度,但在铜管内部时加速度等于重力加速度答案 C解析 由于铜是金属材料,在强磁体穿过铜管的整个过程中,铜管中都有感
4、应电流,阻碍强磁体运动,从而使强磁体的加速度始终小于重力加速度,故 C 正确。4.阿明有一个磁浮玩具,其原理是利用电磁铁产生磁性,让具有磁性的玩偶稳定地飘浮起来,其构造如图所示。若图中电源的电压恒定,可变电阻为一可以随意改变电阻大小的装置,则下列叙述正确的是 ( )3A.电路中的电源必须是交流电源B.电路中的 a 端点必须连接直流电源的负极C.若增加环绕软铁的线圈匝数,可增加玩偶飘浮的最大高度D.若将可变电阻的电阻值调大,可增加玩偶飘浮的最大高度答案 C解析 由题意可知,玩偶稳定地飘浮,且其下端为 N 极,则电磁铁上端为 N 极,再结合右手螺旋定则可得,电源需提供直流电,且 a 端点必须连接直
5、流电源的正极,故选项 A、B 错误;增加线圈匝数,可使得电磁铁产生的磁场增强,斥力增大,玩偶飘浮的最大高度变大,选项 C 正确;电阻变大,由欧姆定律知电流变小,电磁铁产生的磁场变弱,玩偶飘浮的最大高度变小,选项 D 错误。5.奥斯特发现了电流的磁效应,法拉第认为磁也一定能生电,并进行了大量的实验。如图中环形物体是法拉第使用过的线圈, A、 B 两线圈绕在同一个铁环上, A 与直流电源连接, B 与灵敏电流表连接。实验时未发现电流表指针偏转,即没有“磁生电”,其原因是( )A.线圈 A 中的电流较小,产生的磁场不够强B.线圈 B 中产生的电流很小,电流表指针偏转不了C.线圈 A 中的电流是恒定电
6、流,不会产生磁场D.线圈 A 中的电流是恒定电流,产生稳恒磁场答案 D解析 电流表与线圈 B 构成闭合电路,当线圈中磁通量发生变化时,线圈中产生感应电动势,从而可出现感应电流。由于线圈 A 中的电流是恒定电流,产生稳恒磁场,所以线圈 B 中磁通量没有变化,电流表指针不偏转,D 正确。46.如图所示,在磁感应强度大小为 B、方向竖直向上的匀强磁场中,有一质量为 m、阻值为 R 的闭合矩形金属线框 abcd 用绝缘轻质细杆悬挂在 O 点,并可绕 O 点摆动。金属线框从右侧某一位置静止开始释放,在摆动到左侧最高点的过程中,细杆和金属线框平面始终处于同一平面,且该平面垂直纸面。则线框中感应电流的方向是
7、( )A.a b c d aB.d c b a dC.先是 d c b a d,后是 a b c d aD.先是 a b c d a,后是 d c b a d答案 B解析 依题意,原磁场方向竖直向上。金属线框从右侧静止释放到最低点过程中,穿过金属线框的磁通量减小,由楞次定律可知,感应电流的磁场方向为竖直向上,由安培定则可知,感应电流方向为d c b a d。金属线框从最低点到左侧最高点过程中,穿过金属线框的磁通量增大,由楞次定律可知,感应电流的磁场方向为竖直向下,由安培定则可知,感应电流方向为 d c b a d。7.如图所示,矩形线框 abcd 通过导体杆搭接在金属导轨 EF 和 MN 上,
8、整个装置放在方向垂直导轨平面向里的匀强磁场中,导轨左侧接有定值电阻 R。当线框向右运动时,下列说法正确的是( )A.R 中无电流B.R 中有电流,方向为 M EC.ab 中无电流D.ab 中有电流,方向为 b a答案 D5解析 由于线框向右运动,所以 ab 两端和 dc 两端存在着相同大小的电势差, ab 中有电流,方向为b a,cd 中也有电流,方向为 c d,回路内有电流, R 中电流方向为 E M,D 正确。二、多项选择题8.1824 年,法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”。实验中将一铜圆盘水平放置,在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针,如图所示。实验中发现,当圆盘在
9、磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时,磁针也随着一起转动起来,但略有滞后。下列说法正确的是 ( )A.圆盘上产生了感应电动势B.圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动C.在圆盘转动的过程中,磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化D.圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流,此电流产生的磁场导致磁针转动答案 AB解析 把圆盘分割成无数根沿半径方向的金属条,圆盘运动过程中,半径方向的金属条在切割磁感线,在圆心和边缘之间产生了感应电动势,选项 A 正确;圆盘在径向的辐条切割磁感线过程中,在内部形成涡流,涡流产生的磁场又导致磁针转动,选项 B 正确;圆盘转动过程中,磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量没有变
10、化,选项 C 错误;圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成的电流的磁场方向沿圆盘轴线方向,不会使磁针旋转,选项 D 错误。9.匀强磁场垂直纸面,规定垂直纸面向里的方向为正,磁感应强度 B 随时间 t 变化的规律如图甲所示。在磁场中有一细金属圆环,圆环平面位于纸面内,如图乙所示。令 I1、 I2、 I3分别表示在Oa、 ab、 bc 时间段的感应电流, F1、 F2、 F3分别表示电流为 I1、 I2、 I3时,金属环上很小的一段受到的安培力。则( )6A.I1沿逆时针方向, I2沿顺时针方向B.I2沿逆时针方向, I3沿顺时针方向C.F1方向指向圆心, F2方向指向圆心D.F2方向背离圆心向外,
11、F3方向指向圆心答案 AD解析 在 Oa 时间段,磁场垂直纸面向里且均匀增强,根据楞次定律可判断产生的感应电流的方向是逆时针的,同理, ab、 bc 时间段产生的感应电流的方向是顺时针的,A 正确,B 错误;根据左手定则可判断,在 Oa、 ab、 bc 时间段对应金属圆环上很小的一段受到的安培力的方向(或根据“增缩减扩”可知), F1、 F3方向指向圆心,而 F2背离圆心向外,C 错误,D 正确。10.如图所示,光滑平行金属导轨 PP和 QQ都处于同一水平面内, P 和 Q 之间连接一电阻 R,整个装置处于竖直向下的匀强磁场中。现垂直于导轨放置一根导体棒 MN,用一水平向右的力 F 拉动导体棒
12、MN。以下关于导体棒 MN 中感应电流方向和它所受安培力方向的说法正确的是 ( )A.感应电流方向是 N MB.感应电流方向是 M NC.安培力水平向左D.安培力水平向右答案 AC解析 MN 在外力 F 的作用下向右运动,由右手定则知,感应电流方向为 M P Q N M,故 A 正确,B错误;由左手定则知, MN 受到的安培力方向水平向左,故 C 正确,D 错误。711.如图所示,一个闭合三角形导线框 ABC 位于竖直平面内,其下方(略靠前)固定有一根与导线框平面平行的水平直导线,导线中通以图示方向的恒定电流。释放导线框,它由实线位置处下落到虚线位置处的过程中未发生转动,在此过程中( )A.导
13、线框中感应电流方向依次为 ACBA ABCA ACBAB.导线框的磁通量为零时,感应电流却不为零C.导线框所受安培力的合力方向依次为向上向下向上D.导线框所受安培力的合力为零,做自由落体运动答案 AB解析 根据右手螺旋定则可知,导线上方的磁场方向垂直于纸面向外,下方的磁场方向垂直于纸面向里,而且越靠近导线磁场越强,所以闭合导线框 ABC 在下降过程中,导线框内垂直于纸面向外的磁通量先增大,当增大到 BC 边与导线重合时,达到最大,线框再向下运动,导线框内垂直于纸面向外的磁通量逐渐减小至零,然后随导线框的下降,导线框内垂直于纸面向里的磁通量增大,继续下降时由于导线框逐渐远离导线,使导线框内垂直于
14、纸面向里的磁通量再逐渐减小,根据楞次定律可知,感应电流的磁场总是阻碍内部磁通量的变化,所以感应电流的磁场先向内,再向外,最后向内,故导线框中感应电流方向依次为 ACBA ABCA ACBA,选项 A 正确;当导线框内的磁通量为零时,内部的磁通量仍然在变化,所以感应电流不为零,选项 B 正确;根据对楞次定律的理解,感应电流的效果总是阻碍与导体间的相对运动,所以导线框所受安培力的合力方向一直向上,不为零,选项 C、D 错误。12.8如图所示,一根长导线弯曲成“ ”形,通以直流 I,正中间用绝缘线悬挂一金属环 C,环与导线处于同一竖直平面内。在电流 I 增大的过程中,下列判断正确的是( )A.金属环
15、中无感应电流产生B.金属环中有逆时针方向的感应电流C.悬挂金属环 C 的竖直线的拉力大于环的重力D.悬挂金属环 C 的竖直线的拉力小于环的重力答案 BC解析 =BS ,S 不变, I 增大, B 增大,所以有感应电流产生,A 错误;由楞次定律得,感应电流方向沿逆时针,B 正确;由于环的上半部分所在处的 B 大于下半部分所在处的 B,所以安培力以上半部分为主,I 方向向左, B 垂直纸面向里,则 F 安 方向向下,所以 F 拉 =mg+F 安 ,拉力大于重力,C 正确,D 错误。13.(2018全国卷 )如图,两个线圈绕在同一根铁芯上,其中一线圈通过开关与电源连接,另一线圈与远处沿南北方向水平放
16、置在纸面内的直导线连接成回路。将一小磁针悬挂在直导线正上方,开关未闭合时小磁针处于静止状态,下列说法正确的是( )A.开关闭合后的瞬间,小磁针的 N 极朝垂直纸面向里的方向转动B.开关闭合并保持一段时间后,小磁针的 N 极指向垂直纸面向里的方向C.开关闭合并保持一段时间后,小磁针的 N 极指向垂直纸面向外的方向D.开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间,小磁针的 N 极朝垂直纸面向外的方向转动答案 AD解析 如图甲所示,闭合开关瞬间,右边线圈有电流通过,左边线圈内磁通量增强。由楞次定律可知,增反减同,左边线圈感应磁场方向向左。根据右手螺旋定则可得直导线中电流方向为从南到北。由此可得直导线上方磁场
17、为垂直纸面向里,则磁针 N 极朝垂直纸面向里的方向转动,故 A 项正确。9甲开关闭合并保持一段时间后电路稳定,线圈内无磁通量变化,则直导线中无电流,小磁针恢复南北指向,故 B、C 项错误。如图乙所示,开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间,左边线圈内磁通量减小,由增反减同得其感应磁场方向向右。由右手螺旋定则可得直导线中电流由北到南,直导线上方磁场为垂直纸面向外,则小磁针的 N 极朝垂直纸面向外的方向转动,故 D 项正确。乙14.如图所示,在匀强磁场中放有平行金属导轨,它与大线圈 M 相连接,要使小导线圈 N 获得顺时针方向的感应电流,则放在金属导轨上的金属棒 ab 的运动情况是(两线圈共面放置)
18、( )A.向右匀速运动B.向左加速运动C.向右减速运动D.向右加速运动答案 BC10解析 线圈 N 产生顺时针方向的感应电流,感应电流的磁场方向垂直纸面向里,由楞次定律可知有两种情况:一是 M 中有沿顺时针方向逐渐减小的电流,使其在 N 中的磁场方向向里,且磁通量在减小;二是 M 中有逆时针方向逐渐增大的电流,使其在 N 中的磁场方向向外,且磁通量在增大。因此对应前者应使 ab 向右减速运动;对应后者,则应使 ab 向左加速运动。15.右图是创意物理实验设计作品小熊荡秋千的示意图。两根彼此靠近且相互绝缘的金属棒C、 D 固定在铁架台上,与两个铜线圈 P、 Q 组成一闭合回路,两个磁性很强的条形
19、磁铁如图放置。当用手左右摆动线圈 P 时,线圈 Q 也会跟着摆动,仿佛小熊在荡秋千。以下说法正确的是( )A.P 向右摆动的过程中, P 中的电流方向为顺时针方向(从右向左看)B.P 向右摆动的过程中, Q 也会向右摆动C.P 向右摆动的过程中, Q 会向左摆动D.若用手左右摆动 Q,P 会始终保持静止答案 AB解析 P 向右摆动的过程中,穿过 P 线圈的磁通量减小,根据楞次定律, P 中有顺时针方向的电流(从右向左看),故 A 正确;根据电路连接可知 Q 下端的电流方向向外,根据左手定则,所受的安培力向右,则 Q 向右摆动。同理,用手左右摆动 Q,P 会左右摆动,故 B 正确,C、D 错误。
