【物理】2020届一轮复习人教版电磁感应楞次定律学案 21页

第1讲电磁感应楞次定律 ‎1‎ 电磁感应现象 ‎(1)磁通量:在磁感应强度为B的匀强磁场中,与磁场方向垂直的面积S与B的乘积。公式:Φ=BS。适用条件:①匀强磁场。②S为垂直磁场的有效面积。‎ 对磁通量的理解:①磁通量是标量,有正负,如果把磁感线从线圈某一侧穿过的磁通量记为正,磁感线从线圈另一侧穿过的磁通量则为负。②磁通量可以理解为穿过某一面积的磁感线的条数,当有磁感线分别从两侧穿过同一线圈时,磁通量等于两侧的磁感线条数之差。③对于在匀强磁场中的同一线圈平面,当它跟磁场方向垂直时,磁通量最大,当它跟磁场方向平行时,磁通量为零。‎ 磁通量的变化:ΔΦ=Φ2-Φ1。磁通量变化的三个因素:①磁感应强度B变化。②线圈面积S变化。③线圈平面与磁感应强度的夹角θ变化。‎ ‎(2)电磁感应现象:当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时,闭合导体回路中有感应电流产生,这种利用磁场产生电流的现象叫作电磁感应。产生条件:穿过闭合导体回路的磁通量发生变化。能量转化:发生电磁感应现象时,机械能或其他形式的能转化为电能,该过程遵循能量守恒定律。‎ ‎1.1(2019江苏苏州质量检测)如图所示,开始时矩形线圈与磁场垂直,且一半在匀强磁场内,一半在匀强磁场外。下列情况中不产生感应电流的是()。‎ A.将线圈向左平移一小段距离 B.以ab为轴转动(小于90°)‎ C.以ac为轴转动(小于60°)‎ D.以bd为轴转动(小于60°)‎ ‎【答案】D ‎2‎ 楞次定律 ‎(1)内容:感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。‎ ‎(2)对楞次定律中“阻碍”的理解 谁阻碍谁 是感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁场(原磁场)的磁通量的变化 阻碍什么 阻碍的是磁通量的变化,而不是阻碍磁通量本身 如何阻碍 当原磁场磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反;当原磁场磁通量减少时,感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同,即“增反减同”‎ 结果如何 阻碍并不是阻止,只是延缓了磁通量的变化,这种变化将继续进行 ‎(3)应用楞次定律处理电磁感应问题的常用方法。常规法:根据原磁场(B原方向及ΔΦ情况)→确定感应磁场B感方向→判断感应电流I感方向→导体受力及运动趋势。效果法:由楞次定律可知,感应电流的“效果”总是阻碍引起感应电流的“原因”,深刻理解“阻碍”的含义。根据“阻碍”原则,可直接对运动趋势做出判断。‎ ‎2.1(2019贵州贵阳五校模拟)如图所示,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无初速度释放,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 ‎【答案】D ‎2.2(2018陕西西安期中考试)(多选)如图所示是生产中常用的一种延时继电器的示意图,铁芯上有两个线圈A和B,线圈A跟电源连接,线圈B的两端接在一起,构成一个闭合回路。下列说法正确的是()。‎ A.闭合开关S时,B中产生与图示方向相同的感应电流 B.闭合开关S时,B中产生与图示方向相反的感应电流 C.断开开关S时,电磁铁会继续吸住衔铁D一小段时间 D.断开开关S时,弹簧K立即将衔铁D拉起 ‎【答案】BC ‎3‎ 右手定则 ‎(1)内容:伸开右手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内,让磁感线从掌心进入,并使拇指指向导线运动的方向,这时四指所指的方向就是感应电流的方向。‎ 适用情况:导体切割磁感线产生感应电流。‎ ‎(2)右手定则与左手定则的应用技巧:无论是“安培力”还是“洛伦兹力”,只要是“力”都用左手判断。“电生磁”或“磁生电”均用右手判断。‎ ‎(3)“一定律三定则”的应用 基本现象 应用的定则或定律 运动电荷、电流产生磁场 安培定则 磁场对运动电荷、电流有作用力 左手定则 电磁 感应 部分导体做切割磁感线运动 右手定则 闭合回路磁通量变化 楞次定律 ‎【温馨提示】右手定则与左手定则的区别: “因电而动”——用左手定则;“因动而电”——用右手定则。安培定则与楞次定律的区别: “因电生磁”——用安培定则;“因磁生电”——用楞次定律(或右手定则)。‎ ‎3.1(2019河南洛阳1月模拟)如图所示,金属棒ab、金属导轨和螺线管组成闭合回路,金属棒ab在磁感应强度为B的匀强磁场中沿导轨向右运动,则()。‎ A.ab棒不受安培力作用 B.ab棒所受安培力的方向向右 C.ab棒中的电流方向为b→a D.由螺线管产生的磁场,A端为N极 ‎【答案】C ‎3.2‎ ‎(2018江西南昌三校联考)(多选)如图所示,磁场中有一导体棒MN与“‎ ‎”形光滑的金属框组成闭合电路,当导体棒向右运动时,下列说法正确的是()。‎ A.电路中有沿顺时针方向的电流 B.电路中有沿逆时针方向的电流 C.导体棒的N端相当于电源的正极 D.导体棒的N端相当于电源的负极 ‎【答案】BD ‎4‎ 法拉第电磁感应定律 ‎(1)感应电动势:①在电磁感应现象中产生的电动势。②产生感应电动势的那部分导体相当于电源。‎ ‎(2)电磁感应定律 ‎①内容:电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。②表达式:E=(单匝线圈),E=n(多匝线圈)。③感应电流与感应电动势的关系:遵循闭合电路欧姆定律,即I=。‎ ‎(3)磁通量的变化率应为一瞬时值,如果确切知道这个值,则按法拉第电磁感应定律求得的电动势为瞬时值,若是利用去求磁通量的变化率,一般情况求的是磁通量的平均变化率,那么用E= 求得的则是平均电动势。‎ ‎4.1(2018哈尔滨二模)用均匀导线做成的正方形线框边长为0.2 m,正方形线框的一半放在垂直纸面向里的匀强磁场中,如图所示。当磁感应强度以10 T/s的变化率增强时,线框中a、b两点的电势差是()。‎ A.0.1 V B.-0.1 V C.0.2 V D.-0.2 V ‎【答案】B ‎4.2(2018天津10月质量检测)将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中,线圈平面与磁场方向垂直,关于线圈中产生的感应电动势和感应电流,下列表述正确的是()。‎ A.感应电动势的大小与线圈的匝数无关 B.穿过线圈的磁通量越大,感应电动势越大 C.穿过线圈的磁通量变化越快,感应电动势越大 D.感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同 ‎【答案】C ‎5‎ 导体切割磁感线产生的感应电动势 ‎(1)导体切割磁感线产生的感应电动势:①当导体棒垂直于磁场运动,B、l、v两两垂直时,E=Blv。②当导线的运动方向与导线本身垂直,但与磁感线方向夹角为θ时,E=Blvsin θ。‎ ‎(2)用公式E=计算的感应电动势是平均电动势,只有在电动势不随时间变化的情况下平均电动势才等于瞬时电动势。用公式E=BLv计算电动势时,如果v是瞬时速度,那么电动势是瞬时值;如果v是平均速度,那么电动势是平均值。‎ ‎(3)公式E=是计算感应电动势的普遍适用的公式,公式E=BLv则是E=的一个特例。公式E=BLv成立的条件是L、v、B三者两两垂直。如果不是两两垂直,那么L取导线在垂直于B方向的有效长度,v取垂直于B方向的分速度。‎ ‎(4)E=是求整个回路的总电动势,并且求出的是Δt时间内的平均感应电动势,而公式E=BLv求出的只是切割磁感线的那部分导体中的感应电动势,不一定是回路中的总感应电动势,并且它一般用于求某一时刻的瞬时感应电动势。‎ ‎【温馨提示】(1)E=Blv中的速度v是相对于磁场的速度,若磁场也运动,则应注意速度间的相对关系。(2)公式中的l为有效切割长度,即导体在与v垂直的方向上的投影长度。(3)若v为瞬时速度,则E为瞬时感应电动势;若v为平均速度,则E为平均感应电动势。‎ ‎5.1(2019福建福州五校联考)一根直导线长为0.1 m,在磁感应强度为0.1 T的匀强磁场中以10 m/s的速度匀速运动,则导线中产生的感应电动势描述错误的是()。‎ A.一定为0.1 V B.可能为零 C.可能为0.01 V D.最大值为0.1 V ‎【答案】A ‎5.2(2019浙江宁波1月模拟)如图所示,一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路。虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场,方向垂直于回路所在的平面。回路以速度v向右匀速进入磁场,直径CD始终与MN垂直。从D点到达边界开始到C点进入磁场为止,下列结论不正确的是()。‎ A.感应电流方向不变 B.CD段直线始终不受安培力 C.感应电动势的最大值Em=Bav D.感应电动势的平均值 =πBav ‎【答案】B ‎6‎ 自感和涡流现象 ‎(1)自感现象 ‎①概念:由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象,叫作自感现象。②自感电动势:由于自感而产生的感应电动势。‎ ‎(2)自感系数 ‎①概念:自感电动势与导体中电流的变化率成正比,比例系数则为自感系数,简称自感或电感。②决定因素:自感系数L与线圈的形状、长短、匝数及有无铁芯有关。如果线圈内有铁芯,则自感系数L会比没有铁芯时大得多。③单位:亨利(符号H)1 H=1×103mH=1×106μH。④物理意义:表征线圈产生自感电动势本领大小的物理量。数值上等于通过线圈的电流在1 s内改变1 A时产生的自感电动势的大小。‎ ‎(3)涡流 ‎①定义:在变化的磁场中的导体内产生的感应电流,就像水中的漩涡,所以把它叫作涡电流,简称涡流。②涡流的特点:若金属的电阻率小,涡流往往很强,产生的热量很多。③涡流的应用:涡流热效应的应用,如真空冶炼炉。涡流磁效应的应用,如探雷器、安检门。④涡流的防止:电动机、变压器等设备中应防止铁芯中涡流过大而导致浪费能量,损坏电器。‎ ‎【温馨提示】(1)涡流是整块导体发生的电磁感应现象,同样遵循法拉第电磁感应定律。(2)磁场变化越快(越大),导体的横截面积S越大,导体材料的电阻率越小,形成的涡流就越大。‎ ‎6.1(2018甘肃兰州10月检测)(多选)如图所示电路中,灯泡A、B的规格相同,电感线圈L的自感系数足够大且电阻可忽略。下列关于此电路的说法中正确的是()。‎ A.S闭合后的瞬间,A、B同时亮,然后A变暗最后熄灭 B.S闭合后的瞬间,B先亮,A逐渐变亮,最后A、B一样亮 C.S断开后的瞬间,A立即熄灭,B逐渐变暗最后熄灭 D.S断开后的瞬间,B立即熄灭,A闪亮一下后熄灭 ‎【答案】AD ‎6.2(2018河南安阳一模)2018年研究生考试全过程实行无死角的视频监控和录像,使用二代身份证识别仪和金属探测器等设备。下列关于金属探测器的说法正确的是()。‎ A.金属探测器可用于食品生产,防止细小的砂石颗粒混入食品中 B.金属探测器探测地雷时,探测器的线圈中产生涡流 C.金属探测器探测金属时,被测金属中感应出涡流 D.探测过程中金属探测器与被测物体相对静止、相对运动的探测效果相同 ‎【答案】C 题型一 楞次定律的理解和应用 ‎1.判断产生感应电流的两种方法:(1)闭合电路的一部分导体切割磁感线;(2)一闭合二变磁,即导体回路必须闭合,穿过闭合导体回路的磁通量发生变化,二者缺一不可。‎ ‎2.磁通量变化的四种情况:(1)B不变,S变化,则ΔΦ=B·ΔS;(2)B变化,S不变,则ΔΦ=ΔB·S;(3)B变化,S也变化,则ΔΦ=B2S2-B1S1;(4)B不变,S不变,线圈平面与磁场方向的夹角θ变化,则ΔΦ=BS(sin θ2-sin θ1)。‎ ‎3.判断感应电流方向的“三步走”‎ ‎4.楞次定律推论的应用技巧:(1)线圈(回路)中磁通量变化时,阻碍原磁通量的变化——应用“增反减同”的规律;(2)导体与磁体间有相对运动时,阻碍相对运动——应用“来拒去留”的规律;(3)当回路可以形变时,‎ 感应电流使线圈面积有扩大或缩小的趋势——应用“增缩减扩”的规律;(4)自感现象中,感应电动势阻碍原电流的变化——应用“增反减同”的规律。‎ ‎【例1】如图所示,匀强磁场中有两个导体圆环a、b,磁场方向与圆环所在平面垂直。磁感应强度B随时间均匀增大。两圆环半径之比为2∶1,圆环中产生的感应电动势分别为Ea和Eb。不考虑两圆环间的相互影响。下列说法正确的是()。‎ A.Ea∶Eb=4∶1,感应电流均沿逆时针方向 B.Ea∶Eb=4∶1,感应电流均沿顺时针方向 C.Ea∶Eb=2∶1,感应电流均沿逆时针方向 D.Ea∶Eb=2∶1,感应电流均沿顺时针方向 ‎【解析】由法拉第电磁感应定律可知E=n,则E=nπR2。由于Ra∶Rb=2∶1,则Ea∶Eb=4∶1。感应电流产生的磁场要阻碍原磁场的增大,即感应电流产生向里的感应磁场,由楞次定律和安培定则可以判断产生沿顺时针方向的电流,B项正确。‎ ‎【答案】B 本题考查法拉第电磁感应定律、楞次定律和安培定则。对于楞次定律,一定要清楚是用哪只手判断感应电流方向的,也可以从两个角度理解,一个是“增反减同”,一个是“来拒去留”,对于法拉第电磁感应定律,需要灵活掌握公式,学会变通。‎ ‎【变式训练1】(2018江苏南京9月摸底)如图所示,两根平行金属导轨置于水平面内,导轨之间接有电阻R。金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触,整个装置放在匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向下。现使磁感应强度随时间均匀减小,ab始终保持静止,下列说法正确的是()。‎ A.ab中的感应电流方向由b到a B.ab中的感应电流逐渐减小 C.ab所受的安培力保持不变 D.ab所受的静摩擦力逐渐减小 ‎【解析】磁感应强度随时间均匀减小,ab始终保持静止,所以闭合回路的面积不发生改变,根据楞次定律和法拉第电磁感应定律可知,ab中产生由a到b的恒定电流,A、B两项错误;因为电流恒定,磁感应强度逐渐减小,所以安培力逐渐减小,静摩擦力与安培力是一对平衡力,则静摩擦力逐渐减小,C项错误,D项正确。‎ ‎【答案】D 题型二 法拉第电磁感应定律的理解及应用 ‎1.应用E=n:(1)Φ为磁通量的大小,表示在某一时刻(或某一状态)穿过电路的磁感线条数。(2)ΔΦ为磁通量变化量,它体现了电路从某一位置(或时刻)经过某一过程到另一位置(或另一时刻),磁通量的改变量。(3)为磁通量的变化率,表示磁通量变化的快慢。(4)Φ大,不一定ΔΦ大;ΔΦ大,不一定大;反之Φ=0,ΔΦ不一定等于零,也不一定等于零(如交流发电机中的电枢)。‎ ‎【温馨提示】公式E=n的应用,ΔΦ与B、S相关,可能是=B,也可能是=S,当B=kt时,=kS。‎ ‎2.应用E=Blv:导线切割磁感线产生电动势的情况,要注意v垂直于B的判断;当导线弯曲时,L是切割磁感线的有效长度,即导线两端在v、B所决定的平面上的投影长度。v是导体对磁感线的切割速度,如果导线旋转切割磁感线,且角速度为ω,则v=,即L中点的切割速度,此时感应电动势E=。‎ ‎3.求感应电动势大小的五种类型及对应解法 ‎(1)磁通量变化型:E=n。(2)磁感应强度变化型:E=nS。(3)面积变化型:E=nB。(4)平动切割型:E=Blv·sin θ。①θ为B与v的夹角。②l为导体切割磁感线的有效长度:首尾相连在垂直速度方向上的分量。③v为导体相对磁场的速度。(5)转动切割型:E=Blv=Bl2ω。‎ ‎【例2】如图所示,a、b两个闭合正方形线圈用同样的导线制成,匝数均为10匝,边长la=3lb,图示区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,且磁感应强度随时间均匀增大,不考虑线圈之间的相互影响,则()。‎ A.两线圈内产生顺时针方向的感应电流 B.a、b线圈中的感应电动势之比为9∶1‎ C.a、b线圈中的感应电流之比为3∶4‎ D.a、b线圈中的电功率之比为3∶1‎ ‎【解析】由楞次定律可判断,两线圈中产生的感应电流均沿逆时针方向,A项错误;由法拉第电磁感应定律有E=nS,S=l2,R=ρ,I=,P=,可知Ea∶Eb=9∶1,Ia∶Ib=3∶1,Pa∶Pb=27∶1,B项正确,C、D两项错误。‎ ‎【答案】B 本题考查楞次定律、法拉第电磁感应定律。要推导某个物理量与其他物理量之间的关系,可以先找到这个物理量的表达式,然后看这个物理量和什么因素有关;这里线圈的匝数是容易被忽略的量。‎ ‎【变式训练2】(2019重庆1月模拟)(多选)如图甲所示,闭合线圈固定在小车上,总质量为1 kg。它们在光滑水平面上,以 10 m/s 的速度进入与线圈平面垂直、磁感应强度为B的水平有界匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里。已知小车运动的速度v随车的位移x变化的v-x图象如图乙所示。则()。‎ A.线圈的长度L=15 cm B.磁场的宽度d=25 cm C.线圈进入磁场过程中做匀减速运动,加速度为0.4 m/s2‎ D.线圈通过磁场过程中产生的热量为48 J ‎【解析】闭合线圈在进入和离开磁场时的位移即线圈的长度,线圈进入或离开磁场时受安培力作用,将做减速运动,由图乙可知,L=10cm,故A项错误;磁场的宽度等于线圈刚进入磁场到刚离开磁场时的位移,由图乙可知,5cm~15cm是线圈进入磁场的过程,15cm~30cm是线圈完全在磁场中运动的过程,30cm~40cm是线圈离开磁场的过程,所以d=30cm-5cm=25cm,B项正确;根据F=BIL,I=,解得F=,因为v是一个变量,所以F也是一个变量,则线圈不做匀减速运动,而做变减速运动,故C项错误;线圈通过磁场过程中运用动能定理得m-m=W安,由图乙可知v1=10m/s,v2=2m/s,解得W安=-48J,所以克服安培力做功为48J,即线圈通过磁场过程中产生的热量为48J,D项正确。‎ ‎【答案】BD ‎【变式训练3】(2019辽宁沈阳质量检测)(多选)如图所示,在圆柱形区域内存在竖直向上的匀强磁场,磁感应强度大小B随时间t的变化关系为B=B0+kt,其中B0、k为大于0的常数。在此区域的水平面内固定一个半径为r、内壁光滑的圆环形细玻璃管,将一电荷量为q的带正电小球C在管内由静止释放,不考虑带电小球在运动过程中产生的磁场,则下列说法正确的是()。‎ A.从上往下看,小球将在管内沿顺时针方向运动 B.从上往下看,小球将在管内沿逆时针方向运动 C.小球转动一周的过程中动能增量为2qkπr D.小球转动一周的过程中动能增量为qkπr2‎ ‎【解析】根据磁感应强度B=B0+kt可判断磁场均匀增大,从上往下看,产生沿顺时针方向的感应电场,小球受力方向与电场方向相同,所以小球沿顺时针方向运动,A项正确,B项错误。根据法拉第电磁感应定律产生的感应电动势U==S=πr2k,小球转动一周电场力做的功等于动能的增量,即ΔEk=qU=qπr2k,D项正确。‎ ‎【答案】AD 题型三 自感现象的分析 ‎1.自感现象的四大特点:(1)自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化。(2)通过线圈中的电流不能发生突变,只能缓慢变化。(3)电流稳定时,自感线圈就相当于普通导体。(4)线圈的自感系数越大,自感现象越明显,自感电动势只是延缓了过程的进行,但它不能使过程停止,更不能使过程反向。‎ ‎2.通电自感和断电自感 比较项 电路 现象 自感电动 势的作用 通电 自感 接通电源的瞬间,灯泡A1逐渐地亮起来 阻碍电流的增加 断电 自感 断开开关的瞬间,灯泡A逐渐变暗,直到熄灭 阻碍电流的减小 ‎【例3】如图所示,A、B是两个完全相同的白炽灯,L是自感系数很大、电阻可忽略不计的自感线圈。下列说法正确的是()。‎ A.闭合开关S时,A、B灯同时亮,且达到正常亮度 B.闭合开关S时,A灯比B灯先亮,最后一样亮 C.闭合开关S时,B灯比A灯先亮,最后一样亮 D.断开开关S时,B灯立即熄灭而A灯慢慢熄灭 ‎【解析】开关S闭合的瞬间,电源的电压同时加到两支路的两端,B灯立即发光,因为线圈的自感阻碍,A灯后发光,因为线圈的电阻可以忽略,A灯逐渐变亮,最后和B灯一样亮,故A、B两项错误,C项正确;断开开关S的瞬间,线圈与两灯一起构成一个自感回路,通过线圈的电流将要减小,产生自感电动势,相当于电源,两灯逐渐同时熄灭,故D项错误。‎ ‎【答案】C 处理自感现象问题的技巧:(1)通电自感,线圈相当于一个变化的电阻——阻值由无穷大逐渐减小,通电瞬间自感线圈处相当于断路。(2)断电自感,断电时自感线圈处相当于电源,自感电动势由某值逐渐减小到零。(3)电流稳定时,理想的自感线圈相当于导体,非理想的自感线圈相当于定值电阻。‎ ‎【变式训练4】(2018天津五校联考)(多选)如图所示的电路中,L为一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈,D1、D2是两个完全相同的灯泡,E是一内阻不计的电源。t=0时刻,闭合开关S,经过一段时间后,电路达到稳定,t1时刻断开开关S。I1、I2分别表示通过灯泡D1和D2的电流,规定图中箭头所示的方向为电流正方向,以下各图中能定性描述电流I随时间t变化关系的是()。‎ ‎【解析】当S闭合时,L的自感作用会阻碍其中的电流变大,电流从D1流过;当L的阻碍作用变小时,L中的电流变大,D1中的电流变小至零;D2中的电流为电路总电流,电流流过D1时,电路总电阻较大,电流较小,当D1中电流为零时,电流流过L与D2,总电阻变小,电流变大至稳定;当S再断开时,D2马上熄灭,D1与L组成回路,由于L的自感作用,D1慢慢熄灭,电流反向且减小,故A、C两项正确。‎ ‎【答案】AC ‎【变式训练5】(2019湖北武汉1月模拟)如图所示,一金属铜球用绝缘细线挂于O点,将铜球拉离平衡位置并释放,铜球摆动过程中经过有界的水平匀强磁场区域,若不计空气阻力,则()。‎ A.铜球向右穿过磁场后,还能摆至原来的高度 B.在进入和离开磁场时,铜球中均有涡流产生 C.铜球进入磁场后离最低点越近速度越大,涡流也越大 D.铜球最终将静止在竖直方向的最低点 ‎【解析】在进入和离开磁场时,穿过铜球的磁通量均会发生变化,铜球中均有涡流产生,同时消耗机械能,不能摆至原来的高度,A项错误,B项正确;铜球进入磁场后穿过铜球的磁通量不再变化,无涡流产生,C项错误;铜球最终将在磁场内来回摆动,D项错误。‎ ‎【答案】‎ ‎1.(2019河北沧州1月月考)如图所示,光滑的水平桌面上放着两个完全相同的金属环a和b,当一条形磁铁的S极竖直向下迅速靠近两环中间时,则()。‎ A.a、b均静止不动 B.a、b互相靠近 C.a、b均向上跳起 D.a、b互相远离 ‎【解析】根据楞次定律可知,当条形磁铁沿轴线竖直向下迅速移动时,闭合金属环内的磁通量增大,因此两环产生沿顺时针方向的感应电流,因为两线圈靠近侧电流方向相反,所以a、b两环互相远离,D项正确。‎ ‎【答案】D ‎2.(2018四川成都二模)(多选)如图所示,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,两条长直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均匀增大时,四个线圈a、b、c、d中感应电流的情况是()。‎ A.线圈a中有沿逆时针方向的感应电流 B.线圈b中有沿顺时针方向的感应电流 C.线圈c中有沿顺时针方向的感应电流 D.线圈d中有沿逆时针方向的感应电流 ‎【解析】由右手螺旋定则可判定通电导线磁场的方向。两电流在a、c所在的区域产生同向磁场,a中磁场垂直纸面向里,c中磁场垂直纸面向外,当电流增大时,线圈a中有沿逆时针方向的电流,c中有沿顺时针方向的电流,故A、C两项正确;两电流在b、d所在的区域产生反向磁场,根据对称性和矢量合成可知,b、d区域中的磁通量为零,当电流变化时不能产生感应电流,故B、D两项错误。‎ ‎【答案】AC ‎3.(2018湖北武汉一模)如图甲所示,固定的长直导线与闭合金属线框ABCD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~t1时间内,直导线中的电流方向向左,则在t1~t2时间内,线框中感应电流的方向与所受安培力的合力方向分别是()。‎ A.A→B→C→D→A,向上 B.A→B→C→D→A,向下 C.A→D→C→B→A,向上 D.A→D→C→B→A,向下 ‎【解析】在0~t1时间内,直导线中的电流方向向左,由题图乙知,在t1~t2时间内,直导线中的电流方向向右,根据安培定则知,导线上侧磁场的方向垂直纸面向外,电流逐渐增大,则磁场逐渐增强,根据楞次定律可知,金属线框中产生沿顺时针方向的感应电流。根据左手定则可知,金属线框下边受到的安培力方向向上,上边受到的安培力向下,离导线越近,磁场越强,则下边受到的安培力大于上边受到的安培力,所以金属线框所受安培力的合力方向向上,A项正确。‎ ‎【答案】A ‎4.(2018山西太原摸底)如图所示,质量为m的金属环用线悬挂起来,金属环有一半处于水平且与环面垂直的匀强磁场中,从某时刻开始,磁感应强度均匀减小,则在磁感应强度均匀减小的过程中,关于线的拉力大小,下列说法中正确的是()。‎ A.大于环的重力mg,并逐渐减小 B.始终等于环的重力mg C.小于环的重力mg,并保持恒定 D.大于环的重力mg,并保持恒定 ‎【解析】磁感应强度均匀减小,则穿过回路的磁通量均匀减小,根据法拉第电磁感应定律可知,回路中产生恒定的电动势,感应电流恒定不变。由楞次定律可知,感应电流方向沿顺时针方向,再由左手定则可得,安培力的合力方向竖直向下。金属环所受的安培力F=BIL,可知安培力F均匀减小,且方向向下,金属环始终保持静止,则拉力大于重力,因为磁感应强度均匀减小,所以拉力的大小也逐渐减小,故A项正确,B、C、D三项错误。‎ ‎【答案】A ‎5.(2018山西阳泉一模)(多选)如图所示,在一空心螺线管内部中点处悬挂一铜环,电路接通瞬间,下列说法正确的是()。‎ A.从左往右看,铜环中有沿逆时针方向的感应电流 B.从左往右看,铜环中有沿顺时针方向的感应电流 C.铜环有收缩的趋势 D.铜环有扩张的趋势 ‎【解析】根据楞次定律,在接通开关瞬间,导致穿过线圈的磁通量向左增大,则铜环中的感应电流的磁场方向向右,从左侧看,铜环的感应电流沿顺时针方向,故A项错误,B项正确;穿过铜环的磁通量增大,根据楞次定律可知,铜环的面积有收缩的趋势,故C项正确,D项错误。‎ ‎【答案】BC ‎6.(2019广西柳州月考)如图所示的条形磁铁的上方放置一矩形线框,线框平面水平且与条形磁铁平行,则线框在由N极匀速平移到S极的过程中,线框中的感应电流的情况是()。‎ A.线框中始终无感应电流 B.线框中始终有感应电流 C.线框中开始有感应电流,当线框运动到磁铁中部上方时无感应电流,以后又有了感应电流 D.开始无感应电流,当运动到磁铁中部上方时有感应电流,后来又没有感应电流 ‎【解析】条形磁铁中部磁性较弱,两极磁性最强,线圈从左向右移动过程中,线圈中磁通量先减小后反方向增大,因此线圈中始终有感应电流,B项正确。‎ ‎【答案】B ‎7.(2018湖南常德模拟)法拉第在1831年发现了“磁生电”现象。如图所示,他把两个线圈绕在同一个软铁环上,线圈A和电池连接,线圈B用导线连通,导线下面平行放置一个小磁针。实验中可能观察到的现象是()。‎ A.用一节电池作电源小磁针不偏转,用十节电池作电源小磁针会偏转 B.线圈B匝数较少时小磁针不偏转,匝数足够多时小磁针会偏转 C.线圈A和电池连接瞬间,小磁针会偏转 D.线圈A和电池断开瞬间,小磁针不偏转 ‎【解析】小磁针能否发生偏转,要看B中能不能产生感应电流,即穿过B的磁通量是否发生变化,与A连接的电源电动势的大小、线圈B的匝数无关,A、B两项错误;线圈A与电池连接的瞬间,B中的磁场从无到有,‎ 磁通量发生变化,B中会产生感应电流,小磁针会发生偏转,C项正确;线圈A与电池断开瞬间,穿过B的磁场从有到无,B中会产生感应电流,小磁针会发生偏转,D项错误。‎ ‎【答案】C ‎8.(2018江苏盐城期中)(多选)如图所示是创意物理实验设计作品《小熊荡秋千》。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磁铁如图所示放置,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中的电流方向沿顺时针方向(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始终保持静止 ‎【解析】P向右摆动的过程中,穿过P的磁通量减小,根据楞次定律知,P中有沿顺时针方向的电流(从右向左看),故A项正确。P向右摆动的过程中,P中的电流方向沿顺时针方向,则Q下端的电流方向向外,根据左手定则知,下端所受的安培力向右,则Q向右摆动。同理用手左右摆动Q,P会左右摆动,故B项正确,C、D两项错误。‎ ‎【答案】AB ‎ ‎ ‎1.(2018全国卷Ⅰ,17)如图,导体轨道OPQS固定,其中PQS是半圆弧,Q为半圆弧的中点,O为圆心。轨道的电阻忽略不计。OM是有一定电阻、可绕O转动的金属杆,M端位于PQS上,OM与轨道接触良好。空间存在与半圆所在平面垂直的匀强磁场,磁感应强度的大小为B。现使OM从OQ位置以恒定的角速度逆时针转到OS位置并固定(过程Ⅰ);再使磁感应强度的大小以一定的变化率从B增加到B'(过程Ⅱ)。在过程Ⅰ、Ⅱ中,流过OM的电荷量相等,则等于()。‎ A. B. C. D.2‎ ‎【解析】在过程Ⅰ中,根据法拉第电磁感应定律,有 E1==‎ 根据闭合电路欧姆定律,有I1=,且q1=I1Δt1。在过程Ⅱ中,有E2==,I2=,q2=I2Δt2。又q1=q2,即=,所以=。‎ ‎【答案】B ‎2.(2017全国卷Ⅰ,18)扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上的形貌。为了有效隔离外界振动对STM的扰动,在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板,并施加磁场来快速衰减其微小振动,如图所示。无扰动时,按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场;出现扰动后,对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是()。‎ A B C D ‎【解析】底盘上的紫铜薄板出现扰动时,其扰动方向不确定,在C项这种情况下,紫铜薄板出现上下或左右振动时,穿过薄板的磁通量难以改变,不能发生电磁感应现象,没有阻尼效应;在B、D两项情况下,紫铜薄板出现上下振动时,也没有发生电磁阻尼现象;在A项这种情况下,不管紫铜薄板出现上下或左右振动,都会发生电磁感应现象,产生电磁阻尼效应,A项正确。‎ ‎【答案】A ‎3.(2016全国卷Ⅱ,20)(多选)法拉第圆盘发电机的示意图如图所示。铜圆盘安装在竖直的铜轴上,两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触。圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中。圆盘旋转时,关于流过电阻R的电流,下列说法正确的是()。‎ A.若圆盘转动的角速度恒定,则电流大小恒定 B.若从上向下看,圆盘顺时针转动,则电流沿a到b的方向流动 C.若圆盘转动方向不变,角速度大小发生变化,则电流方向可能发生变化 D.若圆盘转动的角速度变为原来的2倍,则电流在R上的热功率也变为原来的2倍 ‎【解析】由右手定则知,圆盘顺时针转动时,感应电流沿a到b的方向流动,B项正确;由感应电动势E=Bl2ω知,角速度恒定,则感应电动势恒定,电流大小恒定,A项正确;角速度大小变化,感应电动势大小变化,但感应电流方向不变,C项错误;若ω变为原来的2倍,则感应电动势变为原来的2倍,电流变为原来的2倍,由P=I2R知,电流在R上的热功率变为原来的4倍,D项错误。‎ ‎【答案】AB ‎4.(2015全国卷Ⅰ,19)(多选)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 ‎【解析】当圆盘转动时,由于切割磁感线从而在圆盘内部产生电动势和涡流,该涡流产生的磁场带动磁针转动,故A、B两项正确;圆盘转动过程中,整个圆盘的磁通量没有变化,C项错误;电流是由圆盘切割磁感线产生的,不是由自由电子随圆盘移动产生的,D项错误。‎ ‎【答案】AB ‎5.(2015海南卷,2)如图,空间有一匀强磁场,一直金属棒与磁感应强度方向垂直,当它以速度v沿与棒和磁感应强度都垂直的方向运动时,棒两端的感应电动势大小为ε,将此棒弯成两段长度相等且相互垂直的折线,置于与磁感应强度相垂直的平面内,当它沿两段折线夹角平分线的方向以速度v运动时,棒两端的感应电动势大小为ε'。则等于()。‎ A. B. C.1 D.‎ ‎【解析】设折弯前导体切割磁感线的长度为L,则ε=BLv;折弯后,导体切割磁感线的有效长度L'==L,故产生的感应电动势ε'=BL'v=B·Lv=ε,所以=,B项正确。‎ ‎【答案】B