1、第1讲电磁感应现象楞次定律A组基础巩固1.(2018海淀零模)如图所示,将铜片悬挂在电磁铁的两极间,形成一个摆。在电磁铁线圈未通电时,铜片可以自由摆动,忽略空气阻力及转轴摩擦的作用。当电磁铁通电后,电磁铁两极间可视为匀强磁场,忽略磁场边缘效应。关于通电后铜片的摆动过程,以下说法正确的是()A.由于铜片不会受到电磁铁的吸引,所以铜片向右穿过磁场后,还能摆至原来的高度B.铜片进入磁场的瞬间,铜片一定立即减速C.铜片在进入和离开磁场时,由于电磁感应,均有感应电流产生D.铜片进入磁场的过程是机械能转化为电能的过程,离开磁场的过程是电能转化为机械能的过程答案C铜片进入或离开磁场时,由于磁通量变化,产生感
2、应电流,机械能转化为电能,C正确,D错误。铜片进入磁场的瞬间受到安培力,刚进入磁场时重力沿切向的分力可能大于安培力,也可能小于安培力,B错误。由于机械能不守恒,铜片不可能摆到等高处,A错误。2.(2018海淀二模)如图所示,将一个铝框放在蹄形磁铁的两个磁极间,铝框可以绕竖直轴线OO自由转动。转动磁铁,会发现静止的铝框也会发生转动。下列说法正确的是()A.铝框与磁极转动方向相反B.铝框始终与磁极转动得一样快C.铝框是因为磁铁吸引铝质材料而转动的D.铝框是因为受到安培力而转动的答案D根据楞次定律可知,为阻碍穿过铝框的磁通量的变化,铝框与磁铁转动方向相同,但快慢不一致,磁铁转动总比铝框转动快一点儿,
3、以维持磁通量的变化,故选项A、B均错误;铝框转动是因为框中产生了感应电流,在磁场中受到安培力的作用,而不是磁铁的吸引,故选项C错误,选项D正确。3.(2017海淀一模)课堂上,老师演示了一个有趣的电磁现象:将一铝管竖立,把一块直径比铝管内径小一些的圆柱形的强磁铁从铝管上端由静止释放,强磁铁在铝管中始终与管壁不接触。可以观察到,相比强磁铁自由下落,强磁铁在铝管中的下落会延缓许多。下课后,好奇的小明将一块较厚的泡沫塑料垫在电子秤上,再将这个铝管竖直固定在泡沫塑料上(用以消除电子秤内部铁磁性材料与磁铁相互作用的影响),如图所示,重复上述实验操作。在强磁铁由静止释放至落到泡沫塑料上之前,关于电子秤示数
4、的变化,下列情况可能发生的是()A.始终不变 B.先变小后变大C.不断变大 D.先变大后变小答案C强磁铁在铝管中下落时会在管中产生涡流,使管受到向下的安培力作用,磁铁下落速度越大,管中感应电流越大,管所受向下的安培力越大,电子秤示数越大,因此C正确。4.(2017朝阳期末)矩形金属框ABCD位于如图所示的通电长直导线附近,线框与导线在同一个平面内,线框的两条边与导线平行。下面说法正确的是()A.在这个平面内线框远离导线移动时穿过线框的磁通量减小B.在这个平面内线框平行导线移动时穿过线框的磁通量减小C.当导线中的电流I增大时线框产生沿ADCBA方向的感应电流D.当导线中的电流I减小时线框产生沿A
5、BCDA方向的感应电流答案A在通电直导线与线框构成的平面内,通电直导线周围的磁场,与导线距离越近,磁感应强度越大,与导线距离越远,磁感应强度越小,距离相同,则磁感应强度大小相同。在这个平面内线框远离导线移动时,穿过线框的磁通量减小,A正确;在这个平面内线框平行导线移动时,磁通量不变,B错误;当I增大时,电流周围同一点的磁感应强度也会增大,通过线框的磁通量增加,根据安培定则和楞次定律知,感应电流方向应为ABCDA,C错误;当I减小时,电流周围同一点的磁感应强度也会减小,通过线框的磁通量减小,根据安培定则和楞次定律知,感应电流方向应为ADCBA,D错误。5.如图所示,铜线圈水平固定在铁架台上,铜线
6、圈的两端连接在电流传感器上,传感器与数据采集器相连,采集的数据可通过计算机处理,从而得到铜线圈中的电流随时间变化的图线。利用该装置探究条形磁铁从距铜线圈上端某一高度处由静止释放后,沿铜线圈轴线竖直向下穿过铜线圈的过程中产生的电磁感应现象。两次实验中分别得到了如图甲、乙所示的电流-时间图线。条形磁铁在竖直下落过程中始终保持直立姿态,且所受空气阻力可忽略不计。则下列说法中正确的是()A.若两次实验条形磁铁距铜线圈上端的高度不同,其他实验条件均相同,则甲图对应实验条形磁铁距铜线圈上端的高度大于乙图对应实验条形磁铁距铜线圈上端的高度B.若两次实验条形磁铁的磁性强弱不同,其他实验条件均相同,则甲图对应实
7、验条形磁铁的磁性比乙图对应实验条形磁铁的磁性强C.甲图对应实验条形磁铁穿过铜线圈的过程中损失的机械能小于乙图对应实验条形磁铁穿过铜线圈的过程中损失的机械能D.两次实验条形磁铁穿过铜线圈的过程中所受的磁场力都是先向上后向下答案C铜线圈中产生的感应电流的最大值取决于:条形磁铁通过铜线圈时的速度,即条形磁铁距铜线圈上端的高度;条形磁铁的磁性强弱。条形磁铁通过铜线圈时的速度越大(条形磁铁距铜线圈上端的高度越高)、磁性越强,感应电流的最大值越大,A、B错误。条形磁铁穿过铜线圈时损失的机械能全部克服磁场力做功,转化为铜线圈产生的焦耳热,实验中电流越大,磁场力越大,条形磁铁克服磁场力做功越多,损失的机械能就
8、越多,C正确。根据楞次定律,两次实验条形磁铁穿过铜线圈的过程中所受的磁场力都始终向上,D项错。6.(2018东城期末)如图所示,闭合导线框放置在竖直向上的匀强磁场中,匀强磁场的磁感应强度B的大小随时间变化。关于线框中感应电流的说法正确的是()A.当B增大时,俯视线框,电流为逆时针方向B.当B增大时,线框中的感应电流一定增大C.当B减小时,俯视线框,电流为逆时针方向D.当B减小时,线框中的感应电流一定增大答案C由楞次定律知,当B增大时,B感与B原反向。再由安培定则判断感应电流的方向为顺时针(俯视),A错,I感=E感R总,E感=nBSt,当B随t均匀增加时,感应电流恒定,B错,同理知D错。同理,当
9、B减小时,电流为逆时针方向(俯视),C对。7.如图,在一水平、固定的闭合导体圆环上方,有一条形磁铁(N极朝上,S极朝下)由静止开始下落,磁铁从圆环中穿过且不与圆环接触。关于圆环中感应电流的方向(从上向下看),下列说法正确的是()A.总是顺时针B.总是逆时针C.先顺时针后逆时针D.先逆时针后顺时针答案C由楞次定律知,当磁铁向下靠近圆环时,圆环中产生向下的感应磁场,又结合安培定则可知圆环中产生顺时针方向(从上向下看)的感应电流;同理可判定,当磁铁向下远离圆环时,圆环中产生逆时针方向(从上向下看)的感应电流,故只有C正确。B组综合提能1.(2018房山一模)电磁感应现象在生产生活中有着广泛的应用。图
10、甲为工业上探测物件表面层内部是否存在缺陷的涡流探伤技术原理图。其原理是将线圈中通入电流,使被测物件内产生涡流,借助探测线圈内电流变化测定涡流的改变,从而获得被测物件内部是否断裂及位置的信息。图乙为一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来的跳环实验装置,将一个套环置于线圈L上且使铁芯穿过其中,闭合开关S的瞬间,套环将立刻跳起。关于对以上两个应用实例理解正确的是()A.能被探测的物件和实验所用的套环必须是导电材料B.涡流探伤技术运用了互感原理,跳环实验演示了自感现象C.以上两个应用实例中的线圈所连接电源都必须是变化的交流电源D.以上两个应用实例中的线圈所连接电源也可以都是稳恒电源答案A两应用
11、实例均运用了互感原理,甲中必须是变化的交流电源,乙中可以是稳恒电源,也可以是交流电源。2.(2017朝阳期末)随着新能源轿车的普及,无线充电技术得到进一步开发和应用。一般给大功率电动汽车充电时利用的是电磁感应原理。如图所示,由地面供电装置(主要装置有线圈和电源)将电能传送至电动车底部的感应装置(主要装置是线圈),该装置使用接收到的电能对车载电池进行充电,供电装置与车身接收装置通过磁场传送能量,由于电磁辐射等因素,其能量传送效率只能达到90%左右。无线充电桩一般采用平铺式放置,用户无需下车,无需插电即可对电动车进行充电。目前无线充电桩可以允许的充电有效距离一般为1520 cm,允许的错位误差一般
12、为15 cm左右。下列说法正确的是()A.无线充电桩的优越性之一是在百米开外也可以对车快速充电B.车身感应线圈中的感应电流磁场总是要阻碍引起感应电流磁通量的变化C.车身中感应线圈中感应电流磁场总是与地面供电线圈中电流的磁场方向相反D.若线圈均采用超导材料则能量的传输效率有望达到100%答案B题中给出目前无线充电桩可以允许充电的有限距离为15 20 cm,达不到在百米之外充电,A选项错误;由楞次定律知,B正确;感应电流的磁场不一定与供电线圈线圈中的电流产生的磁场方向相反,C错误;由于电磁辐射等因素,能量传输效率不能达到百分之百,D错误。3.利用所学物理知识,可以初步了解安检中常用的一种手持金属探
13、测器的工作原理及相关问题。这种手持金属探测器工作时,因其内部的探测器线圈内通有一定频率(该频率可在固定的频率范围内调节)的正弦交变电流,产生迅速变化的磁场。如果该种探测器附近有金属物品,在金属物品中会感应出涡流,涡流的磁场反过来影响探测器线圈中的电流,引发探测器蜂鸣报警。金属物品中感应出的涡流越大对探测器线圈中的电流的影响越大,金属物品中感应出涡流的大小与正弦交变电流的频率以及被检测金属物品的尺寸和导电的性能有关。关于该种金属探测器,下列说法中正确的是()A.金属物品中产生的涡流的变化频率与探测器线圈中的交变电流的频率可能不同B.当探测器中通有的交变电流频率不在工作频率范围内时,被检测金属物品
14、中就不产生感应电流C.探测器线圈中通低频率的正弦交变电流更容易检测出尺寸小、电阻率大的金属物品D.该种金属探测器能检测有无金属物品,但不能准确区分金属的种类答案D由电磁感应规律知感应电流的频率跟原电流的频率相同,故A项错误;只要被检测金属物品置于变化的磁场中,金属物品中就会产生感应电流,故B项错误;原电流的频率越大,则金属物品中的感应电动势越大,金属物品的电阻率越小时,其中的感应电流越大,故C项错误;无论是何种金属在变化的磁场中均能产生涡流,故D项正确。4.(2017顺义二模)与一般吉他以箱体的振动发声不同,电吉他靠拾音器发声。如图所示,拾音器由磁体及绕在其上的线圈组成。磁体产生的磁场使钢质琴弦磁化而产生磁性,即琴弦也产生自己的磁场。当某根琴弦被拨动而相对线圈振动时,线圈中就会产生相应的电流,并最终还原为声音信号。下列说法中正确的是()A.若磁体失去磁性,电吉他仍能正常工作B.换用尼龙材质的琴弦,电吉他仍能正常工作C.琴弦振动的过程中,线圈中电流的方向不会发生变化D.拾音器的作用是利用电磁感应把琴弦的振动转化成电信号答案DA、B项中琴弦振动时,不会发生电磁感应,线圈中不产生感应电流,电吉他不能工作,A、B错误。琴弦振动,相当于磁体振动,使线圈中产生变化的电流,C错误。