1、楞次定律(25分钟60分)一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)1.美国大众科学月刊网站报道，美国明尼苏达大学的研究人员发现：一种具有独特属性的新型合金能够将内能直接转化为电能。具体而言，只要略微提高温度，这种合金就会变成强磁性合金，从而使环绕它的线圈中产生电流，其简化模型如图所示。A为圆柱形合金材料，B为线圈，套在圆柱形合金材料A上，线圈的半径大于合金材料的半径。现对A进行加热，则()AB中将产生逆时针方向的电流BB中将产生顺时针方向的电流CB线圈有收缩的趋势DB线圈有扩张的趋势【解析】选D。合金材料加热后成为强磁体，通过线圈B的磁通量增大，由于线圈B内有两个方向的磁场，由楞次定律
2、可知线圈只有扩张，才能阻碍磁通量的增加，选项C错误，D正确；由于不知道极性，无法判断感应电流的方向，选项A、B错误。2.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)，下列说法中正确的是()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【解析】选C。由题图可知，在磁铁下落过程中，穿过圆环的磁场方向向上，在磁铁靠近圆环时，穿过圆环的磁通量变大，在磁铁远离圆环时穿过圆环的磁通量减小，由楞次定律可知，从上向下看，圆环中的感应电流先沿顺时针方向，后沿逆时针方向，故C正确。
3、3如图所示，磁场中有一导线MN与U形光滑的金属框组成闭合电路，当导线向右运动时，下列说法正确的是()A电路中有顺时针方向的电流B电路中有逆时针方向的电流C导线的N端相当于电源的正极D电路中无电流产生【解析】选B。根据右手定则，由题意可知，当导线向右运动时，产生的感应电流方向由N端经过导线到M端，因此有逆时针方向的感应电流，故A错误，B正确；由上分析可知，电源内部的电流方向由负极到正极，因此N端相当于电源的负极，故C错误；根据感应电流产生的条件可知，电路会产生感应电流，故D错误。所以B正确，A、C、D错误。4(多选)如图甲所示，长直导线与闭合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
4、系如图乙所示。在0时间内，长直导线中电流方向向上，则下列关于线框中感应电流的方向与所受安培力判断正确的是()A.0T时间内线框中感应电流方向为顺时针方向B0T时间内线框中感应电流方向为先顺时针方向后逆时针方向C0T时间内线框所受安培力的合力向左D0时间内线框所受安培力的合力向左，T时间内线框所受安培力的合力向右【解析】选A、D。0T时间内长直导线中电流先向上减小，后向下增大，所以线框中的磁场先向里减小，后向外增强，根据楞次定律可知，感应电流始终为顺时针方向，故A正确，B错误；在0时间内，穿过线框的磁通量减小，由楞次定律可知，线框有使磁通量增大的运动趋势，离导线越近，磁场越强，所以线框所受安培力
5、的合力水平向左；同理可知，在T时间内，线框所受安培力的合力水平向右，故C错误，D正确。5.一平面线圈用细杆悬于P点，开始时细杆处于水平位置，释放后让它在如图所示的匀强磁场中运动。已知线圈平面始终与纸面垂直，当线圈第一次通过位置和位置时，顺着磁场的方向看去，线圈中感应电流的方向分别为()A逆时针方向逆时针方向B逆时针方向顺时针方向C顺时针方向顺时针方向D顺时针方向逆时针方向【解析】选B。线圈第一次经过位置时，穿过线圈的磁通量增加，由楞次定律，线圈中感应电流的磁场方向向左，根据安培定则，顺着磁场看去，感应电流的方向为逆时针方向。当线圈第一次通过位置时，穿过线圈的磁通量减小，可判断出感应电流为顺时针
6、方向，故选项B正确。6.如图所示，绝缘水平面上有两个离得很近的导体环a、b。将条形磁铁沿它们的正中竖直线向下移动(不到达该平面)，a、b的移动情况可能是()Aa、b将相互远离 Ba、b将相互靠近Ca、b将不动 D无法判断【解析】选A。根据BS，条形磁铁向下移动过程中B增大，所以穿过每个环中的磁通量都有增大的趋势。由于S不可改变，为阻碍磁通量增大，导体环会尽量远离条形磁铁，所以a、b将相互远离。A正确。【补偿训练】如图所示，一质量为m的条形磁铁用细线悬挂在天花板上，细线从一水平金属圆环中穿过。现将环从位置释放，环经过磁铁到达位置。设环经过磁铁上端和下端附近时细线的张力分别为FT1和FT2，重力加
7、速度大小为g，则()AFT1mg，FT2mg BFT1mg，FT2mg，FT2mg DFT1mg【解析】选A。当圆环经过磁铁上端时，磁通量增加，根据楞次定律可知磁铁要把圆环向上推，根据牛顿第三定律可知圆环要给磁铁一个向下的磁场力，因此有FT1mg。当圆环经过磁铁下端时，磁通量减少，根据楞次定律可知磁铁要把圆环向上吸，根据牛顿第三定律可知圆环要给磁铁一个向下的磁场力，因此有FT2mg，所以只有A正确。二、非选择题(本题共2小题，共24分)7(12分)如图所示是三个成功的演示实验，回答下列问题。(1)在实验中，电流计指针偏转的原因是_。(2)电流计指针偏转角跟感应电动势的大小成_关系。(3)第一个
8、成功实验(图甲)中，将条形磁铁从同一高度插入到线圈中同一位置，快速插入和慢速插入有什么量是相同的？_，什么量是不同的？_。(4)从三个成功的演示实验中可归纳出的结论是：_。【解析】(1)在实验中，电流计指针偏转的原因是电流计所在回路有感应电流产生。(2)感应电动势越大，则感应电流越大，电流计指针偏转角越大，故电流计指针偏转角跟感应电动势的大小成正比关系。(3)第一个成功实验(题图甲)中，将条形磁铁从同一高度插入到线圈中同一位置，快速插入和慢速插入时磁通量的变化量是相同的，但是由于快速插入时间短，故磁通量的变化率较大，故两次磁通量的变化率不同。(4)从三个成功的演示实验中可归纳出的结论是：只要穿
9、过闭合回路的磁通量发生变化，闭合回路中就有感应电流产生。答案：(1)电流计所在回路有感应电流产生(2)正比(3)磁通量的变化量磁通量的变化率(4)只要穿过闭合回路的磁通量发生变化，闭合回路中就有感应电流产生8(12分)如图所示，在图(1)中，G为指针在中央的灵敏电流计连接在直流电路中时的偏转情况。今使它与一线圈串联进行电磁感应实验，则图(2)中的条形磁铁的运动方向是_；图(3)中电流计的指针将向_偏转；图(4)中的条形磁铁上端为_极。【解析】由图(1)可知，当电流从电流计的左接线柱流入时，指针向左偏。图(2)中指针向左偏，可知感应电流的方向在螺线管中是由上到下，根据楞次定律知，条形磁铁S极向下
10、插入。图(3)当条形磁铁N极向下插入时，根据楞次定律，可知螺线管中感应电流方向由下到上，则指针向右偏；图(4)中可知指针向右偏，则线圈中感应电流的方向从下到上，由楞次定律可知，条形磁铁S极向上拔出，上端为N极。答案：向下右N(15分钟40分)9(7分)(多选)如图所示，两个闭合铝环A、B与一个螺线管套在同一铁芯上，A、B可以左右摆动，则()A在S闭合的瞬间，A、B必相吸B在S闭合的瞬间，A、B必相斥C在S断开的瞬间，A、B必相吸D在S断开的瞬间，A、B必相斥【解析】选A、C。在S闭合瞬间，穿过两个铝环的磁通量变化相同，铝环中产生同方向的感应电流，同向电流相吸，则A、B相吸，A正确，B错误；在S
11、断开瞬间，穿过两个铝环的磁通量变化相同，铝环中产生同方向的感应电流，同向电流相吸，则A、B相吸，C正确，D错误。10.(7分)(多选)如图所示，当磁铁运动时，电路中会产生由A经R到B的电流，则磁铁的运动可能是()A向下运动B向上运动C向左平移 D以上都不可能【解析】选B、C。由安培定则知感应电流在线圈中产生磁场与磁铁磁场方向相同，由楞次定律知，原磁场减小，选项中B、C会引起上述变化，故选项B、C正确，其余错误。11(7分)(多选)如图，线圈M和线圈N绕在同一铁芯上，M与电源、开关、滑动变阻器相连，P为滑动变阻器的滑片，开关S处于闭合状态，N与电阻R相连。下列说法正确的是()A当P向右移动时，通
12、过R的电流方向为由b到aB当P向右移动时，通过R的电流方向为由a到bC断开S的瞬间，通过R的电流方向为由b到aD断开S的瞬间，通过R的电流方向为由a到b【解析】选A、D。P向右移动，导致电流增大，根据右手定则可知，线圈M左端是N极，右端是S极。穿过线圈N的磁通量变大，则由楞次定律可得：感应电流方向由b流向a，故A正确，B错误；当断开S的瞬间，导致电流减小，根据右手定则可知，线圈M左端是N极，右端是S极。穿过线圈N的磁通量变小，则由楞次定律可得：感应电流方向由a流向b，故C错误，D正确；故选A、D。12.(19分)磁感应强度为B的匀强磁场仅存在于边长为2l的正方形范围内，有一个电阻为R、边长为l
13、的正方形导线框abcd，沿垂直于磁感线方向，以速度v匀速通过磁场，如图所示，从ab进入磁场时开始计时。(1)画出穿过线框的磁通量随时间变化的图像。(2)判断线框中有无感应电流。若有，请判断出感应电流的方向；若无，请说明理由。【解析】线框穿过磁场的过程可分为三个阶段：进入磁场阶段(只有ab边在磁场中)、在磁场中运动阶段(ab、cd两边都在磁场中)、离开磁场阶段(只有cd边在磁场中)。(1)线框进入磁场阶段：t为0，线框进入磁场中的面积与时间成正比，Slvt，最后为BSBl2。线框在磁场中运动阶段：t为，线框磁通量为Bl2，保持不变。线框离开磁场阶段：t为，线框磁通量线性减小，最后为零。磁通量随时间变化的图像如图所示：(2)线框进入磁场阶段，穿过线框的磁通量增加，线框中将产生感应电流，由右手定则可知，感应电流方向为逆时针方向。线框在磁场中运动阶段，穿过线框的磁通量保持不变，无感应电流产生。线框离开磁场阶段，穿过线框的磁通量减少，线框中将产生感应电流，由右手定则可知，感应电流方向为顺时针方向。答案：(1)见解析(2)线框进入磁场阶段，感应电流方向为逆时针方向；线框在磁场中运动阶段，无感应电流；线框离开磁场阶段，感应电流方向为顺时针方向