1、电磁感应现象楞次定律(建议用时40分钟)1在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能观察到感应电流的是()A将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路，然后观察电流表的变化B在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，然后观察电流表的变化C将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接，往线圈中插入条形磁铁后，再到相邻房间去观察电流表的变化D绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，观察电流表的变化【解析】选D。产生感应电流的条件是闭合回路内磁通量变化，而A、B选项磁通量不变，A、B错误，D正确；将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接，往线圈中插入条形磁铁的
2、过程中有感应电流产生，但是之后，再到相邻房间去观察时，回路中已经没有磁通量的变化，此时观察到的电流表没有变化，C错误。2.如图所示为两个同心圆环，当一有界匀强磁场垂直穿过A环面时，A环面磁通量为1，此时B环磁通量为2，有关这两个磁通量大小的说法中正确的是()A12 D无法确定【解析】选B。根据BS可知，穿过两环的磁通量相等，B正确。3如图所示，正方形线圈abcd的一半处于匀强磁场中，线圈平面与磁场方向垂直。在线圈以ab为轴转过90的过程中，穿过线圈的磁通量大小()A.一直减小 B先增大后减小C. 先减小后增大 D先不变后减小【解析】选D。线圈以ab为轴转动时，当cd边没有进入磁场前，穿过线圈的
3、有效面积不变，之后穿过线圈的有效面积减小，故磁通量先不变后减小，D正确。【题后反思】利用=BS计算磁通量时，应注意B与S相互垂直， S是有磁感线穿过部分的面积，而非线圈的实际面积。4.(多选)(2021合肥模拟)老师在课堂上做了一个实验：弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁，将磁铁托起到某一高度后放开，磁铁能上下振动较长时间才停下来；如果在磁铁下方放一个固定的铝质圆环，使磁极上下振动时穿过它，磁铁就会很快地停下来。某同学课后在家重做该实验，反复实验后发现：磁铁下方放置圆环，并没有对磁铁的振动产生影响，对比老师演示的实验，其产生的原因可能是()A.磁铁N、S极倒置B.弹簧劲度系数过小C.铝质圆环中间某
4、处断裂D.换用了非金属材质圆环【解析】选C、D。该同学实验时，即使把磁铁N、S极倒置或者采用劲度系数过小的弹簧，也不影响感应电流的产生，磁铁还会很快地停下。所以A、B选项均错误。若采用中间某处断裂的铝质圆环，圆环中就不会产生感应电流，对磁铁的振动不会产生影响，所以C选项正确。若换用的非金属材质圆环是绝缘体，也不会产生感应电流，对磁铁的振动不会产生影响，所以D选项正确。5.如图所示，M为水平放置的橡胶圆盘，在其外侧面均匀地带有负电荷。在M正上方用丝线悬挂一个闭合铝环N，铝环也处于水平面中，且M盘和N环的中心在同一条竖直线O1O2上，现让橡胶圆盘由静止开始绕O1O2轴按图示方向逆时针加速转动，下列
5、说法正确的是()A铝环N有沿顺时针方向的感应电流B铝环N有扩大的趋势C橡胶圆盘M对铝环N的作用力方向竖直向下D橡胶圆盘M对铝环N的作用力方向竖直向上【解析】选D。当橡胶圆盘M逆时针转动，根据安培定则可判断圆盘M产生的磁场从上往下穿过N环。当圆盘M加速转动，则圆盘M产生的磁场增强，穿过N环的磁通量增加，根据楞次定律可判断N环产生的感应电流应该是逆时针，N环有远离圆盘M、收缩的趋势，A、B、C错误，D正确。6.某同学学习了电磁感应相关知识之后，做了探究性实验：将闭合线圈按图示方式放在电子秤上，线圈上方有一N极朝下竖直放置的条形磁铁，手握磁铁在线圈的正上方静止，此时电子秤的示数为m0。下列说法正确的
6、是()A将磁铁N极加速插向线圈的过程中，电子秤的示数小于m0B将静止于线圈内的磁铁匀速抽出的过程中，电子秤的示数大于m0C将磁铁N极加速插向线圈的过程中，线圈中产生的电流沿逆时针方向(俯视)D将磁铁N极匀速插向线圈的过程中，线圈中产生的电流沿顺时针方向(俯视)【解析】选C。将条形磁铁插入线圈或从线圈中抽出的过程，穿过线圈的磁通量发生了变化，线圈中产生了感应电流，线圈与条形磁铁会发生相互作用，根据楞次定律的推论“来拒去留”可知，在将磁铁插入线圈(无论是匀速、加速还是减速)的过程中，线圈与磁铁相互排斥，导致电子秤的示数大于m0，在抽出磁铁(无论是匀速、加速还是减速)的过程中，线圈与磁铁相互吸引，导
7、致电子秤的示数小于m0，A、B错误；根据楞次定律可判断，将一条形磁铁的N极插向线圈时，线圈中产生的感应电流方向为逆时针方向(俯视)，C正确，D错误。7.如图是电磁冲击钻的原理示意图，若发现静止的钻头M突然向右运动，则可能是()A开关S由闭合到断开的瞬间B开关S由断开到闭合的瞬间C保持开关S闭合，滑动变阻器滑片P加速向右滑动D保持开关S闭合，滑动变阻器滑片P减速向右滑动【解析】选B。由楞次定律可知只有穿过钻头M的磁通量增加时，钻头才会向右运动，远离左侧线圈，所以只有B选项才能让穿过线圈M的磁通量增加，B正确。 8. (多选)如图所示是研究性学习小组的同学设计的防止电梯坠落的应急安全装置，在电梯轿
8、厢上安装上永久磁铁，电梯的井壁上铺设线圈，能在电梯突然坠落时减小对人员的伤害。关于该装置，下列说法正确的是()A当电梯突然坠落时，该安全装置可起到阻碍电梯下落的作用B当电梯突然坠落时，该安全装置可使电梯停在空中C当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时，闭合线圈A、B中电流方向相同D当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时，闭合线圈A、B都在阻碍电梯下落【解析】选A、D。若电梯突然坠落，将线圈闭合时，线圈内的磁感应强度发生变化，将在线圈中产生感应电流，感应电流会阻碍磁铁的相对运动，可起到应急避险作用，选项A正确；感应电流会阻碍磁铁的相对运动，但不能阻止磁铁的运动，选项B错误；当电梯坠落至永久磁铁在如图位置时，
9、闭合线圈A中向上的磁场减弱，感应电流的方向从上向下看是逆时针方向，B中向上的磁场增强，感应电流的方向从上向下看是顺时针方向，可知A与B中感应电流方向相反，选项C错误；当电梯坠落至永久磁铁在如图位置时，闭合线圈A、B都在阻碍电梯下落，选项D正确。9(创新题)某些物质在低温下会发生“零电阻”现象，这被称为物质的超导电性，具有超导电性的材料称为超导体。根据超导体的“零电阻”特性，人们猜测：磁场中的超导体，其内部的磁通量必须保持不变，否则会产生涡旋电场，导致超导体内的自由电荷在电场力作用下不断加速而使得电流越来越大不可控制。但是，实验结果与人们的猜测是不同的：磁场中的超导体能将磁场完全排斥在超导体外，
10、即内部没有磁通量，超导体的这种特性叫作“完全抗磁性”(迈斯纳效应)。现在有两个实验方案：(甲)如图所示，先将一个金属球放入匀强磁场中，等稳定后再降温使其成为超导球并保持低温环境，然后撤去该磁场；(乙)先将该金属球降低温度直至成为超导球，保持低温环境加上匀强磁场，待球稳定后再将磁场撤去。根据以上信息，试判断上述两组实验中球内磁场的最终情况是下图中的哪一组()【解析】选C。题目中两个球最后均通过降温变为超导体，由于迈斯纳效应，小球的磁通量为零，考虑球的立体特性，内部没有磁感线穿过，故A、B、D错误，C正确。10(2021大同模拟)在日常生活中，比如摩托车和汽车上装有的磁性转速表就是利用了电磁驱动原
11、理。如图所示是磁性式转速表及其原理图，关于磁性式转速表的电磁驱动原理，下列说法正确的是()A铝盘接通电源，通有电流的铝盘在磁场作用下带动指针转动B永久磁体随转轴转动产生运动的磁场，在铝盘中产生感应电流，感应电流使铝盘受磁场力而转动C铝盘转动的方向与永久磁体转动方向相反D由于铝盘和永久磁体被同转轴带动，所以两者转动是完全同步的【解析】选B。当永久磁体随转轴转动时，产生转动的磁场在铝盘中会产生感应电流，这时永久磁体的磁场会对铝盘上的感应电流有力的作用，并产生一个转动的力矩，使指针转动，由于弹簧游丝的反力矩，会使指针稳定指在某一刻度上，A错误，B正确；该转速表运用了电磁感应原理，由楞次定律知，铝盘磁
12、场总是阻碍永久磁体转动，要减小穿过铝盘的磁通量，应使永久磁体转动方向与铝盘转动方向相同，C错误；永久磁体固定在转轴上，铝盘固定在指针轴上，铝盘和永久磁体不是被同转轴带动，所以两者转动不是同步的，D错误。故选B。11.如图，把一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接，将一金属套环置于线圈L上，且使铁芯穿过套环。则闭合开关S的瞬间()A套环将保持静止，套环内无电流流过B套环将保持静止，套环内的电流与线圈内的电流方向相同C套环将向上跳起，套环内的电流与线圈内的电流方向相反D套环将向上跳起，套环内的电流与线圈内的电流方向相同【解析】选C。闭合开关S的瞬间，线圈和铁芯中的磁场增强，则闭合套环中的磁通量
13、增加，根据楞次定律可知，套环中将产生感应电流，且感应电流产生的磁场与线圈中的磁场方向相反，所以套环受到斥力作用向上跳起，又根据右手螺旋定则可知，感应电流的方向与线圈中电流的方向相反，故A、B、D错误，C正确。12(多选)竖直放置的长直密绕螺线管接入如图甲所示的电路中，通有俯视顺时针方向的电流，其大小按图乙所示的规律变化。螺线管内中间位置固定有一水平放置的硬质闭合金属小圆环(未画出)，圆环轴线与螺线管轴线重合。下列说法正确的是()A.t时刻，圆环有扩张的趋势Bt时刻，圆环有收缩的趋势Ct和t时刻，圆环内的感应电流大小相等Dt时刻，圆环内有俯视逆时针方向的感应电流【解析】选B、C。t时刻，线圈中通
14、有顺时针逐渐增大的电流，则线圈中由电流产生的磁场向下且逐渐增加。由楞次定律可知，圆环有收缩的趋势，A错误，B正确；t时刻，线圈中通有顺时针逐渐减小的电流，则线圈中由电流产生的磁场向下且逐渐减小，由楞次定律可知，圆环中的感应电流为顺时针，D错误；t和t时刻，线圈中电流的变化率一致，即由线圈电流产生的磁场变化率一致，则圈环中的感应电流大小相等，C正确。【加固训练】(多选)如图(a)，螺线管内有平行于轴线的外加匀强磁场，以图中箭头所示方向为其正方向。螺线管与导线框abcd相连，导线框内有一小金属圆环L，圆环与导线框在同一平面内。当螺线管内的磁感应强度B随时间t按图(b)所示规律变化时()A.在t1t
15、2时间内，L有收缩趋势B.在t2t3时间内，L有扩张趋势C.在t2t3时间内，L内有逆时针方向的感应电流D.在t3t4时间内，L内有顺时针方向的感应电流【解析】选A、D。在t1t2时间内，外加磁场磁感应强度增加且斜率变大，则在导线框中产生沿顺时针方向增加的电流，该电流激发出增加的磁场，该磁场通过圆环，在圆环内产生感应电流，根据结论“增缩减扩”可以判定圆环有收缩趋势， A正确；在t2t3时间内，外加磁场均匀变化，在导线框中产生稳定电流，该电流激发出稳定磁场，通过圆环磁通量不变，圆环中没有感应电流，B、C错误；在t3t4时间内，外加磁场向下减小，且斜率也减小，在导线框中产生沿顺时针方向减小的电流，
16、该电流激发出向内减小的磁场，故圆环内产生顺时针方向电流，D正确。13(多选)某同学自制的简易电动机示意图如图所示。矩形线圈由一根漆包线绕制而成，漆包线的两端分别从线圈的一组对边的中间位置引出，并作为线圈的转轴。将线圈架在两个金属支架之间，线圈平面位于竖直面内，永磁铁置于线圈下方。为了使电池与两金属支架连接后线圈能连续转动起来，该同学应将()A左、右转轴下侧的绝缘漆都刮掉B左、右转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉C左转轴上侧的绝缘漆刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉D左转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉【解析】选A、D。当左、右转轴下侧的绝缘漆都刮掉或左转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉、右转轴下侧绝
17、缘漆刮掉，通电后根据左手定则可知下边受到的安培力方向垂直于纸面向里，线圈开始转动，在前半周转动过程中，线圈中有电流，安培力做正功，后半周电路中没有电流，安培力不做功，由于惯性线圈能够连续转动， A、D正确；当左、右转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉，线圈中电流始终存在，安培力先做正功后做负功，但同时重力做负功，因此在转过一半前线圈的速度即减为0，线圈只能摆动，B错误；左右转轴不能同时接通电源，始终无法形成闭合回路，电路中无电流，不会转动，C错误。14. (创新题)(2020西城区模拟) 磁单极子是物理学家设想的一种仅带有单一磁极(N极或S极)的粒子，它们的磁感线分布类似于点电荷的电场线分布，目前科学家
18、还没有证实磁单极子的存在。若自然界中存在磁单极子，以其为球心画出两个球面1和2，如图所示，a点位于球面1上，b点位于球面2上，则下列说法正确的是()Aa点比b点的磁感应强度大Ba点比b点的磁感应强度小C球面1比球面2的磁通量大D球面1比球面2的磁通量小【解题指导】(1)距离磁源越近磁感应强度越大。(2)磁通量大小可以用穿过两球面的磁感线条数多少来判断。【解析】选A。由于磁感线的分布类似于点电荷的电场线分布，磁感线越密集的地方，磁感应强度越大，A正确，B错误；由于磁感线都是向外的，中间没有断开，穿过两个面的磁感线的条数相等，因此两个面的磁通量相等，C、D错误。15(多选)如图甲所示，等离子气流(
19、由高温高压的等电量的正、负离子组成)由左方连续不断地以速度v0射入P1 和P2 两极板间的匀强磁场中，ab直导线与P1 、P2 相连接，线圈A与直导线cd相连接，线圈A内存在如图乙所示的变化磁场，且磁感应强度B的正方向规定为向左，则下列叙述正确的是()A.01 s内ab、cd导线互相排斥B12 s内ab、cd导线互相吸引C23 s内ab、cd导线互相排斥D34 s内ab、cd导线互相吸引【解析】选B、C。左侧实际上为等离子体发电机，将在ab中形成从a到b的电流，由图乙可知，02 s内线圈A中磁场均匀变化，根据楞次定律可知将形成从c到d的电流，同理24 s形成从d到c的电流，且电流大小不变，故0
20、2 s内电流同向，相互吸引，24 s内电流反向，相互排斥，A、D错误，B、C正确。16.如图在竖直方向上的两个匀强磁场B1和B2中，各放入一个完全一样的水平金属圆盘a和b，它们可绕竖直轴自由转动。用导线将a盘中心与b盘边缘相连，b盘中心与a盘边缘相连。从上向下看，当a盘总是顺时针转动时()Ab盘总是逆时针转动B若B1、B2同向，b盘顺时针转动C若B1、B2反向，b盘顺时针转动Db盘总是顺时针转动【解析】选C。若B1、B2都竖直向上，从上向下看，当a盘顺时针转动时，其半径切割磁感线，感应电流为aObOa；b盘电流为bO，根据左手定则，安培力沿逆时针方向(俯视)；若B1、B2都竖直向下，从上向下看，当a盘顺时针转动时，其半径切割磁感线，感应电流为OaObO；b盘电流为Ob，根据左手定则，安培力沿逆时针方向(俯视)；若B1向上，B2向下，从上向下看，当a盘顺时针转动时，其半径切割磁感线，感应电流为aObOa；b盘电流为bO，根据左手定则，安培力沿顺时针方向(俯视)；若B1向下，B2向上，从上向下看，当a盘顺时针转动时，其半径切割磁感线，感应电流为OaObO；b盘电流为Ob，根据左手定则，安培力沿顺时针方向(俯视)，A、B、D错误，C正确。