1、第十章电磁感应第1讲电磁感应现象楞次定律 一、选择题(每小题6分,共60分)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(D)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】只要穿过闭合电路的磁通量发生变化,电路中就会产生感应电流,A、B、C项中在观察电流表时,闭合电路中磁通量均不发
2、生变化,不满足产生感应电流的条件;在给线圈通电、断电瞬间,会引起闭合电路磁通量发生变化,产生感应电流,D项正确。2.(2015哈尔滨模拟)直导线ab放在如图所示的水平导体框架上,构成一个闭合回路,长直导线cd和框架处在同一个平面内,且cd和ab平行,当cd中通有电流时,发现ab向左滑动,关于cd中的电流下列说法正确的是(B)A.电流肯定在增大,不论电流是什么方向B.电流肯定在减小,不论电流是什么方向C.电流大小恒定,方向由c到dD.电流大小恒定,方向由d到c【解析】ab向左滑动,说明通过回路的磁通量在减小,通过回路的磁感应强度在减弱,通过cd的电流在减小,与电流方向无关,B项正确。3.如图所示
3、,均匀带正电的绝缘圆环a与金属圆环b同心共面放置,当a绕O点在其所在平面内旋转时,b中产生顺时针方向的感应电流,且具有收缩趋势,由此可知,圆环a(B)A.顺时针加速旋转B.顺时针减速旋转C.逆时针加速旋转D.逆时针减速旋转【解析】由楞次定律可知,欲使b中产生顺时针电流,则a环内磁场应向里减弱或向外增强,a环的旋转情况应该是顺时针减速或逆时针加速,由于b环又有收缩趋势,说明a环外部磁场向外,内部向里,则a环应顺时针减速旋转,B项正确。4.(2015郑州模拟)如图所示,圆环形导体线圈a平放在水平桌面上,在a的正上方固定一竖直螺线管b,二者轴线重合,螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路。若将
4、滑动变阻器的滑片P向上滑动,下面说法中正确的是(C)A.穿过线圈a的磁通量变大B.线圈a有收缩的趋势C.线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流D.线圈a对水平桌面的压力FN将增大【解析】P向上滑动,回路电阻增大,电流减小,磁场减弱,穿过线圈a的磁通量变小,根据楞次定律,a环有扩张的趋势,A、B项错误;由于a环中磁场方向向下,磁通量减小,根据楞次定律知a环中感应电流应为俯视顺时针方向,C项正确;由右手螺旋定则判断b的下端为N极,由楞次定律可知,a中感应电流的磁场向下,则a的上端可看成S极,a、b会互相吸引,可知a环对水平桌面的压力FN减小,D项错误。5.(2016绵阳一诊)现将电池组、滑动变阻器
5、、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关如图所示连接。下列说法中正确的是(A)A.开关闭合后,线圈A插入或拔出时都会引起电流计指针偏转B.线圈A插入线圈B中后,开关闭合和断开的瞬间电流计指针均不会偏转C.开关闭合后,滑动变阻器的滑片P匀速滑动,会使电流计指针静止在中央零刻度D.开关闭合后,只有滑动变阻器的滑片P加速滑动,电流计指针才能偏转【解析】开关闭合后,线圈A插入或拔出都会引起穿过线圈B的磁通量发生变化,从而使电流计指针偏转,A项正确;线圈A插入线圈B中后,开关闭合和断开的瞬间,线圈B的磁通量会发生变化,电流计指针会偏转,B项错误;开关闭合后,滑动变阻器的滑片P无论匀速滑动还是加速滑动,都会
6、导致线圈A的电流发生变化,从而引起线圈B的磁通量变化,电流计指针都会发生偏转,C、D项错误。6.如图,通电导线MN与单匝矩形线圈abcd共面,位置靠近ab且相互绝缘。当MN中电流突然减小时,线圈所受安培力的合力方向(B)A.向左B.向右C.垂直纸面向外D.垂直纸面向里【解析】因为导线MN靠近ab,由图可知,线圈中等效合磁场为垂直纸面向里,当MN中电流减小时,由楞次定律可知感应电流的磁场阻碍磁通量的减小,故线圈向右运动,所受安培力的合力向右,B项正确。7.(2015惠州调研)(多选)闭合回路由电阻R与导线组成,其内部磁场大小按B-t图变化,方向如图所示,则回路中(AC)A.电流方向为顺时针方向B
7、.电流强度越来越大C.磁通量的变化率恒定不变D.产生的感应电动势越来越大【解析】由图象可知,磁感应强度随时间均匀增大,则由=BS可知,磁通量随时间均匀增加,故其变化率恒定不变,C项正确;磁感应强度增大,由楞次定律可知,电流方向为顺时针,A项正确;由法拉第电磁感应定律可知,E=,故感应电动势保持不变,电流强度不变,B、D项错误。8.(2015茂名模拟)(多选)如图所示,AOC是光滑的金属轨道,AO沿竖直方向,OC沿水平方向,PQ是一根金属直杆如图立在导轨上,OPOQ,直杆从图示位置由静止开始在重力作用下运动,运动过程中Q端始终在OC上,P端始终在AO上,直到完全落在OC上,空间存在着垂直纸面向外
8、的匀强磁场。则在PQ棒滑动的过程中,下列判断正确的是(BD)A.感应电流的方向始终由PQB.感应电流的方向先由PQ,再由QPC.PQ受磁场力的方向垂直于棒向左D.PQ受磁场力的方向垂直于棒先向左,再向右【解析】由数学知识,可知在PQ滑动的过程中,OPQ的面积先变大后变小,因此穿过闭合回路的磁通量先变大后变小,则根据楞次定律,可知电流方向先是PQ,后是QP,A项错误,B项正确;由左手定则判断,PQ受磁场力先垂直于棒向左,再向右,C项错误,D项正确。9.(2015南京模拟)(多选)匀强磁场方向垂直纸面,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
9、环平面位于纸面内,如图乙所示。令I1、I2、I3分别表示Oa、ab、bc段的感应电流,f1、f2、f3分别表示电流为I1、I2、I3时,金属环上很小一段受到的安培力。则(AD)A.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,f3方向指向圆心【解析】在Oa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段产生的感应电流的方向是顺时针的,A项正确,B项错误;根据左手定则可判断Oa、ab、bc段对应金属圆环上很小一段受到的安培力的方向,f1、f3方向指向圆心,
10、而f2背离圆心向外,C项错误,D项正确。10.(多选)如图所示,一个矩形线框从匀强磁场的上方自由落下,进入匀强磁场中,然后再从磁场中穿出。已知匀强磁场区域的宽度L大于线框的高度h,下列说法正确的是(AC)A.线框只在进入和穿出磁场的过程中,才有感应电流产生B.线框从进入到穿出磁场的整个过程中,都有感应电流产生C.线框在进入和穿出磁场的过程中,都是机械能转化成电能D.整个线框都在磁场中运动时,机械能转化成电能【解析】产生感应电流的条件是穿过闭合回路的磁通量发生变化,线框全部在磁场中时,磁通量不变,不产生感应电流,B、D项错误;线框进入和穿出磁场的过程中磁通量发生变化,产生了感应电流,故A项正确;
11、在产生感应电流的过程中线框消耗了机械能,故C项正确。二、计算题(每小题20分,共40分)11.如图所示,固定于水平面上的金属架CDEF处在竖直向下的匀强磁场中,金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动。t=0时,磁感应强度为B0,此时MN到达的位置使MDEN构成一个边长为l的正方形。为使MN棒中不产生感应电流,从t=0开始,磁感应强度B应怎样随时间t变化?请推导出这种情况下B与t的关系式。解:要使MN棒中不产生感应电流,应使穿过线圈平面的磁通量不发生变化,在t=0时刻,穿过线圈平面的磁通量1=B0S=B0l2设t时刻的磁感应强度为B,此时磁通量2=Bl(l+vt)由1=2,得B=12.(2016
12、安徽池州第一中学月考)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象;(10分)(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。(10分)解: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,S=lvt,最后为=BS=Bl2线框在磁场中运动阶段:t为线框磁通量=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(2)线框进入磁场阶段,只有ab边切割磁感线。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,由右手定则可知,感应电流方向为顺时针方向。