第1講電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律A組基礎(chǔ)過關(guān)1.如圖所示,一個(gè)金屬圓環(huán)水平放置在豎直向上的無限大勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,能使圓環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流的做法是()A.使勻強(qiáng)磁場(chǎng)均勻減弱B.保持圓環(huán)水平并在磁場(chǎng)中上下移動(dòng)C.保持圓環(huán)水平并在磁場(chǎng)中左右移動(dòng)D.保持圓環(huán)水平并使圓環(huán)繞過圓心的豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)答案A使勻強(qiáng)磁場(chǎng)均勻減弱,則穿過圓環(huán)的磁通量減小,能夠產(chǎn)生感應(yīng)電流;保持圓環(huán)水平并在磁場(chǎng)中上下、左右移動(dòng)或使圓環(huán)繞過圓心的豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),穿過圓環(huán)的磁通量不變,不能產(chǎn)生感應(yīng)電流。2.如圖所示,一個(gè)U形金屬導(dǎo)軌水平放置,其上放有一個(gè)金屬導(dǎo)體棒ab,有一個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)斜向上穿過軌道平面,且與豎直方向的夾角為(0<<90°)。在下列各過程中,一定能在軌道回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流的是()A.ab向右運(yùn)動(dòng),同時(shí)使減小B.使磁感應(yīng)強(qiáng)度B減小,同時(shí)也減小C.ab向左運(yùn)動(dòng),同時(shí)增大磁感應(yīng)強(qiáng)度BD.ab向右運(yùn)動(dòng),同時(shí)增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B和答案A設(shè)此時(shí)回路面積為S,由題意得磁通量=BScos。對(duì)A項(xiàng)有:S增大,減小,cos增大,則增大,回路中一定產(chǎn)生感應(yīng)電流,A符合題意;對(duì)B項(xiàng)有:B減小,減小,cos增大,則可能不變,B不符合題意;對(duì)C項(xiàng)有:S減小,B增大,則可能不變,C不符合題意;對(duì)D項(xiàng)有:S增大,B增大,增大,cos減小,則可能不變,D不符合題意。3.(多選)(2019吉林長(zhǎng)春月考)如圖,勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于軟導(dǎo)線回路平面,由于磁場(chǎng)發(fā)生變化,回路變?yōu)閳A形。則該磁場(chǎng)()A.逐漸增強(qiáng),方向向外B.逐漸增強(qiáng),方向向里C.逐漸減弱,方向向外D.逐漸減弱,方向向里答案CD回路變?yōu)閳A形,面積增大,說明磁場(chǎng)逐漸減弱,而磁場(chǎng)方向可能向外,也可能向里,故選項(xiàng)C、D正確。4.如圖所示,兩個(gè)單匝線圈a、b的半徑分別為r和2r。圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)B的邊緣恰好與a線圈重合,則穿過a、b兩線圈的磁通量之比為()A.11B.12C.14D.41答案A由題圖可知,穿過a、b兩個(gè)線圈的磁通量均為=B·r2,因此磁通量之比為11,A項(xiàng)正確。5.如圖所示,通有恒定電流的導(dǎo)線MN與閉合金屬框共面,第一次將金屬框由位置平移到位置,第二次將金屬框繞cd邊翻轉(zhuǎn)到位置,設(shè)先后兩次通過金屬框的磁通量變化量大小分別為1和2,則()A.1>2,兩次運(yùn)動(dòng)中金屬框中均有沿adcba方向的電流產(chǎn)生B.1=2,兩次運(yùn)動(dòng)中金屬框中均有沿abcda方向的電流產(chǎn)生C.1<2,兩次運(yùn)動(dòng)中金屬框中均有沿adcba方向的電流產(chǎn)生D.1<2,兩次運(yùn)動(dòng)中金屬框中均有沿abcda方向的電流產(chǎn)生答案C設(shè)金屬框在位置時(shí)通過金屬框的磁通量為1,金屬框在位置時(shí)通過金屬框的磁通量為2,由題可知1=|2-1|,2=|-2-1|,所以通過金屬框的磁通量變化量大小1<2;由安培定則知兩次通過金屬框的向里的磁通量均減小,所以由楞次定律知兩次運(yùn)動(dòng)中金屬框中均有沿adcba方向的電流,C對(duì)。6.(多選)如圖所示,磁場(chǎng)垂直于紙面,磁感應(yīng)強(qiáng)度在豎直方向均勻分布,在水平方向非均勻分布。一銅制圓環(huán)用絲線懸掛于O點(diǎn),將圓環(huán)拉至位置a后無初速度釋放,在圓環(huán)從a擺向b的過程中()A.感應(yīng)電流方向先逆時(shí)針后順時(shí)針再逆時(shí)針B.感應(yīng)電流方向一直是逆時(shí)針C.安培力方向始終與速度方向相反D.安培力方向始終沿水平方向答案AD從磁場(chǎng)分布可看出:左側(cè)向里的磁場(chǎng)從左向右越來越強(qiáng),右側(cè)向外的磁場(chǎng)從左向右越來越弱。所以,圓環(huán)從位置a運(yùn)動(dòng)到磁場(chǎng)分界線前,磁通量向里增大,由楞次定律知,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向相反即向外,由安培定則知,感應(yīng)電流沿逆時(shí)針方向;同理,跨越分界線過程中,磁通量由向里最大變?yōu)橄蛲庾畲?感應(yīng)電流沿順時(shí)針方向;繼續(xù)擺到b的過程中,磁通量向外減小,感應(yīng)電流沿逆時(shí)針方向,A正確,B錯(cuò)誤。由于圓環(huán)所在處的磁場(chǎng)上下對(duì)稱,圓環(huán)等效水平部分所受安培力使圓環(huán)在豎直方向平衡,所以總的安培力沿水平方向,故D正確,C錯(cuò)誤。7.(2018湖南長(zhǎng)沙長(zhǎng)郡中學(xué)月考)如圖所示,A為水平放置的橡膠圓盤,在其側(cè)面均勻分布有負(fù)電荷,在A正上方用絕緣絲線懸掛一個(gè)金屬圓環(huán)B(絲線未畫出),使B的環(huán)面與圓盤A平行,其軸線與圓盤A的軸線重合?，F(xiàn)使圓盤A由靜止開始繞其軸線按圖中箭頭方向加速轉(zhuǎn)動(dòng),則()A.金屬圓環(huán)B有擴(kuò)張的趨勢(shì),絲線受到的拉力增大B.金屬圓環(huán)B有收縮的趨勢(shì),絲線受到的拉力減小C.金屬圓環(huán)B有擴(kuò)張的趨勢(shì),絲線受到的拉力減小D.金屬圓環(huán)B有收縮的趨勢(shì),絲線受到的拉力增大答案B帶電圓盤A加速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),形成順時(shí)針方向(從上往下看)的電流,根據(jù)安培定則可知,在圓盤上方形成的磁場(chǎng)方向向下,由于加速轉(zhuǎn)動(dòng),所以電流增大,磁場(chǎng)增強(qiáng),穿過金屬圓環(huán)B的磁通量增大,根據(jù)楞次定律可知,金屬圓環(huán)B有收縮的趨勢(shì),且金屬圓環(huán)B有向上運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì),所以絲線受到的拉力減小,故選B。8.(多選)如圖所示,光滑平行金屬導(dǎo)軌PP'和QQ'都處于同一水平面內(nèi),P和Q之間連接一電阻R,整個(gè)裝置處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中?，F(xiàn)垂直于導(dǎo)軌放置一根導(dǎo)體棒MN,用一水平向右的力F拉動(dòng)導(dǎo)體棒MN,以下關(guān)于導(dǎo)體棒MN中感應(yīng)電流方向和它所受安培力的方向的說法正確的是()A.感應(yīng)電流方向是NMB.感應(yīng)電流方向是MNC.安培力水平向左D.安培力水平向右答案AC由右手定則易知,導(dǎo)體棒MN中感應(yīng)電流的方向是NM,再由左手定則可知,導(dǎo)體棒MN所受安培力方向垂直棒水平向左。9.美國(guó)大眾科學(xué)月刊網(wǎng)站報(bào)道,美國(guó)明尼蘇達(dá)大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)。一種具有獨(dú)特屬性的新型合金能夠?qū)?nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能。具體而言,只要略微提高溫度,這種合金就會(huì)變成強(qiáng)磁性合金,從而使環(huán)繞它的線圈中產(chǎn)生電流,其簡(jiǎn)化模型如圖所示。A為圓柱形合金材料,B為線圈,套在圓柱形合金材料上,線圈的半徑大于合金材料的半徑。現(xiàn)對(duì)A進(jìn)行加熱,則()A.B中將產(chǎn)生逆時(shí)針方向的電流B.B中將產(chǎn)生順時(shí)針方向的電流C.B線圈有收縮的趨勢(shì)D.B線圈有擴(kuò)張的趨勢(shì)答案D合金材料加熱后,合金材料成為磁體,通過線圈B的磁通量增大,由于線圈B內(nèi)有兩個(gè)方向的磁場(chǎng),由楞次定律可知線圈只有擴(kuò)張,才能阻礙磁通量的變化,故C錯(cuò)誤,D正確;由于不知道極性,無法判斷感應(yīng)電流的方向,A、B錯(cuò)誤。10.(多選)如圖所示,水平銅圓盤與沿其軸線的豎直金屬桿固定連接,并可一同繞圓盤中心軸線自由轉(zhuǎn)動(dòng)。a接線柱通過導(dǎo)線與金屬桿連通,b接線柱通過電刷與圓盤邊緣接觸良好,方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)穿過整個(gè)圓盤,則()A.若使圓盤沿圖示方向轉(zhuǎn)動(dòng),b接線柱處電勢(shì)高、a接線柱處電勢(shì)低B.若使圓盤沿圖示方向轉(zhuǎn)動(dòng),a接線柱處電勢(shì)高、b接線柱處電勢(shì)低C.若使a接電源正極、b接電源負(fù)極,圓盤將沿圖示方向轉(zhuǎn)動(dòng)D.若使b接電源正極、a接電源負(fù)極,圓盤將沿圖示方向轉(zhuǎn)動(dòng)答案BC若使圓盤沿圖示方向轉(zhuǎn)動(dòng),根據(jù)右手定則可知感應(yīng)電流由圓盤邊緣流向豎直金屬桿;而切割磁感線的導(dǎo)體相當(dāng)于電源,在電源內(nèi)部電流從低電勢(shì)處流向高電勢(shì)處,則a接線柱處電勢(shì)高,b接線柱處電勢(shì)低,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,選項(xiàng)B正確;若a接電源正極、b接電源負(fù)極,電流從金屬桿流向圓盤邊緣,根據(jù)左手定則可知,圓盤在安培力作用下將沿圖示方向轉(zhuǎn)動(dòng),選項(xiàng)C正確;若b接電源正極、a接電源負(fù)極,電流從圓盤邊緣流向金屬桿,根據(jù)左手定則,圓盤在安培力作用下將沿與圖示方向相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng),選項(xiàng)D錯(cuò)誤。11.如圖,一質(zhì)量為m的條形磁鐵用細(xì)線懸掛在天花板上,細(xì)線從一水平金屬圓環(huán)中穿過?，F(xiàn)將環(huán)從位置釋放,環(huán)經(jīng)過磁鐵到達(dá)位置。設(shè)環(huán)經(jīng)過磁鐵上端和下端附近時(shí)細(xì)線的張力分別為T1和T2,重力加速度大小為g,則()A.T1>mg,T2>mgB.T1<mg,T2<mgC.T1>mg,T2<mgD.T1<mg,T2>mg答案A金屬圓環(huán)從位置到位置過程中,由楞次定律的推廣含義可知,感應(yīng)電流的效果總是阻礙引起感應(yīng)電流的原因。原因是環(huán)向下運(yùn)動(dòng),則環(huán)所受的安培力始終向上,由牛頓第三定律可知,圓環(huán)對(duì)磁鐵的作用力始終向下,所以選項(xiàng)A正確。B組能力提升12.(多選)(2019湖南株洲質(zhì)檢)如圖甲所示,等離子氣流由左邊以如圖甲所示的速度v0連續(xù)射入P1和P2兩金屬板間的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,ab直導(dǎo)線與P1、P2相連,線圈A與直導(dǎo)線cd相連。線圈A內(nèi)有如圖乙所示的變化磁場(chǎng),且規(guī)定向左為磁感應(yīng)強(qiáng)度B的正方向,如圖甲所示。則下列說法正確的是()A.01s內(nèi)ab、cd導(dǎo)線互相排斥B.12s內(nèi)ab、cd導(dǎo)線互相排斥C.23s內(nèi)ab、cd導(dǎo)線互相排斥D.34s內(nèi)ab、cd導(dǎo)線互相排斥答案CD由題圖甲左側(cè)電路結(jié)合左手定則可以判斷ab中電流方向?yàn)橛蒩到b;由題圖甲右側(cè)電路及題圖乙結(jié)合楞次定律及安培定則可以判斷,02s內(nèi)cd中感應(yīng)電流方向?yàn)橛蒫到d,跟ab中的電流同向,因此ab、cd相互吸引,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤。24s內(nèi)cd中感應(yīng)電流方向?yàn)橛蒬到c,跟ab中電流反向,因此ab、cd相互排斥,選項(xiàng)C、D正確。13.(多選)勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直紙面,規(guī)定垂直紙面向里的方向?yàn)檎?磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖甲所示。在磁場(chǎng)中有一細(xì)金屬圓環(huán),圓環(huán)平面位于紙面內(nèi),如圖乙所示。令I(lǐng)1、I2、I3分別表示Oa、ab、bc段的感應(yīng)電流,f1、 f2、 f3分別表示電流為I1、I2、I3時(shí),金屬環(huán)上很小一段受到的安培力。則()A.I1沿逆時(shí)針方向,I2沿順時(shí)針方向B.I2沿逆時(shí)針方向,I3沿順時(shí)針方向C.f1方向指向圓心,f2方向指向圓心D.f2方向背離圓心向外,f3方向指向圓心答案AD在Oa段,磁場(chǎng)方向垂直紙面向里且均勻增強(qiáng),根據(jù)楞次定律和安培定則可判斷產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向沿逆時(shí)針方向,同理,可知ab、bc段產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向均沿順時(shí)針方向,A正確,B錯(cuò)誤;根據(jù)左手定則可判斷Oa、ab、bc段金屬圓環(huán)上很小一段受到的安培力的方向,f1、 f3方向指向圓心,而f2方向背離圓心向外,C錯(cuò)誤,D正確。14.(多選)1824年,法國(guó)科學(xué)家阿拉果完成了著名的“圓盤實(shí)驗(yàn)”。實(shí)驗(yàn)中將一銅圓盤水平放置,在其中心正上方用柔軟細(xì)線懸掛一枚可以自由旋轉(zhuǎn)的磁針,如圖所示。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),當(dāng)圓盤在磁針的磁場(chǎng)中繞過圓盤中心的豎直軸旋轉(zhuǎn)時(shí),磁針也隨著一起轉(zhuǎn)動(dòng)起來,但略有滯后。下列說法正確的是()A.圓盤上產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)B.圓盤內(nèi)的渦電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng)C.在圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中,磁針的磁場(chǎng)穿過整個(gè)圓盤的磁通量發(fā)生了變化D.圓盤中的自由電子隨圓盤一起運(yùn)動(dòng)形成電流,此電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng)答案AB如圖所示,將銅圓盤等效為無數(shù)個(gè)長(zhǎng)方形線圈的組合,則每個(gè)線圈繞OO'軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),均有感應(yīng)電流產(chǎn)生,這些感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)小磁針有作用力,從而使小磁針轉(zhuǎn)動(dòng)起來,可見A、B均正確。由上述分析可見,感應(yīng)電流的方向與圓盤的轉(zhuǎn)動(dòng)方向并不一致,故D錯(cuò)。由對(duì)稱性可見,穿過整個(gè)圓盤的磁通量始終為零,故C錯(cuò)。15.(多選)如圖所示,一個(gè)閉合三角形導(dǎo)線框ABC位于豎直平面內(nèi),其下方(略靠前)固定一根與導(dǎo)線框平面平行、并與導(dǎo)線框底邊BC平行的水平直導(dǎo)線,導(dǎo)線中通以圖示方向的恒定電流。釋放導(dǎo)線框,它由實(shí)線位置下落到虛線位置未發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng),在此過程中()A.導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的方向依次為ACBAABCAACBAB.導(dǎo)線框內(nèi)的磁通量為零時(shí),感應(yīng)電流卻不為零C.導(dǎo)線框所受安培力的合力方向依次為向上向下向上D.導(dǎo)線框所受安培力的合力為零,做自由落體運(yùn)動(dòng)答案AB根據(jù)安培定則可知導(dǎo)線上方的磁場(chǎng)方向垂直于紙面向外,下方的磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里,而且越靠近導(dǎo)線磁場(chǎng)越強(qiáng),所以閉合導(dǎo)線框ABC在下落過程中,導(dǎo)線框內(nèi)磁通量垂直于紙面向外且先逐漸增大,當(dāng)BC邊與導(dǎo)線處于同一水平面時(shí),達(dá)到最大,再向下運(yùn)動(dòng),導(dǎo)線框內(nèi)磁通量垂直于紙面向外且逐漸減小至零,然后隨著導(dǎo)線框的下落,導(dǎo)線框內(nèi)磁通量垂直于紙面向里且逐漸增大,當(dāng)?shù)竭_(dá)某一位置時(shí),達(dá)到最大,繼續(xù)下落時(shí),導(dǎo)線框內(nèi)磁通量垂直于紙面向里且逐漸減小,根據(jù)楞次定律可知,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向先向里,再向外,最后向里,再由安培定則可知導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的方向依次為ACBAABCAACBA,A正確;導(dǎo)線框在下落過程中,穿過導(dǎo)線框的磁通量時(shí)刻都在變化,當(dāng)導(dǎo)線框內(nèi)的磁通量為零時(shí),仍有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生,所以感應(yīng)電流不為零,B正確;根據(jù)對(duì)楞次定律的理解,感應(yīng)電流的效果總是阻礙導(dǎo)體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng),由于導(dǎo)線框一直向下運(yùn)動(dòng),所以導(dǎo)線框所受安培力的合力方向一直向上,大小不為零,導(dǎo)線框不做自由落體運(yùn)動(dòng),C、D錯(cuò)誤。10