考點(diǎn)規(guī)范練31電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律一、單項(xiàng)選擇題1.在一空間有方向相反、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),如圖所示,垂直紙面向外的磁場(chǎng)分布在一半徑為a的圓形區(qū)域內(nèi),垂直紙面向里的磁場(chǎng)分布在除圓形區(qū)域外的整個(gè)區(qū)域,該平面內(nèi)有一半徑為b(b>2a)的圓形線圈,線圈平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直,線圈與半徑為a的圓形區(qū)域是同心圓。從某時(shí)刻起磁感應(yīng)強(qiáng)度大小減小到B2,則此過(guò)程中該線圈磁通量的變化量的大小為()A.12B(b2-a2)B.B(b2-2a2)C.B(b2-a2)D.12B(b2-2a2)答案D解析計(jì)算磁通量時(shí),磁感線既有垂直紙面向外的,又有垂直紙面向里的,所以可以取垂直紙面向里的方向?yàn)檎较颉４鸥袘?yīng)強(qiáng)度大小為B時(shí),線圈磁通量1=B(b2-a2)-Ba2,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2時(shí),線圈磁通量2=12B(b2-a2)-12Ba2,因而該線圈磁通量的變化量的大小為=|2-1|=12B(b2-2a2),故選項(xiàng)D正確。2.下圖中能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是()答案B解析根據(jù)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件,A項(xiàng)中,電路沒(méi)閉合,無(wú)感應(yīng)電流;B項(xiàng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度不變,面積增大,閉合電路的磁通量增大,有感應(yīng)電流;C項(xiàng)中,穿過(guò)線圈的磁感線相互抵消,恒為零,無(wú)感應(yīng)電流;D項(xiàng)中,磁通量不發(fā)生變化,無(wú)感應(yīng)電流。3.如圖所示,在一根豎直放置的銅管的正上方某處從靜止開(kāi)始釋放一個(gè)強(qiáng)磁體,在強(qiáng)磁體沿著銅管中心軸線穿過(guò)銅管的整個(gè)過(guò)程中,不計(jì)空氣阻力,那么()A.由于銅是非磁性材料,故強(qiáng)磁體運(yùn)動(dòng)的加速度始終等于重力加速度B.由于銅是金屬材料,能夠被磁化,使得強(qiáng)磁體進(jìn)入銅管時(shí)加速度大于重力加速度,離開(kāi)銅管時(shí)加速度小于重力加速度C.由于銅是金屬材料,在強(qiáng)磁體穿過(guò)銅管的整個(gè)過(guò)程中,銅管中都有感應(yīng)電流,加速度始終小于重力加速度D.由于銅是金屬材料,銅管可視為閉合回路,強(qiáng)磁體進(jìn)入和離開(kāi)銅管時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流,在進(jìn)入和離開(kāi)銅管時(shí)加速度都小于重力加速度,但在銅管內(nèi)部時(shí)加速度等于重力加速度答案C解析由于銅是金屬材料,在強(qiáng)磁體穿過(guò)銅管的整個(gè)過(guò)程中,銅管中都有感應(yīng)電流,阻礙強(qiáng)磁體運(yùn)動(dòng),從而使強(qiáng)磁體的加速度始終小于重力加速度,故C正確。4.阿明有一個(gè)磁浮玩具,其原理是利用電磁鐵產(chǎn)生磁性,讓具有磁性的玩偶穩(wěn)定地飄浮起來(lái),其構(gòu)造如圖所示。若圖中電源的電壓恒定,可變電阻為一可以隨意改變電阻大小的裝置,則下列敘述正確的是()A.電路中的電源必須是交流電源B.電路中的a端點(diǎn)必須連接直流電源的負(fù)極C.若增加環(huán)繞軟鐵的線圈匝數(shù),可增加玩偶飄浮的最大高度D.若將可變電阻的電阻值調(diào)大,可增加玩偶飄浮的最大高度答案C解析由題意可知,玩偶穩(wěn)定地飄浮,且其下端為N極,則電磁鐵上端為N極,再結(jié)合右手螺旋定則可得,電源需提供直流電,且a端點(diǎn)必須連接直流電源的正極,故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;增加線圈匝數(shù),可使得電磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)增強(qiáng),斥力增大,玩偶飄浮的最大高度變大,選項(xiàng)C正確;電阻變大,由歐姆定律知電流變小,電磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)變?nèi)?玩偶飄浮的最大高度變小,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。5.奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng),法拉第認(rèn)為磁也一定能生電,并進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)。如圖中環(huán)形物體是法拉第使用過(guò)的線圈,A、B兩線圈繞在同一個(gè)鐵環(huán)上,A與直流電源連接,B與靈敏電流表連接。實(shí)驗(yàn)時(shí)未發(fā)現(xiàn)電流表指針偏轉(zhuǎn),即沒(méi)有“磁生電”,其原因是()A.線圈A中的電流較小,產(chǎn)生的磁場(chǎng)不夠強(qiáng)B.線圈B中產(chǎn)生的電流很小,電流表指針偏轉(zhuǎn)不了C.線圈A中的電流是恒定電流,不會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)D.線圈A中的電流是恒定電流,產(chǎn)生穩(wěn)恒磁場(chǎng)答案D解析電流表與線圈B構(gòu)成閉合電路,當(dāng)線圈中磁通量發(fā)生變化時(shí),線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),從而可出現(xiàn)感應(yīng)電流。由于線圈A中的電流是恒定電流,產(chǎn)生穩(wěn)恒磁場(chǎng),所以線圈B中磁通量沒(méi)有變化,電流表指針不偏轉(zhuǎn),D正確。6.如圖所示,在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,有一質(zhì)量為m、阻值為R的閉合矩形金屬線框abcd用絕緣輕質(zhì)細(xì)桿懸掛在O點(diǎn),并可繞O點(diǎn)擺動(dòng)。金屬線框從右側(cè)某一位置靜止開(kāi)始釋放,在擺動(dòng)到左側(cè)最高點(diǎn)的過(guò)程中,細(xì)桿和金屬線框平面始終處于同一平面,且該平面垂直紙面。則線框中感應(yīng)電流的方向是()A.abcdaB.dcbadC.先是dcbad,后是abcdaD.先是abcda,后是dcbad答案B解析依題意,原磁場(chǎng)方向豎直向上。金屬線框從右側(cè)靜止釋放到最低點(diǎn)過(guò)程中,穿過(guò)金屬線框的磁通量減小,由楞次定律可知,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向?yàn)樨Q直向上,由安培定則可知,感應(yīng)電流方向?yàn)閐cbad。金屬線框從最低點(diǎn)到左側(cè)最高點(diǎn)過(guò)程中,穿過(guò)金屬線框的磁通量增大,由楞次定律可知,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向?yàn)樨Q直向下,由安培定則可知,感應(yīng)電流方向?yàn)閐cbad。7.如圖所示,矩形線框abcd通過(guò)導(dǎo)體桿搭接在金屬導(dǎo)軌EF和MN上,整個(gè)裝置放在方向垂直導(dǎo)軌平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,導(dǎo)軌左側(cè)接有定值電阻R。當(dāng)線框向右運(yùn)動(dòng)時(shí),下列說(shuō)法正確的是()A.R中無(wú)電流B.R中有電流,方向?yàn)镸EC.ab中無(wú)電流D.ab中有電流,方向?yàn)閎a答案D解析由于線框向右運(yùn)動(dòng),所以ab兩端和dc兩端存在著相同大小的電勢(shì)差,ab中有電流,方向?yàn)閎a,cd中也有電流,方向?yàn)閏d,回路內(nèi)有電流,R中電流方向?yàn)镋M,D正確。二、多項(xiàng)選擇題8.1824年,法國(guó)科學(xué)家阿拉果完成了著名的“圓盤(pán)實(shí)驗(yàn)”。實(shí)驗(yàn)中將一銅圓盤(pán)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(pán)在磁針的磁場(chǎng)中繞過(guò)圓盤(pán)中心的豎直軸旋轉(zhuǎn)時(shí),磁針也隨著一起轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái),但略有滯后。下列說(shuō)法正確的是()A.圓盤(pán)上產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)B.圓盤(pán)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(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中,磁針的磁場(chǎng)穿過(guò)整個(gè)圓盤(pán)的磁通量發(fā)生了變化D.圓盤(pán)中的自由電子隨圓盤(pán)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解析把圓盤(pán)分割成無(wú)數(shù)根沿半徑方向的金屬條,圓盤(pán)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,半徑方向的金屬條在切割磁感線,在圓心和邊緣之間產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),選項(xiàng)A正確;圓盤(pán)在徑向的輻條切割磁感線過(guò)程中,在內(nèi)部形成渦流,渦流產(chǎn)生的磁場(chǎng)又導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng),選項(xiàng)B正確;圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中,磁針的磁場(chǎng)穿過(guò)整個(gè)圓盤(pán)的磁通量沒(méi)有變化,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;圓盤(pán)中的自由電子隨圓盤(pán)一起運(yùn)動(dòng)形成的電流的磁場(chǎng)方向沿圓盤(pán)軸線方向,不會(huì)使磁針旋轉(zhuǎn),選項(xiàng)D錯(cuò)誤。9.勻強(qiáng)磁場(chǎng)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分別表示在Oa、ab、bc時(shí)間段的感應(yīng)電流,F1、F2、F3分別表示電流為I1、I2、I3時(shí),金屬環(huán)上很小的一段受到的安培力。則()A.I1沿逆時(shí)針?lè)较?I2沿順時(shí)針?lè)较駼.I2沿逆時(shí)針?lè)较?I3沿順時(shí)針?lè)较駽.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解析在Oa時(shí)間段,磁場(chǎng)垂直紙面向里且均勻增強(qiáng),根據(jù)楞次定律可判斷產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向是逆時(shí)針的,同理,ab、bc時(shí)間段產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向是順時(shí)針的,A正確,B錯(cuò)誤;根據(jù)左手定則可判斷,在Oa、ab、bc時(shí)間段對(duì)應(yīng)金屬圓環(huán)上很小的一段受到的安培力的方向(或根據(jù)“增縮減擴(kuò)”可知),F1、F3方向指向圓心,而F2背離圓心向外,C錯(cuò)誤,D正確。10.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方向的說(shuō)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解析MN在外力F的作用下向右運(yùn)動(dòng),由右手定則知,感應(yīng)電流方向?yàn)镸PQNM,故A正確,B錯(cuò)誤;由左手定則知,MN受到的安培力方向水平向左,故C正確,D錯(cuò)誤。11.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)固定有一根與導(dǎo)線框平面平行的水平直導(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)線位置處下落到虛線位置處的過(guò)程中未發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng),在此過(guò)程中()A.導(dǎo)線框中感應(yīng)電流方向依次為ACBAABCAACBAB.導(dǎo)線框的磁通量為零時(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解析根據(jù)右手螺旋定則可知,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在下降過(guò)程中,導(dǎo)線框內(nèi)垂直于紙面向外的磁通量先增大,當(dāng)增大到BC邊與導(dǎo)線重合時(shí),達(dá)到最大,線框再向下運(yùn)動(dòng),導(dǎo)線框內(nèi)垂直于紙面向外的磁通量逐漸減小至零,然后隨導(dǎo)線框的下降,導(dǎo)線框內(nèi)垂直于紙面向里的磁通量增大,繼續(xù)下降時(shí)由于導(dǎo)線框逐漸遠(yuǎn)離導(dǎo)線,使導(dǎo)線框內(nèi)垂直于紙面向里的磁通量再逐漸減小,根據(jù)楞次定律可知,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙內(nèi)部磁通量的變化,所以感應(yīng)電流的磁場(chǎng)先向內(nèi),再向外,最后向內(nèi),故導(dǎo)線框中感應(yīng)電流方向依次為ACBAABCAACBA,選項(xiàng)A正確;當(dāng)導(dǎo)線框內(nèi)的磁通量為零時(shí),內(nèi)部的磁通量仍然在變化,所以感應(yīng)電流不為零,選項(xiàng)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與導(dǎo)體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng),所以導(dǎo)線框所受安培力的合力方向一直向上,不為零,選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。12.如圖所示,一根長(zhǎng)導(dǎo)線彎曲成“”形,通以直流I,正中間用絕緣線懸掛一金屬環(huán)C,環(huán)與導(dǎo)線處于同一豎直平面內(nèi)。在電流I增大的過(guò)程中,下列判斷正確的是()A.金屬環(huán)中無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生B.金屬環(huán)中有逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流C.懸掛金屬環(huán)C的豎直線的拉力大于環(huán)的重力D.懸掛金屬環(huán)C的豎直線的拉力小于環(huán)的重力答案BC解析=BS,S不變,I增大,B增大,所以有感應(yīng)電流產(chǎn)生,A錯(cuò)誤;由楞次定律得,感應(yīng)電流方向沿逆時(shí)針,B正確;由于環(huán)的上半部分所在處的B大于下半部分所在處的B,所以安培力以上半部分為主,I方向向左,B垂直紙面向里,則F安方向向下,所以F拉=mg+F安,拉力大于重力,C正確,D錯(cuò)誤。13.(2018全國(guó)卷)如圖,兩個(gè)線圈繞在同一根鐵芯上,其中一線圈通過(guò)開(kāi)關(guān)與電源連接,另一線圈與遠(yuǎn)處沿南北方向水平放置在紙面內(nèi)的直導(dǎo)線連接成回路。將一小磁針懸掛在直導(dǎo)線正上方,開(kāi)關(guān)未閉合時(shí)小磁針處于靜止?fàn)顟B(tài),下列說(shuō)法正確的是()A.開(kāi)關(guān)閉合后的瞬間,小磁針的N極朝垂直紙面向里的方向轉(zhuǎn)動(dòng)B.開(kāi)關(guān)閉合并保持一段時(shí)間后,小磁針的N極指向垂直紙面向里的方向C.開(kāi)關(guān)閉合并保持一段時(shí)間后,小磁針的N極指向垂直紙面向外的方向D.開(kāi)關(guān)閉合并保持一段時(shí)間再斷開(kāi)后的瞬間,小磁針的N極朝垂直紙面向外的方向轉(zhuǎn)動(dòng)答案AD解析如圖甲所示,閉合開(kāi)關(guān)瞬間,右邊線圈有電流通過(guò),左邊線圈內(nèi)磁通量增強(qiáng)。由楞次定律可知,增反減同,左邊線圈感應(yīng)磁場(chǎng)方向向左。根據(jù)右手螺旋定則可得直導(dǎo)線中電流方向?yàn)閺哪系奖薄Ｓ纱丝傻弥睂?dǎo)線上方磁場(chǎng)為垂直紙面向里,則磁針N極朝垂直紙面向里的方向轉(zhuǎn)動(dòng),故A項(xiàng)正確。甲開(kāi)關(guān)閉合并保持一段時(shí)間后電路穩(wěn)定,線圈內(nèi)無(wú)磁通量變化,則直導(dǎo)線中無(wú)電流,小磁針恢復(fù)南北指向,故B、C項(xiàng)錯(cuò)誤。如圖乙所示,開(kāi)關(guān)閉合并保持一段時(shí)間再斷開(kāi)后的瞬間,左邊線圈內(nèi)磁通量減小,由增反減同得其感應(yīng)磁場(chǎng)方向向右。由右手螺旋定則可得直導(dǎo)線中電流由北到南,直導(dǎo)線上方磁場(chǎng)為垂直紙面向外,則小磁針的N極朝垂直紙面向外的方向轉(zhuǎn)動(dòng),故D項(xiàng)正確。乙14.如圖所示,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中放有平行金屬導(dǎo)軌,它與大線圈M相連接,要使小導(dǎo)線圈N獲得順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流,則放在金屬導(dǎo)軌上的金屬棒ab的運(yùn)動(dòng)情況是(兩線圈共面放置)()A.向右勻速運(yùn)動(dòng)B.向左加速運(yùn)動(dòng)C.向右減速運(yùn)動(dòng)D.向右加速運(yùn)動(dòng)答案BC解析線圈N產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里,由楞次定律可知有兩種情況:一是M中有沿順時(shí)針?lè)较蛑饾u減小的電流,使其在N中的磁場(chǎng)方向向里,且磁通量在減小;二是M中有逆時(shí)針?lè)较蛑饾u增大的電流,使其在N中的磁場(chǎng)方向向外,且磁通量在增大。因此對(duì)應(yīng)前者應(yīng)使ab向右減速運(yùn)動(dòng);對(duì)應(yīng)后者,則應(yīng)使ab向左加速運(yùn)動(dòng)。15.右圖是創(chuàng)意物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)作品小熊蕩秋千的示意圖。兩根彼此靠近且相互絕緣的金屬棒C、D固定在鐵架臺(tái)上,與兩個(gè)銅線圈P、Q組成一閉合回路,兩個(gè)磁性很強(qiáng)的條形磁鐵如圖放置。當(dāng)用手左右擺動(dòng)線圈P時(shí),線圈Q也會(huì)跟著擺動(dòng),仿佛小熊在蕩秋千。以下說(shuō)法正確的是()A.P向右擺動(dòng)的過(guò)程中,P中的電流方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较?從右向左看)B.P向右擺動(dòng)的過(guò)程中,Q也會(huì)向右擺動(dòng)C.P向右擺動(dòng)的過(guò)程中,Q會(huì)向左擺動(dòng)D.若用手左右擺動(dòng)Q,P會(huì)始終保持靜止答案AB解析P向右擺動(dòng)的過(guò)程中,穿過(guò)P線圈的磁通量減小,根據(jù)楞次定律,P中有順時(shí)針?lè)较虻碾娏?從右向左看),故A正確;根據(jù)電路連接可知Q下端的電流方向向外,根據(jù)左手定則,所受的安培力向右,則Q向右擺動(dòng)。同理,用手左右擺動(dòng)Q,P會(huì)左右擺動(dòng),故B正確,C、D錯(cuò)誤。