第1節(jié)電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律 1.在法拉第時(shí)代,下列驗(yàn)證“由磁產(chǎn)生電”的設(shè)想實(shí)驗(yàn)中,能觀察到感應(yīng)電流的是(D)A.將繞在磁鐵上的線圈與電流表組成一閉合回路,然后觀察電流表的變化B.在一通電線圈旁放置一連有電流表的閉合線圈,然后觀察電流表的變化C.將一房間內(nèi)的線圈兩端與相鄰房間的電流表連接,往線圈中插入條形磁鐵后,再到相鄰房間去觀察電流表的變化D.繞在同一鐵環(huán)上的兩個(gè)線圈,分別接電源和電流表,在給線圈通電或斷電的瞬間,觀察電流表的變化解析:將繞在磁鐵上的線圈與電流表組成一閉合回路,因線圈中的磁通量沒有變化,故不能觀察到感應(yīng)電流,選項(xiàng)A不符合題意;在一通電線圈旁放置一連有電流表的閉合線圈時(shí),如果通電線圈通以恒定電流,產(chǎn)生不變的磁場(chǎng),則在另一線圈中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,選項(xiàng)B不符合題意;在線圈中插入條形磁鐵后,再到相鄰房間去觀察電流表時(shí),磁通量已不再變化,因此也不能觀察到感應(yīng)電流,選項(xiàng)C不符合題意;繞在同一鐵環(huán)上的兩個(gè)線圈,在給一個(gè)線圈通電或斷電的瞬間,線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)變化,使穿過另一線圈的磁通量變化,因此,能觀察到感應(yīng)電流,選項(xiàng)D符合題意.2.(2019·北京模擬)純電動(dòng)汽車是一種節(jié)能、環(huán)保的交通工具,它的制動(dòng)能量回收系統(tǒng)通過能量回收再利用,可提高汽車對(duì)能量的利用效率.制動(dòng)能量回收的原理是利用線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng),將車輛制動(dòng)時(shí)的部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能存儲(chǔ)起來.關(guān)于制動(dòng)能量回收,下列說法中正確的是(A)A.制動(dòng)能量回收利用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象B.制動(dòng)能量回收利用了電流的熱效應(yīng)C.制動(dòng)能量回收時(shí),將車輛制動(dòng)時(shí)的部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D.制動(dòng)能量回收時(shí),將車輛制動(dòng)時(shí)的部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能解析:汽車在行駛剎車過程中,動(dòng)能減小,減小的動(dòng)能以電能的形式存儲(chǔ),因此制動(dòng)能量回收一定利用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象,故A正確,B,C,D錯(cuò)誤.3.(2019·遼寧沈陽校級(jí)模擬)(多選)如圖所示,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)(CD)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,方向向里解析:軟導(dǎo)線回路變?yōu)閳A形,線圈的面積變大,根據(jù)楞次定律可知,穿過回路平面向里或向外的磁感應(yīng)強(qiáng)度在逐漸減弱,A,B錯(cuò)誤,C,D正確.4.如圖所示,通有恒定電流的導(dǎo)線MN與閉合金屬框共面,第一次將金屬框由平移到,第二次將金屬框繞cd邊翻轉(zhuǎn)到,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(C)A.1>2,兩次運(yùn)動(dòng)中線框中均有沿adcba方向的電流出現(xiàn)B.1=2,兩次運(yùn)動(dòng)中線框中均有沿abcda方向的電流出現(xiàn)C.1<2,兩次運(yùn)動(dòng)中線框中均有沿adcba方向的電流出現(xiàn)D.1<2,兩次運(yùn)動(dòng)中線框中均有沿abcda方向的電流出現(xiàn)解析:設(shè)金屬框在位置的磁通量為,金屬框在位置的磁通量為,由題可知1=|-|,2=|-|,所以金屬框的磁通量變化量大小1<2,由安培定則知兩次磁通量均向里減小,所以由楞次定律知兩次運(yùn)動(dòng)中線框中均出現(xiàn)沿adcba方向的電流,C正確.5.(多選)如圖所示,水平面內(nèi)有兩條相互垂直且彼此絕緣的通電長(zhǎng)直導(dǎo)線,以它們?yōu)樽鴺?biāo)軸構(gòu)成一個(gè)平面直角坐標(biāo)系.四個(gè)相同的圓形閉合線圈在四個(gè)象限內(nèi)完全對(duì)稱放置,兩直導(dǎo)線中的電流大小與變化情況完全相同,電流方向如圖中所示,當(dāng)兩直導(dǎo)線中的電流都增大時(shí),四個(gè)線圈a,b,c,d中感應(yīng)電流的情況是(CD)A.線圈a中無感應(yīng)電流B.線圈b中有感應(yīng)電流C.線圈c中有感應(yīng)電流D.線圈d中無感應(yīng)電流解析:根據(jù)安培定則可判斷出電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向,線圈a中的磁場(chǎng)方向均垂直于紙面向里,線圈c中的磁場(chǎng)方向均垂直于紙面向外,線圈b,d中的合磁通量始終為零,故增大兩直導(dǎo)線中的電流時(shí),線圈a,c中的磁通量發(fā)生變化,有感應(yīng)電流產(chǎn)生,而線圈b,d中無感應(yīng)電流產(chǎn)生,故選項(xiàng)C,D正確.6.如圖所示,左側(cè)有一個(gè)豎直放置的超導(dǎo)體圓環(huán),O點(diǎn)為圓環(huán)的圓心,右側(cè)有一條形磁鐵.一開始圓環(huán)中沒有電流,條形磁鐵由靜止沿軸線向左加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)N極到達(dá)圓心O所在位置時(shí),突然靜止不動(dòng).下列說法正確的是(C)A.條形磁鐵運(yùn)動(dòng)的過程中,線圈中有逆時(shí)針方向的電流(從左向右看)B.條形磁鐵N極運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)靜止瞬間,線圈中的電流消失C.條形磁鐵運(yùn)動(dòng)的過程中,線圈對(duì)條形磁鐵有向右的作用力D.條形磁鐵運(yùn)動(dòng)的過程中,條形磁鐵對(duì)線圈始終沒有作用力解析:根據(jù)楞次定律“增反減同”的結(jié)論,條形磁鐵運(yùn)動(dòng)的過程中,線圈中有順時(shí)針方向的電流(從左向右看),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;線圈是超導(dǎo)體,條形磁鐵靜止瞬間,線圈中的電流不會(huì)消失,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;根據(jù)楞次定律“來拒去留”,條形磁鐵運(yùn)動(dòng)的過程中,線圈對(duì)條形磁鐵有向右的作用力,條形磁鐵對(duì)線圈有向左的作用力,選項(xiàng)C正確,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.7.(2019·安徽六安模擬)已知地磁場(chǎng)類似于條形磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng),地磁N極位于地理南極.如圖所示,在安徽某中學(xué)實(shí)驗(yàn)室的水平桌面上,放置邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形閉合導(dǎo)體線框abcd,線框的ad邊沿南北方向,ab邊沿東西方向,下列說法正確的是(C)A.若使線框向東平移,則a點(diǎn)電勢(shì)比d點(diǎn)電勢(shì)高B.若使線框向北平移,則a點(diǎn)電勢(shì)等于b點(diǎn)電勢(shì)C.若以ad邊為軸,將線框向上翻轉(zhuǎn)90°,則翻轉(zhuǎn)過程線框中電流方向始終為adcb方向D.若以ab邊為軸,將線框向上翻轉(zhuǎn)90°,則翻轉(zhuǎn)過程線框中電流方向始終為adcb方向解析:安徽地處北半球,地磁場(chǎng)的豎直分量方向向下.線圈向東平移,ad邊框切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),根據(jù)右手定則可知a點(diǎn)電勢(shì)比d點(diǎn)電勢(shì)低,故A錯(cuò)誤;線圈向北平移,ab邊框切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),根據(jù)右手定則可知a點(diǎn)電勢(shì)比b點(diǎn)電勢(shì)高,故B錯(cuò)誤;以ad邊為軸,將線框向上翻轉(zhuǎn)90°,線框的磁通量減小,根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流方向始終為adcb方向,故C正確;以ab邊為軸,將線框向上翻轉(zhuǎn)90°,線框的磁通量先增大后減小,感應(yīng)電流方向先為abcd方向,后為adcb方向,故D錯(cuò)誤.8.(2019·江蘇鎮(zhèn)江調(diào)研)(多選)如圖(甲)所示,光滑的水平桌面上固定著一根絕緣的長(zhǎng)直導(dǎo)線,可以自由移動(dòng)的矩形導(dǎo)線框abcd靠近長(zhǎng)直導(dǎo)線靜止放在桌面上.從零時(shí)刻開始,長(zhǎng)直導(dǎo)線中的電流按圖(乙)所示的規(guī)律變化圖(甲)中電流所示的方向?yàn)檎较?則(BD)A.在t2時(shí)刻,線框內(nèi)沒有電流,線框不受力B.t1到t2時(shí)間內(nèi),線框內(nèi)電流的方向?yàn)閍bcdaC.t1到t2時(shí)間內(nèi),線框向右做勻減速直線運(yùn)動(dòng)D.t1到t2時(shí)間內(nèi),線框克服磁場(chǎng)力做功解析:在t2時(shí)刻,導(dǎo)線中的電流為零,但電流變化率最大,線框的磁通量變化最快,所以線框內(nèi)的感應(yīng)電流最大,故A錯(cuò)誤;t1到t2時(shí)間內(nèi),導(dǎo)線中的電流減小,產(chǎn)生的磁場(chǎng)減小,根據(jù)楞次定律可知,線框的感應(yīng)磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)的方向相同,由右手螺旋定則可得,電流的方向?yàn)閍bcda,故B正確;0到t1時(shí)間內(nèi),導(dǎo)線中的電流增大,根據(jù)楞次定律可知,線框受到向右的安培力加速運(yùn)動(dòng);t1到t2時(shí)間內(nèi),導(dǎo)線中的電流減小,線框受到向左的安培力,線框向右減速運(yùn)動(dòng),但不是勻減速運(yùn)動(dòng),磁場(chǎng)力對(duì)線框做負(fù)功,故C錯(cuò)誤,D正確.9.如圖所示,一根長(zhǎng)導(dǎo)線彎曲成如圖所示形狀,通以直流電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增大的過程中,下列敘述正確的是(D)A.金屬環(huán)中無感應(yīng)電流產(chǎn)生B.金屬環(huán)中有順時(shí)針方向的感應(yīng)電流C.懸掛金屬環(huán)C的導(dǎo)線的張力不變D.金屬環(huán)C仍能保持靜止?fàn)顟B(tài)解析:導(dǎo)線中的電流在金屬環(huán)C內(nèi)產(chǎn)生的合磁通量向里,故電流I增大的過程中,金屬環(huán)C的磁通量向里增大,由楞次定律知金屬環(huán)中有逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流,故A,B錯(cuò)誤;由對(duì)稱性及左手定則知金屬環(huán)受到了豎直向下的安培力的作用且隨著電流I增大而增大,金屬環(huán)C仍能保持靜止?fàn)顟B(tài),故C錯(cuò)誤,D項(xiàng)正確.10.如圖所示,水平地面上方有正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng),電場(chǎng)豎直向下,磁場(chǎng)垂直紙面向外,直徑處于水平位置的半圓形鋁框,沿豎直平面由靜止開始下落.不計(jì)阻力,a,b兩端落到地面的次序是(A)A.a先于b B.b先于aC.a,b同時(shí)落地D.無法判定解析:下落時(shí)雖然只有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)沒有安培力,但正電荷向a端運(yùn)動(dòng),負(fù)電荷向b端運(yùn)動(dòng),a端受電場(chǎng)力向下,加速度大,先落地,故A正確.11.(2019·河南南陽模擬)如圖所示,在同一水平面內(nèi)有兩根光滑平行金屬導(dǎo)軌MN和PQ,在兩導(dǎo)軌之間豎直放置通電螺線管,ab和cd是放在導(dǎo)軌上的兩根金屬棒,它們分別放在螺線管的左右兩側(cè),保持開關(guān)閉合,最初兩金屬棒處于靜止?fàn)顟B(tài).當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭向右滑動(dòng)時(shí),ab和cd兩棒的運(yùn)動(dòng)情況是(D)A.ab,cd都向左運(yùn)動(dòng)B.ab,cd都向右運(yùn)動(dòng)C.ab向左,cd向右D.ab向右,cd向左解析:當(dāng)變阻器滑片向右滑動(dòng)時(shí),電路的電流變小,線圈的磁場(chǎng)減弱;根據(jù)安培定則由電流方向可確定線圈的磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌向下.由于線圈處于兩棒中間,所以穿過兩棒所圍成的磁通量變小,由楞次定律:增反減同可得,線框abdc產(chǎn)生順時(shí)針方向感應(yīng)電流.最后根據(jù)左手定則可確定安培力的方向:ab棒處于垂直向上的磁場(chǎng),且電流方向ba,則安培力方向向右.cd棒處于垂直向上的磁場(chǎng),且電流方向cd,則安培力方向向左,即兩棒相互靠近,D正確.12.(2019·山東濰坊模擬)如圖所示,線圈A內(nèi)有豎直向上的磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間均勻增大;等離子氣流(由高溫高壓的等電荷量的正、負(fù)離子組成)由左方連續(xù)不斷地以速度v0射入P1和P2兩極板間的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,發(fā)現(xiàn)兩直導(dǎo)線a,b互相吸引.由此可以判斷P1,P2兩極板間的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向?yàn)?B)A.垂直紙面向外B.垂直紙面向里C.水平向左 D.水平向右解析:線圈A內(nèi)有豎直向上的磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間均勻增大,根據(jù)楞次定律可知a中電流的方向向下,a,b相互吸引,說明b中電流的方向也向下,則P1帶正電,說明正離子向上偏轉(zhuǎn),根據(jù)左手定則可知P1,P2間磁場(chǎng)的方向垂直于紙面向里,B正確.13.(2019·福建福州模擬)(多選)如圖,一根足夠長(zhǎng)的直導(dǎo)線水平放置,通以向右的恒定電流,在其正上方O點(diǎn)用細(xì)絲線懸掛一銅制圓環(huán).將圓環(huán)從a點(diǎn)無初速度釋放,圓環(huán)在直導(dǎo)線所處的豎直平面內(nèi)運(yùn)動(dòng),經(jīng)過最低點(diǎn)b和最右側(cè)c后返回,下列說法正確的是(AD)A.從a到c的過程中圓環(huán)中的感應(yīng)電流方向先順時(shí)針后逆時(shí)針B.運(yùn)動(dòng)過程中圓環(huán)受到的安培力方向與速度方向相反C.圓環(huán)從b到c的時(shí)間大于從c到b的時(shí)間D.圓環(huán)從b到c產(chǎn)生的熱量大于從c到b產(chǎn)生的熱量解析:由安培定則知,直導(dǎo)線上方磁場(chǎng)方向垂直紙面向外,圓環(huán)從a到b的過程中磁通量增加,由楞次定律和安培定則可得,線圈中感應(yīng)電流方向是順時(shí)針;圓環(huán)從b到c的過程中磁通量減小,由楞次定律和安培定則可得,線圈中感應(yīng)電流方向是逆時(shí)針,故A項(xiàng)正確;圓環(huán)從a到b的運(yùn)動(dòng)過程中,將環(huán)分解為若干個(gè)小的電流元,上半環(huán)的左右對(duì)稱部分所受合力向下,下半環(huán)左右對(duì)稱部分所受合力向上;下半環(huán)所在處的磁場(chǎng)比上半環(huán)所在處的磁場(chǎng)強(qiáng),則整個(gè)環(huán)所受安培力的方向向上,故B項(xiàng)錯(cuò)誤;圓環(huán)從b到c的過程與圓環(huán)從c到b的過程中經(jīng)同一位置時(shí)從b到c速率大于從c到b的速率(一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能),則圓環(huán)從b到c的時(shí)間小于從c到b的時(shí)間,故C項(xiàng)錯(cuò)誤;圓環(huán)從b到c的過程與圓環(huán)從c到b的過程中經(jīng)同一位置時(shí)從b到c速率大于從c到b的速率,則圓環(huán)從b到c的過程與圓環(huán)從c到b的過程中經(jīng)同一位置時(shí)從b到c圓環(huán)所受安培力大于從c到b圓環(huán)所受安培力,圓環(huán)從b到c的過程克服安培力做的功大于圓環(huán)從c到b的過程克服安培力做的功,圓環(huán)從b到c產(chǎn)生的熱量大于從c到b產(chǎn)生的熱量,故D項(xiàng)正確.14.(多選)如圖,是磁電式轉(zhuǎn)速傳感器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖.該裝置主要由測(cè)量齒輪、軟鐵、永久磁鐵、線圈等原件組成.測(cè)量齒輪為磁性材料,等距離地安裝在被測(cè)旋轉(zhuǎn)體的一個(gè)圓周上(圓心在旋轉(zhuǎn)體的軸線上),齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)線圈內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流.設(shè)感應(yīng)電流的變化頻率為f,測(cè)量齒輪的齒數(shù)為N,旋轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)速為n.則(AD)A.f=nNB.f=C.線圈中的感應(yīng)電流方向不會(huì)變化D.旋轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)速越高線圈中的感應(yīng)電流越大解析:旋轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)一周,測(cè)量齒輪靠近和遠(yuǎn)離線圈N次,線圈中的感應(yīng)電流變化N次,旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速為n,感應(yīng)電流的變化頻率為f,則f=nN,A正確,B錯(cuò)誤:測(cè)量齒輪靠近和遠(yuǎn)離線圈時(shí),線圈中磁通量的變化相反,產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向相反,C錯(cuò)誤:旋轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)速越高,測(cè)量齒輪靠近和遠(yuǎn)離線圈越快,線圈中的磁通量變化越快,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大,感應(yīng)電流越大,D正確.- 6 -