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课时规范练31电磁感应现象楞次定律基础对点练1.(电磁感应现象)(2018广东珠海质检)如图所示,一个金属圆环水平放置在竖直向上的匀强磁场中,若要使圆环中产生如图中箭头所示方向的感应电流,下列方法可行的是()A.仅使匀强磁场的磁感应强度均匀增大B.仅使圆环绕水平轴ab如图转动30C.仅使圆环绕水平轴cd如图转动30D.保持圆环水平并仅使其绕过圆心的竖直轴转动答案A解析原磁场的方向向上,圆环中顺时针(从上向下看)方向的感应电流的磁场方向向下,与原磁场的方向相反,所以穿过圆环的磁通量应增大。仅使匀强磁场的磁感应强度均匀增大,穿过圆环的磁通量增大,根据楞次定律可知,圆环产生顺时针(从上向下看)方向的感应电流,选项A正确;仅使圆环绕水平轴ab或cd按题图所示方向转动30,转动过程中穿过圆环的磁通量减小,根据楞次定律可知,圆环中产生逆时针(从上向下看)方向的感应电流,选项B、C错误;保持圆环水平并仅使其绕过圆心的竖直轴转动,穿过圆环的磁通量保持不变,不能产生感应电流,选项D错误。2.(电磁感应现象)(2018广东佛山质检)如图所示,一通电螺线管b放在闭合金属线圈a内,螺线管的中心轴线恰和线圈的一条直径MN重合。要使线圈a中产生感应电流,可采用的方法有()A.使通电螺线管中的电流发生变化B.使螺线管绕垂直于线圈平面且过线圈圆心的轴转动C.使线圈a以MN为轴转动D.使线圈绕垂直于MN的直径转动答案D解析在A、B、C三种情况下,穿过线圈a的磁通量始终为零,因此不产生感应电流,故A、B、C错误;选项D中,当线圈绕垂直于MN的直径转动时,穿过线圈的磁通量发生变化,会产生感应电流,故D正确。3.(楞次定律的理解及应用)(2018四川绵阳一诊)大小不等的两个导电圆环P、Q均固定于水平桌面,Q环位于P环内。在两环间的范围内存在方向竖直向下、大小随时间均匀增强的匀强磁场B,则()A.Q环内有顺时针方向的感应电流B.Q环内有逆时针方向的感应电流C.P环内有顺时针方向的感应电流D.P环内有逆时针方向的感应电流答案D解析由楞次定律可知P环内有逆时针方向的感应电流,Q环内没有感应电流产生,故选项A、B、C错误,D正确。4.(楞次定律的理解及应用)(2018重庆一中模拟)如图所示,质量为m的铜质小闭合线圈静置于粗糙水平桌面上。当一个竖直放置的条形磁铁贴近线圈,沿线圈中线由左至右从线圈正上方等高、匀速经过时,线圈始终保持不动。则关于线圈在此过程中受到的支持力FN和摩擦力Ff的情况,以下判断正确的是()A.FN先大于mg,后小于mgB.FN一直大于mgC.Ff先向左,后向右D.线圈中的电流方向始终不变答案A解析当磁铁靠近线圈时,穿过线圈的磁通量增加,线圈中产生感应电流,线圈受到磁铁的安培力作用,根据楞次定律可知,线圈受到的安培力斜向右下方,则线圈对桌面的压力增大,即FN大于mg,线圈相对桌面有向右运动趋势,受到桌面向左的静摩擦力。当磁铁远离线圈时,穿过线圈的磁通量减小,同理,根据楞次定律可知,线圈受到的安培力斜向右上方,则线圈对桌面的压力减小,即FN小于mg,线圈相对桌面有向右运动趋势,受到桌面向左的静摩擦力。综上可知,FN先大于mg,后小于mg,Ff始终向左,故选项B、C错误,A正确;当磁铁靠近线圈时,穿过线圈向下的磁通量增加,线圈中产生感应电流从上向下看是逆时针方向;当磁铁远离线圈时,穿过线圈向下的磁通量减小,线圈中产生感应电流从上向下看是顺时针方向,故选项D错误。5.(多选)(“三个定则、一个定律”的综合应用)(2018陕西宝鸡一模)如图所示,两个条形磁铁的N和S相向水平放置,一竖直放置的矩形线框从两个磁铁之间正上方自由落下,并从两磁铁中间穿过。下列关于线框受到安培力及从右向左看感应电流方向说法正确的是()A.感应电流方向先逆时针方向,后顺时针方向B.感应电流方向先顺时针方向,后逆时针方向C.安培力方向一直竖直向上D.安培力方向先竖直向上,后竖直向下答案BC解析由图可知,磁感线向左向右,则中间磁感应强度最大,而向两边越来越小,故在线圈从高处下落过程中,穿过线圈的磁通量一直向右,且先增大后减小,则由楞次定律可知,感应电流先顺时针后逆时针,故B正确,A错误;产生的感应电流一直阻碍物体间的相对运动,故安培力一定一直竖直向上,故C正确,D错误。6.(多选)(“三个定则、一个定律”的综合应用)(2018河北石家庄二中期中)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,下列说法正确的是()A.铝环N对橡胶圆盘M的作用力方向竖直向下B.铝环N对橡胶圆盘M的作用力方向竖直向上C.铝环N有扩大的趋势,丝线对它的拉力增大D.铝环N有缩小的趋势,丝线对它的拉力减小答案AD解析橡胶圆盘M由静止开始绕其轴线OO按箭头所示方向加速转动,形成环形电流,环形电流的大小增大;橡胶圆盘,在其外侧面均匀地带有负电荷,根据右手螺旋定则知,磁通量向下,且增大,根据楞次定律的另一种表述,引起的机械效果阻碍磁通量的增大,知金属环的面积有缩小的趋势,且有向上的运动趋势,所以丝线的拉力减小,根据牛顿第三定律可知,铝环N对橡胶圆盘M的作用力方向竖直向下,故选项A、D正确,选项B、C错误。素养综合练7.(2018湖北武汉期末)物理课上,老师做了一个奇妙的“跳环实验”。如图所示,她把一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来后,将一金属套环置于线圈L上,且使铁芯穿过套环。闭合开关S的瞬间,套环立刻跳起。某同学另找来器材再探究此实验。他连接好电路,经重复实验,线圈上的套环均未动。对比老师演示的实验,下列四个选项中,导致套环未动的原因可能是()A.线圈接在了直流电源上B.电源电压过高C.所选线圈的匝数过多D.所用套环的材料与老师的不同答案D解析无论实验用的是交流电还是直流电,闭合开关S的瞬间,穿过套环的磁通量均增加,只要套环的材料是导体,套环中就能产生感应电流,套环就会跳起。如果套环是用塑料做的,则不能产生感应电流,也就不会受安培力作用而跳起。选项D正确。8.(多选)(2018湖南长沙模拟)磁悬浮高速列车在我国上海已投入运行数年。如图所示就是磁悬浮的原理,图中A是圆柱形磁铁,B是用高温超导材料制成的超导圆环。将超导圆环B水平放在磁铁A上,它就能在磁力的作用下悬浮在磁铁A的上方空中,则()A.在B放入磁场的过程中,B中将产生感应电流;当稳定后,感应电流消失B.在B放入磁场的过程中,B中将产生感应电流;当稳定后,感应电流仍存在C.若A的N极朝上,B中感应电流的方向为顺时针方向(从上往下看)D.若A的N极朝上,B中感应电流的方向为逆时针方向(从上往下看)答案BC解析在B放入磁场的过程中,穿过B的磁通量增加,B中将产生感应电流,因为B是超导体,没有电阻,所以感应电流不会消失,故选项A错误,B正确;若A的N极朝上,在B放入磁场的过程中,磁通量增加,根据楞次定律可判断B中感应电流的方向为顺时针,选项C正确,D错误。9.(多选)(2018福建厦门大学附中二模)已知无限长通电直导线周围某处磁场的磁感应强度大小为B=k,式中常量k0,I为电流强度,r为该点到直导线的距离。如图所示,将通以恒定电流的长直导线固定在光滑绝缘水平面上,某一时刻,金属环在该平面上以速度v0沿图示方向运动,则下列说法正确的是()A.此时,金属环中感应电流沿顺时针方向B.此后,金属环可能沿图示v0方向做直线运动,直到速度减为零C.此后,金属环可能一直做曲线运动D.此后,金属环先做曲线运动,再做匀速直线运动答案AD解析根据右手螺旋定则,环所处的磁场方向向里,因无限长通电直导线周围某处磁场的磁感应强度大小为B=k,则离导线越远的,磁场越弱,依据楞次定律可知,环中的感应电流方向为顺时针方向,A正确;当环在该平面上以速度v0沿图示方向运动时,产生的感应电流,出现安培阻力,从而阻碍其运动,由于安培阻力与速度方向不共线,因此做曲线运动,当环的速度方向与通电导线电流方向相平行时,则环中的磁通量不再变化,那么没有感应电流,因此环不受力的作用,则做匀速直线运动,BC错误;D正确。10.(2018湖南株洲第二次质检)如图,沿东西方向站立的两同学(左西右东)做“摇绳发电”实验:把一条长导线的两端连在一个灵敏电流计(零刻度在表盘中央)的两个接线柱上,形成闭合回路,然后迅速摇动MN这段“绳”。假设图中情景发生在赤道,则下列说法正确的是()A.当“绳”摇到最高点时,“绳”中电流最大B.当“绳”摇到最低点时,“绳”受到的安培力最大C.当“绳”向下运动时,N点电势比M点电势高D.摇“绳”过程中,灵敏电流计指针的偏转方向不变答案C解析当“绳”摇到最高点时,绳转动的速度与地磁场方向平行,不切割磁感线,感应电流最小,故A错误。当“绳”摇到最低点时,绳转动的速度与地磁场方向平行,不切割磁感线,感应电流最小,绳受到的安培力也最小,故B错误。当“绳”向下运动时,地磁场向北,根据右手定则判断可知,“绳”中N点电势比M点电势高,故C正确。在摇“绳”过程中,当“绳”向下运动和向上运动时,“绳”切割磁感线的方向变化,则感应电流的方向变化,即灵敏电流计指针的偏转方向改变,选项D错误。故选C。11.(多选)(2018江西仿真模拟)如图甲,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随时间按图乙所示规律变化时( )A.在t1t2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答案AD解析L收缩还是扩张取决于螺线管中产生感应电流的变化情况,t1t2磁通量的变化率增大,感应电流变大,abcd线框内磁通量变大,L有收缩的趋势,A选项正确;t2t3时间内磁通量的变化率为常数,产生的感应电流恒定不变,abcd线框内磁感应强度不变,L没有电流,也就没有扩张趋势,B、C选项错误;根据楞次定律,t3t4时间内由于螺线管内磁通量变化引起的感应电流在线框中为dcba方向并减小,L线圈中原磁场的方向垂直于纸面向里且磁感应强度大小减小,根据楞次定律得L中的感应电流方向为顺时针方向,D选项正确。12.(多选)(2018河北承德月考)如图所示,一根长导线弯曲成“”形,通以直流电I,正中间用强度很大的绝缘线悬挂一金属环C,环与导线处于同一竖直平面内,在电流I增大的过程中,下列叙述正确的是()A.金属环中无感应电流产生B.金属环中有逆时针方向的感应电流C.悬挂金属环C的竖直线中拉力变大D.金属环C将左右摆动答案BC解析AB.根据安培定则知,弯曲成“”形导线中电流的磁场方向为:垂直纸面向里,且大小增加。由楞次定律可知,感应电流的方向为逆时针,故A错误,B正确;C.根据左手定则可知,安培力的方向指向圆心,由于弯曲成“”形导线,所以金属环所在的区域上部分的磁场比较大,下部分的磁场比较小,环的上部分受到的向下的安培力比较大,因此导致挂环的拉力增大,但环仍处于静止状态,故C正确,D错误,故选BC。10
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