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第21讲电磁感应现象A组基础题组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()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,观察电流表的变化答案D将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路,因线圈中的磁通量没有发生变化,故不能观察到感应电流,选项A不符合题意;在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈时,如果通电线圈通以恒定电流,产生稳定的磁场,则在另一线圈中不会产生感应电流,选项B不符合题意;在线圈中插入条形磁铁后,再到相邻房间去观察电流表时,磁通量已不再变化,因此也不能观察到感应电流,选项C不符合题意;绕在同一铁环上的两个线圈,在给一个线圈通电或断电的瞬间,线圈产生的磁场发生变化,使穿过另一线圈的磁通量发生变化,因此,能观察到感应电流,选项D符合题意。2.如图所示,矩形导线框abcd处于竖直面内,直导线MN与bc边平行且与线框平面共面,并通以向上的电流i,则以下情况不能使线框中产生感应电流的是()A.线框以直导线MN为轴转动B.线框以ad边为轴转动C.线框沿线框平面向右平移D.增大直导线中的电流i答案A通电直导线产生的磁场磁感线是以直导线为圆心的同心圆,线框以直导线MN为轴转动,穿过线圈的磁通量不变,线框中不产生感应电流,故A正确;以ad边为轴转动,穿过线框的磁通量减小,线框中产生感应电流,故B错误;让线框沿线框平面向右平移,穿过线圈的磁通量减小,线框中产生感应电流,故C错误;增大直导线中的电流i,磁场增强,穿过线框的磁通量增大,线框中产生感应电流,故D错误。3.如图所示,在条形磁铁外面套一圆环,当圆环从磁铁的N极向下平移到S极的过程中,穿过圆环的磁通量如何变化()A.逐渐增加B.逐渐减少C.先逐渐增加,后逐渐减少D.先逐渐减少,后逐渐增大答案C条形磁铁外部两极处磁场最强,而中间位置磁场最弱,穿过圆环的总磁通量的大小变化可通过条形磁铁内外磁感线条数的差值来表示,即在两极处磁通量最小,而在中间时磁通量最大,所以圆环由N极向下平移到S极的过程中,磁通量先逐渐增大后逐渐减小,选项C正确,A、B、D错误。4.如图所示,闭合线圈abcd水平放置,其面积为S,匝数为n,线圈与匀强磁场B夹角为=45。现将线圈以ab边为轴顺时针转动90,则线圈在初、末位置磁通量的改变量的大小为()A.0B.2BSC.2nBSD.无法计算答案B设初位置时穿过线圈的磁通量为正,则初位置时1=BS sin =22BS,末位置时 2=-BS cos =-22BS,则初、末位置磁通量的改变量的大小=|2-1|=2BS,故B正确。5.如图所示,磁场方向垂直于纸面,磁感应强度大小在竖直方向均匀分布,水平方向非均匀分布。一铜制圆环用绝缘细线悬挂于O点。将圆环拉至位置a后无初速度释放,圆环摆到右侧最高点b,不计空气阻力。在圆环从a摆向b的过程中()A.感应电流方向先是逆时针方向,再顺时针方向,后逆时针方向B.感应电流方向一直是逆时针方向C.安培力方向始终与速度方向相反D.安培力方向始终沿水平方向答案AD由楞次定律及安培定则知,感应电流方向先是逆时针方向,再顺时针方向,后逆时针方向,A正确,B错误;根据左手定则,因等效导线是沿竖直方向的,且两边的磁感应强度不同,故合力方向始终沿水平方向,和速度方向会有一定夹角,C错误,D正确。6.电阻R、电容器C与一线圈连成闭合电路,条形磁铁位于线圈的正上方,N极朝下,如图所示。现使磁铁N极远离线圈上端的过程中,流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是()A.从b到a,下极板带正电B.从a到b,下极板带正电C.从b到a,上极板带正电D.从a到b,上极板带正电答案D当磁铁N极向上运动时,向下穿过线圈的磁通量变小,由楞次定律可得,感应磁场方向与原磁场方向相同,即向下,再由安培定则可得感应电流方向沿线圈盘旋而上,由于线圈相当于电源,则流过R的电流方向是从a到b,电容器上极板带正电。故选D。7.如图,一条形磁铁用线悬挂于0点,在O点的正下方固定放置一水平的金属圆环l。现使磁铁沿竖直平面来回摆动,则()A.在一个周期内,圆环中感应电流方向改变二次B.磁铁始终受到感应电流磁场的斥力作用C.磁铁所受感应电流磁场的作用力有时是阻力,有时是动力D.磁铁所受感应电流磁场的作用力始终是阻力答案D在一个周期内,穿过线圈的磁通量先增大,后减小,再增大,最后又减小,穿过线圈磁场方向不变,磁通量变化趋势改变,感应电流方向发生改变,因此在一个周期内,感应电流方向改变4次,故A错误;根据楞次定律可知,磁铁靠近圆环时受到斥力作用,远离圆环时受到引力作用,故B错误;由楞次定律可知,感应电流总是阻碍磁铁的相对运动,感应电流对磁铁的作用力总是阻力,故D正确,C错误。8.(多选)某一金属圆环处于匀强磁场中,环面垂直于磁场,如图甲所示。磁感应强度随时间按正弦规律变化,如图乙所示。取磁场垂直于环面向里为正方向,则下列说法正确的是()A.0t2时间内,环中感应电动势先减小后增大B.t1t3时间内,环中感应电流方向先沿顺时针方向后沿逆时针方向C.0t4时间内,金属环一共出现两次收缩趋势,两次扩张趋势D.t2t4时间内,环上某一段受到的安培力先变大后变小答案AC0t2时间内,磁感应强度的变化率先变小后变大,根据法拉第电磁感应定律可知,环中的感应电动势先减小后增大,故A正确;根据楞次定律及安培定则,t1t3时间内,环中感应电流方向一直沿顺时针方向,故B错误;当磁感应强度增大时,根据楞次定律可知,金属环有收缩的趋势,当磁感应强度减小时,金属环有扩张趋势,从图像可以看出,0t4时间内,金属环出现两次收缩趋势,两次扩张趋势,故C正确;由于t2、t4两个时刻,磁感应强度为零,因此环上某一段受到的安培力为零,在t3时刻,感应电动势为零,感应电流为零,因此环上某一段受到的安培力也为零,因此t2t4时间内,环上某一段受到的安培力先变大后变小,再变大然后再变小,故D错误。B组提升题组1.如图所示,框架面积为S,框架平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直,则穿过平面的磁通量的情况是()A.在如图所示位置时等于零B.若使框架绕OO转过60角,磁通量为12BSC.若从初始位置转过90角,磁通量为BSD.若从初始位置转过180角,磁通量变化为零答案B在题图所示的位置时,磁感线与线框平面垂直,=BS,当线框绕OO轴转过60时,=BS=BScos 60=12BS。转过90时,磁感线与线框平面平行,=0。线框转过180时,磁感线仍然垂直穿过线框,只不过穿过方向改变了,因而=2BS。综上所述,B正确。2.如图所示,匀强磁场垂直圆形线圈指向纸内,a、b、c、d为圆形线圈上等距离的四点,现用外力在上述四点将线圈拉成正方形,且线圈仍处在原先所在平面内,则在线圈发生形变的过程中()A.线圈中将产生abcda方向的感应电流B.线圈中将产生adcba方向的感应电流C.线圈中感应电流方向无法判断D.线圈中无感应电流答案A周长一定时,圆形的面积最大。本题线圈面积变小,磁通量变小,有感应电流产生。由楞次定律可知线圈中将产生顺时针方向的感应电流。故A正确。3.如图所示,一个矩形线圈与两条通有相同大小电流的平行直导线处于同一平面,并且处在两导线的中央,则()A.两导线电流同向时,穿过线圈的磁通量为零B.两导线电流反向时,穿过线圈的磁通量为零C.两导线电流同向或反向,穿过线圈的磁通量都相等D.两导线电流产生的磁场是不均匀的,不能判定穿过线圈的磁通量是否为零答案A根据安培定则,两导线电流同向时,它们在线圈处产生的磁场反向,穿过线圈的磁通量为零;两导线电流反向时,它们在线圈处产生的磁场同向,穿过线圈的磁通量不为零,故选项A正确。4.如图所示,线圈两端与电阻相连构成闭合回路,在线圈上方有一竖直放置的条形磁铁,磁铁的S极朝下。在将磁铁的S极插入线圈的过程中()A.通过电阻的感应电流的方向由a到b,线圈与磁铁相互排斥B.通过电阻的感应电流的方向由b到a,线圈与磁铁相互排斥C.通过电阻的感应电流的方向由a到b,线圈与磁铁相互吸引D.通过电阻的感应电流的方向由b到a,线圈与磁铁相互吸引答案B当磁铁向下运动时,穿过线圈的磁通量变大,原磁场方向向上,所以感应磁场方向向下,根据右手螺旋定则,通过电阻的电流方向为ba。根据楞次定律“来拒去留”可判断线圈对磁铁的作用是阻碍作用,故磁铁与线圈相互排斥。综上所述:线圈中感应电流通过电阻的方向为ba,磁铁与线圈相互排斥。B正确。5.(多选)航母上飞机弹射起飞所利用的电磁驱动原理如图所示。当固定线圈上突然通过直流电时,线圈左侧的金属环被弹射出去。现在线圈左侧同一位置,先后放上用横截面积相等的铜和铝导线制成的形状、大小相同的两个闭合环,电阻率铜铝。则合上开关S的瞬间()A.从右侧看,环中产生沿逆时针方向的感应电流B.铜环受到的安培力大于铝环受到的安培力C.若将金属环置于线圈右侧,环将向右弹射D.电池正、负极调换后,金属环仍能向左弹射答案BCD闭合开关S的瞬间,金属环中向右的磁通量增大,根据楞次定律,从右侧看,环中产生沿顺时针方向的感应电流,A错误;由于电阻率铜铝,先后放上用横截面积相等的铜和铝导线制成的形状、大小相同的两个闭合环,铜环中产生的感应电流大于铝环中产生的感应电流,由安培力公式可知,铜环受到的安培力大于铝环受到的安培力,B正确;若将金属环置于线圈右侧,则闭合开关S的瞬间,环将向右弹射,C正确;电池正、负极调换后,同理可以得出金属环仍能向左弹射,D正确。6.(多选)如图所示,水平铜圆盘与沿其轴线的竖直金属杆固定连接,并可一同绕圆盘中心轴线自由转动。a接线柱通过导线与金属杆连通,b接线柱通过电刷与圆盘边缘接触良好,方向竖直向下的匀强磁场穿过整个圆盘,则()A.若使圆盘沿图示方向转动,b接线柱处电势高、a接线柱处电势低B.若使圆盘沿图示方向转动,a接线柱处电势高、b接线柱处电势低C.若使a接电源正极、b接电源负极,圆盘将沿图示方向转动D.若使b接电源正极、a接电源负极,圆盘将沿图示方向转动答案BC若使圆盘沿图示方向转动,根据右手定则可知感应电流由圆盘边缘流向竖直金属杆;而切割磁感线的导体相当于电源,在电源内部电流从低电势处流向高电势处,则a接线柱处电势高,b接线柱处电势低,选项A错误,选项B正确;若a接电源正极、b接电源负极,电流从金属杆流向圆盘边缘,根据左手定则可知,圆盘在安培力作用下将沿图示方向转动,选项C正确;若b接电源正极、a接电源负极,电流从圆盘边缘流向金属杆,根据左手定则,圆盘在安培力作用下将沿与图示方向相反的方向转动,选项D错误。7.如图,倾角为的斜面上放置着光滑平行导轨,导轨下端连有一定值电阻R,金属棒KN垂直放置于导轨上,在abcd内存在有界匀强磁场B,磁场方向垂直斜面向上,在无磁场区域cdPM内有一半径很小的金属圆环L,圆环也放置在斜面上。当金属棒KN在重力作用下从磁场边界ab处由静止开始沿导轨向下运动后,下列说法正确的是()A.圆环有收缩趋势B.圆环有扩张趋势C.圆环内产生的感应电流变大D.圆环内产生的感应电流不变答案A由于金属棒KN在重力的作用下向下运动,则KNMP回路中产生逆时针方向(垂直斜面向下看)的感应电流,则在圆环处产生垂直于斜面向上的磁场,随着金属棒做加速运动,圆环的磁通量将增大,依据楞次定律可知,圆环将有收缩的趋势以阻碍圆环的磁通量增大;又由于金属棒沿导轨向下运动的加速度减小,单位时间内磁通量的变化率减小,所以在圆环中产生的感应电流不断减小,A正确。
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