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課時跟蹤檢測（三十二） 電磁感應現象 楞次定律 [A級——基礎小題練熟練快] 1.(2019石家莊調研)1831年法拉第把兩個線圈繞在一個鐵環(huán)上，A線圈與電源、滑動變阻器R組成一個回路，B線圈與開關S及電流計G組成另一個回路。如圖所示，通過多次實驗，法拉第終于總結出產生感應電流的條件。關于該實驗下列說法正確的是(　　) A．閉合S的瞬間，G中有a→b的感應電流 B．閉合S的瞬間，G中有b→a的感應電流 C．閉合S后，R的滑片向左移動的過程，G中有a→b的感應電流 D．閉合S后，R的滑片向左移動的過程，G中有b→a的感應電流 解析：選D　在滑片不動的情況下，線圈A中通過的是恒定電流，產生的磁場是恒定的，所以線圈B中不產生感應電流，選項A、B錯誤；在向左移動滑片的過程中，線圈A中電流減小，即線圈B處于逐漸減弱的磁場中，由安培定則和楞次定律知，電流表中的電流從b到a，故選項C錯誤，D正確。 2.物理課上，老師做了一個奇妙的“跳環(huán)實驗”。如圖所示，她把一個帶鐵芯的線圈L、開關S和電源用導線連接起來后，將一金屬套環(huán)置于線圈L上，且使鐵芯穿過套環(huán)。閉合開關S的瞬間，套環(huán)立刻跳起。某同學另找來器材再探究此實驗。他連接好電路，經重復實驗，線圈上的套環(huán)均未動。對比老師演示的實驗，下列四個選項中，導致套環(huán)未動的原因可能是(　　) A．線圈接在了直流電源上 B．電源電壓過高 C．所選線圈的匝數過多 D．所用套環(huán)的材料與老師的不同 解析：選D　無論實驗用的是交流電還是直流電，閉合開關S的瞬間，穿過套環(huán)的磁通量均增加，只要套環(huán)的材料是導體，套環(huán)中就能產生感應電流，套環(huán)就會跳起。如果套環(huán)是用塑料做的，則不能產生感應電流，也就不會受安培力作用而跳起。選項D正確。 3.如圖所示，豎直放置的條形磁鐵中央，有一閉合金屬彈性圓環(huán)，條形磁鐵中心線與彈性環(huán)軸線重合?，F將彈性圓環(huán)均勻向外擴大，下列說法中正確的是(　　) A．穿過彈性圓環(huán)的磁通量增大 B．從上往下看，彈性圓環(huán)中有順時針方向的感應電流 C．彈性圓環(huán)中無感應電流 D．彈性圓環(huán)受到的安培力方向沿半徑向外 解析：選B　將彈性圓環(huán)均勻向外擴大，圓環(huán)中磁通量減小，根據楞次定律，從上往下看，彈性圓環(huán)中有順時針方向的感應電流，選項B正確，A、C錯誤。由左手定則可判斷出，彈性圓環(huán)受到的安培力方向沿半徑向里，選項D錯誤。 4.(2018麗水調研)如圖所示，絕緣光滑水平面上有兩個離得很近的導體環(huán)a、b。將條形磁鐵沿它們的正中向下移動(不到達該平面)，a、b將如何移動(　　) A．a、b將相互遠離 B．a、b將相互靠近 C．a、b將不動 D．無法判斷 解析：選A　根據Φ＝BS，磁鐵向下移動過程中B增大，所以穿過每個環(huán)中的磁通量都增大，a、b中產生同方向的感應電流，兩環(huán)間有斥力作用，所以a、b將相互遠離。選項A正確。 5.(2018西安摸底)如圖所示，矩形閉合線圈abcd豎直放置，OO′是它的對稱軸，通電直導線AB與OO′平行，且AB、OO′所在平面與線圈平面垂直。若要在線圈中產生abcda方向的感應電流，可行的做法是(　　) A．AB中電流I逐漸增大 B．AB中電流I先增大后減小 C．AB正對OO′，逐漸靠近線圈 D．線圈繞OO′軸逆時針轉動90(俯視) 解析：選D　選項A、B、C中通過線圈的磁通量始終為零，故不能產生感應電流，A、B、C錯誤；選項D中，線圈繞OO′軸逆時針轉動90，AB與線圈平面平行，線圈中的磁通量增加，且磁感線垂直向里穿過線圈，根據楞次定律可判斷感應電流方向為abcda，D正確。 6.如圖，圓環(huán)形導體線圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一豎直螺線管b，二者軸線重合，螺線管與電源和滑動變阻器連接成如圖所示的電路。若將滑動變阻器的滑片P向下滑動，下列說法中正確的是(　　) A．線圈a中將產生俯視順時針方向的感應電流 B．穿過線圈a的磁通量變小 C．線圈a有擴張的趨勢 D．線圈a對水平桌面的壓力FN將增大 解析：選D　若將滑動變阻器的滑片P向下滑動，螺線管中電流增大，由安培定則知穿過線圈a的磁場方向向下且增強，所以磁通量增大，故B錯誤。由楞次定律知線圈a產生俯視逆時針方向的感應電流，故A錯誤。從面積變化角度看“增縮減擴”，所以面積應減小，即線圈a有收縮的趨勢，故C錯誤。由于線圈a電流方向與螺線管中電流方向相反，由電流相互作用規(guī)律“同向電流相吸，異向電流相斥”可知線圈a對水平桌面的壓力FN將增大，故D正確。 7.(2019株洲模擬)如圖所示，在一根豎直放置的銅管的正上方某處從靜止開始釋放一個強磁體，在強磁體沿著銅管中心軸線穿過銅管的整個過程中，不計空氣阻力，那么(　　) A．由于銅是非磁性材料，故強磁體運動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，使得強磁體進入銅管時加速度大于重力加速度，離開銅管時加速度小于重力加速度 C．由于銅是金屬材料，在強磁體穿過銅管的整個過程中，銅管中都有感應電流，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，強磁體進入和離開銅管時產生感應電流，在進入和離開銅管時加速度都小于重力加速度，但在銅管內部時加速度等于重力加速度 解析：選C　銅是非磁性材料，不能夠被磁化，B錯誤；銅是金屬材料，在強磁體穿過銅管的整個過程中，銅管始終切割磁感線，銅管中都有感應電流，強磁體受到向上的磁場力，加速度始終小于重力加速度，C正確，A、D錯誤。 8．(多選)如圖，光滑平行金屬導軌固定在水平面上，左端由導線相連，導體棒垂直靜置于導軌上構成回路。在外力F作用下，回路上方的條形磁鐵豎直向上做勻速運動。在勻速運動過程中外力F做功WF，磁場力對導體棒做功W1，磁鐵克服磁場力做功W2，重力對磁鐵做功WG，回路中產生的焦耳熱為Q，導體棒獲得的動能為Ek。則(　　) A．W1＝Q　　　　　　　 B．W2－W1＝Q C．W1＝Ek D．WF＋WG＝Ek＋Q 解析：選BCD　由能量守恒定律可知：磁鐵克服磁場力做功W2，等于回路的電能，電能一部分轉化為內能，另一部分轉化為導體棒的機械能，所以W2－ W1＝Q，故A錯誤，B正確；以導體棒為對象，由動能定理可知，磁場力對導體棒做功W1＝Ek，故C正確；外力對磁鐵做功與重力對磁鐵做功之和為回路中的電能，也等于焦耳熱和導體棒的動能，故D正確。 9.如圖，一圓形金屬環(huán)與兩固定的平行長直導線在同一豎直平面內，環(huán)的圓心與兩導線距離相等，環(huán)的直徑小于兩導線間距。兩導線中通有大小相等、方向向下的恒定電流。若(　　) A．金屬環(huán)向上運動，則環(huán)上的感應電流方向為順時針方向 B．金屬環(huán)向下運動，則環(huán)上的感應電流方向為順時針方向 C．金屬環(huán)向左側直導線靠近，則環(huán)上的感應電流方向為逆時針方向 D．金屬環(huán)向右側直導線靠近，則環(huán)上的感應電流方向為逆時針方向 解析：選D　當金屬環(huán)上下移動時，穿過環(huán)的磁通量不發(fā)生變化，根據楞次定律，沒有感應電流產生，選項A、B錯誤；當金屬環(huán)向左移動時，穿過環(huán)的磁通量垂直紙面向外且增強，根據楞次定律可知，環(huán)上產生順時針方向的感應電流，故選項C錯誤；當金屬環(huán)向右移動時，穿過環(huán)的磁通量垂直紙面向里且增強，根據楞次定律可知，環(huán)上產生逆時針方向的感應電流，故選項D正確。 [B級——保分題目練通抓牢] 10.(2019玉林模擬)如圖所示為感應式發(fā)電機，a、b、c、d是空間四個可用電刷與銅盤邊緣接觸的點，O1、O2是銅盤軸線導線的接線端，M、N是電流表的接線端。現在將銅盤轉動，能觀察到感應電流的是(　　) A．將電流表的接線端M、N分別連接a、c位置 B．將電流表的接線端M、N分別連接O1、a位置 C．將電流表的接線端M、N分別連接O1、O2位置 D．將電流表的接線端M、N分別連接c、d位置 解析：選B　當銅盤轉動時，其切割磁感線產生感應電動勢，此時銅盤相當于電源，銅盤邊緣和中心相當于電源的兩個極，則要想觀察到感應電流，M、N應分別連接電源的兩個極即可，故可知只有B項正確。 11.如圖所示，質量為m的銅質小閉合線圈靜置于粗糙水平桌面上。當一個豎直放置的條形磁鐵貼近線圈，沿線圈中線由左至右從線圈正上方等高、勻速經過時，線圈始終保持不動。則關于線圈在此過程中受到的支持力FN和摩擦力Ff的情況，以下判斷正確的是(　　) A．FN先大于mg，后小于mg B．FN一直大于mg C．Ff先向左，后向右 D．線圈中的電流方向始終不變 解析：選A　當磁鐵靠近線圈時，穿過線圈的磁通量增加，線圈中產生感應電流，線圈受到磁鐵的安培力作用，根據楞次定律可知，線圈受到的安培力斜向右下方，則線圈對桌面的壓力增大，即FN大于mg，線圈相對桌面有向右運動趨勢，受到桌面向左的靜摩擦力。當磁鐵遠離線圈時，穿過線圈的磁通量減小，同理，根據楞次定律可知，線圈受到的安培力斜向右上方，則線圈對桌面的壓力減小，即FN小于mg，線圈相對桌面有向右運動趨勢，受到桌面向左的靜摩擦力。綜上可知，FN先大于mg，后小于mg，Ff始終向左，故選項B、C錯誤，A正確。當磁鐵靠近線圈時，穿過線圈向下的磁通量增加，線圈中產生感應電流從上向下看是逆時針方向；當磁鐵遠離線圈時，穿過線圈向下的磁通量減小，線圈中產生感應電流從上向下看是順時針方向，故選項D錯誤。 12.如圖所示，一個閉合三角形導線框位于豎直平面內，其下方固定一根與線框所在的豎直平面平行且很靠近(但不重疊)的水平直導線，導線中通以圖示方向的恒定電流。線框從實線位置由靜止釋放，在其后的運動過程中(　　) A．線框中的磁通量為零時其感應電流也為零 B．線框中感應電流方向為先順時針后逆時針 C．線框受到安培力的合力方向豎直向上 D．線框減少的重力勢能全部轉化為電能 解析：選C　根據安培定則，通電直導線的磁場在上方向外，下方向里；離導線近的地方磁感應強度大，離導線遠的地方磁感應強度小。線框從上向下靠近導線的過程，向外的磁感應強度增加，根據楞次定律，線框中產生順時針方向的電流；穿越導線時，上方向外的磁場和下方向里的磁場疊加，先是向外的磁通量減小，之后變成向里的磁通量，并逐漸增大，直至最大；根據楞次定律，線框中產生逆時針方向的電流。向里的磁通量變成最大后，繼續(xù)向下運動，向里的磁通量又逐漸減小，這時的電流新方向又變成了順時針；由上分析，穿越導線時，上方向外的磁場和下方向里的磁場疊加，先是向外的磁通量減小，一直減小到0，之后變成向里的磁通量，并逐漸增大，這一過程是連續(xù)的，始終有感應電流存在，故A、B錯誤。根據楞次定律，感應電流始終阻礙線框相對磁場的運動，故受安培力的方向始終向上，不是0，故C正確。根據能量守恒定律，線框從實線位置由靜止釋放過程中，減小的重力勢能，除增加其動能外，還產生電能，從而轉化為熱量，故D錯誤。 13．(2019杭州模擬)我們可以通過實驗探究電磁感應現象中感應電流方向的決定因素和遵循的物理規(guī)律。以下是實驗探究過程的一部分。 (1)如圖甲所示，當磁鐵的N極向下運動時，發(fā)現電流表指針偏轉，若要探究線圈中產生感應電流的方向，必須知道________________________________________________。 (2)如圖乙所示，實驗中發(fā)現閉合開關時，電流表指針向右偏，電路穩(wěn)定后，若向右移動滑動觸頭，此過程中電流表指針向________偏轉(選填“左”或“右”)。 解析：(1)由題圖甲所示，當磁鐵的N極向下運動時，發(fā)現電流表指針偏轉，若要探究線圈中產生感應電流的方向，必須知道電流表指針偏轉方向與電流方向間的關系以及線圈的繞向。 (2) 由題圖乙所示，閉合開關時，穿過線圈B的磁通量增加，發(fā)現此時電流表指針向右偏；電路穩(wěn)定后，若向右移動滑動觸頭，則通過線圈A的電流減小，磁感應強度減小，穿過線圈B的磁通量減小，所以電流表指針向左偏轉。 答案：(1)電流表指針偏轉方向與電流方向間的關系及線圈的繞向　(2)左 [C級——難度題目適情選做] 14．(多選)如圖所示，磁場方向垂直于紙面，磁感應強度大小在豎直方向均勻分布，水平方向非均勻分布。一銅制圓環(huán)用絕緣細線懸掛于O點。將圓環(huán)拉至位置a后無初速度釋放，圓環(huán)擺到右側最高點b，不計空氣阻力。在圓環(huán)從a擺向b的過程中(　　) A．感應電流方向先是逆時針方向，再順時針方向，后逆時針方向 B．感應電流方向一直是逆時針 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 解析：選AD　由楞次定律知，感應電流方向先是逆時針方向，再順時針方向，后逆時針方向，A正確，B錯誤；根據左手定則，因等效導線是沿豎直方向的，且兩邊的磁感應強度不同，故合力方向始終沿水平方向，和速度方向會有一定夾角，C錯誤，D正確。 15.(2019運城六校聯(lián)考)如圖所示，兩個線圈套在同一個鐵芯上，線圈的繞向如圖所示。左線圈連著平行導軌M和N，導軌電阻不計，在垂直于導軌方向上放著金屬棒ab，金屬棒處于垂直紙面向外的勻強磁場中。下列說法正確的是(　　) A．當金屬棒向右勻速運動時，a點電勢高于b點，c點電勢高于d點 B．當金屬棒向右勻速運動時，b點電勢高于a點，c點電勢高于d點 C．當金屬棒向右加速運動時，b點電勢高于a點，c點電勢高于d點 D．當金屬棒向右加速運動時，b點電勢高于a點，d點電勢高于c點 解析：選D　金屬棒勻速向右運動切割磁感線，產生恒定感應電動勢，由右手定則判斷出電流由a→b，b點電勢高于a點，c、d端不產生感應電動勢，c點與d點等勢，故A、B錯誤。金屬棒向右加速運動時，b點電勢仍高于a點，感應電流增大，穿過右邊線圈的磁通量增大，所以右線圈中也產生感應電流，由楞次定律可判斷電流從d流出，在外電路中，d點電勢高于c點，故C錯誤，D正確。