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1、课后限时集训 ( 二十七 ) 电磁感应现象楞次定律 ( 建议用时： 40 分钟 ) 基础对点练 题组一：感应电流的产生 1(2017全国卷 ) 扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上的形貌。为 了有效隔离外界振动对STM的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并 施加磁场来快速衰减其微小振动，如图所示。无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒 磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是( ) A B C D A 底盘上的紫铜薄板出现扰动时，其扰动方向不确定，在选项C 这种情况下，紫铜薄 板出现上下或左右扰动时，穿过薄板的磁通量难以改变，不能发生
2、电磁感应现象，没有阻尼 效应；在选项B、D这两种情况下，紫铜薄板出现上下扰动时，也没有发生电磁阻尼现象；选 项 A 这种情况下，不管紫铜薄板出现上下或左右扰动时，都发生电磁感应现象，产生电磁阻 尼效应，选项A正确。 2( 多选)(2015 全国卷 )1824年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”。实 验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图 所示。实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起 转动起来，但略有滞后。下列说法正确的是( ) A圆盘上产生了感应电动势 B圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动 C在圆盘转动的过
3、程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化 D圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生的磁场导致磁针转动 ABA 当圆盘转动时，圆盘的半径切割磁针产生的磁场的磁感线，产生感应电动势， 选项 A正确； B如图所示，铜圆盘上存在许多小的闭合回路，当圆盘转动时，穿过小的 闭合回路的磁通量发生变化，回路中产生感应电流，根据楞次定律，感应电流 阻碍其相对运动，但抗拒不了相对运动，故磁针会随圆盘一起转动，但略有滞后，选项B 正 确； C在圆盘转动过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量始终为零，选项C错误； D圆盘呈电中性，转动时不会形成电流，选项D错误。 3法拉第在1831 年发现了“磁生电
4、”现象。如图所示，他把两个线圈绕在同一个软铁 环上，线圈A和电池连接，线圈B用导线连通，导线下面平行放置一个小磁针。实验中可能 观察到的现象是( ) A用一节电池作电源小磁针不偏转，用十节电池作电源小磁针会偏转 B线圈B匝数较少时小磁针不偏转，匝数足够多时小磁针会偏转 C线圈A和电池连接瞬间，小磁针会偏转 D线圈A和电池断开瞬间，小磁针不偏转 C 根据“磁生电”即电磁感应现象的产生条件，线圈B中只有磁通量变化时才能产生 感应电流，因此无论线圈B匝数多少，线圈A连接电池多少，都不能在线圈B中产生感应电 流，选项A、B错误。只有在线圈A和电池连接或断开的瞬间，线圈B中才能产生感应电流， 电流产生磁
5、场，使导线下面平行放置的小磁针发生偏转，选项C正确， D错误。 题组二：楞次定律及其推论的应用 4美国大众科学月刊网站报道，美国明尼苏达大学的研究人员发现：一种具有独特 属性的新型合金能够将热能直接转化为电能。具体而言，只要略微提高温度，这种合金就会 变成强磁性合金，从而使环绕它的线圈中产生电流，其简化模型如图所示。A为圆柱形合金材 料，B为线圈，套在圆柱形合金材料上，线圈的半径大于合金材料的半径。现对A进行加热， 则( ) AB中将产生逆时针方向的电流 BB中将产生顺时针方向的电流 CB线圈有收缩的趋势 DB线圈有扩张的趋势 D 合金材料加热后，合金材料成为磁体，通过线圈B的磁通量增大，由于
6、线圈B内有 两个方向的磁场，由楞次定律可知线圈只有扩张，才能阻碍磁通量的变化，C错误， D正确； 由于不知道极性，无法判断感应电流的方向，A、B错误。 5(2019洛阳模拟) 如图所示为安检门原理图，左边门框中有一通电线圈，右边门框中 有一接收线圈。工作过程中某段时间通电线圈中存在顺时针方向均匀增大的电流，则( ) A无金属片通过时，接收线圈中的感应电流方向为顺时针 B无金属片通过时，接收线圈中的感应电流增大 C有金属片通过时，接收线圈中的感应电流方向为顺时针 D有金属片通过时，接收线圈中的感应电流大小发生变化 D 当左侧线圈中通有不断增大的顺时针方向的电流时，知穿过右侧线圈的磁通量向右， 且
7、增大，根据楞次定律，右侧线圈中产生逆时针方向的电流，即使有金属片通过时，接收线 圈中的感应电流方向仍然为逆时针，故A、C错误；通电线圈中存在顺时针方向均匀增大的电 流，则通电线圈中的磁通量均匀增大，所以穿过右侧线圈中的磁通量均匀增大，则磁通量的 变化率是定值，由法拉第电磁感应定律可知，接收线圈中的感应电流不变，故B 错误；有金 属片通过时，则穿过金属片中的磁通量发生变化时，金属片中也会产生感应电流，感应电流 的方向与接收线圈中的感应电流的方向相同，所以也会将该空间中的磁场的变化削弱一些， 引起接收线圈中的感应电流大小发生变化，故D正确。 6(2016海南高考) 如图所示，一圆形金属环与两固定的
8、平行长直导线在同一竖直平面 内，环的圆心与两导线距离相等，环的直径小于两导线间距。两导线中通有大小相等、方向 向下的恒定电流。若( ) A金属环向上运动，则环上的感应电流方向为顺时针方向 B金属环向下运动，则环上的感应电流方向为顺时针方向 C金属环向左侧直导线靠近，则环上的感应电流方向为逆时针方向 D金属环向右侧直导线靠近，则环上的感应电流方向为逆时针方向 D 当金属环上下移动时，穿过环的磁通量不发生变化，根据楞次定律，没有感应电流 产生，选项A、 B错误；当金属环向左移动时，穿过环的磁通量垂直纸面向外且增加，根据楞 次定律可知，环上产生顺时针方向的感应电流，故选项C 错误；当金属环向右移动时
9、，穿过 环的磁通量垂直纸面向里且增加，根据楞次定律可知，环上产生逆时针方向的感应电流，故 选项 D正确。 题组三：右手定则的应用 7( 多选 ) 在北半球， 地磁场的水平分量由南向北，竖直分量竖直向下。北京平安大街上， 如图所示，某人骑车从东往西行驶，则下列说法正确的是( ) A自行车左车把的电势比右车把的电势高 B自行车左车把的电势比右车把的电势低 C图中辐条AB此时A端比B端的电势高 D图中辐条AB此时A端比B端的电势低 AD 从东往西，车把切割地磁场的竖直分量，由右手定则知左车把电势高，而辐条切割 水平分量，B端电势高，即A、D正确。 8. (2019 长兴模拟)1831 年，法拉第在一
10、次会议上展示了他发明的圆盘发电机(图甲 )。 它是利用电磁感应原理制成的，是人类历史上第一台发电机。图乙是这个圆盘发电机的示意 图：铜盘安装在水平的铜轴上，它的边缘正好在两磁极之间，两块铜片C、D分别与转动轴和 铜盘的边缘良好接触。使铜盘转动，电阻R中就有电流通过。若所加磁场为匀强磁场，回路 的总电阻恒定，从左往右看，铜盘沿顺时针方向匀速转动，CRD平面与铜盘平面垂直，下列说 法正确的是 ( ) 甲乙 A电阻R中没有电流流过 B铜片C的电势高于铜片D的电势 C保持铜盘不动，磁场变为方向垂直于铜盘的交变磁场，则铜盘中有电流产生 D保持铜盘不动，磁场变为方向垂直于铜盘的交变磁场，则CRD回路中有电
11、流产生 C 根据右手定则可知，电流从D点流出，流向C点，因此电流方向为从C向D，由于圆 盘在切割磁感线，相当于电源，所以D处的电势比C处高， A、 B错误；保持铜盘不动，磁场 变为方向垂直于铜盘的交变磁场，则穿过铜盘的磁通量发生变化，故有感应电流产生，但是 此时不再切割磁感线，所以CD不能当成电源， 故CRD回路中没有电流产生，C正确， D错误。 题组四：“一定律、三定则”的应用 9. 如图所示，通电导线MN与单匝矩形线圈abcd共面，位置靠近ab且相互绝缘。当MN 中电流突然减小时，线圈所受安培力的合力方向( ) A向左B向右 C垂直纸面向外D垂直纸面向里 B 解法 1：当MN中电流突然减小
12、时，单匝矩形线圈abcd垂直纸面向里的磁通量减少， 根据楞次定律，线圈abcd中产生的感应电流方向为顺时针方向，由左手定则可知ab边与cd 边所受安培力方向均向右，所以线圈所受安培力的合力方向向右，B正确。 解法 2：由对楞次定律中“阻碍”的理解可知，当MN中电流突然减小而导致线圈abcd垂 直纸面向里的磁通量减少时，线圈abcd一定会有向右运动的趋势以“阻碍”其磁通量的减少， 所以其所受安培力的合力方向向右，B正确。 10. 如图所示，在两个沿竖直方向的匀强磁场中，分别放入两个完全一样的水平金属圆盘 a和b。它们可以绕竖直轴自由转动，用导线通过电刷把它们相连。当圆盘a转动时 ( ) A圆盘b
13、总是与a沿相同方向转动 B圆盘b总是与a沿相反方向转动 C若B1、B2同向，则a、b转向相同 D若B1、B2反向，则a、b转向相同 D 当圆盘a转动时，由于切割磁感线而产生感应电流，该电流流入b盘中，在磁场中 由于受安培力b盘会转动。 但若不知B1、B2的方向关系， 则b盘与a盘的转向关系将无法确定， 故 A、B错误。设B1、B2同向且向上，a盘逆时针转动，则由右手定则可知a盘中的感应电流 由aa，b盘受力将顺时针转动，故C错误。同理可判定D项正确。 考点综合练 11如图所示，一质量为m的条形磁铁用细线悬挂在天花板上，细线从一水平金属圆环 中穿过。现将环从位置释放，环经过磁铁到达位置。设环经过
14、磁铁上端和下端附近时细 线的张力分别为FT1和FT2，重力加速度大小为g，则 ( ) AFT1mg，FT2mg BFT1mg，FT2mg，FT2mg DFT1mg A 金属环从位置靠近磁铁上端，因产生感应电流，故“阻碍”相对运动，知金属环 与条形磁铁相互排斥，故绳的拉力FT1mg。同理，当金属环离开磁铁下端时，金属环与磁铁相 互吸引，因而绳的拉力FT2mg，故 A正确。 12 (2019许昌模拟) 如图所示， 一个闭合三角形导线框ABC位于竖直平面内， 其下方 ( 略 靠前 ) 固定一根与线框平面平行的水平直导线，导线中通以图示方向的恒定电流。释放线框， 它由实线位置下落到虚线位置未发生转动，
15、在此过程中 ( ) A线框中感应电流方向依次为ACBAABCA B线框的磁通量为零时，感应电流却不为零 C线框所受安培力的合力方向依次为向上向下向上 D线框做自由落体运动 B 根据安培定则，通电直导线的磁场在上方垂直纸面向外，在下方垂直纸面向里；离 导线近的地方磁感应强度大，离导线远的地方磁感应强度小，线框从上向下靠近导线的过程 中，垂直纸面向外的磁通量增加，根据楞次定律，线框中产生顺时针方向的电流；穿越导线 时，上方垂直纸面向外的磁场和下方垂直纸面向里的磁场叠加，先是垂直纸面向外的磁通量 减小，之后变成垂直纸面向里的磁通量增大，直至最大，根据楞次定律，线框中产生逆时针 方向的电流；垂直纸面向
16、里的磁通量变成最大后，线框继续向下运动，垂直纸面向里的磁通 量减小，这时的电流方向又变成了顺时针，即感应电流方向依次为ACBAABCAACBA，故A 错误；根据A中的分析，线框穿越导线时，始终有感应电流存在，故B正确；根据楞次定律， 安培力始终阻碍线框相对磁场的运动，故安培力的方向始终向上，线框不可能做自由落体运 动，故 C、D错误。 13如图所示，在一固定水平放置的闭合导体圆环上方，有一条形磁铁，从离地面高h 处由静止开始下落，最后落在水平地面上。磁铁下落过程中始终保持竖直方向，并从圆环中 心穿过圆环， 而不与圆环接触。 若不计空气阻力， 重力加速度为g， 下列说法中正确的是( ) A在磁铁下落的整个过程中，圆环中的感应电流方向先逆时针后顺时针( 从上向下看圆 环) B磁铁在整个下落过程中，受圆环对它的作用力先竖直向上后竖直向下 C磁铁在整个下落过程中，它的机械能不变 D磁铁落地时的速率一定等于2gh A 当条形磁铁靠近圆环时，穿过圆环的磁通量增加，根据楞次定律可判断圆环中感
