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1、电磁感应强化训练 11.图 9110如图 9110 所示, 绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和开关组成闭合电路, 在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环 A, 下列各种情况中铜环 A 中没有感应电流的是()A. 线圈中通以恒定的电流B. 通电时, 使滑动变阻器的滑片 P 匀速移动C. 通电时, 使滑动变阻器的滑片 P 加速移动D. 将开关突然断开的瞬间解析: 选 A.当线圈中通恒定电流时, 产生的磁场为稳定磁场, 通过铜环 A 的磁通量不发生变化, 不会产生感应电流. 2. (2011高考上海单科卷)如图 9111, 磁场垂直于纸面, 磁感应强度在竖直方向均匀分布, 水平方向非均匀分布. 一铜制
2、圆环用丝线悬挂于 O 点, 将圆环拉至位置 a 后无初速释放, 在圆环从 a 摆向 b 的过程中()图 9111A. 感应电流方向先逆时针后顺时针再逆时针B. 感应电流方向一直是逆时针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解析: 选 A D.圆环从位置 a 运动到磁场分界线前, 磁通量向里增大, 感应电流为逆时针; 跨越分界线过程中, 磁通量由向里最大变为向外最大, 感应电流为顺时针; 再摆到 b 的过程中, 磁通量向外减小, 感应电流为逆时针, 所以选 A; 由于圆环所在处的磁场, 上下对称, 所受安培力竖直方向平衡, 因此总的安培力沿水平方向, 故 D 正确. 3
3、. 如图 9112 甲所示, 两个闭合圆形线圈 A、B 的圆心重合, 放在同一水平面内, 线圈A 中通以如图乙所示的变化电流, t0 时电流方向为顺时针(如图中箭头所示). 在 t1t 2 时间内, 对于线圈 B, 下列说法中正确的是()图 9112A. 线圈 B 内有顺时针方向的电流 , 线圈有扩张的趋势B. 线圈 B 内有顺时针方向的电流 , 线圈有收缩的趋势C. 线圈 B 内有逆时针方向的电流 , 线圈有扩张的趋势D. 线圈 B 内有逆时针方向的电流 , 线圈有收缩的趋势解析: 选 A.在 t1t 2 时间内, 通入线圈 A 中的电流是正向增大的, 即逆时针方向增大的, 其内部会产生增大
4、的向外的磁场, 穿过 B 的磁通量增大, 由楞次定律可判定线圈 B 中会产生顺时针方向的感应电流. 线圈 B 中电流为顺时针方向, 与 A 的电流方向相反, 有排斥作用, 故线圈 B 将有扩张的趋势. 4. (2012皖南八校联考)如图 9113 所示, P、Q 是两根竖直且足够长的金属杆, 处在垂直纸面向里的匀强磁场 B 中, MN 是一个螺线管, 它的绕线方法没有画出, P、Q 的输出端a、b 和 MN 的输入端 c、d 之间用导线相连, A 是在 MN 的正下方水平放置在地面上的金属圆环. 现将金属棒 ef 由静止释放, 在下滑过程中始终与 P、Q 棒良好接触且无摩擦. 在金属棒释放后下
5、列说法正确的是()图 9113A. A 环中有大小不变的感应电流B. A 环中有越来越大的感应电流C. A 环对地面的压力先减小后增大D. A 环对地面的压力先增大后减小解析: 选 D.金属棒下滑过程中受到重力、安培力两个力的作用, 随着金属棒速度的增大, 回路中电流逐渐增大, 金属棒所受安培力逐渐增大, 棒的加速度逐渐减小, 当安培力等于重力时棒匀速下落, 回路中电流恒定不变 , A、B 皆错误. 回路中电流通过线圈时产生磁场, 此磁场强弱随回路中电流的变化而变化, 从而在环中产生感应电流 , 由于回路中电流增大, 线圈中产生的磁场增强, 使通过环的磁通量增大, 由广义的楞次定律可知环与线圈
6、间产生斥力, 使环对地面的压力大于环的重力. 由于棒做加速度逐渐减小的加速运动, 棒的速度变化越来越慢, 则线圈产生的磁场变化越来越慢, 通过环的磁通量变化率越来越小, 环中的电流越来越小, 当棒匀速运动时环中电流为零. 由于开始时环中电流最大但线圈产生的磁场最弱为零、最终状态下线圈产生的磁场最强但环中电流为零, 故环与线圈间的斥力必是先从零增大后又减小到零, 故 C 错误、D 正确. 图 91145. 如图 9114 所示, 固定于水平面上的金属架 CDEF 处在竖直向下的匀强磁场中, 金属棒 MN 沿框架以速度 v 向右做匀速运动. t0 时, 磁感应强度为 B0, 此时 MN 到达的位置
7、使MDEN 构成一个边长为 l 的正方形. 为使 MN 棒中不产生感应电流, 从 t0 开始, 磁感应强度 B 随时间 t 应怎样变化？请推导出这种情况下 B 与 t 的关系式解析: 要使 MN 棒中不产生感应电流 , 应使穿过线圈平面的磁通量不发生变化. 在 t0 时刻, 穿过线圈平面的磁通量1B 0SB 0l2设 t 时刻的磁感应强度为 B, 此时磁通量为2Bl (lvt)由 1 2, 得 BB0ll vt答案: 见解析一、选择题1. 下图是验证楞次定律实验的示意图, 竖直放置的线圈固定不动, 将磁铁从线圈上方插入或拔出, 线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流. 各图中分别标出了磁
8、铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况, 其中表示正确的是()图 9115A. B. C. D. 解析: 选 B.根据楞次定律可确定感应电流的方向, 当磁铁向下运动时, 若磁铁 N 极向下, 如图, 则: (1)闭合线圈原磁场的方向向下; (2)穿过闭合线圈的磁通量的变化 增加; (3)感应电流产生的磁场方向向上; (4)利用安培定则判断感应电流的方向与图中箭头方向不同故错误正确, 同理可得错误正确, 选项 B 正确. 图 91162. 两个大小不同的绝缘金属圆环如图 9116 叠放在一起, 小圆环有一半面积在大圆环内, 当大圆环中通顺时针方向电流的瞬间, 小圆环
9、中感应电流的方向是()A. 顺时针方向B. 逆时针方向C. 左半圆顺时针, 右半圆逆时针D. 无感应电流解析: 选 B.根据安培定则, 当大圆环中电流为顺时针方向时, 圆环内的磁场是垂直于纸面向里的, 而环外的磁场方向垂直于纸面向外, 虽然小圆环在大圆环里外的面积一样, 但环里磁场比环外磁场要强, 净磁通量还是垂直于纸面向里. 由楞次定律知, 感应电流的磁场阻碍垂直于纸面向里方向的磁通量的增强, 应垂直于纸面向外, 再由安培定则得出小圆环中感应电流的方向为逆时针方向, B 选项正确. 图 91173. 如图 9117 所示, ab 是一个可以绕垂直于纸面的轴 O 转动的闭合矩形导体线圈, 当滑
10、动变阻器 R 的滑片 P 向右滑动过程中, 线圈 ab 将()A. 静止不动B. 顺时针转动C. 逆时针转动D. 发生转动, 但因电源的极性不明 , 无法确定转动方向解析: 选 B.当 P 向右滑动时 , 电路总电阻减小, 电路中的电流是增大的, 两磁铁间的磁场增强, 闭合导体线圈的磁通量增大, 线框中产生感应电流, 受到磁场力而发生转动, “转动”是结果, 反抗原因是“磁通量增大”, 因此转动后应使穿过线圈的磁通量减小, 故应沿顺时针转动. 故应选 B.图 91184. 如图 9118 所示, A 为水平放置的橡胶圆盘, 在其侧面带有负电荷Q, 在 A 正上方用丝线悬挂一个金属圆环 B(丝线
11、未画出 ), 使 B 的环面与圆盘平行 , 其轴线与橡胶圆盘 A 的轴线 O1O2 重合. 现使橡胶圆盘 A 由静止开始绕其轴线 O1O2 按图中箭头方向加速转动, 则()A. 金属圆环 B 有扩大半径的趋势 , 丝线受到的拉力增大B. 金属圆环 B 有缩小半径的趋势 , 丝线受到的拉力减小C. 金属圆环 B 有扩大半径的趋势 , 丝线受到的拉力减小D. 金属圆环 B 有缩小半径的趋势 , 丝线受到的拉力增大解析: 选 B.橡胶圆盘 A 在加速转动时, 产生的磁场在不断增加, 穿过 B 的磁通量不断增加, 根据楞次定律可判知 B 正确. 图 91195. (2012西安八校联考)如图 9119
12、 所示, 虚线 abcd 为矩形匀强磁场区域 , 磁场方向竖直向下, 圆形闭合金属线框以一定的速度沿光滑绝缘水平面向磁场区域运动. 如图 9120所示给出的是圆形闭合金属线框的四个可能到达的位置, 则圆形闭合金属线框的速度可能为零的位置是()图 9120A. B. C. D. 解析: 选 B.因为线框在进、出磁场时 , 线框中的磁通量发生变化 , 产生感应电流, 安培力阻碍线框运动, 使线框的速度可能减为零, 故 B 正确. 图 91216. 如图 9121 所示, 矩形闭合线圈放置在水平薄板上, 有一块蹄形磁铁如图所示置于平板的正下方(磁极间距略大于矩形线圈的宽度 ). 当磁铁匀速向右通过线
13、圈正下方时, 线圈仍静止不动, 那么线圈受到薄板的摩擦力方向和线圈中产生感应电流的方向(从上向下看) 是()A. 摩擦力方向一直向左B. 摩擦力方向先向左、后向右C. 感应电流的方向顺时针 逆时针逆时针顺时针D. 感应电流的方向顺时针 逆时针解析: 选 AC.穿过线圈的磁通量先向上方向增加, 后减少, 当线圈处在磁铁中间以后, 磁通量先向下方向增加, 后减少, 所以感应电流的方向顺时针逆时针逆时针顺时针, 故 C正确, D 错误; 根据楞次定律可以判断 : 磁铁向右移动过程中, 磁铁对线圈有向右的安培力作用, 所以摩擦力方向向左, 故 A 正确, B 错误. 图 91227. 如图 91 22
14、 所示, 闭合的矩形金属框 abcd 的平面与匀强磁场垂直 , 现金属框固定不动而磁场运动, 发现 ab 边所受安培力的方向为竖直向上, 则此时磁场的运动可能是()A. 水平向右平动B. 水平向左平动C. 竖直向上平动D. 竖直向下平动解析: 选 A.ab 受到的力向上, 由右手定则可知, ab 上电流的方向由 ba, 由楞次定律可得, 线框内的磁通量在增加, 磁场向右运动 , A 项正确, B 项错误; 当磁场上下运动时, 线框内的磁通量不变化, 不产生感应电流, C、D 项错误. 图 91238. (2012杭州高三检测)如图 9123 所示, 一根长导线弯成如图 abcd 的形状, 在导
15、线框中通以直流电, 在框的正中间用绝缘的橡皮筋悬挂一个金属环 P, 环与导线框处于同一竖直平面内, 当电流 I 增大时, 下列说法中正确的是 ()A. 金属环 P 中产生顺时针方向的电流B. 橡皮筋的长度增大C. 橡皮筋的长度不变D. 橡皮筋的长度减小解析: 选 B.导线框中的电流所产生的磁场在金属环 P 内的磁通量方向垂直于纸面向里, 当电流 I 增大时, 金属环 P 中的磁通量向里且增大 , 由楞次定律和安培定则可知金属环 P 中产生逆时针方向的感应电流, 故 A 错; 根据对称性及左手定则可知金属环 P 所受安培力的合力方向向下, 并且随电流 I 的增大而增大, 所以橡皮筋会被拉长, 故
16、 B 正确, C、D 错误. 9. 如图 9124 所示, 开始时矩形线圈与磁场垂直, 且一半在匀强磁场内一半在匀强磁场外, 若要线圈中产生感应电流, 下列方法中可行的是()图 9124A. 将线圈向左平移一小段距离B. 将线圈向上平移C. 以 ab 为轴转动(小于 90)D. 以 ac 为轴转动(小于 60)解析: 选 ACD.当线圈向左平移一小段距离时, 穿过闭合电路 abdc 的磁通量变化( 减小), 有感应电流产生, A 正确; 将线圈向上平移时, 磁通量不变, 无感应电流, B 错误; 以 ab 为轴转动小于 90和以 ac 为轴转动小于 60时, 磁通量都是从最大减小 , 故有感应电流,
