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二十五 电磁感应现象 楞次定律
1．(2021·河北唐山一中调研)经过不懈的努力，法拉第最终在1831年8月29日发觉了“磁生电”的现象，他把两个线圈绕在同一个软铁环上(如图所示)，一个线圈A连接电池与开关，另一线圈B闭合并在其中一段直导线四周平行放置小磁针．法拉第可观看到的现象有( )
A．当合上开关，A线圈接通电流瞬间，小磁针偏转一下，随即复原
B．只要A线圈中有电流，小磁针就会发生偏转
C．A线圈接通后电流越大，小磁铁偏转角度也越大
D．当开关打开，A线圈电流中断瞬间，小磁针会消灭与A线圈接通电流瞬间完全相同的偏转
答案：A 解析：闭合开关瞬间，穿过线圈的磁通量增加，在线圈B中产生感应电流，电流的磁场使小磁针偏转；当线圈A中电流恒定，磁通量不变化，线圈B中不产生感应电流，磁针不偏转；当开关断开时，磁通量削减使B中又产生感应电流，使小磁铁偏转，但偏转方向相反，选项A正确．
2．现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及电键如图所示连接．下列说法中正确的是( )
A．电键闭合后，线圈A插入或拔出都会引起电流计指针偏转
B．线圈A插入线圈B中后，电键闭合和断开的瞬间电流计指针均不会偏转
C．电键闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑动，会使电流计指针静止在中心零刻度
D．电键闭合后，只有滑动变阻器的滑片P加速滑动，电流计指针才能偏转
答案：A 解析：电键闭合后，线圈A插入或拔出都会引起穿过线圈B的磁通量发生变化，从而电流计指针偏转，选项A正确；线圈A插入线圈B中后，电键闭合和断开的瞬间，线圈B的磁通量会发生变化，电流计指针会偏转，选项B错误；电键闭合后，滑动变阻器的滑片P无论匀速滑动还是加速滑动，都会导致线圈A的电流发生变化，线圈B的磁通量变化，电流计指针都会发生偏转，选项C、D错误．
3．如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B，B的方向与水平面夹角为30°，图中实线位置有一面积为S的矩形线圈处于磁场中，并围着它的一条边从水平位置转到图中虚线位置，在此过程中磁通量的转变量大小为( )
A．BS B．BS
C．BS D．2BS
答案：C 解析：磁通量虽是标量，但有正负，如规定从图中b面穿过a面磁通量为正，则在 Ⅰ 位置时磁通量Φ1＝BSsin 30°＝BS，在 Ⅱ 位置时磁通量Φ2＝－BScos 30°＝－BS，那么线圈从 Ⅰ 位置转到 Ⅱ 位置过程磁通量的变化量ΔΦ＝Φ2－Φ1＝－BS.所以选C．
4．如图所示，固定于水平面上的金属架abcd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．t＝0时，磁感应强度为B0，此时MN到达的位置恰好使MbcN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t＝0开头，磁感应强度B随时间t变化的示意图为( )
A B C D
答案：C 解析：要使回路中不产生感应电流，只有回路中磁通量不发生变化，由B0l2＝Bl(l＋vt)，得到B＝，所以C选项正确．
5．(2021·杭州统测训练)两根通电直导线M、N都垂直纸面固定放置，通过它们的电流方向如图所示，线圈L的平面跟纸面平行，现将线圈从位置A沿M、N连线的中垂线快速平移到位置B，则在平移过程中，线圈中的感应电流( )
A．沿顺时针方向，且越来越小
B．沿逆时针方向，且越来越大
C．始终为零
D．先顺时针，后逆时针
答案：C 解析：依据直线电流四周磁场磁感线的分布特点可知，两直导线所产生的磁场强度方向与线圈平面平行，故线圈L中的磁通量始终为零，故感应电流始终为零，C正确．
6．如图所示，铜制闭合线圈c被轻线竖直悬吊于天花板上，当金属导轨上的导体棒ab在匀强磁场中沿导轨运动时(导轨电阻不计)，下列说法正确的是( )
A．ab向右做匀速运动时闭合线圈c将被螺线管吸引
B．ab向左做匀速运动时闭合线圈c将被螺线管排斥
C．ab向右做减速运动时闭合线圈c将被螺线管吸引
D．ab向左做加速运动时闭合线圈c将被螺线管吸引
答案：C 解析：导体棒ab匀速切割磁感线时，螺线管中的电流不变，闭合线圈c中无感应电流，故闭合线圈c与螺线管之间无相互作用，A、B错误；导体棒ab减速运动切割磁感线，螺线管中的电流不断减小，穿过闭合线圈c的磁通量减小，二者相互靠近(线圈将被螺线管吸引)，以阻碍磁通量的减小，C正确；导体棒ab加速运动切割磁感线，螺线管中的电流不断增大，穿过闭合线圈c中的磁通量增大，线圈将被螺线管排斥，以阻碍磁通量的增大，D错误．
7．如图所示，一圆形金属线圈放置在水平桌面上，匀强磁场垂直桌面竖直向下，过线圈上A点作切线OO′，OO′与线圈在同一平面上．在线圈以OO′为轴翻转180°的过程中，线圈中电流流向( )
A．始终由A→B→C→A
B．始终由A→C→B→A
C．先由A→C→B→A再由A→B→C→A
D．先由A→B→C→A再由A→C→B→A
答案：A 解析：在线圈以OO′为轴翻转0～90°的过程中，穿过线圈正面对里的磁通量渐渐减小，则感应电流产生的磁场垂直桌面对下，由右手定则可知感应电流方向为A→B→C→A；线圈以OO′为轴翻转90°～180°的过程中，穿过线圈反面对里的磁通量渐渐增加，则感应电流产生的磁场垂直桌面对上，由右手定则可知感应电流方向仍旧为A→B→C→A，A正确．
8．(多选)如图所示，线框abcd在无限大的匀强磁场中匀速平动时，关于线框有关状况的说法中正确的是( )
A．无感应电流，ad端无电动势，电压表无示数
B．无感应电流，ad端有电动势，电压表无示数
C．有感应电流，ad端无电动势，电压表无示数
D．假如线框放在光滑水平面上，则水平方向不需外力作用
答案：BD 解析：线框匀速平动时，穿过回路的磁通量无变化，所以不产生感应电流，电压表指针不偏转，即无示数，但ad、bc切割磁感线产生电动势，B对．没有电流，不受安培力，线框匀速运动，不需要任何外力，D对．
9．如图所示，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，但因电源的极性未知，无法确定转动方向
答案：B 解析：当P向右滑动时，电路总电阻减小，电路中的电流是增大的，两磁铁间的磁场增加，穿过闭合导体线圈的磁通量增大，线框中产生感应电流，受到安培力而发生转动，依据楞次定律，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．
10．置于匀强磁场中的金属圆盘中心和边缘各引出一根导线，与套在铁芯上部的线圈A相连．套在铁芯下部的线圈B引出两根导线接在两根水平导轨上，如图所示．导轨上有一根金属棒ab处在垂直于纸面对外的匀强磁场中．下列说法正确的是( )
A．圆盘顺时针加速转动时，ab棒将向右运动
B．圆盘顺时针匀速转动时，ab棒将向右运动
C．圆盘顺时针减速转动时，ab棒将向右运动
D．圆盘逆时针加速转动时，ab棒将向左运动
答案：C 解析：由右手定则知，圆盘顺时针加速转动时，感应电流从圆心流向边缘，线圈A中产生的磁场方向向下且磁场增加．由楞次定律知，线圈B中的感应磁场方向向上，由右手螺旋定则知，ab棒中感应电流方向由a→b.由左手定则知，ab棒受的安培力方向向左，将向左运动．故A错；同理B、D错，C对．
11．(多选)如图所示，光滑固定导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放置在导轨上，形成一个闭合回路，当一条形磁铁从高处下落接近回路时( )
A．P、Q将相互靠拢 B．P、Q将相互远离
C．磁铁的加速度仍为g D．磁铁的加速度小于g
答案：AD 解析：依据楞次定律的另一表述：感应电流的效果总是要抵制产生感应电流的缘由．本题中“缘由”是回路中磁通量的增加，归根结底是磁铁靠近回路，“效果”便是阻碍磁通量的增加和磁铁的靠近．所以，P、Q将相互靠拢且磁铁的加速度小于g，应选A、D．
12．(多选)如图所示，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．一铜制圆环用丝线悬挂于O点，将圆环拉至位置a后无初速度释放，在圆环从a摆向b的过程中( )
A．感应电流方向先逆时针后顺时针再逆时针
B．感应电流的方向始终是逆时针
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
答案：AD 解析：圆环从位置a无初速度释放，在到达磁场分界线之前，穿过圆环向里的磁感线条数增加，依据楞次定律可知，圆环内感应电流的方向为逆时针，圆环经过磁场分界线时，穿过圆环向里的磁感线条数削减，依据楞次定律可知，圆环内感应电流的方向为顺时针；圆环通过磁场分界线之后，穿过圆环向外的磁感线条数削减，依据楞次定律可知，圆环内感应电流的方向为逆时针；因磁场在竖直方向分布均匀，圆环所受竖直方向的安培力平衡，故总的安培力始终沿水平方向．综上所述，A、D正确．
13．(多选)如图甲所示，圆形线圈P静止在水平桌面上，其正上方固定一螺线管Q，p和Q共轴，Q中通有变化的电流i，电流随时间变化的规律如图乙所示，P所受的重力为G，桌面对P的支持力为FN，则( )
A．t1时刻FN>G，P有收缩的趋势
B．t2时刻FN＝G，此时穿过P的磁通量最大
C．t3时刻FN＝G，此时P中无感应电流
D．t4时刻FN<G，此时穿过P的磁通量最小
答案：AB 解析：t1时刻，电流增大，由楞次定律的阻碍作用知，线圈有远离螺线管、收缩面积的趋势，选项A正确；t2时刻电流不变，线圈无感应电流，FN＝G，磁通量为标量，故此时穿过P的磁通量不是最小，选项B正确；t3时刻电流为零，但电流从有到无，穿过线圈的磁通量发生变化，此时P中有感应电流，但磁感应强度为零，FN＝G，选项C错误；t4时刻电流不变，线圈无感应电流，FN＝G，磁通量为标量，故此时穿过P的磁通量不是最小，选项D错误．
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