课时强化作业三十七 电磁感应现象、楞次定律一、选择题1．物理课上，老师做了一个奇妙的“跳环实验”．如图，她把一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来后，将一金属套环置于线圈L上，且使铁芯穿过套环．闭合开关S的瞬间，套环立刻跳起，某同学另找来器材再探究此实验．他连接好电路，经重复试验，线圈上的套环均未动．对比老师演示的实验，下列四个选项中，导致套环未动的原因可能是( )A．线圈接在了直流电源上B．电源电压过高C．所选线圈的匝数过多D．所用套环的材料与老师的不同解析：无论实验用的是交流电还是直流电，闭合开关S瞬间，穿过套环的磁通量均增加，只要套环的材料是导体，套环中就能产生感应电流，套环就会跳起．如果套环是塑料材料做的，则不能产生感应电流，也就不会受安培力作用而跳起．所以答案是D项．答案：D2．(2014年全国卷Ⅰ)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，观察电流表的变化解析：只形成闭合电路，回路中有磁通量，但磁通量不发生变化，回路中不会产生感应电流，故选项A、B、C错误，绕在同一铁环上的两个线圈分别接电源和电流表，给通电线圈通电和断电瞬间，通过闭合电路的磁通量发生变化，会产生感应电流，能观察到电流表的变化，选项D正确．答案：D3.如图所示，“U”形金属框架固定在水平面上，金属杆ab与框架间无摩擦，整个装置处于竖直方向的磁场中．若因磁场的变化，使杆ab6\n向右运动，则磁感应强度( )A．方向向下并减小B．方向向下并增大C．方向向上并增大D．方向向上并减小解析：由于杆ab向右运动，则杆与“U”形金属框架组成闭合电路的面积增大，由楞次定律的推广应用可知，通过闭合电路的磁场正在减弱，故选项A、D正确．答案：AD4.如图，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Ⅰ释放，环经过磁铁到达位置Ⅱ.设环经过磁铁上端和下端附近时细线的张力分别为T1和T2，重力加速度大小为g，则( )A．T1＞mg，T2＞mgB．T1＜mg，T2＜mgC．T1＞mg，T2＜mgD．T1＜mg，T2＞mg解析：当圆环经过磁铁上端时，磁通量增大，根据楞次定律可知磁铁要把圆环向上推，根据牛顿第三定律可知圆环要给磁铁一个向下的磁场力，因此有T1＞mg，当圆环经过磁铁下端时，磁通量减小．根据楞次定律可知磁铁要把圆环向上吸，根据牛顿第三定律可知圆环要给磁铁一个向下的磁场力，因此有T2＞mg，所以只有A正确．答案：A5.如图是某电磁冲击钻的原理图，若突然发现钻头M向右运动，则可能是( )A．开关S闭合瞬间B．开关S由闭合到断开的瞬间C．开关S已经是闭合的，变阻器滑片P向左迅速滑动D．开关S已经是闭合的，变阻器滑片P向右迅速滑动解析：M向右运动定阻碍磁通量的增加，原因是左边螺线管中电流的磁场增强，所以有两种情况，一是闭合，二是滑片P向左滑动．故A、C对．答案：AC6．某磁场磁感线如图所示，有一铜线圈自图示A位置下落至B位置，在下落过程中，自上往下看，线圈中感应电流的方向是( )A．始终顺时针B．始终逆时针C．先顺时针再逆时针D．先逆时针再顺时针解析：线圈由A位置下落至O位置的过程中，磁通量向上增加，由O位置下落至B6\n位置的过程中，磁通量向上减小，根据楞次定律可知线圈中感应电流的方向(由上往下看)是先顺时针后逆时针，C项正确．答案：C7.如图所示，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．感应电流的方向为顺时针→逆时针→顺时针D．感应电流的方向为顺时针→逆时针解析：当磁铁向右运动时穿过线圈的磁通量先向上增加，后减小，当线框处在磁铁中间以后，磁通量先向下增加，后减小，所以感应电流的方向为顺时针→逆时针→顺时针，故选项C正确；选项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，所以摩擦力的方向向左，故选项A正确，选项B错误．答案：AC8．一长直铁芯上绕有一固定线圈M，铁芯右端与一木质圆柱密接，木质圆柱上套有一闭合金属环N，N可在木质圆柱上无摩擦移动．M连接在如图所示的电路中，其中R为滑动变阻器，E1和E2为直流电源，S为单刀双掷开关．下列情况中，可观测到N向左运动的是( )A．在S断开的情况下，S向a闭合的瞬间B．在S断开的情况下，S向b闭合的瞬间C．在S已向a闭合的情况下，将R的滑动头向c端移动时D．在S已向a闭合的情况下，将R的滑动头向d端移动时解析：在S断开的情况下，S向a(b)闭合的瞬间M中电流瞬时增加，左端为磁极N(S)极，穿过N的磁通量增加，根据楞次定律可知N向右运动，选项A、B均错误；在S已向a闭合的情况下，将R的滑动头向c端移动时，电路中电流减小，M产生的磁场减弱，穿过N的磁通量减小，根据楞次定律可知N向左运动，选项D错误，C正确．答案：C9.如图所示，ab为一金属杆，它处在垂直于纸面向里的匀强磁场中，可绕a点在纸面内转动；S为以a为圆心位于纸面内的金属环；在杆转动过程中，杆的b端与金属环保持良好接触；A为电流表，其一端与金属环相连，一端与a点良好接触．当杆沿顺时针方向转动时，某时刻ab杆的位置如图所示，则此时刻( )A．有电流通过电流表，方向由c向d，作用于ab的安培力向右6\nB．有电流通过电流表，方向由c向d，作用于ab的安培力向左C．有电流通过电流表，方向由d向c，作用于ab的安培力向右D．无电流通过电流表，作用于ab的安培力为零解析：当金属杆ab顺时针方向转动时，切割磁感线，由法拉第电磁感应定律知产生感应电动势，由右手定则可知将产生由a到b的感应电流，电流表的d端与a端相连，c端与b端相连，则通过电流表的电流是由c到d，而金属杆在磁场中会受到安培力的作用，由左手定则可判断出安培力的方向为水平向右，阻碍金属杆的运动，所以A正确．答案：A10.如图所示，在通电密绕长螺线管靠近左端处，吊一金属环a处于静止状态，在其内部也吊一金属环b处于静止状态，两环环面均与螺线管的轴线垂直且环中心恰在螺线管中轴上，当滑动变阻器R的滑片P向左端移动时，a、b两环的运动情况将是( )A．a右摆，b左摆B．a左摆，b右摆C．a右摆，b不动D．a左摆，b不动解析：若滑动变阻器的滑片向左滑动，接入电路的阻值变小，通过螺线管的电流变大，根据通电螺线管内外的磁感线分布特点可知，穿过a环的磁通量将增大，根据楞次定律的推论，a环将左摆来阻碍磁通量的增大，由微元法可得b环所受的安培力指向圆心且在同一平面内，故b环面积缩小但不摆动，选项D正确．答案：D11．如图所示，在匀强磁场中放有平行铜导轨，它与大线圈M相连接，要使小导线圈N获得顺时针方向的感应电流，则放在导轨上的裸金属棒ab的运动情况是(两线圈共面放置)( )A．向右匀速运动B．向左加速运动C．向右减速运动D．向右加速运动解析：欲使N产生顺时针方向的感应电流，感应电流磁场垂直纸面向里，由楞次定律可知有两种情况：一是M中有顺时针方向逐步减小的电流，使其在N中的磁场方向向里，且磁通量在减小；二是M中有逆时针方向逐渐增大的电流，使其在N中的磁场方向向外，且磁通量是在增大．因此对前者应使ab减速向右运动．对于后者，则应使ab加速向左运动，故应选B、C.答案：BC12．如图a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中通有变化电流i，电流随时间变化的规律如图b所示，P所受的重力为G，桌面对P的支持力为N6\n，则在下列时刻( )A．t1时刻N＞G，P有收缩的趋势B．t2时刻N＝G，此时穿过P的磁通量最大C．t3时刻N＝G，此时P中无感应电流D．t4时刻N＜G，此时穿过P的磁通量最小解析：t1时刻电流i增大，穿过线圈的磁通量增大，为反抗磁通量的增大，线圈有收缩的趋势，同时有远离螺线管向下运动的趋势，N＞G，A正确；t2时刻电流i不变，穿过线圈的磁通量不变，感应电流为零，N＝G，B正确；同理t3时刻N＜G，有感应电流，t4时刻N＝G，P中无感应电流，C、D均错误．答案：AB二、非选择题13．我国的“嫦娥二号”探月卫星在发射1533秒后进入近地点高度为200km的地月转移轨道．假设卫星中有一边长为50cm的正方形导线框，由于卫星的调姿由水平方向转至竖直方向，此时地磁场磁感应强度B＝4×10－5T，方向如图所示．问：(1)该过程中磁通量的改变量是多少？(2)该过程线框中有无感应电流？设线框电阻为R＝0.1Ω，若有电流则通过线框的电量是多少？(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)解析：(1)设线框在水平位置时法线n方向竖直向上，穿过线框的磁通量Φ1＝BScos53°＝6.0×10－6Wb.当线框转至竖直位置时，线框平面的法线方向水平向右，与磁感线夹角θ＝143°，穿过线框的磁通量Φ2＝BScos143°＝－8.0×10－6Wb该过程磁通量的改变量大小ΔΦ＝Φ1－Φ2＝1.4×10－5Wb.(2)因为该过程穿过闭合线框的磁通量发生了变化，所以一定有感应电流．根据电磁感应定律得，＝＝.6\n通过的电量为q＝·Δt＝＝1.4×10－4C.答案：(1)1.4×10－5Wb (2)1.4×10－4C6
