2023一轮复习课后速练50 11.1 电磁感应现象 楞次定律

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2023一轮复习课后速练(五十)
一、选择题
1．(2022·北京模拟)(多选)某同学为了探究感应电流产生的条件，做了以下实验．如图所示，线圈A通过变阻器和开关连接到直流电源上，线圈B的两端连接到电流表上，把线圈A放在线圈B的里面，当合上开关瞬间，发现电流表指针向右偏了一下后回到中间位置．继续进行下一步操作时，发现指针向左偏转，则这个操作可能是(　　)

A．将电源电压增大
B．将开关断开
C．将线圈A拔出
D．将变阻器滑片向右滑动
【答案】　BC
【思维分析】 把线圈A放在线圈B的里面，当合上开关瞬间，发现电流表指针向右偏了一下后回到中间位置，说明磁通量增大，指针向右偏转，故指针向左偏转，B线圈磁通量减小．将电源电压增大，A线圈产生磁场增强，B线圈磁通量增大，故指针向右偏转，故A项错误；将开关断开，A线圈产生磁场减小，B线圈磁通量减小，故指针向左偏转，故B项正确；将线圈A拔出，B线圈磁通量减小，故指针向左偏转，故C项正确；将滑动变阻器滑片向右滑动，A线圈产生磁场增强，B线圈磁通量增大，故指针向右偏转，故D项错误．故选B、C两项．
2．(2021·陕西模拟)(多选)飞机在我国上空匀速飞行，机翼保持水平，飞行高度不变．由于地磁场的作用，金属机翼上有电势差．设飞行员左方机翼末端处的电势为U1，右方机翼末端的电势为U2，则(　　)
A．若飞机从西往东飞，U1比U2高
B．若飞机从东往西飞，U2比U1高
C．若飞机从南往北飞，U1比U2高
D．若飞机从北往南飞，U2比U1高
【答案】　AC
【思维分析】 当飞机在北半球飞行时，由于地磁场的存在，且地磁场的竖直分量方向竖直向下，由于感应电动势的方向与感应电流的方向是相同的，由低电势指向高电势，由右手定则可知，在北半球，不论沿那个方向水平飞行，都是飞机的左方机翼电势高，右方机翼电势低，即总有U1比U2高，故A、C两项正确，B、D两项错误．故选A、C两项．
3．(2021·上海模拟)如图，两个上下平行的圆形线圈a、b同轴水平放置，圆形线圈c与b位于同一水平面内．现闭合b线圈中的开关S，在闭合S的瞬间，a线圈中感应电流为ia，c线圈中感应电流为ic，俯视时(　　)

A．ia和ic均为顺时针方向
B．ia和ic均为逆时针方向
C．ia为顺时针方向，ic为逆时针方向
D．ia为逆时针方向，ic为顺时针方向
【答案】　C
【思维分析】 根据安培定则可知，闭合开关S瞬间线圈b产生的磁场向上穿过线圈a，向下穿过线圈c，磁通量均增加，根据楞次定律可知，线圈a中感应电流产生的磁场方向向下，根据安培定则可知线圈a中感应电流ia为顺时针方向，线圈c中感应电流产生的磁场方向向上，根据安培定则可知线圈c中感应电流ic为逆时针方向．故选C项．
4.(2022·广东模拟)两固定且互相垂直的无限长直导线L1与L2在同一竖直面内，导线中通有大小相等、方向如图所示的恒定电流．有一正方形导线框ABCD，初始时刻，AB边与L1重合，AD边与L2重合，所有导线间彼此绝缘．若导线框(　　)
A．沿AD方向平移，则导线框内产生逆时针方向的感应电流
B．沿AB方向平移，则导线框内产生顺时针方向的感应电流
C．沿AC方向平移，则导线框内产生顺时针方向的感应电流
D．沿AD方向平移，L1对CD边的安培力垂直CD边向右
【答案】　D
【思维分析】 沿AD方向平移，L2产生的磁场大小不变，而L1产生的磁场逐渐减小，所以穿过线框的总磁通量向外逐渐增大，由楞次定律判断感应电流的方向，则导线框内产生顺时针方向的感应电流，故A项错误；沿AB方向平移，L1产生的磁场大小不变，而L2产生的磁场逐渐减小，所以穿过线框的总磁通量向里逐渐增大，穿过闭合电路的磁通量发生变化，由楞次定律判断感应电流的方向，则导线框内产生逆时针方向的感应电流，故B项错误；沿AC方向平移，穿过闭合电路的磁通量不发生变化，一直为零，则导线框内无感应电流，故C项错误；沿AD方向平移，线框内产生顺时针方向的感应电流，L1在CD处磁场垂直于纸面向里，由左手定则判断安培力的方向，L1对CD边的安培力垂直CD边向右，故D项正确．故选D项．
5.(2022·江门模拟)如图所示，在有界匀强磁场中水平放置相互平行的金属导轨，导轨电阻不计，导轨上金属杆ab与导轨接触良好．磁感线垂直导轨平面向上(俯视图)，导轨与处于磁场外的大线圈M相接，欲使置于M内的小闭合线圈N产生顺时针方向的感应电流，下列做法可行的是(　　)
A．ab匀速向右运动
B．ab加速向右运动
C．ab不动而突然撤去磁场
D．ab不动而突然增强磁场
【答案】　C
【思维分析】 ab匀速向右运动，匀速向右切割磁感线，在M中产生顺时针的恒定感应电流，形成的磁场恒定，不会在N中产生感应电流，A项错误；当ab加速向右运动时，形成顺时针的感应电流增大，在M中形成向内的磁场增大，由楞次定律可知，N中会产生逆时针方向的感应电流，B项错误；ab不动而突然撤去磁场，磁通量减小，M中产生逆时针方向的感应电流，环中形成向外的磁场，导致N中磁通量增大，由楞次定律可知，N中会产生顺时针方向的电流，C项正确；同理可知，当ab不动而突然增强磁场时N中会产生逆时针方向的电流，D项错误．故选C项．
6.(2021·北京模拟)如图所示，水平绝缘粗糙桌面上有一个铝环，其圆心的正上方有一个竖直的条形磁铁．竖直向上或者水平移动条形磁铁时，铝环始终未动，下列说法正确的是(　　)
A．竖直向上移动条形磁铁，铝环对桌面的压力增大
B．竖直向上移动条形磁铁，从上往下看，铝环中感应电流的方向沿顺时针方向
C．向右平移条形磁铁，铝环受到的摩擦力的方向向左
D．向左和向右平移条形磁铁，铝环中感应电流的方向相反
【答案】　C
【思维分析】 竖直向上移动条形磁铁时，铝环内的磁通量减少，由楞次定律可以判定铝环中感应电流的方向沿逆时针方向(从上往下看)；由左手定则可以判定，圆环中的感应电流在条形磁铁的磁场中受到了向上的安培力，所以铝环对桌面的压力减小了，故A、B两项错误；向右平移条形磁铁，铝环内的磁通量减少，由楞次定律可以判定铝环中感应电流的方向沿逆时针方向(从上往下看)；铝环则受到了向右偏上的安培力，所以将受到桌面向左的摩擦力，故C项正确；向左和向右平移条形磁铁时，铝环内的磁通量都将减少，由楞次定律可以判定铝环中感应电流的方向沿逆时针方向(从上往下看)，即铝环中感应电流的方向相同，故D项错误．故选C项．
7.(2021·北京模拟)磁电式仪表的基本组成部分是磁铁和线圈．缠绕线圈的骨架常用铝框，铝框、指针固定在同一转轴上．线圈未通电时，指针竖直指在表盘中央；线圈通电时发生转动，指针随之偏转，由此就能确定电流的大小．如图所示，线圈通电时指针向右偏转，在此过程中，下列说法正确的是(　　)
A．俯视看线圈中通有逆时针方向的电流
B．穿过铝框的磁通量减少
C．俯视看铝框中产生顺时针方向的感应电流
D．使用铝框做线圈骨架能够尽快使表针停在某一刻度处
【答案】　D
【思维分析】 由左手定则可知，俯视看线圈中通有顺时针方向的电流，A项错误；因为线圈在水平位置时磁通量为零，则线圈转动时，穿过铝框的磁通量向左增加，根据楞次定律可知，俯视看铝框中产生逆时针方向的感应电流，B、C两项错误；当铝框中产生感应电流时，铝框受到的安培力与运动方向相反，故起到了阻尼作用，则使用铝框做线圈骨架能够尽快使表针停在某一刻度处，故D项正确．故选D项．
8.(2021·河南模拟)如图所示，一个面积为2S的矩形线框abcd，水平放置在匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B.方向与线框平面夹角为30°，O1、O2分别为bc边和ad边的中点．现将线框的右半边绕逆时针旋转90°，在这一过程中，通过线框的磁通量的变化量的大小为(　　)
A.BS　　　　　　　　 B.BS
C.BS D．(－1)BS
【答案】　B
【思维分析】 当线框转动前，穿过线框的磁通量为Φ1＝2BSsin 30°＝BS；当线框转动后，整个面的磁通量为Φ2＝BSsin 30°＋BScos 30°＝BS，磁通量变化量为：ΔΦ＝Φ2－Φ1＝BS，故B项正确，A、C、D三项错误．
9．(2021·河北模拟)(多选)如图1所示，同心导体圆环M、N处在同一平面内，M环的半径大于N环，若先后在两环中通有如图2所示的电流i，电流沿顺时针方向，则下列判断正确的是(　　)

A．若在M环通有电流，则N环中的感应电流沿逆时针方向，N环有收缩的趋势
B．若在M环通有电流，则N环中的感应电流沿顺时针方向，N环有扩张的趋势
C．若在N环通有电流，则M环中的感应电流沿顺时针方向，M环有收缩的趋势
D．若在N环通有电流，则M环中的感应电流沿逆时针方向，M环有扩张的趋势
【答案】　AD
【思维分析】 若在M环通有电流，则穿过N环的磁通量垂直纸面向里，逐渐增大，故N环中的感应电流沿逆时针方向，N环受到沿半径向里的安培力，有收缩的趋势，A项正确，B项错误；若在N环通有电流，则穿过M环的磁通量垂直纸面向里，逐渐增大，M环中感应电流沿逆时针方向，M环受到沿半径向外的安培力，有扩张的趋势，C项错误，D项正确．故选A、D两项．
10.(2022·山东一模)如图所示，线圈A内有竖直向上的磁场，磁感应强度B随时间均匀增大；等离子气流(由高温高压的等电荷量的正、负离子组成)由左方连续不断地以速度v0射入P1和P2两极板间的匀强磁场中．发现两直导线a、b互相吸引，由此可以判断，P1、P2两极板间的匀强磁场的方向为(　　)
A．垂直纸面向外 B．垂直纸面向里
C．水平向左 D．水平向右
【答案】　B
【思维分析】 线圈A中磁场的方向向上增强时，由楞次定律可知，感应电流的磁场的方向向下，感应电流的方向在线圈的外侧向左，电流的方向盘旋向上，所以导线a中的电流方向向下．根据同向电流相互吸引可知，b中的电流方向也向下．b中电流方向向下说明极板P1是电源的正极，则正电荷在磁场中向上偏转，根据左手定则可知，P1、P2两极板间的匀强磁场的方向垂直于纸面向里．
11.(2021·重庆模拟)如图所示，用丝线悬挂一个金属环，金属环套在一个通电螺线管上，并处于螺线管正中央位置．如通入螺线管中的电流突然增大，则(　　)
A．圆环会受到沿半径向外拉伸的力
B．圆环会受到沿半径向里挤压的力
C．圆环会受到向右的力
D．圆环会受到向左的力
【答案】　A
【思维分析】 无论通入螺线管的电流是从a流向b还是从b流向a，电流增大时，穿过金属环的磁通量必增加，根据楞次定律，环内感应电流的磁场要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，即要阻碍穿过环的磁通量的增加，因此有使环扩张的趋势，从而使环受到沿半径向外拉伸的力，A项正确，B项错误；由于金属环处于螺线管正中央位置，根据安培定则，金属环所在处的磁场方向垂直于金属环所在的平面，根据左手定则，金属环所受的磁场力一定与金属环共面，金属环不受水平方向的作用力，C、D两项错误．故选A项．
12.(2021·河南模拟)如图所示，在光滑绝缘水平面上，有两条固定的相互垂直彼此绝缘的长直导线，通以大小相同的电流I.在角平分线上，对称放置四个相同的圆形金属框．若电流在相同时间间隔Δt内增加相同量ΔI，则(　　)
A．线圈1中有顺时针方向的感应电流，静止不动
B．线圈2中无感应电流，静止不动
C．线圈3中有顺时针方向的感应电流，沿着对角线向外运动
D．线圈4中有逆时针方向的感应电流，沿着对角线向外运动
【答案】　D
【思维分析】 根据安培定则，判断线圈1、3中磁通量始终为零，所以无感应电流，静止不动，故A、C两项错误；根据安培定则，判断线圈2、4中磁通量均增加，由楞次定律可知，线圈2中有顺时针方向的感应电流，线圈4中有逆时针方向的感应电流，两线圈均沿着对角线向外运动，故B项错误，D项正确．故选D项．
13.(2022·上海模拟)如图，两金属棒ab、cd分别置于两个异名磁极之间，组成闭合回路．能使cd棒受到向下磁场力的情况是(　　)
①磁极Ⅰ为S极，磁极Ⅲ为S极，ab棒向左运动
②磁极Ⅰ为S极，磁极Ⅲ为N极，ab棒向右运动
③磁极Ⅰ为N极，磁极Ⅲ为N极，ab棒向左运动
④磁极Ⅰ为N极，磁极Ⅲ为S极，ab棒向右运动
A．①②④ B．①②③④
C．②④ D．①③
【答案】　B
【思维分析】 ①磁极Ⅰ为S极，磁极Ⅲ为S极，ab棒向左运动，根据右手定则，可得金属棒ab感应电流方向由b到a，则金属棒cd中的电流方向为由d到c，根据左手定则，可得cd棒受到向下的磁场力；②磁极Ⅰ为S极，磁极Ⅲ为N极，ab棒向右运动，根据右手定则，可得金属棒ab感应电流方向由a到b，则金属棒cd中的电流方向为由c到d，根据左手定则，可得cd棒受到向下的磁场力；③磁极Ⅰ为N极，磁极Ⅲ为N极，ab棒向左运动，根据右手定则，可得金属棒ab感应电流方向由a到b，则金属棒cd中的电流方向为由c到d，根据左手定则，可得cd棒受到向下的磁场力；④磁极Ⅰ为N极，磁极Ⅲ为S极，ab棒向右运动，根据右手定则，可得金属棒ab感应电流方向由b到a，则金属棒cd中的电流方向为由d到c，根据左手定则，可得cd棒受到向下的磁场力；所以①②③④都满足题意，故B项正确，A、C、D三项错误．
14．(2021·四川模拟)(多选)图a所示是两个同心且共面的金属圆环线圈A和B，A中的电流按图b所示规律变化，规定顺时针方向为电流的正方向．下列说法中正确的是(　　)

A．0～t1时间内，线圈B中的感应电流沿逆时针方向
B．0～t1时间内，线圈B有扩张的趋势
C．t1时刻，线圈B既没有扩张的趋势，也没有收缩的趋势
D．0～t2时间内，线圈B中的感应电流大小、方向均不变
【答案】　CD
【思维分析】 在0～t1时间内，线圈A中顺时针电流在减小，电流产生磁场在减小，根据安培定则与磁场叠加原则可知，线圈B所处磁场的方向向里且在减小，根据楞次定律可知线圈B的感应电流方向为顺时针，两线圈的电流同向，则有相互吸引趋势，所以线圈B有收缩趋势，A、B两项错误；t1时刻，线圈A中的电流为零，没有磁场，因此线圈B既没有扩张的趋势，也没有收缩的趋势，C项正确；在t1～t2时间内，线圈A中逆时针电流在增大，电流产生磁场在增强，根据安培定则与磁场叠加原则可知，线圈B所处磁场的方向向外，且在增强，根据楞次定律可知线圈B的感应电流方向为顺时针方向，所以0～t2时间内，线圈B中的感应电流方向不变，又由于线圈A中的电流变化率相同，因此线圈B中的感应电流大小也不变，D项正确．故选C、D两项．
15．(2022·河北模拟)如图所示装置中，cd杆原来静止．当ab杆做如下哪些运动时，cd杆将向右移动(　　)

A．向右匀速运动 B．向右加速运动
C．向左加速运动 D．向右减速运动
【答案】　B
【思维分析】 ab杆向右匀速运动，在ab杆中产生恒定的电流，该电流在线圈L1中产生恒定的磁场，在L2中不产生感应电流，cd杆不受安培力作用，所以cd杆不动，故A项错误；ab杆向右加速运动，根据右手定则，知在ab杆上产生增大的a到b的电流，根据安培定则，在L1中产生向上增强的磁场，该磁场向下通过L2，根据楞次定律，在cd杆上产生c到d的电流，根据左手定则，受到向右的安培力，向右运动，故B项正确；ab杆向左加速运动，根据右手定则，知在ab杆上产生增大的b到a的电流，根据安培定则，在L1中产生向下增强的磁场，该磁场向上通过L2，根据楞次定律，在cd杆上产生d到c的电流，根据左手定则，受到向左的安培力，向左运动，故C项错误；ab杆向右减速运动，根据右手定则，知在ab杆上产生减小的a到b的电流，根据安培定则，在L1中产生向上减弱的磁场，该磁场向下通过L2，根据楞次定律，在cd杆上产生d到c的电流，根据左手定则，受到向左的安培力，向左运动，故D项错误．故选B项．
二、非选择题
16．(2022·北京模拟)探究感应电流方向的实验所需器材包括：条形磁铁、电流表、线圈、导线、一节干电池(用来查明线圈中电流的流向与电流表中指针偏转方向的关系)．
(1)实验现象：如图1所示，在四种情况下，将实验结果填入下表．

①线圈内磁通量增加时的情况：

图号
原磁场方向
感应电流的方向
感应电流的磁场方向
甲
竖直向下
逆时针(俯视)
竖直向上
乙
竖直向上
顺时针(俯视)
________
②线圈内磁通量减少时的情况：

图号
原磁场方向
感应电流的方向
感应电流的磁场方向
丙
竖直向下
顺时针(俯视)
竖直向下
丁
竖直向上
逆时针(俯视)
________
请填写表格中的空白项．
(2)实验结论：当穿过闭合线圈的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场方向________(填写“相同”或“相反”)．
(3)总结提炼：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的________．

(4)拓展应用：如图2所示是一种延时继电器的示意图．铁芯上有两个线圈A和B.线圈A和电源连接，线圈B与直导线ab构成一个闭合回路．弹簧K与衔铁D相连，D的右端触头C连接工作电路(未画出)．开关S闭合状态下，工作电路处于导通状态．S断开瞬间，延时功能启动，此时直导线ab中电流方向为________(填写“a到b”或“b到a”)．说明延时继电器的“延时”工作原理：
______________________________________________________________________________________________________________________
【答案】　(1)①竖直向下　②竖直向上
(2)相反
(3)(磁场)磁通量的变化
(4)a到b　S断开瞬间，线圈B中产生感应电流，保持铁芯中的磁性，所以衔铁不会马上被弹簧拉起，达到延时的作用
【思维分析】 (1)①图乙中条形磁铁向下插入线圈，则穿过线圈的磁通量向上增加，根据楞次定律可知，感应电流的磁场竖直向下；②图丁中条形磁铁向上拔出线圈，则穿过线圈的磁通量向上减小，根据楞次定律可知，感应电流的磁场竖直向上；
(2)实验结论：当穿过闭合线圈的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场方向相反．
(3)总结提炼：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的(磁场)磁通量的变化．
(4)S断开瞬间，延时功能启动，此时穿过线圈B的磁通量向下减小，根据楞次定律可知，线圈B中产生的感应电流的磁场方向向下，则此时直导线ab中电流方向为a到b.
延时继电器的“延时”工作原理：S断开瞬间，线圈B中产生感应电流，保持铁芯中的磁性，所以衔铁不会马上被弹簧拉起，达到延时的作用．