高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册1 楞次定律精品课后复习题
展开第二章 电磁感应
课时2.1 楞次定律
1. 正确理解楞次定律的内容和本质。
2. 能够熟练运用楞次定律和右手定则判断感应电流的方向。
3. 理解楞次定律是能量守恒在电磁感应现象中的反映。
一、楞次定律
1.探究感应电流的方向
(1) 实验器材: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)。
(2) 实验现象:如图所示,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
磁场方向
感应电流的方向
感应电流的磁场方向
甲
向下
逆时针(俯视)
向上
乙
向上
顺时针(俯视)
向下
②线圈内磁通量减少时的情况
图号
磁场方向
感应电流的方向
感应电流的磁场方向
丙
向下
顺时针(俯视)
向下
丁
向上
逆时针(俯视)
向上
(3)实验结论
表述一:当穿过线圈的磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场的方向相反;当穿过线圈的磁通量减少时,感应电流的磁场与原磁场的方向相同。
表述二:当磁铁靠近线圈时,两者相斥;当磁铁远离线圈时,两者相吸。
2.楞次定律
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通量的变化。
二、右手定则
1.内容
伸开右手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内;让磁感线从掌心进入,并使拇指指向导线运动的方向,这时四指所指的方向就是感应电流的方向。如图所示。
2.适用范围
适用于闭合电路部分导体切割磁感线产生感应电流的情况。
基础过关练
题组一 楞次定律
1.(多选)关于楞次定律,下列说法中正确的是 ( )
A.感应电流的磁场方向总是与原磁场的方向相反
B.感应电流的磁场方向总是与原磁场的方向相同
C.感应电流的磁场方向与磁通量增大还是减小有关
D.感应电流的磁场总是阻碍磁通量的变化
2.如图所示,在下列四种情况中,感应电流的方向判断正确的是 ( )
3.(多选)如图所示,线圈固定不动,将磁铁从线圈上方插入或拔出的瞬间,线圈和电流表构成的闭合回路中产生的感应电流方向正确的是 ( )
4.一平面线圈用细杆悬于P点,开始时细杆处于水平位置,释放后让它在如图所示的匀强磁场中运动。已知线圈平面始终与纸面垂直,当线圈第一次通过位置Ⅰ和位置Ⅱ时,顺着磁场的方向看去,线圈中感应电流的方向分别为 ( )
A.逆时针方向 逆时针方向
B.逆时针方向 顺时针方向
C.顺时针方向 顺时针方向
D.顺时针方向 逆时针方向
5.某实验小组用如图所示的实验装置来验证楞次定律。当条形磁铁自上而下穿过固定的线圈时,通过电流计的感应电流方向是 ( )
A.先b→G→a,后a→G→b
B.先a→G→b,后b→G→a
C.b→G→a
D.a→G→b
6.1931年,英国物理学家狄拉克从理论上预言:存在只有一个磁极的粒子,即“磁单极子”。1982年,美国物理学家卡布莱设计了一个寻找磁单极子的实验:他设想,如果一个只有N极的磁单极子从上向下穿过如图所示的闭合超导线圈,那么,从上向下看,这个线圈中将出现 ( )
A.先是逆时针方向,然后是顺时针方向的感应电流
B.先是顺时针方向,然后是逆时针方向的感应电流
C.顺时针方向的持续流动的感应电流
D.逆时针方向的持续流动的感应电流
7.(多选)如图所示,通电导线旁边同一竖直平面内有矩形线圈abcd,则 ( )
A.若线圈向右平动,其中感应电流方向是a→b→c→d
B.若线圈竖直向下平动,无感应电流产生
C.当线圈以ab边为轴转动时(小于90°),其中感应电流方向是a→b→c→d
D.当线圈向导线靠近时,其中感应电流方向是a→b→c→d
8.如图所示,一水平放置的矩形线圈abcd在磁体N极附近竖直下落,保持bc边在纸外,ad边在纸内,由图中的位置Ⅰ经过位置Ⅱ到位置Ⅲ,这三个位置都靠得很近,在这个过程中,线圈中感应电流 ( )
A.沿a→b→c→d的方向流动
B.沿d→c→b→a的方向流动
C.由Ⅰ到Ⅱ是沿a→b→c→d的方向流动,从Ⅱ到Ⅲ是沿d→c→b→a的方向流动
D.由Ⅰ到Ⅱ是沿d→c→b→a的方向流动,从Ⅱ到Ⅲ是沿a→b→c→d的方向流动
9.如图所示,一圆形金属线圈放置在水平桌面上,匀强磁场垂直桌面向下,过线圈上A点作切线OO',OO'与线圈在同一平面内。在线圈以OO'为轴翻转180°的过程中,线圈中电流方向 ( )
A.始终为A→C→B→A
B.先为A→C→B→A,再为A→B→C→A
C.始终为A→B→C→A
D.先为A→B→C→A,再为A→C→B→A
题组二 右手定则
10.如图表示闭合电路中的一部分导体ab在磁场中运动的情景,其中能产生由a到b的感应电流的是 ( )
11.如图,导体棒MN垂直放置在光滑水平导轨ad和bc上,a、b点是导轨与棒的交点,与电阻R形成闭合回路。在abcd内存在垂直导轨平面竖直向下的匀强磁场,以下有关感应电流的说法正确的是 ( )
A.若导体棒MN水平向左运动,通过电阻R的电流方向从d→R→c
B.若导体棒MN水平向左运动,通过电阻R的电流方向从c→R→d
C.若导体棒MN水平向右运动,通过电阻R的电流方向从d→R→c
D.若导体棒MN水平向右运动,通过电阻R的电流方向从c→R→d
12.(多选)图中小圆圈表示处于匀强磁场中闭合电路一部分导线的截面,以速度v在纸面内运动,关于感应电流有无及方向的判断正确的是 ( )
A.甲图中有感应电流,方向向里
B.乙图中有感应电流,方向向外
C.丙图中无感应电流
D.丁图中a、b、c、d四位置上均无感应电流
题组三 楞次定律的实验探究
13.小明同学探究楞次定律的实验装置如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.若线圈导线的绕向未知,对探究楞次定律没有影响
B.磁铁匀速向上远离线圈,闭合回路中不会产生感应电流
C.感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化
D.感应电流的磁场方向总是与引起感应电流的磁场方向相反
14.一灵敏电流计,当电流从它的正接线柱流入时,指针向正接线柱一侧偏转。现把它与一个线圈串联,将磁铁从线圈上方插入或拔出。请完成下列填空:
(1)图(a)中灵敏电流计指针的偏转方向为 (填“偏向正接线柱”或“偏向负接线柱”)一侧。
(2)图(b)中磁铁下方的极性是 (填“N极”或“S极”)。
(3)图(c)中磁铁的运动方向是 (填“向上”或“向下”)。
(4)图(d)中线圈从上向下看的电流方向是 (填“顺时针”或“逆时针”)。
能力提升练
题组一 利用楞次定律判断感应电流的方向
1.()闭合线框abcd自某高度自由下落时穿过一个有界的匀强磁场区域,当它经过如图所示的三个位置时,感应电流的方向是 ( )
A.经过Ⅰ时,a→d→c→b→a
B.经过Ⅱ时,a→b→c→d→a
C.经过Ⅱ时,无感应电流
D.经过Ⅲ时,a→b→c→d→a
2.()如图,通电直导线和闭合金属框共面,第一次将框以cd为轴由Ⅰ位置翻转到Ⅱ位置,第二次由Ⅰ位置平移到Ⅱ位置,两次磁通量变化量大小分别为ΔΦ1、ΔΦ2。则如下说法正确的是 ( )
A.ΔΦ1>ΔΦ2,两次框中均有adcba方向的电流
B.ΔΦ1<ΔΦ2,两次框中均有adcba方向的电流
C.ΔΦ1=ΔΦ2,两次框中均有abcda方向的电流
D.ΔΦ1<ΔΦ2,两次框中均有abcda方向的电流
3.()如图所示,三个线圈在同一平面内,当I减小时,关于a、b线圈中的感应电流方向,以下说法正确的是 ( )
A.都为顺时针方向
B.a线圈中为顺时针方向,b线圈中为逆时针方向
C.都为逆时针方向
D.a线圈中为逆时针方向,b线圈中为顺时针方向
4.()如图所示,当滑动变阻器的滑片P移动时,能使线圈abcd(cd未画出)因电磁感应而绕O点沿顺时针方向转动,则P的移动情况为 ( )
A.向左移动 B.向右移动
C.左右移动都可以 D.无法判断
题组二 右手定则、楞次定律、安培定则、左手定则的
综合应用
5.()如图所示,金属导轨上的导体棒ab在匀强磁场中沿导轨做下列运动时,铜导线圈c中将有感应电流产生且被螺线管排斥的是 ( )
A.向右做匀速运动 B.向右做加速运动
C.向右做减速运动 D.向左做减速运动
6.()(多选)金属圆盘置于方向垂直于纸面向里的匀强磁场中,圆盘中央和边缘各引出一根导线,与套在铁芯上部的线圏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处在垂直于纸面向外的匀强磁场中。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.圆盘顺时针减速转动时,ab棒将向右运动
C.圆盘逆时针减速转动时,ab棒将向右运动
D.圆盘逆时针加速转动时,ab棒将向右运动
7.()(多选)两根相互平行的金属导轨水平放置于如图所示的匀强磁场中,与导轨接触良好的导体棒AB和CD可以自由滑动。当AB在外力F作用下向右运动时,下列说法中正确的是 ( )
A.导体棒CD内有电流通过,方向是D→C
B.导体棒CD内有电流通过,方向是C→D
C.磁场对导体棒AB的作用力向左
D.磁场对导体棒CD的作用力向左
8.()如图所示,在载流直导线附近固定有两平行光滑导轨A、B,导轨与直导线平行且在同一水平面内,在导轨上有两根可自由滑动的导体ab和cd。当载流直导线中的电流逐渐增强时,导体ab和cd的运动情况是 ( )
A.一起向左运动 B.一起向右运动
C.相背运动,相互远离 D.相向运动,相互靠近
9.()如图所示,通电螺线管置于水平放置的光滑平行金属导轨MN和PQ之间,ab和cd是放在导轨上的两根金属棒,它们分别静止在螺线管的左右两侧。现使滑动变阻器的滑片向左滑动,则ab和cd棒的运动情况是 ( )
A.ab向左运动,cd向右运动
B.ab向右运动,cd向左运动
C.ab、cd都向右运动
D.ab、cd保持静止
题组三 从能量角度理解楞次定律
10.()如图所示,固定的水平长直导线MN中通有向右的恒定电流I,矩形线框ABCD在导线MN的正下方且与MN处于同一竖直平面内。线框ABCD在外力F作用下以恒定的速度竖直向上运动,且运动过程中AB边始终平行于MN,则在AB边运动到MN所在位置之前的过程中,下列说法正确的是 ( )
A.穿过线框的磁通量保持不变
B.线框中感应电流的方向始终为A→B→C→D→A
C.线框所受安培力的合力方向向下
D.外力F所做的功等于线框增加的机械能
11.()如图所示,闭合金属圆环从高为h的曲面左侧最高点自由滚下,又滚上曲面右侧,环平面与运动方向均垂直于非匀强磁场,环在运动过程中摩擦阻力不计,则下列说法错误的是 ( )
A.环滚上曲面右侧的高度等于h
B.环滚回曲面左侧的高度小于h
C.运动过程中环内有感应电流
D.运动过程中安培力对环一定做负功
12.()如图所示,铜金属环从条形磁铁的正上方由静止开始下落,在下落过程中,下列判断正确的是 ( )
A.金属环在下落过程中的机械能守恒
B.金属环在下落过程中动能的增加量小于其重力势能的减少量
C.金属环的机械能先减小后增大
D.磁铁对桌面的压力等于其自身的重力
13.()如图所示,两个完全相同的矩形导线框A、B在竖直平面内,靠得很近,线框的对应边相互平行。线框A固定且通有电流I,线框B从图示位置由静止释放,在运动到A下方的过程中 ( )
A.穿过线框B的磁通量先变小后变大
B.线框B中感应电流的方向先顺时针后逆时针
C.线框B所受安培力的合力为零
D.线框B的机械能一直减少
14.()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,并从圆环中心穿过,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)
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
答案全解全析
基础过关练
1.CD 当磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反;当磁通量减少时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同。即感应电流的磁场总是阻碍磁通量的变化,其方向取决于引起感应电流的磁通量是增加还是减少,简而言之“增反减同”,选项C、D正确。
易错警示 (1)阻碍不是阻止,最终引起感应电流的磁通量还是发生了变化,是“阻而未止”。(2)阻碍不是相反。当引起感应电流的磁通量增加时,感应电流的磁场与引起感应电流的磁场方向相反;当引起感应电流的磁通量减少时,感应电流的磁场与引起感应电流的磁场方向相同(增反减同)。(3)涉及相对运动时,阻碍的是导体与磁体的相对运动,而不是阻碍导体或磁体的运动。
2.D 根据楞次定律结合安培定则,可知图A中感应电流应该与图示方向相反,选项A错误;图B中直导线右侧磁场方向向里,线圈向右运动时,产生与图示方向相反的感应电流,选项B错误;图C中磁铁向右运动时,线圈中产生的感应电流方向与图示方向相反,选项C错误;由右手定则可知,图D中产生的感应电流方向与图示方向相同,选项D正确。
3.CD 当磁体N极向下运动时,穿过线圈的磁通量变大,由增反减同可知,感应磁场方向与原磁场方向相反,再根据安培定则,可判定感应电流的方向沿线圈盘旋而上,选项A错误;当磁体S极向上运动时,穿过线圈的磁通量变小,由增反减同可知,感应磁场的方向与原磁场方向相同,再根据安培定则,可判定感应电流的方向沿线圈盘旋而上,选项B错误;当磁体S极向下运动时,穿过线圈的磁通量变大,由增反减同可知,感应磁场的方向与原磁场方向相反,再根据安培定则,可判定感应电流的方向沿线圈盘旋而下,选项C正确;当磁体N极向上运动时,穿过线圈的磁通量变小,由增反减同可知,感应磁场的方向与原磁场方向相同,再根据安培定则,可判定感应电流的方向沿线圈盘旋而下,选项D正确。
4.B 线圈第一次通过位置Ⅰ时,穿过线圈的磁通量增加,由楞次定律可知,线圈中感应电流的磁场方向向左,根据安培定则,顺着磁场方向看去,感应电流的方向为逆时针方向;当线圈第一次通过位置Ⅱ时,穿过线圈的磁通量减少,可判断出感应电流沿顺时针方向。选项B正确。
5.A 确定原磁场的方向:条形磁铁在穿入线圈的过程中,磁场方向向下。明确回路中磁通量的变化情况:线圈中向下的磁通量增加。由楞次定律的“增反减同”可知,线圈中感应电流产生的磁场方向向上。应用安培定则可以判断感应电流沿逆时针方向(俯视),即b→G→a。同理可以判断:条形磁铁穿出线圈的过程中,线圈中将产生沿顺时针方向的感应电流(俯视),电流方向为a→G→b。
6.D 当N磁单极子向下靠近线圈时,穿过线圈向下的磁通量增加,当N磁单极子向下远离线圈时,穿过线圈的磁通量向上且减小,根据楞次定律结合安培定则可知,产生的感应电流均为逆时针方向,选项D正确。
7.BD 若线圈向右平动,穿过线圈的磁通量向里且减少,根据楞次定律结合安培定则可知,感应电流方向是a→d→c→b,选项A错误;若线圈竖直向下平动,穿过线圈的磁通量不变,无感应电流产生,选项B正确;当线圈从图示位置以ab边为轴转动时(小于90°),穿过线圈的磁通量向里且减少,根据楞次定律结合安培定则可知,感应电流方向为a→d→c→b,选项C错误;当线圈向导线靠近时,穿过线圈的磁通量向里且增加,根据楞次定律结合安培定则可知,产生的感应电流方向为a→b→c→d,选项D正确。
8.A 分析N极右侧附近的磁场,在Ⅰ位置通过线圈的磁感线斜向上,到Ⅱ位置时,磁感线与线圈平面平行,故磁通量为零,因此从Ⅰ到Ⅱ过程中,向上的磁通量减少,感应电流的磁场与原磁场方向相同,即向上,由安培定则可知感应电流方向为a→b→c→d;在Ⅲ位置时通过线圈的磁感线斜向下,因此从Ⅱ到Ⅲ过程中,通过线圈向下的磁通量增加,故感应电流的磁场与原磁场方向相反,即向上,由安培定则可知感应电流方向仍为a→b→c→d,选项A正确。
9.C 当线圈平面与磁场方向平行时,线圈平面与磁场方向的夹角为0°,则Φ=0;当线圈平面与磁场方向垂直时,穿过线圈的磁通量最大。图中的情况是磁场方向与线圈平面垂直,所以开始时的磁通量最大,转过90°时的磁通量最小。在线圈由图示位置绕轴OO'转动180°的过程中,向里穿过线圈的磁通量先减小后增大。向里穿过线圈的磁通量减小时,根据楞次定律结合安培定则可知,产生的感应电流的方向是A→B→C→A;转过的角度大于90°后,向里的磁通量增大,由楞次定律结合安培定则可知,产生的感应电流的方向仍然是A→B→C→A。选项A、B、D错误,C正确。
10.A 由右手定则可判定A中电流由a到b,B中电流由b到a,C中电流由b到a,D中电流由b到a,故A正确。
11.B 根据右手定则可知,若导体棒MN水平向左运动,通过电阻R的电流方向从c→R→d,选项A错误,B正确;仅在abcd区域存在竖直向下的匀强磁场,若导体棒MN水平向右运动,电路中无电流,选项C、D错误。
12.AC 甲图中导线切割磁感线,有感应电流产生,由右手定则判断可知,感应电流方向向里,选项A正确;图乙中导线不切割磁感线,没有感应电流产生,选项B错误;丙图中导线不切割磁感线,没有感应电流产生,选项C正确;丁图中,在a、c两个位置导线不切割磁感线,没有感应电流产生,而在b、d两个位置导线切割磁感线,有感应电流产生,选项D错误。
13.C 若线圈导线的绕向未知,则不能确定电流的方向,也不能确定感应电流的磁场方向,则不能探究楞次定律,选项A错误;磁铁匀速向上远离线圈,线圈中磁通量会减少,则闭合回路中会产生感应电流,选项B错误;根据楞次定律可知,感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化,选项C正确;根据楞次定律可知,感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向可能相同,也可能相反,选项D错误。
14.答案 (1)偏向正接线柱 (2)S极 (3)向上 (4)顺时针
解析 (1)磁铁向下运动,穿过线圈的磁通量增加,原磁场方向向下,根据楞次定律结合安培定则可知,线圈中感应电流方向俯视为逆时针方向,电流从正接线柱流入电流计,指针偏向正接线柱一侧。
(2)由图可知,电流从负接线柱流入电流计,根据安培定则可知,感应电流的磁场方向向下,又知磁通量增加,根据楞次定律可知,磁铁下方为S极。
(3)磁场方向向下,电流从负接线柱流入电流计,根据安培定则可知,感应电流的磁场方向向下,根据楞次定律可知,磁通量减少,故磁铁向上运动。
(4)磁铁向下运动,穿过线圈的磁通量增加,原磁场方向向上,根据楞次定律结合安培定则可知,线圈中感应电流方向俯视为顺时针方向。
能力提升练
1.C 经过Ⅰ时,穿过线框向里的磁通量增加,根据楞次定律可知感应电流的磁场方向向外,由右手螺旋定则判断可知感应电流方向为逆时针,选项A错误;经过Ⅱ时,穿过线框的磁通量不变,则感应电流为0,选项B错误,C正确;经过Ⅲ时,穿过线框向里的磁通量减少,根据楞次定律可知感应电流的磁场方向向里,由右手螺旋定则判断可知感应电流方向为顺时针,选项D错误。
2.A 设在位置Ⅰ时磁通量大小为Φ1,在位置Ⅱ时磁通量大小为Φ2。第一次将金属框绕cd边翻转到Ⅱ,磁感线分别从金属框的两面穿入,磁通量变化量大小ΔΦ1=Φ1+Φ2;第二次将金属框由Ⅰ平移到Ⅱ,磁感线从线框的同一面穿入,磁通量变化量大小ΔΦ2=Φ1-Φ2,故ΔΦ1>ΔΦ2;根据楞次定律结合安培定则可知,两次电流方向均为adcba,选项A正确,B、C、D错误。
3.D 根据安培定则判断可知,在线圈a处产生的磁场方向垂直于纸面向外,当I减小时,穿过线圈a的磁通量减少,根据楞次定律结合安培定则可知,线圈a中产生逆时针方向的电流;线圈b处的磁场方向垂直于纸面向里,当I减小时,穿过线圈b的磁通量减少,根据楞次定律结合安培定则可知,线圈b中产生顺时针方向的电流。选项D正确,A、B、C错误。
方法技巧 在楞次定律中有两个磁场,一是感应电流的磁场,二是原磁场。闭合线圈在原磁场中的磁通量发生变化,从而在线圈中产生了感应电流,由于电流的磁效应,感应电流产生了磁场,即感应电流的磁场。
4.B 当滑动变阻器的滑片P向右滑动时,电路中的电流减小,通电螺线管产生的磁场减弱,引起穿过线圈abcd的磁通量减少,根据楞次定律可知,感应电流的磁场要阻碍磁通量的减少,因此线圈abcd要顺时针转动,以增大其磁通量,选项B正确,A、C、D错误。
5.B 导体棒ab向右做匀速运动时,ab中产生的感应电流不变,螺线管产生的磁场是稳定的,穿过c的磁通量不变,c中没有感应电流,线圈c不受安培力作用,不会被螺线管吸引或排斥,选项A不符合题意;导体棒ab向右做加速运动时,根据右手定则判断可知,ab中产生的感应电流方向从b→a,感应电流增大,螺线管产生的磁场增强,穿过c的磁通量增大,根据楞次定律结合安培定则可知,c中产生顺时针方向(从左向右看)的感应电流,c的右侧相当于N极,螺线管左侧是N极,则导线圈c被螺线管排斥,选项B符合题意;导体棒ab向右做减速运动时,根据右手定则判断可知,ab中产生的感应电流方向从b→a,感应电流减小,螺线管产生的磁场减弱,穿过c的磁通量减少,根据楞次定律结合安培定则可知,c中产生逆时针方向(从左向右看)的感应电流,右侧相当于S极,螺线管左侧是N极,则导线圈c被螺线管吸引,选项C不符合题意;导体棒ab向左做减速运动时,根据右手定则判断可知,ab中产生的感应电流方向从a→b,感应电流减小,螺线管产生的磁场减弱,穿过c的磁通量减少,根据楞次定律结合安培定则可知,c中产生顺时针方向(从左向右看)的感应电流,右侧相当于N极,螺线管左侧是S极,则导线圈c被螺线管吸引,选项D不符合题意。
6.BD 由右手定则可知,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强;由楞次定律可知,线圈B中的感应磁场方向向上,由右手螺旋定则可知,ab棒中感应电流方向由a→b;由左手定则可知,ab棒受的安培力方向向左,ab棒将向左运动,选项A错误。若圆盘顺时针减速转动,则ab棒将向右运动,选项B正确。由右手定则可知,圆盘逆时针减速转动时,感应电流从边缘流向圆心,线圈A中产生的磁场方向向上且磁场减弱;由楞次定律可知,线圈B中的感应磁场方向向上,由右手螺旋定则可知,ab棒中感应电流方向由a→b;由左手定则可知,ab棒受的安培力方向向左,ab棒将向左运动,选项C错误。若圆盘逆时针加速转动,则ab棒将向右运动,选项D正确。
7.BC AB棒切割磁感线产生感应电流,根据右手定则可知,AB棒中感应电流的方向为B→A,则导体棒CD中的感应电流方向为C→D,选项A错误,B正确;由左手定则可知,磁场对导体棒AB的作用力向左,磁场对导体棒CD的作用力向右,选项C正确,D错误。
8.D 根据右手螺旋定则知,通电直导线下方的磁场方向垂直纸面向里,导线中电流增强时,磁场增强,根据楞次定律结合安培定则可知,回路中的感应电流方向为abdc,根据左手定则知,ab所受安培力方向向右,cd所受安培力方向向左,可知ab和cd相向运动,相互靠近,选项D正确,A、B、C错误。
9.A 由安培定则可知,螺线管中的磁场方向向上,金属棒ab、cd处的磁场方向均向下。当滑片向左滑动时,螺线管中的电流增大,因此磁场变强,即磁感应强度变大,回路中的磁通量增大,由楞次定律结合安培定则可知,感应电流方向为a→c→d→b→a,由左手定则知ab受安培力方向向左,cd受安培力方向向右,故ab向左运动,cd向右运动。选项A正确,B、C、D错误。
10.C 离直导线越近,磁感应强度越强,线框向上运动的过程中,磁通量逐渐增大,选项A错误;根据右手螺旋定则知MN下方的磁场方向垂直纸面向里,线框向上运动的过程中,穿过线框的磁通量增大,根据楞次定律结合安培定则知线框中感应电流的方向为A→D→C→B→A,选项B错误;根据左手定则知AB边所受的安培力方向向下,CD边所受的安培力方向向上,因为AB边所处位置的磁感应强度大,则安培力大,所以线框所受安培力的合力方向向下,选项C正确;线框匀速向上运动,线框中产生电能,F做的功会有一部分产生热量,故外力F所做的功大于线框增加的机械能,选项D错误。
11.A 闭合金属圆环在非匀强磁场中运动时,穿过圆环的磁通量在变化,环内产生感应电流,机械能的一部分转化为电能,所以环滚上曲面右侧的高度小于h,环滚回曲面左侧的高度也小于h,选项B、C说法正确,A说法错误;在运动过程中,安培力阻碍圆环相对磁场的运动,总是阻力,一定做负功,选项D说法正确。
12.B 在金属环从静止下落的过程中,由于磁通量变大,导致环中出现感应电流,受到安培力,故除了重力做功外,还有安培力做负功,导致环的机械能在减少,故环下落过程中动能的增加量小于其重力势能的减少量,选项B正确,选项A、C错误。在环从静止下落的过程中,受到向上的安培力,由作用力与反作用力关系可知环对磁铁有向下的作用力,使得磁铁对桌面的压力大于其自身的重力;在环落到磁铁中间的时刻感应电流为零,安培力为零,此时磁铁对桌面的压力等于其自身的重力,选项D错误。
13.D 穿过线框B的磁通量先是从里指向外,大小先变大(感应电流沿顺时针方向)后变小到零(感应电流沿逆时针方向),然后磁通量从外指向里,大小先从零变大(感应电流沿逆时针方向)后变小到零(感应电流沿顺时针方向),最后磁通量又从里指向外,并且逐渐变大(感应电流沿顺时针方向),选项A、B错误;线框B上、下两条边会受到安培力的作用,因为通过这两条边的感应电流时刻相等,但它们所在位置的磁感应强度的大小和方向却不一定时刻相同,所以安培力的合力不一定为零(或者利用能量守恒定律解释,即因为有感应电流产生,线框B消耗电能,安培力的合力一定对线框B做功,所以安培力的合力不为零),选项C错误;根据能量守恒定律可知,部分机械能转化为电能,所以线框B的机械能一直减少,选项D正确。
方法技巧 判断机械能的增减关键看安培力对导体做正功还是负功,做正功机械能增加,做负功机械能减少。
14.A 当条形磁铁靠近圆环时,穿过圆环的磁通量增加,根据楞次定律结合安培定则,可判断圆环中感应电流的方向为逆时针(从上向下看),当条形磁铁远离圆环时,穿过圆环的磁通量减少,根据楞次定律结合安培定则,可判断圆环中感应电流的方向为顺时针(从上向下看),选项A正确;根据楞次定律的推论“来拒去留”,可判断磁铁在整个下落过程中,受圆环对它的作用力始终竖直向上,选项B错误;磁铁在整个下落过程中,由于受到圆环对它的作用力,机械能不守恒,选项C错误;若磁铁从高h处做自由落体运动,其落地速度v=2gℎ,但磁铁穿过圆环的过程中要产生电热,根据能量守恒定律可知,其落地速度一定小于2gℎ,选项D错误。
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