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2024 年高考物理一轮复习模型及秒杀技巧一遍过
模块9 电磁感应各模块大招
第02 讲 楞次定律模型
(解析版)
目录
【内容一】 电磁感应基础(两句话+两手则
右手定则)模型..................................................................1
【内容二】 导体放大版模型..............................................................................................................................3
【内容三】 导线框在均匀磁场中向右运动模型..............................................................................................5
【内容四】 导线框在部分均匀磁场中向右运动模型......................................................................................7
【内容五】 导线框在不均匀磁场中向右运动模型..........................................................................................8
【内容六】 楞次定律单过程(3 类)模型.......................................................................................................9
【内容七】 磁铁移动(左上来,右下跑)模型............................................................................................12
技巧总结
楞次定律
技巧总结
Ⅰ:电磁感应基础(两句话+两手则
右手定则)
①导体切割磁感线,产生感应电动势
左右手定则:
左手定则:四值指向带电体的运动方向,大拇指指向正电荷受力方向,同时磁感线垂
直穿入手心.
右手定则:磁感线垂直穿入手心,大拇指指向导体的运动方向,四值指向电势高的地
方即为正极.
形如1:导体放大版
1
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导体向右运动时,根据左手定则,导体中的正负电荷受到洛伦兹力而上下运动(正常
情况下导体中只有电子能够移动)从而上部集中正电荷,下部集中负电荷,上部电势
高,下部电势底,上下部之间的电势差为
形如2:导线框在均匀磁场中向右运动.
形如3:导线框在部分均匀磁场中向右运动.
形如4:导线框在不均匀磁场中向右运动.
2
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②闭合导线框磁通量变化产生感应电流
有无电流?(有)有无电动势?(有)
有无切割?(有)
理由:本来磁感线是封闭的,只放“
”,“
”将出现在外面,环会切割磁感线,磁通量变化包含切割.
Ⅱ:楞次定律
①内容:感应电流产生的新磁通量总是阻碍原磁场磁通量的变化.
感应电流为
,新磁通量
,原磁场磁通量的变化为
(右手定则)
②操作方法
形如1:(单过程)
问题:1 框上感应电流方向
根据右手定则,故顺时针方向
问题2:线框若有弹性,扩?缩?
根据增缩减扩,故扩
问题3:框总体受力?
左侧受力大,右侧受力小,总体受力向左.
问题4:
受力方向,根据左手定
则都向外.
3
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形如2:(单过程)
问:下列哪些行为可使
受力向上?
破解方法:要求
受力向上,则线框应该外
扩
减
故
形如3:(单过程,有未知场)
下列哪些行为可使
受力向下?
破解方法:要求
受力向下,则线框应该外
扩
减
形如4:(多过程)
感应电流
方向?
4
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感应情况
感应电流(右手)顺时针 逆时针 逆时针 顺时针
形如5:磁场摆动问题,注意是否翻面
下摆过程中,电流方向如何?
形如6:磁场摆动问题,把竖改为横,注意是否翻面
没有翻面,只需判断里外面磁感应强度的增减性即可.
形如7:普通磁铁类
问题1:从上向下感应电流
方向如何?
5
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破解:
感应出的为
故逆时针
问题2:若线圈有弹性,扩?缩?
破解:根据增缩减扩,故缩
问题3:
与
的关系?
破解:根据来拒去留,则
形如8:电磁铁类
滑片下移怎么处理?
问题1:从上向下感应电流
方向如何?
破解:
感应出的为
故逆时针
问题2:若线圈有弹性,扩?缩?
破解:根据增缩减扩,故缩
问题3:
与
的关系?
破解:根据来拒去留,则
形如9:磁铁移动(左上来,右下跑)
之间的关系?(来拒去留)
①左上来时,
,
.
②右下跑时,
,
.
形如10:半碗模型(小圆环)
下滑过程中,小圆环不会产生感应电流
有感应电流,机械能(动能)
电能
热
能
最终停在半碗的底部.
6
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小圆环到达对面会低一些,因为有电流及能量损耗
同时在磁场区域做往复运动.
形如11:共面双环问题
①
方向如何?
故感应出电流
为逆时针
②若
有弹性,扩?缩?
当
.
结论:
变形:
当
,
,
内部都是
问:若
有弹性,
扩?缩?
破解:利用结论:
缩
形如12:共面三环模型
当
,问
?
若
有弹性,会扩?缩?
破解:电流间增反减同,则
7
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相吸,
,
相吸,
.
例题演练
例1.如图所示,在一固定水平放置的闭合导体圆环正上方,有一条形磁铁从静止开
始下落,下落过程中始终保持竖直,起始高度为h,最后落在水平地面上。若不计空
气阻力,重力加速度为g,下列说法中正确的是( )
A.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方向(俯视圆
环)
B.磁铁落地时的速率一定等于
C.磁铁在整个下落过程中,它的机械能不变
D.磁铁在整个下落过程中,圆环受到它的作用力总是竖直向下的
解:A.当条形磁铁靠近圆环时,穿过圆环的磁通量向下增加,根据楞次定律可判断
圆环中感应电流的方向为逆时针(俯视圆环);当条形磁铁远离圆环时,穿过圆环的
磁通量向下减小,根据楞次定律可判断圆环中感应电流的方向为顺时针(俯视圆环),
A 正确;
B.若磁铁从高度h 处做自由落体运动,其落地时的速度
但磁铁穿过圆环的过程中要产生一部分电能,根据能量守恒定律可知,其落地速度一
定小于
,B 错误;
C.磁铁在整个下落过程中,由于有电能产生,则机械能减小, C 错误;
D.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,而圆环受到磁铁的作用力总是竖直向下的,D 正确。故选AD。
例2.如图所示,条形磁体竖直放置,P 位置为磁体中部,M、L 分别为磁体上方和下
方相应的位置。一个金属圆环在外界作用下从M 位置匀速向下运动,圆环始终保持水
平。下列说法正确的是( )
8
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A.圆环从M 运动至P 的过程中,从上往下看,环中的电流沿逆时针方向
B.圆环从P 运动至L 的过程中,从上往下看,环中的电流沿逆时针方向
C.圆环从M 运动至L 的过程中,穿过圆环的磁通量先增大后减小
D.圆环从M 运动至L 的过程中,穿过圆环的磁通量先减小后增大
解:圆环从M 运动至其与磁体上端齐平的过程中,穿过圆环的磁感线条数增多,则穿
过圆环的磁通量变大。圆环从与磁体上端齐平运动至P 的过程中,穿过圆环的磁感线
包含了所有的内部磁感线及部分外部磁感线,内外磁感线相互抵消,因此越到中间外
部磁感线越少,故本过程穿过圆环的磁通量仍然是增加的。同理可知,圆环从P 运动
至L 的过程中,穿过圆环的磁通量一直在减小。根据楞次定律可知,圆环从M 运动至
P 的过程中,从上往下看,圆环中的电流沿逆时针方向。故选项AC 均正确,选项BD
均错误。故选AC。
例3.两圆环
、B 置于同一水平面上,其中A 为均匀带电绝缘环,B 为导体环,当A
以如图所示的方向绕中心转动的角速度发生变化时,B 中产生如图所示的感应电流,
则( )
A.A 可能带正电且转速减小 B.A 可能带正电且转速增大
C.A 可能带负电且转速减小 D.A 可能带负电且转速增大
解:AB.由图可知,B 中电流为逆时针,由右手螺旋定则可知,感应电流的磁场向外,
由楞次定律可知,引起感应电流的磁场可能为:向外减小或向里增大;若原磁场向里,
则A 中电流应为顺时针,故A 应带正电,因磁场变强,故A 中电流应增大,即A 的转
速应增大,故A 错误,B 正确;
CD.若原磁场向外,则A 中电流应为逆时针,即A 应带负电,且电流应减小,即A 的
转速应减小,故C 正确,D 错误。故选BC。
例4.如图所示,通电直导线
和平行直导线放置的闭合导体框
,当通电导线
运动时不与导体框接触且始终在导体框的左侧,以下说法正确的是( )
9
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A.当导线
向左平移时,导体框
中感应电流的方向为
B.当导线
向左平移时,导体框
中感应电流的方向为
C.当导线
向右平移时,导体框
中感应电流的方向为
D.当导线
向右平移时,导体框
中感应电流的方向为
解:AB.当导线L 向左平移,即逐渐远离线圈,导致穿过线圈的磁场减小,即穿过线
圈的磁通量减小,根据右手螺旋定则,可知,线圈所处的磁场方向垂直纸面向里,依
据楞次定律,则产生感应电流的方向为abcda,故A 正确,B 错误;
CD.当导线L 向右平移,即逐渐靠近线圈,导致穿过线圈的磁场增大,即穿过线圈的
磁通量增大,根据右手螺旋定则,可知,线圈所处的磁场方向垂直纸面向里,依据楞
次定律,则产生感应电流的方向为adcba。故C 错误,D 正确。故选AD。
例5.如图甲所示,矩形线框abcd 与直导线MN 固定在同一平面内,线框的ad、bc 两
条边与导线MN 平行。规定从N 至M 为直导线中电流的正方向,当导线MN 中通以按
图乙所示规律变化的电流时,下列说法正确的是( )
A.矩形线框中感应电流先沿abcda 方向后沿adcba 方向
B.矩形线框中感应电流始终沿abcda 方向
C.矩形线框所受安培力方向先向左后向右
D.矩形线框所受安培力方向始终向左
解:AB.导线MN 中电流先向上均匀减小后向下均匀增大,通过线框的磁感线先垂直
纸面向里,磁通量减小,后垂直纸面向外,磁通量增大,由楞次定律“增反减同”可
知,线框中感应电流始终是顺时针方向,即始终沿abcda 方向,故A 错误,B 正确;
CD.线框中感应电流始终是顺时针方向,先处于垂直纸面向里的磁场中,ad 边所处的
磁感应强度大于bc 边,所以线框所受安培力合力与ad 边所受安培力一致,由左手定
则可知安培力合力水平向左;线框后处于垂直纸面向外的磁场中,由左手定则知安培
力合力水平向右,故C 正确,D 错误。故选BC。
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例6.如图,两个半径不同但共心的圆形导线环A、B 位于同一平面内,A 环的半径大
于B 环的半径,已知在t=0 到t=t1的时间间隔内,当导线A 环中的电流i 发生某种变
化,而导线B 环中的感应电流总是沿逆时针方向。设A 环中电流i 的正方向与图中箭
头所示的方向相同,则i 随时间t 的变化的图线可能是( )
A.
B.
C.
D.
解:导线B 环中的感应电流总是沿逆时针方向,根据右手螺旋定则可知感生电流的磁
场应为垂直纸面向外,根据楞次定律可知原磁场应为垂直纸面向里的增强的磁场或垂
直纸面向外的减弱的磁场。再根据右手螺旋定则可判断A 环中电流i 可能是图示方向
的增强或反方向的减弱。故选BC。
例7.如图所示,在长直通电导线MN 附近有一个矩形闭合金属线圈ABCD,圈与导线
放在光滑绝缘水平面上,且导线MN 固定。下列说法正确的为( )
A.若MN 中通有从N 流向M 的电流、且电流增大,则线圈的CD 边受到向右的安培
力
B.若MN 中通有从N 流向M 的电流、且电流增大,则线圈ABCD 会向右运动
C.如果MN 中通有从N 流向M 的恒定电流,发现线圈中感应出A→B→C→D→A 流向
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的电流,原因是线圈可能向左运动了
D.如果MN 中通有从N 流向M 的恒定电流,且让线圈向右运动,则线圈有收缩趋势
解:AB.若MN 中通有从N 流向M 的电流、且电流增大,根据右手螺旋定则可知,穿
过线圈的磁场方向为垂直纸面向里,且逐渐变大,根据楞次定律可知,线圈中感应电
流的方向为A→B→C→D→A,根据左手定则可知,CD 边受到向左的安培力,AB 边受
向右的安培力,越靠近导线磁场越强,则线圈ABCD 受到的向右的力大于向左的力,
则线圈ABCD 会向右运动,故A 错误B 正确;
C.如果MN 中通有从N 流向M 的恒定电流,发现线圈中感应出A→B→C→D→A 流向
的电流,根据楞次定律可知,穿过线圈的磁通量增加,当线圈向左运动,磁通量增加,
故C 正确;
D.如果MN 中通有从N 流向M 的恒定电流,且让线圈向右运动,则穿过线圈的磁通
量减小,根据楞次定律可知,线圈有扩张的趋势,故D 错误。故选BC。
例8.如图甲所示,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,t=0 时电流方向为顺时针(如图中箭头所示)。在t1~t2的
时间内,对于线圈B,下列说法中正确的( )
A.线圈B 内有顺时针方向的电流
B.线圈B 内有逆时针方向的电流
C.线圈B 有扩张的趋势
D.线圈B 有收缩的趋势
解:AB.t1~t2时间内,线圈A 中电流为逆时针,线圈B 中合磁场向外,线圈B 的磁
通量增大,根据楞次定律,感应电流的磁场向里,线圈B 内有顺时针方向的电流,A
正确,B 错误;
CD.t1~t2时间内,线圈A 中电流为逆时针,线圈B 内有顺时针方向的电流,反向电
流相互排斥,线圈B 有扩张的趋势,C 正确,D 错误。故选AC。
对应题型精炼
1.如图,质量为0.1kg 的方形铝管静置在足够大的绝缘水平面上,现使质量为0.2kg
的条形磁铁(条形磁铁横截面比铝管管内横截面小)以v=3m/s 的水平初速度自左向右
穿过铝管,忽略一切摩擦,不计管壁厚度。则( )
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A.磁铁穿过铝管过程中,铝管受到的安培力可能先水平向左后水平向右
B.磁铁穿过铝管后,铝管速度可能为4m/s
C.磁铁穿过铝管正中央时,铝管加速度为零
D.磁铁穿过铝管过程所产生的热量可能达到0.2J
【答案】D
【详解】A.根据楞次定律的“来拒去留”可知,磁铁对铝管的安培力一直水平向右,
A 错误;
B.磁铁与铝管组成的系统动量守恒,如果铝管足够长,则磁铁穿过铝管时二者共速,
由动量守恒定律得
解得
所以铝管的速度不可能大于1m/s,B 错误;
C.磁铁穿过铝管正中央时,由楞次定律可知,磁铁始终受到铝管的磁场力方向向左,
根据牛顿第三定律,磁铁对铝管的反作用力水平向右,根据牛顿第二定律得,铝管加
速度不为零,C 错误;
D.磁铁的初动能为
假设铝管足够长,则二者共速,根据对B 项分析可知磁铁穿过铝管过程所产生的热量
最多为
所以磁铁穿过铝管过程所产生的热量可能达到0.2J,D 正确。
故选D。
2.如图所示,光滑绝缘水平面上有一区域内存在垂直该平面向下的匀强磁场,磁场左
右两边界平行。水平面上有一个正方形导线框,线框的边长小于磁场宽度,右边与磁
场边界平行,线框以某一初速度垂直磁场边界进入磁场,最终完全穿出磁场。关于线
框下列说法正确的是( )
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A.进磁场的过程中线框所受安培力逐渐变小
B.进磁场和出磁场两个过程中电流方向相同
C.穿过磁场的全过程中一直做减速直线运动
D.进磁场和出磁场两个过程中线框产生的焦耳热相同
【答案】A
【详解】A.进磁场的过程中线框的右边切割磁感线,产生感应电动势
感应电流为
安培力为
进磁场的过程中,线框速度逐渐减小,线框所受安培力逐渐变小,故A 正确;
B.进磁场的过程中通过线框的磁通量增大,由楞次定律可知线框中产生逆时针的电流,
出磁场的过程中通过线框的磁通量减小,由楞次定律可知线框中产生顺时针的电流,
所以进磁场和出磁场两个过程中电流方向相反,故B 错误;
C.由于线框的边长小于磁场宽度,所以线框穿过磁场的过程中,有一段时间线框完全
在磁场中,穿过线框的磁通量不变,这段时间线框中没有感应电流,线框不受安培力
作用,线框做匀速直线运动,故C 错误;
D.进磁场和出磁场两个过程中线框产生的焦耳热都等于线框克服安培力所做的功,
由于进磁场和出磁场两个过程线框都是减速运动,由
可知,安培力也都是
减小的,而线框进出磁场的位移相同,所以进磁场的过程中线框产生的焦耳热多,故
D 错误。
故选A。
3.如图所示,光滑绝缘水平面上存在方向竖直向下的有界(边界竖直)匀强磁场,一
直径与磁场区域宽度相同的闭合金属圆形线圈在平行于水平面的拉力作用下,在水平
面上沿虚线方向匀速通过磁场。下列说法正确的是( )
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A.线圈进磁场的过程中,线圈中的感应电流沿顺时针方向
B.线圈出磁场的过程中,线圈中的感应电流沿逆时针方向
C.该拉力的方向与线圈运动速度的方向相同
D.该拉力的方向水平向右
【答案】D
【详解】A.线圈进入磁场的过程中,垂直于纸面向里的磁通量变大,根据楞次定律
可知线圈中的感应电流产生的磁场应垂直于纸面向外,根据安培定则可知线圈中的电
流为逆时针方向,故A 错误;
B.线圈离开磁场的过程中,垂直于纸面向里的磁通量变小,根据楞次定律可知线圈中
的感应电流产生的磁场应垂直于纸面向里,根据安培定则可知线圈中的电流为顺时针
方向,故B 错误;
CD.线圈切割磁感线的有效长度示意图如图:
结合楞次定律阻碍相对运动的推论,根据左手定则可知安培力始终水平向左,则该拉
力的方向水平向右,故C 错误,D 正确。
故选D。
4.如图所示,圆环形导体线圈a 平放在水平桌面上,在a 的正上方固定一竖直螺线管
b,二者轴线重合,螺线管b 与电源、滑动变阻器连接成如图所示的电路。若将滑动变
阻器的滑片P 向下滑动,下列表述正确的是( )
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A.线圈a 中将产生沿顺时针方向(俯视)的感应电流
B.穿过线圈a 的磁通量减小
C.线圈a 有扩张的趋势
D.线圈a 对水平桌面的压力FN将增大
【答案】D
【详解】B.当滑动变阻器的滑片P 向下滑动时,螺线管中的电流将增大,使穿过线圈
a 的磁通量变大,故B 错误;
ACD.由楞次定律可知,线圈a 中将产生沿逆时针方向(俯视)的感应电流,并且线
圈a 有缩小和远离螺线管的趋势,线圈a 对水平桌面的压力FN将增大,故D 正确,AC
错误。
故选D。
5.如图所示,边长为
的正三角形
区域存在方向垂直纸面向里、大小随时间均
匀变化的磁场(图中未画出),磁场随时间的变化率为
。以三角形顶点C 为圆
心,半径为l、匝数为N、电阻为R 的圆形线圈平行纸面固定放置,则下列说法正确的
是( )
A.感应电流的方向为顺时针
B.感应电流的大小一直为
C.线圈所受安培力方向与
边平行
D.
时刻线圈受到的安培力为
【答案】B
【详解】A.磁场垂直纸面向里,大小在增加,根据楞次定理可知,感应电流的方向
为逆时针,故A 错误;
B.根据法拉第电磁感应定律
磁场的有效面积
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感应电流的大小
故B 正确;
故
C.线圈的有效长度与
边平行,根据左手定则可知,线圈所受安培力方向与
边
垂直,故C 错误;
D.有效长度
时刻线圈受到的安培力为
故D 错误。
故选B。
6.如图甲所示,一闭合金属圆环固定在水平面上,虚线ab 右侧空间存在均匀分布的
竖直磁场,其磁感应强度B 随时间t 的变化规律如图乙所示(取磁感应强度方向竖直
向上为正),则( )
A.0 ~ 1s 内感应电流方向沿bca 方向
B.3 ~ 4s 内感应电流方向沿bca 方向
C.2s 末圆环受到的安培力最大
D.3s 末圆环受到的安培力为零
【答案】D
【详解】A.由于取磁感应强度方向竖直向上为正,则0 ~ 1s 内磁感应强度在正方向增
大,根据楞次定律可知,感应电流方向沿acb 方向,A 错误;
B.由于取磁感应强度方向竖直向上为正,则3 ~ 4s 内磁感应强度在负方向减小,根据
楞次定律可知,感应电流方向沿acb 方向,B 错误;
C.由题图知,2s 末磁感应强度为0,则圆环受到的安培力为零,C 错误;
D.由题图知,3s 末磁感应强度的变化率为0,则圆环的感应电流为零,故圆环受到的
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安培力为零,D 正确。
故选D。
7.某同学用图所示装置探究影响感应电流方向的因素,将磁体从线圈中向上匀速抽出
时,观察到灵敏电流计指针向右偏转。关于该实验,下列说法正确的是( )
A.必须保证磁体匀速运动,灵敏电流计指针才会向右偏转
B.若将磁体向上加速抽出,灵敏电流计指针也会向右偏转
C.将磁体的N、S 极对调,并将其向上抽出,灵敏电流计指针仍向右偏转
D.将磁体的N、S 极对调,并将其向下插入,灵敏电流计指针仍向左偏转
【答案】B
【详解】AB.如图磁体只要向上抽出,穿过线圈的磁通量就会减小,感应电流的磁场
方向向上,就能观察到灵敏电流计指针向右偏转,故A 错误,B 正确;
C.将磁体的N、S 极对调,并将其向上抽出,穿过线圈的磁通量减小,产生的感应电
流磁场向下,所以灵敏电流计指针向左偏转,故C 错误;
D.将磁体的N、S 极对调,并将其向下插入,磁通量增大,产生的感应电流磁场向上,
所以灵敏电流计指针仍向右偏转,故D 错误。
故选B。
8.如图甲所示,固定的长直导线与固定的圆形闭合金属线框位于同一平面内,长直导
线中的电流随时间的变化关系如图乙所示,直导线中电流向下,下列说法正确的是(
)
A.线框中会产生逆时针方向的电流
B.线框中会产生顺时针方向的电流
C.线框受到的安培力平行于直导线向上
D.线框受到的安培力平行于直导线向下
【答案】B
【详解】长直导线中的电流均匀增大,则圆形闭合金属线框中的磁通量均匀增大,根
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据楞次定律和安培定则,线框中会产生顺时针方向的感应电流,结合左手定则可知,
线框会受到向右的安培力。
故选B。
9.电磁缓冲器是利用电磁阻尼对汽车碰撞进行保护的安全装置,在汽车碰撞时对车和
人提供了有效保护。图是一个电磁缓冲器的示意图。汽车T 与缓冲绝缘滑轨PQ、MN
固定在一起,PQ、MN 上装有线圈(图中未标出),线圈通电后能在滑轨间产生匀强
磁场B(磁场方向如图所示),通过与冲击力传感器相连的计算机来控制线圈的电流,
并产生合适的磁感应强度。滑轨前方为汽车保险杠K,保险杠上固定有多匝的线圈
abcd。当汽车保险杠撞上前面的障碍物C 时,线圈中产生感应电流,线圈受到的安培
力会阻碍汽车上线圈的运动,从而保护汽车。下列说法正确的是( )
A.线圈abcd 中的电流方向为顺时针
B.线圈abcd 中的电流方向为逆时针
C.线圈abcd 受到的安培力方向与车前行方向一致
D.线圈abcd 受到的安培力方向与车前行方向相反
【答案】BC
【详解】AB.当汽车保险杠撞上前面的障碍物C 时,电磁缓冲器是磁场相对于保险杠
上的线圈运动,可以反过来以磁场为参考系,则保险杠上的线圈abcd 相对于磁场反方
向运动,根据右手定则或楞次定律,可知线圈abcd 中的电流方向为逆时针,故A 错误,
B 正确;
CD.根据左手定则可知bc 边受到的安培力方向与车前行方向一致,故C 正确,D 错
误。
故选BC。
10.如图 (甲) 所示, 导线
和矩形线框
共面且均固定, 在
中通以
图 (乙)所示 的电流(电流正方向为
向N), 则在 0-
时间内, ( )
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A.线框感应电流方向始终沿
B.线框感应电流方向先沿
后沿
C.
边始终不受安培力的作用
D.
边受安培力先向右后向左
【答案】AD
【详解】AB.由题意可知, MN 方向为电流正方向,根据右手螺旋定则可知,在0 到
时间内,穿过线框abcd 的磁场方向垂直纸面向里,大小在减小,则由楞次定律可得
线框中产生的感应电流方向为顺时针方向,即为abcda;同理,在
到T 时间内,穿
过线框abcd 的磁场方向垂直纸面向外,大小在增大,则由楞次定律可得,线框中产生
的感应电流方向仍为顺时针,即为abcda;故A 正确,B 错误;
C.当MN 电流大小变化时,周围产生磁场,导致线框中产生感应电流,从而使线框
ab 受到安培力作用,故C 错误;
D.当通以正向电流时,根据左手定则可知,bc 边受到向右的安培力;当通以反向电
流时,线框bc 边受到向左的安培力,故D 正确。
故选AD。
11.如图,质量为1kg 的方形铝管静置在足够大的绝缘水平面上,现使质量为2kg 的
条形磁铁(条形磁铁横截面比铝管管内横截面小,长度也小于铝管长度)以v=3m/s 的
水平初速度自左向右穿过铝管,不计一切摩擦以及管壁厚度。则( )
A.磁铁穿过铝管过程中,铝管受到的安培力始终水平向右
B.磁铁位于铝管中间位置时,铝管两端感应电流方向相同
C.磁铁穿过铝管时铝管的速度可能大于2m/s
D.磁铁穿过铝管过程系统所产生的热量可能达到2J
【答案】AD
【详解】A.根据楞次定律的“来拒去留”可知,磁铁对铝管的安培力一直水平向右,
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故A 正确;
B.磁铁位于铝管中间位置时,铝管两端的磁场方向相同,但铝管左端的磁通量减小,
右端的磁通量增加,由楞次定律可知铝管两端感应电流方向相反,故B 错误;
C.设磁铁的质量为M,铝管的质量为m,磁铁穿过铝管时铝管的速度相同,由动量守
恒定律得
解得
如果磁铁穿过铝管时,铝管的速度不可能比磁铁的速度大,则磁铁穿过铝管时的速度
不可能大于2m/s,故C 错误;
D.磁铁的初动能为
假设最后铝管和磁铁的速度相等,则
所以磁铁穿过铝管过程所产生的热量可能达到2J,故D 正确。
故选AD。
12.如图所示,纸面内的三条长直导线组成一等边三角形,导线间相互绝缘,导线中
通入图示方向、大小始终相等的电流
。在角平分线上对称放置三个相同的环形线圈
、
、,在三角形的中心放置相同的环形线圈
,若三根导线中通入的电流同时减小,
则( )
A.初始时线圈
的磁通量最大
B.线圈的感应电流最大
C.线圈
产生逆时针方向的感应电流
D.线圈
、
产生的感应电流相同
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【答案】BD
【详解】A.初始时,导线和导线在线圈
中的磁通量抵消,故线圈
中相当于只
有导线
产生的磁通量,同理可知,线圈
中相当于只有导线产生的磁通量,根导
线在线圈中的磁场均向外,抵消掉后线圈
中相当于只有导线
产生的磁通量,对比
可知,初始时线圈的磁通量最大,故A 错误;
B.若三根导线中通入的电流同时减小,结合A 解析可知,线圈的磁通量变化率最大,
产生的感应电流最大,故B 正确;
C.线圈
中的磁场向内且磁通量减小,由楞次定律可知,产生顺时针方向的感应电流,
故C 错误;
D.线圈
、
中的磁场均向内,磁通量均减小且减小量相同,故产生的感应电流大小
相等方向相同,故D 正确。
故选BD。
13.近年来,无线门铃逐渐流行。图甲为某款无线门铃按钮,其“自发电”原理如图
乙所示,按下门铃按钮过程磁铁靠近螺线管,松开门铃按钮磁铁远离螺线管回归原位
置。下列说法正确的是( )
A.按下按钮过程,螺线管上的导线Q 端电势较高
B.松开按钮过程,螺线管上的导线P 端电势较低
C.按住按钮不动,螺线管上导线两端
间仍有电势差
D.按下和松开按钮过程,螺线管产生的感应电动势大小不一定相等
【答案】AD
【详解】A.按下按钮过程螺线管内水平向左的磁通量增加,若PQ 间用导线接通,由
楞次定律可得PQ 间导线上感应电流方向从P 流向Q,所以Q 相当于电源正极,Q 端
电势较高。故A 正确;
B.松开按钮过程螺线管内水平向左的磁通量减小,由楞次定律可得PQ 间导线上感应
电流方向从Q 流向P,所以P 相当于电源正极,P 端电势较高。故B 错误;
C.按住按钮不动,螺线管内磁通量不变,无感应电动势,
间无电势差,故C 错误;
D.按下和松开按钮过程有可能所用时间不同,螺线管内磁通量的变化率可能不同,
所以产生的感应电动势大小可能不相等,故D 正确。
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故选AD。
14.如图,边长为L、粗细均匀的等边三角形金属线框
固定在绝缘水平面上,
E、F 分别为边
和边
的中点,虚线
上方存在着垂直于水平面向外的匀强磁场,
虚线
下方存在垂直于水平面向里的匀强磁场。已知两磁场的磁感应强度B 的大小
随时间t 的变化关系均为
(
),等边三角形
的每个边电阻均为
R。下列说法正确的是( )
A.金属线框中有顺时针方向的感应电流
B.金属线框的感应电流始终保持不变
C.在
的时间内,通过金属线框某截面的电荷量为
D.金属线框所受的安培力大小不变
【答案】BC
【详解】A.根据法拉第电磁感应定律有
由于虚线
下方有效面积大,则三角形金属线框
的总电动势由虚线
下方回
路决定,根据楞次定律可知,金属线框中有逆时针方向的感应电流,A 错误;
B.根据上述,虚线
上方回路产生的感应电动势大小为
虚线
下方回路产生的感应电动势大小为
则回路总的感应电动势大小为
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回路的感应电流大小为
即金属线框的感应电流始终保持不变,B 正确;
C.在
的时间内,通过金属线框某截面的电荷量为
结合上述解得
C 正确;
D.虚线
上下两方回路的有效长度相等,均为
根据左手定则可知,安培力方向均垂直于EF 向上,大小为
可知,安培力方向不变,大小随时间增大而增大,D 错误。
故选BC。
15.轻质细线吊着一质量为
、边长为0.2m、电阻
、匝数
的正方形
闭合线圈
,bd 下方区域分布着磁场,如图甲所示。磁场方向垂直纸面向里,磁感
应强度大小随时间变化关系如图乙所示。不考虑线圈的形变和电阻的变化,整个过程
细线未断且线圈始终处于静止状态,g 取
。则下列判断正确的是( )
A.线圈中感应电流的方向为
B.线圈中的感应电流大小为
C.
时间内线圈中产生的热量为
D.
时线圈受安培力的大小为
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【答案】CD
【详解】A.磁感应强度向里并且增大,由楞次定律可得,感应电流产生的磁场垂直
纸面向外,线圈中感应电流的方向为逆时针,即
,故A 错误;
B.由法拉第电磁感应定律
由闭合电路的欧姆定律,可得线圈中的感应电流大小
假设线框边长为l,则
联立两式代入数据解得
故B 错误;
C.
时间内金属环产生的热量为
故C 正确;
D 线圈的bcd 部分在匀强磁场中受到安培力,受到安培力的大小等效为bd 直棒受到的
安培力,
时线圈受到的安培力
故D 正确。
故选CD。
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