第1讲 电磁感应现象 楞次定律
一、单项选择题：在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1．如图所示，一水平放置的N匝矩形线框面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，方向斜向上，与水平面成30°角，现若使矩形框以左边的一条边为轴转到竖直的虚线位置，则此过程中磁通量的改变量的大小是( C )
A．C．3－1
BS 23＋1
BS 2
B．D．
3＋1
NBS 23－1
NBS 2
[解析] sin θ磁通量与匝数无关，Φ＝BS中，B与S必须垂直。初态Φ1＝Bcos θ·S，末态Φ2＝－Bcos θ·S，磁通量的变化量大小ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝|BS(－cos 30°－sin 30°)|＝3＋1
BS，所以应选C项。 2
2．(2020·浙江诸暨模拟)有人设计了一种储能装置：在人的腰部固定一块永久磁铁，N极向外；在手臂上固定一个金属线圈，线圈连接着充电电容器。当手不停地前后摆动时，固定在手臂上的线圈能在一个摆动周期内，两次扫过别在腰部的磁铁，从而实现储能。下列说法正确的是( D )
A．该装置违反物理规律，不可能实现 B．此装置会使手臂受到阻力而导致人走路变慢 C．在手摆动的过程中，电容器极板的电性不变 D．在手摆动的过程中，手臂受到的安培力方向交替变化
[解析] D．在手摆动的过程中，线圈交替的进入或者离开磁场，使穿过线圈的磁通量发生变化，因而会产生感应电流，从而实现储能，该装置符合法拉第电磁感应定律，可能实现，选项A错误；此装置不会影响人走路的速度，选项B错误；在手摆动的过程中，感应电流的方向不断变化，则电容器极板的电性不断改变。选项C错误；在手摆动的过程中，感应电流的方向不断变化，手臂受到的安培力方向交替变化。选项D正确。
3.如图所示，通电导线MN与单匝矩形线圈abcd共面，位置靠近ab且与线圈相互绝缘。当MN中电流突然减小时，线圈所受安培力的合力方向( B )
A．向左 C．垂直纸面向外
B．向右 D．垂直纸面向里
[解析] 解法一：当MN中电流突然减小时，单匝矩形线圈abcd垂直纸面向里的磁通量减小，根据楞次定律，线圈abcd中产生的感应电流方向为顺时针方向，由左手定则可知ab边与cd边所受安培力方向均向右，所以线圈所受安培力的合力方向向右，B正确。解法二：由对楞次定律中“阻碍”的理解可知，当MN中电流突然减小而导致线圈abcd垂直纸面向里的磁通量减小时，线圈abcd一定会有向右运动的趋势以“阻碍”其磁通量的减小，所以其所受安培力的合力方向向右，B正确。
4．(2020·广东揭阳模拟)如图所示，一圆形金属环与两固定的平行长直导线在同一竖直平面内，环心与两导线距离相等，环的直径小于两导线间距离。两导线中通有图示方向相同的恒定电流I。则当环( D )
A．向上运动时，环中产生顺时针方向的感应电流 B．向下运动时，环中产生顺时针方向的感应电流 C．向左侧靠近导线时，环中产生逆时针方向的感应电流 D．向右侧靠近导线时，环中产生逆时针方向的感应电流
[解析] 直导线之间的磁场是对称的，圆环在中间时，通过圆环的磁通量为零，金属环上下运动的时候，圆环的磁通量不变，不会有感应电流产生，故A、B错误；金属环向左侧直导线靠近，则穿过圆环的磁场垂直纸面向外并且增强，根据楞次定律可得，环上的感应电流方向为顺时针，故C错误；金属环向右侧直导线靠近，则穿过圆环的磁场垂直纸面向里并且增强，根据楞次定律可得，环上的感应电流方向为逆时针，故D正确。
5．(2020·长兴中学模拟)1831年，法拉第在一次会议上展示了他发明的圆盘发电机(图甲)。它是利用电磁感应原理制成的，是人类历史上第一台发电机。图乙是这个圆盘发电机的示意图：铜盘安装在水平的铜轴上，它的边缘正好在两磁极之间，两块铜片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘良好接触。使铜盘转动，电阻R中就有电流通过。若所加磁场为匀强磁场，回路的总电阻恒定，从左往右看，铜盘沿顺时针方向匀速转动，CRD平面与铜盘平面垂直，下列说法正确的是( C )
A．电阻R中没有电流流过 B．铜片C的电势高于铜片D的电势
C．保持铜盘不动，磁场变为方向垂直于铜盘的交变磁场，则铜盘中有电流产生 D．保持铜盘不动，磁场变为方向垂直于铜盘的交变磁场，则CRD回路中有电流产生 [解析] 根据右手定则可知，电流从D点流出，流向C点，因此电流方向为从C向D，由于圆盘在切割磁感线，相当于电源，所以D处的电势比C处高，A、B错误；保持铜盘不动，磁场变为方向垂直于铜盘的交变磁场，则穿过铜盘的磁通量发生变化，故有感应电流产生，因为铜盘中有涡流产生，故CRD回路中没有电流产生，C正确，D错误。
6．(2019·四川期中)如图所示为安检门原理图，左边门框中有一通电线圈，右边门框中有一接收线圈。工作过程中某段时间通电线圈中存在如图顺时针(从左向右看)方向均匀增大的电流，则( D )
A．无金属片通过时，接收线圈中的感应电流方向为顺时针 B．无金属片通过时，接收线圈中的感应电流增大 C．有金属片通过时，接收线圈中的感应电流方向为顺时针 D．有金属片通过时，接收线圈中的感应电流大小发生变化
[解析] 无金属片通过时，接收线圈中向右的磁通量增大，产生逆时针方向电流，且电流大小恒定，故A、B错误。有金属片通过时，金属片和接收线圈中产生同向的感应电流，将空间中的磁场的变化削弱一些，引起接收线圈中的感应电流大小发生变化，故C错误，D正确。
7．(2019·贵阳期末)如图甲所示，在同一平面内有两个绝缘金属细圆环A、B，两环重叠部分的面积为圆环A面积的一半，圆环B中电流i随时间t的变化关系如图乙所示，以图甲中圆环B中所示的电流方向为负方向，则A环中( B )
A．没有感应电流
B．有逆时针方向的感应电流 C．有顺时针方向的感应电流
D．感应电流先沿顺时针方向，后沿逆时针方向
[解析] 由于B环中的电流发生变化，A环中的磁通量发生变化，所以A环中有感应电流，A错误；根据楞次定律和安培定则知，B环中的磁通量先垂直纸面向外减少，后垂直纸面向里增多，故A环中产生沿逆时针方向的感应电流，B正确，C、D错误。
8．(2019·上海市静安区质检)如图所示，在同一水平面内有两根光滑平行金属导轨MN和PQ，在两导轨之间竖直放置通电螺线管，ab和cd是放在导轨上的两根金属棒，它们分别放在螺线管的左右两侧，保持开关闭合，最初两金属棒处于静止状态。当滑动变阻器的滑动触头向左滑动时，两根金属棒与导轨构成的回路中感应电流方向(俯视图)及ab、cd两棒的运动情况是( D )
A．感应电流为顺时针方向，两棒相互靠近 B．感应电流为顺时针方向，两棒相互远离 C．感应电流为逆时针方向，两棒相互靠近 D．感应电流为逆时针方向，两棒相互远离
[解析] 当变阻器滑片向左滑动时，电路的电流变大，线圈的磁场增加；根据安培定则由电流方向可确定线圈的磁场方向垂直于导轨向下。由于线圈处于两棒中间，所以穿过两棒所围成的磁通量变大，由楞次定律推论增反减同可得，线框abcd产生逆时针方向感应电流。 最后根据左手定则可确定安培力的方向：ab棒处于垂直向上的磁场中，且电流方向a→b，则安培力方向向左。cd棒处于垂直向上的磁场中，且电流方向d→c，则安培力方向向右，两棒相互远离，故选项D正确。A、B、C错误。
二、多项选择题：在每小题给出的四个选项中，有多项是符合题目要求的。
9．(2020·福建泉州质检)如图甲所示，匀强磁场垂直穿过矩形金属线框abcd，磁感应强度的大小B随时间t按照图乙所示规律变化，下列说法正确的是( AD )
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