主题五 电与磁及其应用 第五节 电磁感应现象（解析版）

主题五电与磁及其应用第五节电磁感应现象（解析版）1．下列情况能产生感应电流的是()丙A．如图甲所示，导体AB顺着磁感线运动B．如图乙所示，条形磁铁插入或拔出线圈时C．如图丙所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S一直接通时D．如图丙所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S一直接通，当改变滑动变阻器的阻值时【答案】BD【解析】A中导体AB顺着磁感线运动，穿过闭合电路的磁通量没有发生变化，无感应电流，故选项A错误；B中条形磁铁插入线圈时，线圈中的磁通量增加，拔出时线圈中的磁通量减少，都有感应电流产生，故选项B正确；C中开关S一直接通，回路中为恒定电流，螺线管A产生的磁场稳定，螺线管B中的磁通量无变化，线圈中不产生感应电流，故选项C错误；D中开关S接通，滑动变阻器的阻值变化使闭合回路中的电流变化，螺线管A的磁场变化，螺线管B中的磁通量变化，线圈中产生感应电流，故选项D正确．2．物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步．下列表述正确的是()A．电磁感应现象是洛伦兹最先发现的B．电动机是利用电磁感应原理，将机械能转化为电能C．楞次最先发现了电流的磁效应D．感应电流遵从楞次定律所描述的方向，这是能量守恒定律的必然结果【答案】D【解析】电磁感应现象是法拉第最先发现的，选项A错误；发电机是利用电磁感应原理，将机械能转化为电能的，选项B错误；奥斯特最先发现了电流的磁效应，选项C错误；电磁感应现象是闭合电路中产生了电流，是其他形式的能转化为电能，楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象中的具体体现，感应电流的磁场总要阻碍引起它的磁通量的变化，感应电流具有的以及消耗的能，必须从引起磁通量变化的外界获取，要在回路中维持一定的感应电流，外界必须消耗一定的能量，选项D正确．3．某教室墙上有一朝南的钢窗，当把钢窗左侧向外推开时，下列说法正确的是()A．穿过窗框的地磁场的磁通量变大B．穿过窗框的地磁场的磁通量不变C．从推窗人的角度看，窗框中的感应电流方向是逆时针D．从推窗人的角度看，窗框中的感应电流方向是顺时针【答案】C【解析】如图，地磁场由南向北，当朝南的钢窗向外推开时，钢窗平面与磁场平行时，没有磁感线穿过钢窗平面，穿过钢窗平面的磁通量为0.根据楞次定律，穿过窗框平面的磁通量减小，从推窗人的角度看，窗框中产生的感应电流的方向为逆时针．故选项C正确，A、B、D错误．4．如图所示，一个U形金属导轨水平放置，其上放有一个金属导体棒ab，有一个磁感应强度为B的匀强磁场斜向上穿过导轨平面，且与竖直方向的夹角为θ.在下列各过程中，一定能在轨道回路里产生感应电流的是()A．ab向右运动，同时使θ减小

B．使磁感应强度B减小，θ角同时也减小C．ab向左运动，同时增大磁感应强度B

D．ab向右运动，同时增大磁感应强度B和θ角(0°<<span="">θ<90°)<span="">【答案】A【解析】感应电流产生的条件：①闭合回路；②穿过闭合回路的磁通量发生变化．根据磁通量的公式Φ＝BScos

θ，ab向右运动，S增大，同时使θ减小，磁通量增大，一定能产生感应电流，故A正确；磁感应强度B减小，θ角同时也减小，不能确定磁通量是否变化，故B错误；ab向左运动，S减小，同时增大磁感应强度B，不能确定磁通量是否变化，故C错误；ab向右运动，S增大，同时增大磁感应强度B和θ角，不能确定磁通量是否变化，故D错误．5.

如图，匀强磁场垂直于软导线回路平面，由于磁场发生变化，回路变为圆形．则该磁场()A．逐渐增强，方向向外

B．逐渐增强，方向向里C．逐渐减弱，方向向外

D．逐渐减弱，方向向里【答案】CD【解析】回路变为圆形，面积增大，说明原闭合回路的磁通量减小，所以磁场逐渐减弱，而磁场方向可能向外，也可能向里，故选项C、D正确．6.

电阻R、电容C与一线圈连成闭合回路，条形磁铁静止于线圈的正上方，N极朝下，如图所示，现使磁铁由静止开始下落，在N极接近线圈上端的过程中，下列说法正确的是()A．流过R的电流方向是a到b

B．电容器的下极板带正电C．磁铁下落过程中，加速度保持不变

D．穿过线圈的磁通量不断增大【答案】BD【解析】在N极接近线圈上端的过程中，线圈中向下的磁通量在变大，所以选项D正确；根据楞次定律可以得出，感应电流方向为逆时针(俯视图)，流过R的电流方向是b到a，选项A错误；线圈的下部相当于电源的正极，电容器的下极板带正电，所以选项B正确；磁铁下落过程中，重力不变，线圈对磁铁的作用力变化，所以合力变化，加速度变化，所以选项C错误．7.

如图所示，AOC是光滑的金属轨道，AO沿竖直方向，OC沿水平方向，PQ是一根金属直杆如图所示立在导轨上，直杆从图示位置由静止开始在重力作用下运动，运动过程中Q端始终在OC上，空间存在着垂直于纸面向外的匀强磁场，则在PQ杆滑动的过程中，下列判断正确的是()A．感应电流的方向始终是由P→Q

B．感应电流的方向先是由P→Q，后是由Q→PC．PQ受磁场力的方向垂直杆向左

D．PQ受磁场力的方向先垂直于杆向左，后垂直于杆向右【答案】BD【解析】在PQ杆滑动的过程中，杆与导轨所围成的三角形面积先增大后减小，三角形POQ内的磁通量先增大后减小，由楞次定律可判断B项正确；再由PQ中电流方向及左手定则可判断D项正确．8．如图所示，在通电长直导线AB的一侧悬挂一闭合矩形金属线圈P，AB在线圈平面内，当AB中通以向上的电流并增大时()A．线圈中产生逆时针方向的电流，线圈向AB运动B．线圈中产生逆时针方向的电流，线圈离开AB运动C．线圈中产生顺时针方向的电流，线圈向AB运动D．线圈中产生顺时针方向的电流，线圈离开AB运动【答案】B【解析】根据安培定则可知导线框所在处的磁场方向垂直纸面向里，直导线中的电流增大，穿过线框磁通量增大，根据楞次定律得到：线框中感应电流方向为逆时针方向．根据左手定则可知导线框受安培力指向线框内，由于靠近导线磁场强，则安培力较大；远离导线磁场弱，则安培力较小，此线圈离开AB直导线，故A、C、D错误，B正确．9．如图所示，Ⅰ和Ⅱ是一对异名磁极，ab为放在其间的金属棒．ab和cd用导线连成一个闭合回路．当ab棒向左运动时，cd导线受到向下的磁场力．则有()A．由此可知d电势高于c电势

B．由此可知Ⅰ是S极C．由此可知Ⅰ是N极

D．当cd棒向下运动时，ab导线受到向左的磁场力【答案】BD【解析】cd导线受到向下的磁场力，根据左手定则可判定电流方向从c流向d；所以d电势低于c电势，选项A错误．导体棒ab中感应电流方向为b流向a，根据右手定则可判定，磁场方向竖直向上，即下面为N极，Ⅰ是S极，选项B正确，C错误．当cd棒向下运动时，根据右手定则可判定感应电流方向从d到c，经过ab的方向为a到b，根据左手定则判定，安培力方向水平向左，选项D正确．10．如图所示，线圈A、B同心置于光滑水平桌面上，线圈A中通有逐渐增大的逆时针方向的电流，则()A．线圈B将顺时针转动起来

B．线圈B中有顺时针方向的电流C．线圈B将有沿半径方向扩张的趋势

D．线圈B对桌面的压力将增大【答案】BC【解析】方法一：画出A中电流产生的磁场，由于A中电流增大，故穿过B的合磁通量垂直纸面向外且增大；由楞次定律可知B中感应电流的磁场方向垂直纸面向里，最后由安培定则可判断B中感应电流的方向是顺时针，B正确；由左手定则判断B所受安培力方向沿半径向外，有扩张的趋势，但不会转动．A错误、C正确．因安培力沿水平方向，B环对桌面的压力不变，D错误．方法二：当线圈A中通有逐渐增大的逆时针方向的电流时，穿过线圈B的磁通量竖直向上且增大，根据楞次定律，线圈B产生顺时针方向的电流；根据楞次定律的另一种表述，线圈B有扩张的趋势，阻碍磁通量的增加，故B、C正确，A错误．线圈B受到的安培力在水平方向上，线圈B对桌面的压力将不变，故D错误．11．如图所示，M为水平放置的橡胶圆盘，在其外侧面均匀地带有负电荷．在M正上方用丝线悬挂一个闭合铝环N，铝环也处于水平面中，且M盘和N环的中心在同一条竖直线O1O2上，现让橡胶盘由静止开始绕O1O2轴按图示方向逆时针加速转动，下列说法正确的是()A．铝环N有沿逆时针方向的感应电流

B．铝环N有扩大的趋势C．橡胶圆盘M对铝环N的作用力方向竖直向下D．橡胶圆盘M对铝环N的作用力方向竖直向上【答案】AD【解析】依据楞次定律可知，穿过环N的磁通量向下且增大，因此环N有沿逆时针方向的感应电流，故A正确；橡胶盘M由静止开始绕其轴线O1O2按箭头所示方向加速转动，形成环形电流，环形电流的大小增大，又因为橡胶圆盘带有负电荷，根据右手螺旋定则知，通过环N的磁通量向下且增大，根据楞次定律知环N的面积有缩小的趋势，且有向上的运动趋势，所以，橡胶圆盘M对铝环N的作用力方向竖直向上，故D正确，B、C错误．12．如图甲所示，在同一平面内有两个圆环A、B，圆环A将圆环B分为面积相等的两部分，以图甲中A环电流沿顺时针方向为正，当圆环A中的电流如图乙所示变化时，下列说法正确的是()A．B中始终没有感应电流

B．B中有顺时针方向的感应电流C．B中有逆时针方向的感应电流

D．B中的感应电流先沿顺时针方向，后沿逆时针方向【答案】B【解析】由于圆环A中的电流发生了变化，故圆环B中一定有感应电流产生，由楞次定律判定B中有顺时针方向的感应电流，故B选项正确．13．如图甲，螺线管内有平行于轴线的外加匀强磁场，以图中箭头所示方向为其正方向．螺线管与导线框abcd相连，导线框内有一小金属圆环L，圆环与导线框在同一平面内．当螺线管内的磁感应强度B随时间按图乙所示规律变化时()A．在t1～t2时间内，L有收缩趋势

B．在t2～t3时间内，L有扩张趋势C．在t2～t3时间内，L内有逆时针方向的感应电流D．在t3～t4时间内，L内有顺时针方向的感应电流【答案】AD【解析】据题意，在t1～t2时间内，外加磁场磁感应强度增加且斜率在增加，则在导线框中产生沿顺时针方向增加的电流，该电流激发出增加的磁场，该磁场通过圆环，在圆环内产生感应电流，根据结论“增缩减扩”可以判定圆环有收缩趋势，故选项A正确；在t2～t3时间内，外加磁场均匀变化，在导线框中产生稳定电流，该电流激发出稳定磁场，该磁场通过圆环时，圆环中没有感应电流，故选项B、C错误；在t3～t4时间内，外加磁场向下减小，且斜率也减小，在导线框中产生沿顺时针方向减小的电流，该电流激发出向内减小的磁场，故圆环内产生顺时针方向电流，选项D正确．14．如图所示，abcd是边长为L的正方形回路，处在斜向左上的匀强磁场中，磁场方向与回路平面成θ＝45°角．ab、cd为金属棒，ad、bc为细金属丝，金属丝的质量不计，ab金属棒固定且两端通过导线与另一侧的电源相连，连接在另一端的cd金属棒刚好能悬在空中且正方形回路处于水平面，cd段金属棒的质量为m，通过回路的磁通量为Φ，重力加速度为g，则cd棒中的电流大小和方向为()A．mgLΦ，方向从c到d

B．2)mgLΦ，方向从d到cC．mgLΦ，方向从d到c

D．2)mgLΦ，方向从c到d【答案】C【解析】设磁场的磁感应强度为B，则Φ＝BL2sin45°，可得B＝2)ΦL2.cd棒静止，则受到的安培力垂直于磁感应强度方向指向右上，设cd中的电流为I，则BILcos45°＝mg，解得I＝mgLΦ，根据左手定则可知，cd棒中的电流方向从d到c，则选项C正确，A、B、D错误．15．如图所示，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FT1和FT2，重力加速度大小为g，则

()A．FT1>mg，FT2>mg

B．FT1<<span="">mg，FT2<<span="">mgC．FT1>mg，FT2<<span="">mg

D．FT1<<span="">mg，FT2>mg【答案】A【解析】金属环从位置Ⅰ靠近磁铁上端，因产生感应电流，故“阻碍”相对运动，知金属环与条形磁铁相互排斥，故绳的拉力FT1>mg。同理，当金属环离开磁铁下端时，金属环与磁铁相互吸引，因而绳的拉力FT2>mg，故A正确。16．如图所示，一个闭合三角形导线框ABC位于竖直平面内，其下方(略靠前)固定一根与线框平面平行的水平直导线，导线中通以图示方向的恒定电流。释放线框，它由实线位置下落到虚线位置未发生转动，在此过程中()A．线框中感应电流方向依次为ACBA→ABCA

B．线框的磁通量为零时，感应电流却不为零C．线框所受安培力的合力方向依次为向上→向下→向上

D．线框做自由落体运动【答案】B【解析】根据安培定则，通电直导线的磁场在上方垂直纸面向外，在下方垂直纸面向里；离导线近的地方磁感应强度大，离导线远的地方磁感应强度小，线框从上向下靠近导线的过程中，垂直纸面向外的磁通量增加，根据楞次定律，线框中产生顺时针方向的电流；穿越导线时，上方垂直纸面向外的磁场和下方垂直纸面向里的磁场叠加，先是垂直纸面向外的磁通量减小，之后变成垂直纸面向里的磁通量增大，直至最大，根据楞次定律，线框中产生逆时针方向的电流；垂直纸面向里的磁通量变成最大后，线框继续向下运动，垂直纸面向里的磁通量减小，这时的电流方向又变成了顺时针，即感应电流方向依次为ACBA→ABCA→ACBA，故A错误；根据A中的分析，线框穿越导线时，始终有感应电流存在，故B正确；根据楞次定律，安培力始终阻碍线框相对磁场的运动，故安培力的方向始终向上，线框不可能做自由落体运动，故C、D错误。17．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方向，并从圆环中心穿过圆环，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(从上向下看圆环)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】A【解析】当条形磁铁靠近圆环时，穿过圆环的磁通量增加，根据楞次定律可判断圆环中感应电流的方向为逆时针(从上向下看圆环)，当条形磁铁远离圆环时，穿过圆环的磁通量减小，根据楞次定律可判断圆环中感应电流的方向为顺时针(从上向下看圆环)，A正确；根据楞次定律的推论“来拒去留”原则，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，B错误；磁铁在整个下落过程中，由于受到磁场力的作用，机械能不守恒，C错误；若磁铁从高度h处做自由落体运动