乙、丙线圈没有感应电流产生,做自由落体运动,a=g,故选项D正确。
4.(湖北襄州一中、枣阳一中、宜城一中、曾都一中20xx~20xx学年高二下学期期中联考)如图甲所示,长直导线与闭合金属线框位于同一平面内,长直导线中的电流i随时间t的变化关系如图乙所示。
在0~时间内,直导线中电流向上,则在~T时间内,线框中感应电流的方向与所受安培力情况是( C )
A.感应电流方向为顺时针,线框受安培力的合力方向向左
B.感应电流方向为逆时针,线框受安培力的合力方向向右
C.感应电流方向为顺时针,线框受安培力的合力方向向右
D.感应电流方向为逆时针,线框受安培力的合力方向向左
解析:
在~T时间内,直导线中的电流方向向下增大,穿过线框的磁通量垂直纸面向外增加,由楞次定律知感应电流方向为顺时针,线框所受安培力的合力由左手定则可知向右,所以C正确。
5.(海南省国兴中学20xx~20xx学年高二上学期期中)如图,闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁,磁铁的N极朝下。
当磁铁向下运动时(但未插入线圈内部)( B )
A.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同,磁铁与线圈相互吸引
B.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同,磁铁与线圈相互排斥
C.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反,磁铁与线圈相互吸引
D.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反,磁铁与线圈相互排斥
解析:
由图可知,穿过线圈的磁场方向向下增大,由楞次定律可知感应电流的磁场应向上,则由右手螺旋定则可知电流方向与图示方向相同;由“来拒去留”可知,磁铁靠近线圈,则线圈与磁铁相互排斥,故B正确。
二、非选择题
6.如图为我国某中学一教室墙上有一朝南的窗户,窗高为1.2m,宽0.75m,边缘部分是不锈钢材质。
已知该处地磁场的磁感强度的水平分量为5×10-5T,则穿过该窗框平面的磁通量为4.5×10-5Wb;当把钢窗左侧向内拉开(如图所示)时,窗框中的感应电流方向是逆时针。
(从拉窗人的角度来看是“顺时针”还是“逆时针”)
解析:
Φ=BS=5×10-5×1.2×0.75Wb=4.5×10-5Wb
由楞次定律可判当把钢窗向内拉开时,钢窗框中感应电流的方向沿逆时针。
7.(山东××市20xx~20xx学年高二上学期期中)为判断线圈绕向,可将灵敏电流计G与线圈L连接,如图所示。
已知线圈由a端开始绕至b端,当电流从电流计G左端流入时,指针向左偏转。
(1)将条形磁铁的N极向下从线圈的上方竖直插入L时,发现指针向左偏转。
俯视线圈,其绕向为顺时针(选填“顺时针”或“逆时针”)。
(2)当条形磁铁从图中的虚线位置向右远离L时,指针向右偏转。
俯视线圈,其绕向为逆时针(选填“顺时针”或“逆时针”)。
解析:
(1)条形磁铁的N极向下从线圈的上方竖直插入L时,线圈中的磁场向下且增强,感应电流的磁场向上,且电流从电流计左端流入,根据安培定则可知线圈为顺时针绕向(俯视)。
(2)条形磁铁从题图中虚线位置向右远离L时,线圈中的磁场向上且减弱,感应电流的磁场向上,感应电流从电流计右端流入,根据安培定则可知线圈为逆时针绕向(俯视)。
8.如图所示,试探究在以下四种情况中小磁针N极的偏转方向。
(1)开关S闭合时。
(2)开关S闭合后。
(3)开关S闭合后,调节滑动变阻器使电流增强。
(4)开关S断开时。
答案:
(1)垂直纸面向外
(2)不偏转 (3)垂直纸面向外 (4)垂直纸面向里
解析:
开关S闭合时,左边线圈的电流及磁场情况和穿过右边线圈磁通量方向如图所示。
(1)S闭合时,穿过右边线圈的磁通量Φ增加,由楞次定律可知,感应电流b→a,再由安培定则可知,N极指向垂直纸面向外的方向。
(2)S闭合后,穿过右边线圈的磁通量Φ不变,不产生感应电流,小磁针不偏转。
(3)此种情况同
(1)现象相同,即N极指向垂直纸面向外的方向。
(4)此种情况与
(1)现象相反,即N极指向垂直纸面向里的方向。
能力提升
一、选择题(1~3题为单选题,4~6题为多选题)
1.(吉林××市扶余一中20xx~20xx学年高二上学期期末)如图所示,ab是一个可以绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导体线圈,当滑动变阻器R的滑片P自右向左滑动的过程中,线圈ab将( C )
A.发生转动,但电源的极性不明,无法确定转动方向
B.顺时针转动
C.逆时针转动
D.静止不动
解析:
当滑动变阻器的滑片P自右向左滑动时,引起线圈电流减小,通电螺线管穿过线框的磁场强度减小,引起闭合矩形线框的磁通量减小,感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
线框所在位置的磁场方向大致是水平的,要阻碍引起感应电流的磁通量的减小,所以线框逆时针转动,故选C。
2.(北京师大附中20xx~20xx学年高二下学期期中)如图所示,MN是一根固定的通电长直导线,电流方向向上,今将一金属线框abcd放在导线上,让线框的位置偏向导线的左边,两者彼此绝缘,当导线上的电流突然增大时,线框整个受力为( A )
A.受力向右 B.受力向左
C.受力向上D.受力为零
解析:
金属线框放在导线MN上,导线中电流产生磁场,根据安培定则判断可知,线框左右两侧磁场方向相反,线框左侧的磁通量大于线框右侧的磁通量,磁通量存在抵消的情况,当导线中电流增大时,穿过线框的磁通量增大,线框产生感应电流,根据楞次定律可知,感应电流的磁场要阻碍磁通量的变化,则线框将向磁通量减小方向运动,即向右移动,故A正确,BCD错误,故选A。
3.如图所示,AOC是光滑的金属导轨,AO沿竖直方向,OC沿水平方向,ab是一根金属棒,与导轨接触良好,它从图示位置由静止开始在重力作用下运动,运动过程中b端始终在OC上,a端始终在OA上,直到完全落在OC上,空间存在着匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里,则ab棒在上述过程中( C )
A.感应电流方向是b→a
B.感应电流方向是a→b
C.感应电流方向先是b→a,后是a→b
D.感应电流方向先是a→b,后是b→a
解析:
在金属棒向下滑动的过程中,金属棒与导轨所围成的三角形面积先增大后减小,三角形aOb内的磁通量先增大后减小,由楞次定律可判断C选项正确。
4.(湖南××市洞口一中20xx~20xx学年高二上学期期末)相距较近的a、b线圈,要使b线圈中产生图示I方向的电流,可采用的办法有( AD )
A.闭合K瞬间
B.K闭合后把R的滑动片向右移动
C.闭合K后把a中铁芯从左边抽出
D.闭合K后把b向a靠近
解析:
闭合电键,b中的磁场从无到有,根据楞次定律,b中的感应电流方向与图示相同,故A正确;闭合电键K后,把R的滑片右移,b中的磁场方向从左向右,且在减小,根据楞次定律,b中的感应电流方向与图示相反,故B错误;闭合电键K后,将a中的铁芯从左边抽出,b中的磁场方向从左向右,且在减小,根据楞次定律,b中的感应电流方向与图示相反,故C错误;闭合电键,将b靠近b,b中的磁场方向从左向右,且在增强,根据楞次定律,b中的感应电流方向与图示相同,故D正确。
5.(湖北××市长阳一中20xx~20xx学年高二上学期期末)如图,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,螺线管与电源和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( BD )
A.线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流
B.穿过线圈a的磁通量变大
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
解析:
当滑动触头P向下移动时电阻减小,由闭合电路欧姆定律可知通过线圈b的电流增大,从而判断出穿过线圈a的磁通量变大,所以B正确;根据楞次定律即可判断出线圈a中感应电流方向俯视应为逆时针,A错误。
线圈a应有收缩的趋势,C错误;将线圈a和b看做两个条形磁铁,不难判断此时两磁铁的N极相对,互相排斥,故线圈a对水平桌面的压力将增大,所以D正确,故选BD。
6.(××市平山中学20xx~20xx学年高二下学期期中)如图所示,通电螺线管两侧各悬挂一个小铜环,铜环平面与螺线管截面平行。
当电键S接通瞬间,关于两铜环的运动情况下列说法错误的是( BCD )
A.同时向两侧推开
B.同时向螺线管靠拢
C.一个被推开,一个被吸引,但因电源正负极未知,无法具体判断
D.同时被推开或同时向螺线管靠拢,因电源正负极未知,无法具体判断
解析:
当电路接通瞬间,穿过线圈的磁通量在增加,使得穿过两侧铜环的磁通量都在增加,由楞次定律可知,两环中感应电流的磁场与线圈中磁场方向相反,即受到线圈磁场的排斥作用,使两铜环分别向外侧移动,选项A正确,B、C、D错误。
二、非选择题
7.
(1)如图所示,左图给出了用连接电阻器的导线自由端试触电流表“-”接线柱时电流表指针的偏转情况;右图是用这个电流表研究电磁感应现象所用的器材,其中带铁芯的线圈A、线圈B的绕线情况在图中已画出,请用笔画线代替导线将没有完成的电路补完整,使变阻器触头向右滑动,电流表指针向左偏。
(2)按你所连接的电路,指出能使电流表指针向右偏转的两种方法:
将变阻器触头向左滑动;闭合开关的瞬间。
答案:
(1)如图所示
8.如图所示,在两根平行长直导线M、N中,通以同方向同大小的电流,导线框abcd和两导线在同一平面内,线框沿着与两导线垂直的方向,自右向左在两导线间匀速运动,在移动过程中,线框中感应电流方向是怎样的?
答案:
始终是abcd
解析:
如图所示,线框在两电流中线OO′的右侧时,穿过线框的合磁通量垂直纸面向外,线框左移,磁通量变小,为阻碍这个方向的磁通量减小,感应电流的磁场方向也垂直纸面向外,所以感应电流的方向就是abcd。
当线框跨越两电流中线OO′时,线框的合磁通量由穿出变为穿进,且合磁通量增加,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反,即垂直纸面向外,所以感应电流还是abcd。