（江蘇專用）2020版高考物理新增分大一輪復(fù)習(xí) 第九章 電磁感應(yīng) 第1講 電磁感應(yīng)講義（含解析）.docx

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電磁感應(yīng) 考試內(nèi)容范圍及要求 高考統(tǒng)計(jì) 高考命題解讀 內(nèi)容 要求 說明 2015 2016 2017 2018 1.考查方式 高考對本章內(nèi)容考查命題頻率較高，以選擇題和計(jì)算題形式出題，難度一般在中檔或中檔以下. 2.命題趨勢 (1)楞次定律、右手定則、左手定則的應(yīng)用. (2)與圖象結(jié)合考查電磁感應(yīng)現(xiàn)象. (3)通過“桿＋導(dǎo)軌”模型，“線圈穿過有界磁場”模型，考查電磁感應(yīng)與力學(xué)、電路、能量等知識的綜合應(yīng)用. 41.電磁感應(yīng)現(xiàn)象 Ⅰ 42.感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件 Ⅱ 43.法拉第電磁感應(yīng)定律　楞次定律 Ⅱ 限于導(dǎo)線方向與磁場方向、運(yùn)動方向垂直的情況 T13 T6、 T13 T13 T9 44.自感　渦流 Ⅰ 第1講　電磁感應(yīng)現(xiàn)象　楞次定律 一、磁通量 1.概念：在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，與磁場方向垂直的面積S與B的乘積. 2.公式：Φ＝BS. 3.適用條件： (1)勻強(qiáng)磁場. (2)S為垂直磁場的有效面積. 4.磁通量是標(biāo)量(填“標(biāo)量”或“矢量”). 5.物理意義： 相當(dāng)于穿過某一面積的磁感線的條數(shù).如圖1所示，矩形abcd、abb′a′、a′b′cd的面積分別為S1、S2、S3，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B與平面a′b′cd垂直，則 圖1 (1)通過矩形abcd的磁通量為BS1cosθ或BS3. (2)通過矩形a′b′cd的磁通量為BS3. (3)通過矩形abb′a′的磁通量為0. 6.磁通量變化量：ΔΦ＝Φ2－Φ1. 二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象 1.定義：當(dāng)穿過閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化時(shí)，閉合導(dǎo)體回路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生，這種利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫做電磁感應(yīng). 2.條件：穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化. 例如：閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場內(nèi)做切割磁感線的運(yùn)動. 3.實(shí)質(zhì) 產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，如果電路閉合，則有感應(yīng)電流.如果電路不閉合，則只有感應(yīng)電動勢而無感應(yīng)電流. 自測1　(多選)下列說法正確的是(　　) A.閉合電路內(nèi)只要有磁通量，就有感應(yīng)電流產(chǎn)生 B.穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，電路中不一定有感應(yīng)電流產(chǎn)生 C.線框不閉合時(shí)，即使穿過線框的磁通量發(fā)生變化，線框中也沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生 D.當(dāng)導(dǎo)體切割磁感線時(shí)，一定產(chǎn)生感應(yīng)電動勢 答案　CD 三、感應(yīng)電流方向的判定 1.楞次定律 (1)內(nèi)容：感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化. (2)適用范圍：一切電磁感應(yīng)現(xiàn)象. 2.右手定則 (1)內(nèi)容：如圖2，伸開右手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直并且都與手掌在同一平面內(nèi)：讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使拇指指向?qū)Ь€運(yùn)動的方向，這時(shí)四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向. 圖2 (2)適用情況：導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流. 自測2　如圖3所示，一圓形金屬線圈放置在水平桌面上，勻強(qiáng)磁場垂直桌面向下，過線圈上A點(diǎn)作切線OO′，OO′與線圈在同一平面上.在線圈以O(shè)O′為軸翻轉(zhuǎn)180的過程中，線圈中電流方向(　　) 圖3 A.始終為A→B→C→A B.始終為A→C→B→A C.先為A→C→B→A，再為A→B→C→A D.先為A→B→C→A，再為A→C→B→A 答案　A 解析　在線圈以O(shè)O′為軸翻轉(zhuǎn)90的過程中，穿過線圈正面向里的磁通量逐漸減小，則感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場垂直桌面向下，由右手螺旋定則可知感應(yīng)電流方向?yàn)锳→B→C→A；線圈以O(shè)O′為軸由90翻轉(zhuǎn)到180的過程中，穿過線圈反面向里的磁通量逐漸增加，則感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場垂直桌面向上，由右手螺旋定則可知感應(yīng)電流方向仍然為A→B→C→A，A正確. 命題點(diǎn)一　對磁通量的理解 例1　(2017江蘇單科1)如圖4所示，兩個(gè)單匝線圈a、b的半徑分別為r和2r.圓形勻強(qiáng)磁場B的邊緣恰好與a線圈重合，則穿過a、b兩線圈的磁通量之比為(　　) 圖4 A.1∶1B.1∶2C.1∶4D.4∶1 答案　A 變式1　如圖5所示，正方形線圈abcd位于紙面內(nèi)，邊長為L，匝數(shù)為N，過ab中點(diǎn)和cd中點(diǎn)的連線OO′恰好位于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場的右邊界上，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，此時(shí)穿過線圈的磁通量為Φ，若線圈繞OO′軸逆時(shí)針(從下向上看)轉(zhuǎn)過60的過程中，磁通量的變化量為ΔΦ，則Φ和ΔΦ的大小是(　　) 圖5 A.， B.， C.BL2， D.NBL2， 答案　A 命題點(diǎn)二　電磁感應(yīng)現(xiàn)象的理解和判斷 常見的產(chǎn)生感應(yīng)電流的三種情況 例2　現(xiàn)將電池組、滑動變阻器、帶鐵芯的線圈A、線圈B、電流計(jì)及開關(guān)按如圖6所示連接.下列說法中正確的是(　　) 圖6 A.開關(guān)閉合后，線圈A插入或拔出都會引起電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn) B.線圈A插入線圈B中后，開關(guān)閉合和斷開的瞬間，電流計(jì)指針均不會偏轉(zhuǎn) C.開關(guān)閉合后，滑動變阻器的滑片P勻速滑動，會使電流計(jì)指針靜止在中央零刻度 D.開關(guān)閉合后，只有滑動變阻器的滑片P加速滑動，電流計(jì)指針才能偏轉(zhuǎn) 答案　A 解析　開關(guān)閉合后，線圈A插入或拔出，都將造成線圈B處磁場的變化，因此線圈B處的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流，故A正確；線圈A插入線圈B中后，開關(guān)閉合和斷開的瞬間均能引起線圈B中磁通量的變化而產(chǎn)生感應(yīng)電流，故B錯(cuò)誤；開關(guān)閉合后，只要移動滑片P，線圈B中磁通量就變化，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流，故C、D錯(cuò)誤. 變式2　(2018阜寧中學(xué)調(diào)研)如圖7所示，一個(gè)U形金屬導(dǎo)軌水平放置，其上放有一個(gè)金屬導(dǎo)體棒ab，有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場斜向上穿過軌道平面，且與豎直方向的夾角為θ.在下列各過程中，一定能在軌道回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流的是(　　) 圖7 A.ab向右運(yùn)動，同時(shí)使θ減小 B.使磁感應(yīng)強(qiáng)度B減小，θ角同時(shí)也減小 C.ab向左運(yùn)動，同時(shí)增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B D.ab向右運(yùn)動，同時(shí)增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B和θ角(0<θ<90) 答案　A 解析　設(shè)此時(shí)回路面積為S，據(jù)題意，磁通量Φ＝BScosθ，對A選項(xiàng)，S增大，θ減小，cosθ增大，則Φ增大，A正確.對B選項(xiàng)，B減小，θ減小，cosθ增大，Φ可能不變，B錯(cuò)誤.對C選項(xiàng)，S減小，B增大，Φ可能不變，C錯(cuò)誤.對D選項(xiàng)，S增大，B增大，θ增大，cosθ減小，Φ可能不變，D錯(cuò)誤.故只有A正確. 命題點(diǎn)三　感應(yīng)電流方向的判斷 1.用楞次定律判斷 (1)楞次定律中“阻礙”的含義： (2)應(yīng)用楞次定律的思路： 2.用右手定則判斷 該方法只適用于切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電流，注意三個(gè)要點(diǎn)： (1)掌心——磁感線穿入； (2)拇指——指向?qū)w運(yùn)動的方向； (3)四指——指向感應(yīng)電流的方向. 例3　(2018鹽城中學(xué)質(zhì)檢)如圖8，有界勻強(qiáng)磁場中水平放置相互平行的金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，導(dǎo)軌上金屬桿ab與導(dǎo)軌接觸良好，磁感線垂直導(dǎo)軌平面向上(俯視圖)，導(dǎo)軌與處于磁場外的大線圈M相接，欲使置于M內(nèi)的小閉合線圈N產(chǎn)生順時(shí)針方向感應(yīng)電流，下列做法可行的是(　　) 圖8 A.ab勻速向右運(yùn)動 B.ab加速向右運(yùn)動 C.ab加速向左運(yùn)動 D.ab勻速向左運(yùn)動 答案　C 變式3　(2018東臺創(chuàng)新學(xué)校月考)如圖9所示，一個(gè)有界勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁場方向垂直于紙面向外.一個(gè)矩形閉合導(dǎo)線框abcd沿紙面由位置1(左)勻速運(yùn)動到位置2(右)，則(　　) 圖9 A.導(dǎo)線框進(jìn)入磁場時(shí)，感應(yīng)電流方向?yàn)閍→b→c→d→a B.導(dǎo)線框離開磁場時(shí)，感應(yīng)電流方向?yàn)閍→d→c→b→a C.導(dǎo)線框離開磁場時(shí)，受到的安培力方向水平向右 D.導(dǎo)線框進(jìn)入磁場時(shí)，受到的安培力方向水平向左 答案　D 解析　導(dǎo)線框進(jìn)入磁場時(shí)，向外的磁通量增大，根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流方向?yàn)閍→d→c→b→a，故A錯(cuò)誤.導(dǎo)線框離開磁場時(shí)，向外的磁通量減小，感應(yīng)電流方向?yàn)閍→b→c→d→a，故B錯(cuò)誤.導(dǎo)線框離開磁場時(shí)，由左手定則可知，受到的安培力方向水平向左，故C錯(cuò)誤.導(dǎo)線框進(jìn)入磁場時(shí)，由左手定則可知，受到的安培力方向水平向左，故D正確. 命題點(diǎn)四　楞次定律推論的靈活應(yīng)用 楞次定律中“阻礙”的含義可以推廣為：感應(yīng)電流的效果總是阻礙引起感應(yīng)電流的原因，列表說明如下： 內(nèi) 容 阻礙原磁通量變化——“增反減同” 阻礙相對運(yùn)動——“來拒去留” 使回路面積有擴(kuò)大或縮小的趨勢——“增縮減擴(kuò)” 阻礙原電流的變化——“增反減同” 例 證 磁鐵靠近線圈，B感與B原方向相反 磁鐵靠近，是斥力 磁鐵遠(yuǎn)離，是引力 P、Q是光滑固定導(dǎo)軌，a、b是可動金屬棒、磁鐵下移，a、b靠近 合上S，B先亮 例4　(2018常州市一模)如圖10所示，鐵芯上繞有線圈A和B，線圈A與直流電源、開關(guān)S連接，線圈B與理想發(fā)光二極管D相連，銜鐵E連接彈簧K控制觸頭C的通、斷.忽略A的自感，下列說法正確的是(　　) 圖10 A.閉合S，D閃亮一下 B.閉合S，C將會過一小段時(shí)間后接通 C.斷開S，D不會閃亮 D.斷開S，C將會過一小段時(shí)間后斷開 答案　D 解析　閉合S瞬間，穿過線圈B的磁通量增加，根據(jù)楞次定律“增反減同”，結(jié)合右手螺旋定則可知，線圈B所在回路的電流沿逆時(shí)針方向，而由于二極管順時(shí)針方向?qū)щ?，則D不會閃亮一下，線圈A中磁場立刻吸引街鐵E，導(dǎo)致觸頭C即時(shí)接通，故A、B錯(cuò)誤；斷開S瞬間，穿過線圈B的磁通量要減小，根據(jù)楞次定律“增反減同”，結(jié)合右手螺旋定則可知，線圈B所在回路的電流沿順時(shí)針方向，則二極管處于導(dǎo)通狀態(tài)，則D會閃亮，同時(shí)對線圈A有影響，阻礙其磁通量減小，那么C將會過一小段時(shí)間后斷開，故C錯(cuò)誤，D正確 變式4　(2018海安中學(xué)月考)航母上飛機(jī)彈射起飛是利用電磁驅(qū)動來實(shí)現(xiàn)的.電磁驅(qū)動原理如圖11所示，當(dāng)固定線圈上突然通過直流電流時(shí)，線圈端點(diǎn)的金屬環(huán)被彈射出去.現(xiàn)在在固定線圈左側(cè)同一位置，先后放上用橫截面積相等的銅和鋁導(dǎo)線制成的形狀、大小相同的兩個(gè)閉合環(huán)，電阻率ρ銅<ρ鋁.則合上開關(guān)S的瞬間(　　) 圖11 A.電池正負(fù)極調(diào)換后，金屬環(huán)不能向左彈射 B.從左側(cè)看環(huán)中感應(yīng)電流沿順時(shí)針方向 C.若將銅環(huán)放置在線圈右方，環(huán)將向左運(yùn)動 D.銅環(huán)受到的安培力小于鋁環(huán)受到的安培力 答案　B 解析　線圈中電流為右側(cè)流入，磁場方向?yàn)橄蜃?，在閉合開關(guān)的過程中，磁場變強(qiáng)，則由楞次定律可知，從左側(cè)看環(huán)中感應(yīng)電流沿順時(shí)針方向，故B正確；電池正負(fù)極調(diào)換后，金屬環(huán)受力向左，故仍將向左彈出，故A錯(cuò)誤；若環(huán)放在線圈右方，根據(jù)“來拒去留”可得，環(huán)將向右運(yùn)動，故C錯(cuò)誤；由于銅環(huán)的電阻較小，故銅環(huán)中感應(yīng)電流較大，故銅環(huán)受到的安培力要大于鋁環(huán)受到的安培力，故D錯(cuò)誤. 命題點(diǎn)五　三定則一定律的應(yīng)用 安培定則、左手定則、右手定則、楞次定律的應(yīng)用對比： 基本現(xiàn)象 因果關(guān)系 應(yīng)用規(guī)律 運(yùn)動電荷、電流產(chǎn)生磁場 因電生磁 安培定則 磁場對運(yùn)動電荷、電流有作用力 因電受力 左手定則 部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動 因動生電 右手定則 閉合回路磁通量變化 因磁生電 楞次定律 例5　(多選)(2018蘇錫常鎮(zhèn)二模)如圖12，一根足夠長的直導(dǎo)線水平放置，通以向右的恒定電流，在其正上方O點(diǎn)用細(xì)絲線懸掛一銅制圓環(huán).將圓環(huán)從a點(diǎn)無初速度釋放，圓環(huán)在直導(dǎo)線所處的豎直平面內(nèi)運(yùn)動，經(jīng)過最低點(diǎn)b和最右側(cè)c后返回，則(　　) 圖12 A.從a到c的過程中圓環(huán)中的感應(yīng)電流方向先順時(shí)針后逆時(shí)針 B.運(yùn)動過程中圓環(huán)受到的安培力方向與速度方向相反 C.圓環(huán)從b到c的時(shí)間大于從c到b的時(shí)間 D.圓環(huán)從b到c產(chǎn)生的熱量大于從c到b產(chǎn)生的熱量 答案　AD 變式5　(多選)(2018南通中學(xué)期中)如圖13所示，一個(gè)閉合三角形導(dǎo)線框ABC位于豎直平面內(nèi)，其下方(略靠前)固定一根與線框平面平行的水平直導(dǎo)線，導(dǎo)線中通以圖示方向的恒定電流.釋放線框，它由實(shí)線位置下落到虛線位置未發(fā)生轉(zhuǎn)動，在此過程中(　　) 圖13 A.線框中感應(yīng)電流方向依次為ACBA→ABCA→ACBA B.線框的磁通量為零時(shí)，感應(yīng)電流卻不為零 C.線框所受安培力的合力方向依次是為向上→向下→向上 D.線框所受安培力的合力為零，做自由落體運(yùn)動 答案　AB 解析　根據(jù)安培定則，通電直導(dǎo)線的磁場在導(dǎo)線上方方向向外，在導(dǎo)線下方方向向里；離導(dǎo)線近的地方磁感應(yīng)強(qiáng)度大，離導(dǎo)線遠(yuǎn)的地方磁感應(yīng)強(qiáng)度小.線框從上向下靠近導(dǎo)線的過程，向外的磁感應(yīng)強(qiáng)度增加，根據(jù)楞次定律，線框中產(chǎn)生順時(shí)針方向的電流；穿越導(dǎo)線時(shí)，上方向外的磁場和下方向里的磁場疊加，先是向外的磁通量減小，之后變成向里的磁通量增大，根據(jù)楞次定律，線框中產(chǎn)生逆時(shí)針方向的電流.向里的磁通量變成最大后，繼續(xù)向下運(yùn)動，向里的磁通量又逐漸減小，這時(shí)線框中的電流又變成了順時(shí)針方向，故A正確；根據(jù)A中的分析可知，當(dāng)線框中的磁通量為零時(shí)，線框中有逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流，故B正確；根據(jù)楞次定律可知，線框受到的安培力的方向始終向上，故C、D錯(cuò)誤. 1.(2017徐州市考前模擬)下列各圖所描述的物理情境中，沒有感應(yīng)電流的是(　　) 答案　A 解析　開關(guān)S閉合穩(wěn)定后，穿過線圈N的磁通量保持不變，線圈N不產(chǎn)生感應(yīng)電流，故A符合題意；磁鐵向鋁環(huán)A靠近，穿過鋁環(huán)A的磁通量在增大，鋁環(huán)A中產(chǎn)生感應(yīng)電流，故B不符合題意；金屬框從A向B運(yùn)動，穿過金屬框的磁通量時(shí)刻在變化，金屬框中產(chǎn)生感應(yīng)電流，故C不符合題意；銅盤在磁場中按題圖所示方向轉(zhuǎn)動，銅盤的一部分切割磁感線，電阻R中產(chǎn)生感應(yīng)電流，故D不符合題意. 2.(多選)(2018鹽城中學(xué)模擬)如圖14所示為兩同心圓環(huán)，當(dāng)有一有界勻強(qiáng)磁場恰好完全垂直穿過A環(huán)面時(shí)，A環(huán)面磁通量為Φ1，此時(shí)B環(huán)面磁通量為Φ2，若將其勻強(qiáng)磁場改為一條形磁鐵，垂直穿過A環(huán)面，此時(shí)A環(huán)面的磁通量為Φ3，B環(huán)面磁通量為Φ4，有關(guān)磁通量的大小說法正確的是(　　) 圖14 A.Φ1<Φ2 B.Φ1＝Φ2 C.Φ3>Φ4 D.Φ3<Φ4 答案　BC 解析　根據(jù)題意，當(dāng)有界勻強(qiáng)磁場穿過A環(huán)面時(shí)，穿過兩個(gè)環(huán)面的磁感線條數(shù)相等，故磁通量相等，故A錯(cuò)誤，B正確；根據(jù)磁感線的分布情況可知，如果磁鐵內(nèi)部穿過環(huán)面的磁感線方向向外，則外部磁感線方向向內(nèi).由于磁感線是閉合曲線，磁鐵內(nèi)部的磁感線條數(shù)等于磁鐵外部磁感線的總條數(shù)，而磁鐵外部磁感線分布在無限大的空間，所以穿過環(huán)面的磁鐵外部向內(nèi)的磁感線將磁鐵內(nèi)部向外的磁感線抵消一部分，A的面積小，抵消較小，則磁通量較大，所以Φ3>Φ4，同理，如果磁鐵內(nèi)部穿過環(huán)面的磁感線方向向內(nèi)，也可得出結(jié)論Φ3＞Φ4，故C正確，D錯(cuò)誤. 3.如圖15所示，一圓形金屬環(huán)與兩固定的平行長直導(dǎo)線在同一豎直平面內(nèi)，環(huán)的圓心與兩導(dǎo)線距離相等，環(huán)的直徑小于兩導(dǎo)線間距.兩導(dǎo)線中通有大小相等、方向向下的恒定電流，若(　　) 圖15 A.金屬環(huán)向上運(yùn)動，則環(huán)中產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流 B.金屬環(huán)向下運(yùn)動，則環(huán)中產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流 C.金屬環(huán)向左側(cè)直導(dǎo)線靠近，則環(huán)中產(chǎn)生逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流 D.金屬環(huán)向右側(cè)直導(dǎo)線靠近，則環(huán)中產(chǎn)生逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流 答案　D 解析　兩個(gè)直導(dǎo)線之間的磁場是對稱的，金屬環(huán)在中間時(shí)，通過金屬環(huán)的磁通量為零，金屬環(huán)上下運(yùn)動的時(shí)候，穿過金屬環(huán)的磁通量不變，不會有感應(yīng)電流產(chǎn)生，故A、B錯(cuò)誤；金屬環(huán)向左側(cè)直導(dǎo)線靠近，則穿過金屬環(huán)的磁場垂直紙面向外并且增強(qiáng)，根據(jù)楞次定律可得，環(huán)上的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針，故C錯(cuò)誤；金屬環(huán)向右側(cè)直導(dǎo)線靠近，則穿過金屬環(huán)的磁場垂直紙面向里并且增強(qiáng)，根據(jù)楞次定律可得，環(huán)上的感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針，故D正確. 4.如圖16，ab是一個(gè)可繞垂直于紙面的軸O轉(zhuǎn)動的閉合矩形導(dǎo)線框，E是電源，當(dāng)滑動變阻器R的滑片P自左向右滑行時(shí)，線框ab將(　　) 圖16 A.保持靜止不動 B.沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動 C.沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動 D.發(fā)生轉(zhuǎn)動，但電源極性不明，無法確定轉(zhuǎn)動方向 答案　B 1.下列說法中正確的是(　　) A.當(dāng)穿過某個(gè)面的磁通量等于零時(shí)，該區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零 B.磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向一定與通電導(dǎo)線所受安培力方向、直導(dǎo)線方向都垂直 C.感應(yīng)電流遵從楞次定律所描述的方向，這是能量守恒定律的必然結(jié)果 D.洛倫茲力不改變運(yùn)動電荷的速度 答案　C 解析　當(dāng)磁場與平面平行時(shí)，磁通量為零，而磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零，故A錯(cuò)誤；根據(jù)左手定則可知，安培力一定與磁感應(yīng)強(qiáng)度及電流方向垂直，但磁場方向不一定與直導(dǎo)線方向垂直，故B錯(cuò)誤；感應(yīng)電流遵從楞次定律所描述的方向，這是能量守恒定律的必然結(jié)果，故C正確；洛倫茲力對電荷不做功，因此不改變運(yùn)動電荷的速度大小，但可以改變速度的方向，故D錯(cuò)誤. 2.(2018海安中學(xué)段考)下列圖中能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是(　　) 答案　B 解析　根據(jù)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：A中，電路沒閉合，無感應(yīng)電流；B中，電路閉合，且垂直磁感線的平面的面積增大，即閉合電路的磁通量增大，有感應(yīng)電流；C中，穿過閉合圓環(huán)的磁感線相互抵消，磁通量恒為零，無感應(yīng)電流；D中，閉合回路中的磁通量不發(fā)生變化，無感應(yīng)電流. 3.(2018如東縣質(zhì)量檢測)物理課上，老師做了一個(gè)奇妙的“跳環(huán)實(shí)驗(yàn)”.如圖1所示，她把一個(gè)帶鐵芯的線圈L、開關(guān)S和電源用導(dǎo)線連接起來后，將一金屬套環(huán)置于線圈L上，且使鐵芯穿過套環(huán).閉合開關(guān)S的瞬間，套環(huán)立刻跳起.某同學(xué)另找來器材再探究此實(shí)驗(yàn).他連接好電路，經(jīng)重復(fù)實(shí)驗(yàn)，線圈上的套環(huán)均未動.對比老師演示的實(shí)驗(yàn)，下列四個(gè)選項(xiàng)中，導(dǎo)致套環(huán)未動的原因可能是(　　) 圖1 A.線圈接在了直流電源上 B.電源電壓過高 C.所選線圈的匝數(shù)過多 D.所用套環(huán)的材料與老師的不同 答案　D 解析　無論實(shí)驗(yàn)用的是交流電還是直流電，閉合開關(guān)S的瞬間，穿過套環(huán)的磁通量均增加，只要套環(huán)的材料是導(dǎo)體，套環(huán)中就能產(chǎn)生感應(yīng)電流，套環(huán)就會跳起.如果套環(huán)是用塑料做的，則不能產(chǎn)生感應(yīng)電流，也就不會受安培力作用而跳起.選項(xiàng)D正確. 4.如圖2所示，線圈兩端與電阻相連構(gòu)成閉合回路，在線圈上方有一豎直放置的條形磁鐵，磁鐵的S極朝下，在將磁鐵的S極插入線圈的過程中，下列說法正確的是(　　) 圖2 A.通過電阻的感應(yīng)電流的方向?yàn)橛蒪到a，線圈與磁鐵相互排斥 B.通過電阻的感應(yīng)電流的方向?yàn)橛蒩到b，線圈與磁鐵相互排斥 C.通過電阻的感應(yīng)電流的方向?yàn)橛蒩到b，線圈與磁鐵相互吸引 D.通過電阻的感應(yīng)電流的方向?yàn)橛蒪到a，線圈與磁鐵相互吸引 答案　A 解析　當(dāng)磁鐵向下運(yùn)動時(shí)，穿過線圈的磁通量變大，條形磁鐵磁場方向向上，所以感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向向下，根據(jù)右手螺旋定則，通過電阻的電流方向?yàn)閎→a.根據(jù)楞次定律中“來拒去留”規(guī)律可判斷線圈對磁鐵有阻礙作用，故線圈與磁鐵相互排斥，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤. 5.(2018江蘇百校12月大聯(lián)考)現(xiàn)代科學(xué)研究中常用到高速電子，電子感應(yīng)加速器就是利用感生電場加速電子的設(shè)備.電子感應(yīng)加速器主要由上、下電磁鐵磁極和環(huán)形真空室組成.當(dāng)電磁鐵繞組通以變化的電流時(shí)會產(chǎn)生變化的磁場，穿過真空盒所包圍的區(qū)域內(nèi)的磁通量也隨時(shí)間變化，這時(shí)真空盒空間內(nèi)就產(chǎn)生感應(yīng)渦旋電場，電子將在渦旋電場作用下得到加速.如圖3所示(上邊部分為側(cè)視圖，下邊部分為真空室的俯視圖)，若電子被“約束”在半徑為R的圓周上運(yùn)動，當(dāng)電磁鐵繞組通有圖中所示的電流時(shí)(　　 ) 圖3 A.電子在軌道上順時(shí)針運(yùn)動 B.保持電流的方向不變，當(dāng)電流減小時(shí)，電子將加速 C.保持電流的方向不變，當(dāng)電流增大時(shí)，電子將加速 D.被加速時(shí)電子做圓周運(yùn)動的周期不變 答案　C 6.(2018如皋市質(zhì)檢)如圖4甲所示，長直導(dǎo)線與閉合金屬線框位于同一平面內(nèi)，長直導(dǎo)線中的電流i隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示.在0～時(shí)間內(nèi)，直導(dǎo)線中電流向上，則在～T時(shí)間內(nèi)，線框中感應(yīng)電流的方向與所受安培力的合力方向分別是(　　) 圖4 A.順時(shí)針，向左 B.逆時(shí)針，向右 C.順時(shí)針，向右 D.逆時(shí)針，向左 答案　B 解析　在0～時(shí)間內(nèi)，直導(dǎo)線中電流向上，由題圖乙知，在～T時(shí)間內(nèi)，直導(dǎo)線中電流方向也向上，根據(jù)安培定則知，導(dǎo)線右側(cè)磁場的方向垂直紙面向里，電流逐漸增大，則磁場逐漸增強(qiáng)，根據(jù)楞次定律，金屬線框中產(chǎn)生逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流.根據(jù)左手定則，金屬線框左邊受到的安培力方向向右，右邊受到的安培力方向向左，離導(dǎo)線越近，磁場越強(qiáng)，受到的安培力越大，則左邊受到的安培力大于右邊受到的安培力，所以金屬線框所受安培力的合力方向向右，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤. 7.(2019射陽二中模擬)如圖5，在方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場中有一U形金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌平面與磁場垂直，金屬桿PQ置于導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌形成閉合回路PQRS，一圓環(huán)形金屬線框T位于回路圍成的區(qū)域內(nèi)，線框與導(dǎo)軌共面.現(xiàn)讓金屬桿PQ突然向右運(yùn)動，在運(yùn)動開始的瞬間，關(guān)于感應(yīng)電流的方向，下列說法正確的是(　　) 圖5 A.PQRS中沿順時(shí)針方向，T中沿逆時(shí)針方向 B.PQRS中沿順時(shí)針方向，T中沿順時(shí)針方向 C.PQRS中沿逆時(shí)針方向，T中沿逆時(shí)針方向 D.PQRS中沿逆時(shí)針方向，T中沿順時(shí)針方向 答案　D 解析　金屬桿PQ突然向右運(yùn)動，在運(yùn)動開始的瞬間，閉合回路PQRS中磁場方向垂直紙面向里，磁通量增大，由楞次定律可判斷，閉合回路PQRS中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場垂直紙面向外，由安培定則可判斷感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針；由于閉合回路PQRS中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向垂直紙面向外，與原磁場方向相反，則T中磁通量減小，由楞次定律可判斷，T中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向垂直紙面向里，由安培定則可知T中感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針，選項(xiàng)D正確. 8.如圖6所示，一個(gè)N極朝下的條形磁鐵豎直下落，恰能穿過水平放置的固定矩形導(dǎo)線框，則(　　) 圖6 A.磁鐵經(jīng)過位置①時(shí)，線框中感應(yīng)電流沿abcd方向；經(jīng)過位置②時(shí)，沿adcb方向 B.磁鐵經(jīng)過位置①時(shí)，線框中感應(yīng)電流沿adcb方向；經(jīng)過位置②時(shí)，沿abcd方向 C.磁鐵經(jīng)過位置①和②時(shí)，線框中感應(yīng)電流都沿abcd方向 D.磁鐵經(jīng)過位置①和②時(shí)，線框中感應(yīng)電流都沿adcb方向 答案　A 解析　當(dāng)磁鐵經(jīng)過位置①時(shí)，穿過線框的磁通量向下且不斷增加，由楞次定律可確定感應(yīng)電流的磁場方向向上，阻礙原磁通量的增加，根據(jù)安培定則可判定感應(yīng)電流應(yīng)沿abcd方向.同理可判斷當(dāng)磁鐵經(jīng)過位置②時(shí)，感應(yīng)電流沿adcb方向，故選A. 9.(2018江蘇一模)如圖7所示為電磁驅(qū)動器的原理圖.其中①為磁極，它被固定在電動機(jī)②的轉(zhuǎn)軸上，金屬圓盤③可以繞中心軸轉(zhuǎn)動，圓盤與轉(zhuǎn)軸間的阻力較小.整個(gè)裝置固定在一個(gè)絕緣支架④上.當(dāng)電動機(jī)轉(zhuǎn)動時(shí)，金屬圓盤也將轉(zhuǎn)動起來.下列有關(guān)說法中正確的是(　　) 圖7 A.金屬圓盤轉(zhuǎn)動的方向和磁極的轉(zhuǎn)動方向相同，轉(zhuǎn)速小于磁極的轉(zhuǎn)速 B.金屬圓盤轉(zhuǎn)動的方向和磁極的轉(zhuǎn)動方向相同，轉(zhuǎn)速等于磁極的轉(zhuǎn)速 C.將金屬圓盤換成絕緣盤，它也會跟著磁極轉(zhuǎn)動 D.當(dāng)電動機(jī)突然被卡住不轉(zhuǎn)時(shí)，金屬圓盤將轉(zhuǎn)動較長時(shí)間才會停下來 答案　A 解析　根據(jù)楞次定律可知，為阻礙磁通量變化，金屬圓盤與磁極的轉(zhuǎn)動方向相同，但快慢不一，金屬圓盤的轉(zhuǎn)速一定比磁極的轉(zhuǎn)速小，故A正確，B錯(cuò)誤；將金屬圓盤換成絕緣盤，盤中沒有感應(yīng)電流，不受安培力，不會跟著磁極轉(zhuǎn)動，故C錯(cuò)誤；當(dāng)電動機(jī)突然被卡住不轉(zhuǎn)時(shí)，由于金屬圓盤產(chǎn)生感應(yīng)電流，受到安培力，而安培力將阻礙金屬圓盤與磁極間的相對運(yùn)動，所以金屬圓盤很快會停下來，故D錯(cuò)誤. 10.(2018東臺創(chuàng)新學(xué)校月考)如圖8所示，均勻帶正電的絕緣圓環(huán)a與金屬圓環(huán)b同心共面放置，當(dāng)a繞圓心O在其所在平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)，b中產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流，且具有收縮趨勢，由此可知，圓環(huán)a沿(　　) 圖8 A.逆時(shí)針加速旋轉(zhuǎn) B.逆時(shí)針減速旋轉(zhuǎn) C.順時(shí)針加速旋轉(zhuǎn) D.順時(shí)針減速旋轉(zhuǎn) 答案　D 解析　分析A選項(xiàng)，當(dāng)帶正電的絕緣圓環(huán)a逆時(shí)針加速旋轉(zhuǎn)時(shí)，相當(dāng)于逆時(shí)針方向電流，并且在增大，根據(jù)右手螺旋定則，其內(nèi)(金屬圓環(huán)a內(nèi))有垂直紙面向外的磁場，其外(金屬圓環(huán)b處)有垂直紙面向里的磁場，并且磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度在增大，金屬圓環(huán)b包圍的面積內(nèi)的磁場的總磁感應(yīng)強(qiáng)度是垂直紙面向外(因?yàn)橄蛲獾谋认蚶锏拇磐慷?，向外的是全部，向里的是部?而且增大，根據(jù)楞次定律，b中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場垂直紙面向里，所以b中產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流，且受到向外的磁場力，有擴(kuò)張的趨勢，所以A錯(cuò)誤；同樣的方法可分析B選項(xiàng)，圓環(huán)b中產(chǎn)生逆時(shí)針方向電流，具有收縮趨勢，C選項(xiàng)，圓環(huán)b中產(chǎn)生順時(shí)針方向電流，具有擴(kuò)張趨勢，選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤；而D選項(xiàng)，b中產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流，具有收縮趨勢，所以D正確. 11.(2017南通市第一次調(diào)研)如圖9所示，圓筒形鋁管豎直置于水平桌面上，一磁塊從鋁管的正上方由靜止開始下落，穿過鋁管落到水平桌面上，下落過程中磁塊不與管壁接觸.忽略空氣阻力，則在下落過程中(　　) 圖9 A.磁塊做自由落體運(yùn)動 B.磁塊的機(jī)械能守恒 C.鋁管對桌面的壓力大于鋁管的重力 D.磁塊動能的增加量大于重力勢能的減少量 答案　C 解析　磁塊在鋁管中運(yùn)動的過程中，雖不計(jì)空氣阻力，但存在安培力做負(fù)功現(xiàn)象，磁塊不會做自由落體運(yùn)動，故A錯(cuò)誤；磁塊在整個(gè)下落過程中，除重力做功外，還有產(chǎn)生的感應(yīng)電流對應(yīng)的安培力做功，導(dǎo)致減小的重力勢能除部分轉(zhuǎn)化為動能外，還要產(chǎn)生內(nèi)能，故機(jī)械能不守恒，動能的增加量小于重力勢能的減少量，故B、D錯(cuò)誤；磁塊在整個(gè)下落過程中，由楞次定律中“來拒去留”規(guī)律可知，鋁管受向下的作用力，故鋁管對桌面的壓力大于鋁管的重力，故C正確. 12.(多選)如圖10所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，有一質(zhì)量為m、阻值為R的閉合矩形金屬線框abcd，用絕緣輕質(zhì)細(xì)桿懸掛在O點(diǎn)，并可繞O點(diǎn)左右擺動.金屬線框從圖示位置的右側(cè)某一位置由靜止釋放，在擺動到左側(cè)最高點(diǎn)的過程中，細(xì)桿和金屬線框平面始終處于同一平面，且垂直紙面.則下列說法中正確的是(　　) 圖10 A.線框中感應(yīng)電流的方向先是d→c→b→a→d，后是a→b→c→d→a B.線框中感應(yīng)電流的方向是d→c→b→a→d C.穿過線框中的磁通量先變大后變小 D.穿過線框中的磁通量先變小后變大 答案　BD 解析　線框從題圖所示位置的右側(cè)某一位置擺到最低點(diǎn)的過程中，穿過線框的磁通量減小，由楞次定律可判斷感應(yīng)電流的方向?yàn)閐→c→b→a→d，從最低點(diǎn)到左側(cè)最高點(diǎn)的過程中，穿過線框的磁通量增大，由楞次定律可判斷感應(yīng)電流的方向?yàn)閐→c→b→a→d，故B、D正確.