【物理】2019届一轮复习人教版电磁感应现象楞次定律学案

【物理】2019届一轮复习人教版电磁感应现象楞次定律学案

第1讲　电磁感应现象　楞次定律 板块一　主干梳理·夯实基础 ‎【知识点1】　磁通量　Ⅰ ‎1.磁通量 ‎(1)定义：匀强磁场中，磁感应强度(B)与垂直磁场方向的面积(S)的乘积叫做穿过这个面积的磁通量，简称磁通，我们可以用穿过这一面积的磁感线条数的多少来形象地理解。‎ ‎(2)公式：Φ＝BS。‎ ‎(3)适用条件：①匀强磁场；②S是垂直磁场方向的有效面积。‎ ‎(4)单位：韦伯(Wb)，1 Wb＝1_T·m2。‎ ‎(5)标量性：磁通量是标量，但有正负之分。磁通量的正负是这样规定的，即任何一个平面都有正、反两面，若规定磁感线从正面穿入时磁通量为正，则磁感线从反面穿入时磁通量为负。‎ ‎2.磁通量的变化量 在某个过程中，穿过某个平面的磁通量的变化量等于末磁通量Φ2与初磁通量Φ1的差值，即ΔΦ＝Φ2－Φ1。‎ ‎3.磁通量的变化率(磁通量的变化快慢)‎ 磁通量的变化量与发生此变化所用时间的比值，即。‎ ‎【知识点2】　电磁感应现象　Ⅰ ‎1.电磁感应现象：当闭合电路的磁通量发生改变时，电路中有感应电流产生的现象。‎ ‎2.产生感应电流的条件 ‎(1)电路闭合。‎ ‎(2)磁通量变化。‎ ‎3.电磁感应现象的两种情况 ‎(1)闭合电路中部分导体做切割磁感线运动。‎ ‎(2)穿过闭合回路的磁通量发生变化。‎ ‎4.电磁感应现象的实质 电磁感应现象的实质是产生感应电动势，如果回路闭合则产生感应电流；如果回路不闭合，则只产生感应电动势，而不产生感应电流。‎ ‎5.能量转化 发生电磁感应现象时，机械能或其他形式的能转化为电能。‎ ‎【知识点3】　楞次定律　Ⅱ ‎1.楞次定律 ‎(1)内容：感应电流产生的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。‎ ‎(2)适用范围：适用于一切回路磁通量变化的情况。‎ ‎2.右手定则 ‎(1)内容：①磁感线穿入右手手心。(从掌心入，手背穿出)‎ ‎②大拇指指向导体运动的方向。‎ ‎③其余四指指向感应电流的方向。‎ ‎(2)适用范围：适用于部分导体切割磁感线。‎ 板块二　考点细研·悟法培优 考点1 电磁感应现象的判断 [解题技巧]‎ ‎1.磁通量变化的常见情况 ‎2.感应电流能否产生的判断 例1　(多选)如图所示，矩形闭合线圈abcd竖直放置，OO′是它的对称轴，通电直导线AB与OO′平行。若要在线圈中产生感应电流，可行的做法是(　　)‎ A.AB中电流I逐渐增大 B.AB中电流I先增大后减小 C.以AB为轴，线圈绕AB顺时针转90°‎ D.线圈绕OO′轴逆时针转动90°(俯视)‎ ‎(1)AB中电流变化，能否在线圈中产生感应电流？‎ 提示：只要AB中电流变化，线圈中磁通量就变化，就有感应电流产生。‎ ‎(2)能够引起线圈中磁通量变化的因素有哪些？‎ 提示：①AB中电流强度的大小和方向；②线圈的有效面积。‎ 尝试解答　选ABD。‎ 只要AB中电流发生变化，可以是大小改变，也可以是方向变，也可以是大小和方向同时变，都可以使线圈的磁通量发生变化，而产生感应电流，A和B都正确；以AB为轴，线圈绕AB顺时针转90°的过程中，磁感应强度的大小和线圈的有效面积都没变，磁通量不变，不能产生感应电流，C错误；以OO′为轴逆时针转90°的过程中，线圈的有效面积发生了变化，磁通量变化，能产生感应电流，D正确。‎ 总结升华 判断是否产生感应电流的方法 ‎①确定所研究回路；②看Φ是否变化；③回路是否闭合；②③同时满足可产生感应电流。‎ 　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轨道平面，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θ角减小 B.使磁感应强度B减小，同时θ角也减小 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和夹角θ(0°<θ<90°)‎ 答案　A 解析　设此时回路的面积为S，由题意得磁通量Φ＝BScosθ，对选项A，S增大，θ减小，cosθ增大，则Φ增大，故选项A正确；对选项B，θ减小，cosθ增大，又B减小，故Φ可能不变，选项B错误；对选项C，S减小，B增大，Φ可能不变，故选项C错误；对选项D，S增大，B增大，θ增大，cosθ减小，Φ可能不变，故选项D错误。‎ 考点2 对楞次定律的理解及应用 [深化理解]‎ ‎1.感应电流方向判断的两种方法 方法一　用楞次定律判断 方法二　用右手定则判断 该方法适用于部分导体切割磁感线。判断时注意掌心、四指、拇指的方向：‎ ‎(1)掌心——磁感线穿入；‎ ‎(2)拇指——指向导体运动的方向；‎ ‎(3)四指——指向感应电流的方向。‎ ‎2.楞次定律中“阻碍”的含义 例2　如图所示，磁场方向垂直于纸面，磁感应强度在竖直方向均匀分布，水平方向非均匀分布。一铜制圆环用丝线悬挂于O点，将圆环拉至位置a后无初速度释放，在圆环从a摆向b的过程中(　　)‎ A.感应电流方向先逆时针后顺时针再逆时针 B.感应电流方向一直是逆时针 C.感应电流方向先顺时针后逆时针再顺时针 D.感应电流方向一直是顺时针 ‎(1)圆环从a摆到虚线左侧的过程中，磁通量如何变？‎ 提示：变大。‎ ‎(2)从虚线右侧到b的过程中，磁通量如何变化？‎ 提示：变小。‎ ‎(3)从紧邻虚线左侧运动到紧邻虚线右侧的过程中磁通量如何变化？原磁场方向如何？‎ 提示：先减小后反方向增大；方向开始垂直纸面向里，后垂直纸面向外。‎ 尝试解答　选A。‎ 在竖直虚线左侧，圆环向右摆时磁通量增加，由楞次定律可判断，感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相反，由安培定则可知感应电流方向为逆时针方向；摆过竖直虚线时，环中磁通量左减右增相当于方向向外的增大，因此感应电流方向为顺时针方向；在竖直虚线右侧向右摆动时，环中磁通量减小，感应电流的磁场与原磁场同向，可知感应电流为逆时针方向，因此只有A项正确。‎ 总结升华 电磁感应现象中的两个磁场 ‎(1)原磁场：引起电磁感应现象的磁场。做题时需要首先明确原磁场分布特点(大小、方向)以及穿过闭合回路的磁场变化情况。‎ ‎(2)感应电流磁场：感应电流产生的磁场，阻碍原磁场的磁通量变化，根据“增反减同”可以判断出感应电流产生的磁场方向。‎ ‎(3)感应电流的方向：在确定感应电流产生的磁场方向后，再由安培定则判断感应电流的方向。‎ 　[2017·镇江模拟](多选)航母上飞机弹射起飞所利用的电磁驱动原理如图所示。当固定线圈上突然通过直流电时，线圈左侧的金属环被弹射出去。现在线圈左侧同一位置，先后放上用横截面积相等的铜和铝导线制成的形状、大小相同的两个闭合环，电阻率ρ铜<ρ铝。则合上开关S的瞬间(　　)‎ A．从右侧看，环中产生沿逆时针方向的感应电流 B.铜环受到的安培力大于铝环受到的安培力 C.若将金属环置于线圈右侧，环将向右弹射 D.电池正、负极调换后，金属环仍能向左弹射 答案　BCD 解析　闭合开关S的瞬间，金属环中向右的磁场磁通量增大，根据楞次定律，从右侧看，环中产生沿顺时针方向的感应电流，A错误；由于电阻率ρ铜<ρ铝，先后放上用横截面积相等的铜和铝导线制成的形状、大小相同的两个闭合环，铜环中产生的感应电流大于铝环中产生的感应电流，由安培力公式可知，铜环受到的安培力大于铝环受到的安培力，B正确；若将金属环置于线圈右侧，则闭合开关S的瞬间，穿过圆环的磁通量增加，圆环要阻碍磁通量的增加，环将向右弹射，C正确；电池正、负极调换后，同理可以得出金属环仍能向左弹射，D正确。‎ 考点3 楞次定律、左手定则、右手定则、安培定则的综合应用 [对比分析]‎ ‎1.“三个定则一个定律”的比较 ‎2．三个定则和一个定律的因果关系 ‎(1)因电而生磁(I→B)→安培定则；‎ ‎(2)因动而生电(v、B→I安)→右手定则；‎ ‎(3)因电而受力(I、B→F安或q、B→F洛)→左手定则；‎ ‎(4)因磁而生电(Φ、B→I安)→楞次定律。‎ 例3　(多选)如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，MN的左边有一闭合电路，当PQ在外力的作用下运动时，MN向右运动，则PQ所做的运动可能是(　　)‎ A．向右加速运动 B．向左加速运动 C．向右减速运动 D．向左减速运动 ‎(1)如何判断MN所在处的磁场方向？‎ 提示：MN处的磁场由ab中电流产生，用安培定则判断。‎ ‎(2)由MN的运动方向，如何确定MN中的电流方向？‎ 提示：用左手定则确定。‎ ‎(3)L1中磁场方向如何判定？‎ 提示：与L2的磁场方向一致，L2中磁场方向由PQ切割磁感线方向决定，应用右手定则。‎ 尝试解答　选BC。‎ MN向右运动，说明MN受到向右的安培力，因为ab在MN处的磁场垂直纸面向里MN中的感应电流由M→NL1中感应电流的磁场方向向上；若L2中磁场方向向上减弱PQ中电流为Q→P且减小向右减速运动；若L2中磁场方向向下增强PQ中电流为P→Q且增大向左加速运动。‎ 总结升华 三定则、一规律的应用方法 ‎(1)应用左手定则和右手定则应注意二者的区别：抓住“因果关系”才能不失误，“因动而电”——用右手；“因电而动”——用左手。‎ ‎(2)应用楞次定律，必然要用到安培定则。‎ ‎(3)感应电流受到安培力，有时可以先用右手定则确定电流的方向，再用左手定则确定安培力的方向，有时也可以直接应用楞次定律的推论“来拒去留”“增缩减扩”等确定安培力的方向。‎ 1.(多选)如图所示，在匀强磁场中放有一与线圈D相连接的平行导轨，要使放在线圈D中的线圈A(A、D两线圈同心共面)各处受到沿半径方向指向圆心的力，金属棒MN的运动情况可能是(　　)‎ A．匀速向右 B．加速向左 C．加速向右 D．减速向左 答案　BC 解析　假设MN向右运动，由右手定则可知MN中的电流方向N→M，在D中产生磁场，由安培定则可知磁场方向垂直纸面向外，如果MN加速向右运动，则MN中电流增大，ΦA增大，由楞次定律可知，A有收缩的趋势；如果MN匀速向右运动，则MN中的电流不变，ΦA不变，由楞次定律可知，A没有收缩的趋势，故C正确，A错误。假设MN向左运动可知，MN中的电流方向M→N，由安培定则可知，D中磁场方向垂直纸面向里，若MN加速向左运动，则MN中电流增大，A有收缩的趋势；若MN减速向左运动，则MN中电流减小，A有扩张的趋势，B正确，D错误。‎ ‎2．(多选)如图所示装置中，cd杆光滑且原来静止。当ab杆做如下哪些运动时，cd杆将向右移动(　　)‎ A．向右匀速运动 B．向右加速运动 C．向左加速运动 D．向左减速运动 答案　BD 解析　cd杆向右移动，说明受向右的安培力，由左手定则可知cd杆中的电流c→d，由安培定则可知L2中感应电流产生的磁场方向竖直向上，如果与原磁场方向相同，则Φ减小，L1中的电流减小，ab杆减速，L1中磁场方向竖直向下，由安培定则可知ab杆中电流b→a，由右手定则可知ab杆向左切割磁感线，即ab杆向左减速运动。如果与原磁场方向相反，则ab杆向右加速，所以应选B、D。‎ ‎　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎1．方法概述 逆向思维法是指从事物正向发展的目标、规律的相反方向出发，运用颠倒的思维方式去思考问题的一种方法。‎ ‎2．常见类型 ‎(1)运动形式的可逆性，如将匀减速运动看作反向的匀加速运动。‎ ‎(2)运用“执果索因”进行逆向思考，如通过感应电流产生的效果来推导产生的原因、感应电流的方向等。‎ ‎3．解题思路 ‎(1)分析确定研究问题的类型是否能用逆向思维法解决。‎ ‎(2)确定逆向思维问题的类型。‎ ‎(3)通过转换研究对象或执果索因等逆向思维的方法确定求解思路。‎ 如图(甲)所示，一矩形金属线圈abcd垂直匀强磁场并固定于磁场中，磁场是变化的，磁感应强度B随时间t的变化关系图象如图(乙)所示，则线圈的ab边所受安培力F随时间t变化的图象是(规定向右为安培力F的正方向)(　　)‎ ‎[答案]　A ‎[解析]　在0～1 s内由(乙)图可知磁场均匀减小，所以产生恒定电动势，恒定电流，但F安＝BIL，B均匀减小，所以F安也均匀减小，因此D选项是错误的；因为0～1 s内磁场减小，线圈的磁通量减小，线圈abcd有扩张的趋势，所以ab受向左的安培力，向左为负，所以B选项是错误的；1～2 s内磁场均匀增加，磁通量增加，线圈有收缩的趋势，ab受向右安培力，向右为正，所以C选项错误，A选项正确。‎ 名师点睛 楞次定律的推广应用 电磁感应现象中因果相对的关系恰好反映了自然界的这种对立统一规律。对楞次定律中“阻碍”的含义可以推广为感应电流的效果总是阻碍产生感应电流的原因：‎ ‎(1)阻碍原磁通量的变化——“增反减同”；‎ ‎(2)阻碍相对运动——“来拒去留”；‎ ‎(3)使线圈面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”；‎ ‎(4)阻碍原电流的变化(自感现象)——“增反减同”。‎ ‎1．如图所示，均匀带正电的绝缘圆环a与金属圆环b同心共面放置，当a绕O点在其所在平面内旋转时，b中产生顺时针方向的感应电流，且具有收缩趋势，由此可知，圆环a沿(　　)‎ A．顺时针加速旋转 B．顺时针减速旋转 C．逆时针加速旋转 D．逆时针减速旋转 答案　B 解析　根据楞次定律的推论“增反减同”，b环中产生顺时针方向的感应电流，说明a中原电流可能顺时针减少，也可能逆时针增加，但b环有收缩的趋势，说明a环中的电流应与b环中的电流同向，同向电流相互吸引，才能使b环收缩，故a环中的电流只是顺时针减少，因此带正电的a环只能沿顺时针减速旋转，B正确。‎ ‎2. (多选)如图所示，“U”形金属框架固定在水平面上，金属杆ab与框架间无摩擦，整个装置处于竖直方向的磁场中。若因磁场的变化使杆ab向右运动，则磁感应强度(　　)‎ A．方向向下并减小 B．方向向下并增大 C．方向向上并增大 D．方向向上并减小 答案　AD 解析　由于ab杆向右运动，由逆向思维法可知，闭合回路的磁通量一定是变小，即为了阻碍磁通量变小，ab杆只能向右运动，所以只要磁感应强度变小就可以，磁场方向向上向下都可以，所以A、D正确。‎ 板块三　限时规范特训 ‎　　时间：45分钟　满分：100分 一、选择题(本题共14小题，每小题6分，共84分。其中1～7为单选，8～14为多选)‎ ‎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(　　)‎ A.BS B.NBS C.BS D.NBS 答案　C 解析　磁通量与匝数无关，Φ＝BS中，B与S必须垂直。初态Φ1＝Bsinθ·S，末态Φ2＝－Bcosθ·S，磁通量的变化量大小ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝|BS(－cos30°－sin30°)|＝BS，所以应选C项。‎ ‎2．如图所示，一圆形金属线圈放置在水平桌面上，匀强磁场垂直桌面竖直向下，过线圈上A点作切线OO′，OO′与线圈在同一平面上。在线圈以OO′为轴翻转180°的过程中，线圈中电流流向(　　)‎ A．始终由A→B→C→A B．始终由A→C→B→A C．先由A→C→B→A再由A→B→C→A D．先由A→B→C→A再由A→C→B→A 答案　A 解析　原磁场的方向垂直纸面向下，以OO′为轴翻转90°的过程中，磁通量Φ减小，由楞次定律可知，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，垂直纸面向下，由安培定则可知，感应电流方向A→B→C→A；以OO′为轴再转90°的过程中，磁通量Φ变大，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，垂直纸面向上，由安培定则可知，感应电流方向A→B→C→A，所以A选项是正确的。‎ ‎3．[2017·河北衡水模拟]线圈ab中的电流如图所示，设电流从a到b为正方向，那么在0～t0这段时间内，用丝线悬挂的铝环M中产生感应电流，从左向右看，它的方向是(　　)‎ A．顺时针 B．逆时针 C．先顺时针后逆时针 D．先逆时针后顺时针 答案　A 解析　根据题意可知，当电流从a流向b时，由右手螺旋定则可知，穿过线圈M的磁场水平向右，由于电流的减小，所以磁通量变小，根据楞次定律可得，铝环M的感应电流方向为顺时针(从左向右看)。后半段时间电流从b流向a，由右手螺旋定则可知，穿过铝环M的磁场水平向左，电流增大，则磁通量变大，根据楞次定律可知，感应电流方向为顺时针(从左向右看)，故电流方向不变，A正确。‎ ‎4．[2016·石家庄质检]法拉第发明了世界上第一台发电机——法拉第圆盘发电机。如图所示，紫铜做的圆盘水平放置在竖直向下的匀强磁场中，圆盘圆心处固定一个摇柄，边缘和圆心处各与一个黄铜电刷紧贴，用导线将电刷与电流表连接起来形成回路。转动摇柄，使圆盘逆时针匀速转动，电流表的指针发生偏转。下列说法正确的是(　　)‎ A．回路中电流大小变化，方向不变 B．回路中电流大小不变，方向变化 C．回路中电流的大小和方向都周期性变化 D．回路中电流方向不变，从b导线流进电流表 答案　D 解析　圆盘在磁场中切割磁感线产生恒定的感应电动势E＝BωR2，由右手定则判断得a端为负极、b端为正极，所以只有D项正确。‎ ‎5. [2017·山东青岛二模]如图所示，在光滑绝缘水平面上固定一通电直导线，其右侧有闭合圆形线圈，某时刻线圈获得一个如图所示的初速度v0，若通电导线足够长，无限长通电直导线周围某处磁场的磁感应强度大小为B＝k，则下列说法正确的是(　　)‎ A．线圈中产生沿顺时针方向的恒定电流 B．线圈中产生沿逆时针方向的恒定电流 C．线圈最终会以某一速度做匀速直线运动 D．线圈最终会停下来并保持静止 答案　C 解析　根据右手螺旋定则判断，线圈所处的磁场方向垂直纸面向里，根据题意可知，离导线越远，磁场越弱，线圈有远离直导线的速度，依据楞次定律可知，线圈中的感应电流方向沿顺时针方向，但由于磁场减弱，且动能有损失，速度减小，所以线圈产生的不是恒定电流，选项A、B错误；当线圈在该平面上以速度v0沿图示方向运动时，产生感应电流，将圆形线圈看作由无数小段直导线组成，根据左手定则知安培力合力方向垂直导线向左，使金属环在垂直导线方向做 减速运动，当垂直导线方向的速度减为零，线圈沿导线方向运动，磁通量不变，无感应电流，合力为零，做匀速直线运动，选项C正确，D错误。‎ ‎6．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(　　)‎ 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 解析　通过螺线管b的电流如图所示，根据右手螺旋定则判断出螺线管b所产生的磁场方向竖直向下，滑片P向下滑动，滑动变阻器接入电路的电阻减小，电路电流增大，所产生的磁场的磁感应强度增强，根据楞次定律可知，线圈a中所产生的感应电流的磁场方向竖直向上，由右手螺旋定则可得线圈a中的电流方向为俯视逆时针方向，A错误；由于螺线管b中的电流增大，所产生的磁感应强度增强，线圈a中的磁通量变大，B错误；根据楞次定律可知，线圈a将阻碍磁通量的增大，因此，线圈a有缩小并远离的趋势，线圈a对水平桌面的压力将增大，C错误，D正确。‎ ‎7. [2017·福建泉州期末]水平放置的光滑绝缘杆上挂有两个铜环M和N，通电密绕长螺线管穿过两环，如图所示，螺线管中部区域的管外磁场可以忽略，当变阻器滑动触头向左移动时，两环将(　　)‎ A．一起向左移动 B．一起向右移动 C．相互靠拢 D．相互分离 答案　C 解析　当滑动变阻器的滑动触头向左移动时，螺线管内部、外部的磁场均增加，穿过M、N两金属环的水平向右的磁通量增加，根据楞次定律，可以知道两环中有相同方向的电流，同方向电流相互吸引，故两环相靠近，所以C选项是正确的。‎ ‎8．如图所示，倾角为α的斜面上放置着光滑导轨，金属棒KN置于导轨上，在以ab和cd为边界的区域内存在磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直导轨平面向上。在cd左侧的无磁场区域cdPM内有一半径很小的金属圆环L，圆环与导轨在同一平面内。当金属棒KN在重力作用下从磁场右边界ab处由静止开始向下运动后，则下列说法正确的是(　　)‎ A．圆环L有收缩趋势 B．圆环L有扩张趋势 C．圆环内产生的感应电流变小 D．圆环内产生的感应电流不变 答案　AC 解析　由于金属棒KN在重力的作用下向下运动，则KNMP回路中产生俯视逆时针方向的感应电流，则在圆环处产生垂直于轨道平面向上的磁场，随着金属棒向下加速运动，圆环的磁通量将增加，依据楞次定律可知，圆环将有收缩的趋势以阻碍圆环磁通量的增加；又由于a＝gsinα－，金属棒向下运动的加速度减小，磁通量的变化率减小，所以在圆环中产生的感应电流不断减小。故A、C正确。‎ ‎9. [2017·宁夏中卫一模]右图是创意物理实验设计作品《小熊荡秋千》的示意图。两根彼此靠近且相互绝缘的金属棒C、D固定在铁架台上，与两个铜线圈P、Q组成一闭合回路，两个磁性很强的条形磁铁如图放置。当用手左右摆动线圈P时，线圈Q也会跟着摆动，仿佛小熊在荡秋千。以下说法正确的是(　　)‎ A．P向右摆动的过程中，P中的电流方向为顺时针方向(从右向左看)‎ B．P向右摆动的过程中，Q也会向右摆动 C．P向右摆动的过程中，Q会向左摆动 D．若用手左右摆动Q，P会始终保持静止 答案　AB 解析　P向右摆动的过程中，穿过P线圈的磁通量减小，根据楞次定律，P中有顺时针方向的电流(从右向左看)，故A正确。根据电路连接可知Q下端的电流方向向外，根据左手定则，所受的安培力向右，则Q向右摆动。同理，用手左右摆动Q，P会左右摆动，故B正确，C、D错误。‎ ‎10．等腰三角形线框abc与长直导线MN绝缘，且线框被导线分成面积相等的两部分，如图甲所示，MN中通有由N流向M的电流，电流强度随时间的变化如图乙所示，则关于线框中感应电流的判断正确的是(　　)‎ A．在任何时刻线框中都无感应电流 B．在t1时刻线框中有沿acba方向的感应电流 C．在t2时刻线框中有沿acba方向的感应电流 D．在t3时刻线框中有沿abca方向的感应电流 答案　BD 解析　穿过线框的磁通量垂直纸面向里，在t1时刻时，磁通量增加，在t2时刻时，磁通量不变，在t3时刻时，磁通量减少，根据楞次定律可得B、D正确。‎ ‎11．如图所示，在赤道附近某中学实验室的水平桌面上，放置边长为L的正方形闭合导体线圈abcd，线圈的ab边沿南北方向，ad边沿东西方向。下列说法中正确的是(　　)‎ A．若使线圈向东平动，则a点的电势与b点的电势相同 B．若使线圈向北平动，则a点的电势比b点的电势低 C．若以ab为轴将线圈向上翻转，则线圈中感应电流方向为a→b→c→d→a D．若以ad为轴将线圈向上翻转，则线圈中感应电流方向为a→d→c→b→a 答案　AD 解析　在赤道附近的地磁场是平行地面由南指向北，当线圈不管向哪个方向平动，都没有感应电流产生，各点电势相同，因此A选项正确，B选项错误。以ab为轴转动，磁通量不变，也没有感应电流，C选项错误。以ad为轴向上翻转，磁通量增大，感应电流磁场方向由北指向南，由安培定则可知，感应电流的方向a→d→c→b→a，D选项正确。‎ ‎12．如图是某电磁冲击钻的原理图，若突然发现钻头M向右运动，则可能是(　　)‎ A．开关S闭合瞬间 B．开关S由闭合到断开的瞬间 C．开关S是闭合的，滑动变阻器滑片P向左迅速滑动 D．开关S是闭合的，滑动变阻器滑片P向右迅速滑动 答案　AC 解析　当开关S闭合时，左线圈上有了电流，产生磁场，而对于右线圈来说，磁通量增加，由楞次定律可知，为了阻碍磁通量的增加，钻头M向右运动远离左边线圈，故A正确；当开关S由闭合到断开的瞬间，穿过右线圈的磁通量要减少，为了阻碍磁通量的减少，钻头M要向左运动靠近左边的线圈，故B错误；开关S闭合时，当滑动变阻器滑片P向左迅速滑动时，回路的电阻减小，回路的电流增大，产生的磁场增强，穿过右线圈的磁通量增大，为了阻碍磁通量的增加，钻头M向右运动远离左边线圈，故C正确；当滑动变阻器的滑片P向右迅速滑动时，回路的电阻增大，回路的电流减小，产生的磁场减弱，穿过右线圈的磁通量减少，为了阻碍磁通量的减少，钻头M向左运动靠近左边线圈，故D错误。‎ ‎13．如图所示，若套在条形磁铁上的弹性金属导线圈Ⅰ突然缩小为线圈Ⅱ再下落到Ⅲ位置，则关于线圈的感应电流及其方向(从上往下看)是(　　)‎ A．从Ⅰ→Ⅱ有顺时针方向的感应电流 B．从Ⅰ→Ⅱ有逆时针方向的感应电流 C．从Ⅰ→Ⅲ有先逆时针后顺时针方向的感应电流 D．从Ⅱ→Ⅲ有逆时针方向的感应电流 答案　AD 解析　从Ⅰ突然缩小到Ⅱ，磁通量增大，原磁场方向竖直向上，由楞次定律可知，感应电流的磁场方向竖直向下，由安培定则可知，产生俯视顺时针方向的感应电流，A选项正确，B、C选项错误。从Ⅱ到Ⅲ，磁通量减小，感应电流的磁场方向竖直向上，由安培定则可知，感应电流的方向为俯视逆时针方向，所以D选项正确。‎ ‎14．下图甲中bacd为导体做成的框架，其平面与水平面成θ角，质量为m的导体棒PQ与ab、cd接触良好，回路的电阻为R，整个装置放在垂直于框架平面的变化的磁场中，磁感应强度随时间的变化如图乙，导体棒PQ始终静止，在0～t1时间内(　　)‎ A．导体棒PQ所受安培力的方向始终沿轨道斜面向上 B．导体棒PQ所受安培力的方向始终沿轨道斜面向下 C．导体棒PQ受到的摩擦力可能一直增大 D．导体棒PQ受到的摩擦力可能先减小后增大 答案　CD 解析　在0～t1时间内，磁感应强度B先减小后反向增大，穿过PQca回路的磁通量先减小后反向增大，由楞次定律可知，当回路磁通量均匀减小时，产生恒定的感应电流，回路面积有扩大趋势，导体棒PQ受到的安培力沿轨道斜面向上，安培力的大小FA＝BIL＝IL(B0－kt)，随磁感应强度B的减小而减小，导体棒PQ受到的静摩擦力在t＝0时若沿斜面向下，则静摩擦力随B的减小而减小；在t＝0时若沿斜面向上，则静摩擦力随B的减小而增大。当磁感应强度B反向增大时，回路磁通量增大，回路面积有缩小的趋势，导体棒PQ受到的安培力沿斜面向下，且随磁感应强度B的增大而增大，导体棒PQ受到的静摩擦力Ff＝mgsinθ＋BIL也随之增大。因此安培力在磁感应强度B减小到0之前沿斜面向上，静摩擦力有可能沿斜面向上，也有可能沿斜面向下，选项A、B错误；而静摩擦力可能先减小后增大或者一直增大，选项C、D正确。‎ 二、非选择题(本题共2小题，共16分)‎ ‎15．(8分)如图，金属棒ab置于水平放置的U形光滑导轨上，在ef右侧存在有界匀强磁场B，磁场方向垂直导轨平面向下。在ef左侧的无磁场区域cdef内有一半径很小的金属圆环L，圆环与导轨在同一平面内。当金属棒ab在水平恒力F作用下从磁场左边界ef处由静止开始向右运动后，圆环L有________(选填“收缩”或“扩张”)趋势，圆环内产生的感应电流________(选填“变大”“变小”或“不变”)。‎ 答案　收缩　变小 解析　ab在恒力作用下向右运动的过程中ab棒切割磁感线，在abdc回路中产生感应电流，则在圆环处产生了垂直纸面向外的磁场。感应电流的大小与ab棒的切割速度成正比，随着ab棒不断向右加速运动，穿过小圆环的磁通量不断增大，由楞次定律可知，小圆环有收缩的趋势。又由于ab棒速度不断增大感应电动势增大，回路中电流增大，金属棒受到向左的安培力增大，棒ab的加速度减小，磁通量的变化率减小，圆环中产生的感应电流不断减小，当恒力F等于安培力时，棒ab开始匀速运动，穿过圆环的磁通量不再变化，此时环内感应电流为零，所以环内有变小的电流。‎ ‎16．(8分)某同学在学习了感应电流的产生条件和楞次定律之后，自己制作了一个手动手电筒。如图是手电筒的简单结构示意图，左右两端是两块完全相同的条形磁铁，中间是一根绝缘直杆，由绝缘细铜丝绕制的多匝环形线圈只可在直杆上自由滑动，线圈两端接一灯泡，晃动手电筒时线圈也来回滑动，灯泡就会发光，其中O点是两磁极连线的中点，a、b两点关于O点对称。‎ ‎(1)试分析其工作原理；‎ ‎(2)灯泡中的电流方向是否变化。‎ 答案　(1)磁通量变，有感应电流　(2)变化 解析　(1)当晃动手电筒时，线圈来回滑动，线圈的磁通量有变化，就会产生感应电流，与线圈相连的灯泡就会发光。‎ ‎(2)线圈所在处的原磁场方向水平向左，线圈在O点时磁通量最小，在向左或向右移动时，磁通量增大，在从一端经过O点向另一端移动时，磁通量先减小后增大，产生相反方向的感应电流，所以灯泡中的电流方向发生变化。‎