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課時跟蹤檢測(三十二)　電磁感應現象　楞次定律

1．(2020·全國卷Ⅱ)管道高頻焊機可以對由鋼板卷成的圓管的接縫實施焊接。焊機的原理如圖所示，圓管通過一個接有高頻交流電源的線圈，線圈所產生的交變磁場使圓管中產生交變電流，電流產生的熱量使接縫處的材料熔化將其焊接。焊接過程中所利用的電磁學規律的發現者為(　　)
A．庫侖　　　　　　　 B．霍爾
C．洛倫茲 D．法拉第
解析：選D　高頻焊接利用的電磁學規律是電磁感應現象，發現者是法拉第，A、B、C項錯誤，D項正確。
2.(多選)高考考生入場時，監考老師要用金屬探測器對考生進行安檢后才允許其進入考場，如圖所示。探測器內有通電線圈，當探測器靠近任何金屬材料物體時，都會引起探測器內線圈中電流變化，報警器就會發出警報；靠近非金屬物體時則不發出警報。關于探測器工作原理，下列說法正確的是(　　)
A．金屬探測器利用的是電磁感應現象
B．金屬探測器利用的是磁場對金屬的吸引作用
C．金屬探測器利用的是靜電感應現象
D．金屬探測器利用的是當探測器靠近金屬物體時，能在金屬中形成渦流，進而引起線圈中電流的變化
解析：選AD　線圈通電后會產生磁場，當有金屬物體進入磁場時，通過金屬物體橫截面的磁通量發生變化，金屬物體內部會產生渦流，渦流的磁場反過來影響線圈中的電流，由此判斷是否有金屬物體。故選項A、D正確。
3．為了測量列車運行的速度和加速度的大小，可采用如圖甲所示的裝置，它由一塊安裝在列車車頭底部的強磁體和埋設在軌道地面的一組線圈及電流測量記錄儀組成(測量記錄儀未畫出)。當列車經過線圈上方時，線圈中產生的電流被記錄下來，P、Q為接測量儀器的端口。若俯視軌道平面磁場垂直地面向下(如圖乙所示)，則在列車經過測量線圈的過程中，流經線圈的電流方向(　　)

A．始終沿逆時針方向
B．先沿逆時針，再沿順時針方向
C．先沿順時針，再沿逆時針方向
D．始終沿順時針方向
解析：選B　列車通過線圈時，穿過線圈的磁通量先增大后減小，根據楞次定律可知線圈中產生的電流方向先沿逆時針方向，再沿順時針方向，選項B正確。
4．(多選)(2018·全國卷Ⅲ)如圖(a)，在同一平面內固定有一長直導線PQ和一導線框R，R在PQ的右側。導線PQ中通有正弦交流電i，i的變化如圖(b)所示，規定從Q到P為電流正方向。導線框R中的感應電動勢(　　)

A．在t＝T4 時為零
B．在t＝T2 時改變方向
C．在t＝T2 時最大，且沿順時針方向
D．在t＝T時最大，且沿順時針方向
解析：選AC　在t＝T4 時，交流電圖象斜率為0，即磁通量變化率為0，由E＝ΔΦΔt ＝ΔBΔt S知，E＝0，故A正確。在t＝T2 和t＝T時，圖象斜率最大，在t＝T2 和t＝T時感應電動勢最大。在T4 到T2 之間，電流由Q向P減弱，導線在R處產生方向垂直紙面向里的磁場，且磁場減弱，由楞次定律知，R產生的感應電流的磁場方向也垂直紙面向里，則R中感應電動勢沿順時針方向，同理可判斷在T2 到34 T時，R中感應電動勢方向也為順時針方向，在34 T到54 T時，R中感應電動勢方向為逆時針方向，C正確，B、D錯誤。
5．下列圖中表示閉合電路中的一部分導體ab在磁場中做切割磁感線運動的情境，導體ab上的感應電流方向為a→b的是(　　)

解析：選A　導體ab順時針轉動，運用右手定則，磁感線穿過手心，拇指指向順時針方向，則導體ab上的感應電流方向為a→b，故A項正確；ab向紙外運動，運用右手定則，磁感線穿過手心，拇指指向紙外，則知導體ab上的感應電流方向為b→a，故B項錯誤；穿過回路的磁通量減小，由楞次定律知，回路中感應電流方向由b→a→d，則導體ab上的感應電流方向為b→a，故C項錯誤；導體ab沿導軌向下運動，由右手定則判斷知導體ab上的感應電流方向為b→a，故D項錯誤。
6.某研究性學習小組的同學設計的電梯墜落的應急安全裝置如圖所示，在電梯掛廂上安裝永久磁鐵，并在電梯的井壁上鋪設線圈，這樣可以在電梯突然墜落時減小對人員的傷害。關于該裝置，下列說法正確的是(　　)
A．當電梯突然墜落時，該安全裝置可使電梯停在空中
B．當電梯墜落至永久磁鐵在圖示位置時，閉合線圈A、B中的電流方向相反
C．當電梯墜落至永久磁鐵在圖示位置時，只有閉合線圈A在阻礙電梯下落
D．當電梯墜落至永久磁鐵在圖示位置時，只有閉合線圈B在阻礙電梯下落
解析：選B　若電梯突然墜落，閉合線圈A、B內的磁通量發生變化，將在線圈中產生感應電流，感應電流會阻礙永久磁鐵的相對運動，可起到應急避險作用，但不能阻止永久磁鐵的運動，故A錯誤；當電梯墜落至永久磁鐵在題圖所示位置時，閉合線圈A中向上的磁場減弱，感應電流的方向從上向下看是逆時針方向，閉合線圈B中向上的磁場增強，感應電流的方向從上向下看是順時針方向，可知閉合線圈A與B中感應電流方向相反，故B正確；結合A項的分析可知，當電梯墜落至永久磁鐵在題圖所示位置時，閉合線圈A、B都在阻礙電梯下落，故C、D錯誤。
7.如圖所示，在通電長直導線AB的一側懸掛一可以自由擺動的閉合矩形金屬線圈P，AB在線圈平面內。當發現閉合線圈向右擺動時(　　)
A．AB中的電流減小，用楞次定律判斷得線圈中產生逆時針方向的電流
B．AB中的電流不變，用楞次定律判斷得線圈中產生逆時針方向的電流
C．AB中的電流增大，用楞次定律判斷得線圈中產生逆時針方向的電流
D．AB中的電流增大，用楞次定律判斷得線圈中產生順時針方向的電流
解析：選C　根據安培定則可知線圈所在處的磁場方向垂直紙面向里，若直導線中的電流增大，穿過線圈的磁通量增大，根據楞次定律得到，線圈中感應電流方向為逆時針方向。根據左手定則可知線圈中各邊所受安培力均指向線圈內，由于靠近導線磁場強，則所受的安培力較大；遠離導線磁場弱，則所受的安培力較小。因此線圈離開AB直導線，即向右擺動，反之產生順時針方向的電流，向左擺動，故C正確。
8.(2020·河南洛陽模擬)安檢門原理圖如圖所示，左邊門框中有一通電線圈，右邊門框中有一接收線圈。工作過程中某段時間通電線圈中存在順時針方向均勻增大的電流，則(　　)
A．無金屬片通過時，接收線圈中的感應電流方向為順時針
B．無金屬片通過時，接收線圈中的感應電流增大
C．有金屬片通過時，接收線圈中的感應電流方向為順時針
D．有金屬片通過時，接收線圈中的感應電流大小發生變化
解析：選D　當通電線圈中通有不斷增大的順時針方向的電流時，知穿過接收線圈的磁通量向右，且增大，根據楞次定律，接收線圈中產生逆時針方向的電流，即使有金屬片通過時，接收線圈中的感應電流方向仍然為逆時針，故A、C錯誤；通電線圈中存在順時針方向均勻增大的電流，則通電線圈中的磁通量均勻增大，所以穿過接收線圈中的磁通量均勻增大，則磁通量的變化率是定值，由法拉第電磁感應定律可知，接收線圈中的感應電流不變，故B錯誤；有金屬片通過時，則穿過金屬片中的磁通量發生變化時，金屬片中也會產生感應電流，感應電流的方向與接收線圈中的感應電流的方向相同，所以也會將該空間中的磁場的變化削弱一些，引起接收線圈中的感應電流大小發生變化，故D正確。
9.(多選)磁懸浮高速列車在我國已投入運行數年。磁懸浮的原理示意圖如圖所示，圖中A是圓柱形磁鐵，B是用高溫超導材料制成的超導圓環。將超導圓環B水平放在磁鐵A上，它就能在磁力的作用下懸浮在磁鐵A的上方空中。則(　　)
A．在B放入磁場的過程中，B中將產生感應電流；當穩定后，感應電流消失
B．在B放入磁場的過程中，B中將產生感應電流；當穩定后，感應電流仍存在
C．若A的N極朝上，B中感應電流的方向為順時針方向(從上往下看)
D．若A的N極朝上，B中感應電流的方向為逆時針方向(從上往下看)
解析：選BC　在B放入磁場的過程中，穿過B的磁通量增加，B中將產生感應電流，因為B是超導體，沒有電阻，所以感應電流不會消失，故A錯誤，B正確；若A的N極朝上，在B放入磁場的過程中，磁通量向上增加，根據楞次定律可判斷B中感應電流的方向為順時針方向，C正確，D錯誤。
10.(多選)如圖所示，在磁感應強度大小為B、方向豎直向上的勻強磁場中，有一質量為m、阻值為R的閉合矩形金屬線框abcd，用絕緣輕質細桿懸掛在O點，并可繞O點左右擺動。金屬線框從圖示位置的右側某一位置由靜止釋放，在擺動到左側最高點的過程中，細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(　　)
A．線框中感應電流的方向先是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
解析：選BD　線框從圖示位置的右側擺到最低點的過程中，穿過線框的磁通量減小，由楞次定律可判斷感應電流的方向為d→c→b→a→d；從最低點到左側最高點的過程中，穿過線框的磁通量增大，由楞次定律可判斷感應電流的方向為d→c→b→a→d。故選項B、D正確。

11.如圖所示，一個有界勻強磁場區域，磁場方向垂直紙面向外，一個矩形閉合導線框abcd沿紙面由位置1勻速運動到位置2，則(　　)
A．導線框進入磁場時，感應電流方向為a→b→c→d→a
B．導線框離開磁場時，感應電流方向為a→d→c→b→a
C．導線框離開磁場時，受到的安培力方向水平向右
D．導線框進入磁場時，受到的安培力方向水平向左
解析：選D　導線框進入磁場時，cd邊切割磁感線，由右手定則可知，感應電流方向為a→d→c→b→a，這時由左手定則可判斷cd邊受到的安培力方向水平向左，A錯誤，D正確；在導線框離開磁場時，ab邊處于磁場中且在做切割磁感線運動，同樣用右手定則和左手定則可以判斷感應電流方向為a→b→c→d→a，這時安培力的方向仍然水平向左，B、C錯誤。
12．(多選)如圖甲所示，螺線管內有平行于軸線的外加磁場，以圖中箭頭所示方向為其正方向。螺線管與導線框abcd相連，導線框內有一閉合小金屬圓環，圓環與導線框在同一平面內。當螺線管內的磁感應強度B隨時間t按圖乙所示規律變化時(　　)

A．在0～t1時間內，環有收縮趨勢
B．在t1～t2時間內，環有擴張趨勢
C．在t1～t2時間內，環內有逆時針方向的感應電流
D．在t2～t3時間內，環內有逆時針方向的感應電流
解析：選BC　在0～t1時間內，B均勻增加，則在螺線管中產生恒定的感應電動勢，在導線框abcd中形成穩定的電流，故此時環中無感應電流產生，環也沒有收縮趨勢，選項A錯誤；在t1～t2時間內，B的變化率逐漸減小，則螺線管中的感應電流方向為從下到上且逐漸減小，在導線框abcd中的磁通量為向外減小，穿過環的磁通量向外減小，根據楞次定律可知，環內有逆時針方向的感應電流，且有擴張趨勢，選項B、C正確；在t2～t3時間內，B的方向向下，且B的變化率逐漸減小，則螺線管中的感應電流方向為從上到下且逐漸減小，在導線框abcd中的磁通量為向里減小，穿過環的磁通量向里減小，根據楞次定律可知，環內有順時針方向的感應電流，選項D錯誤。
13.如圖所示，閉合金屬圓環沿垂直于磁場方向放置在勻強磁場中，將它從勻強磁場中勻速拉出，以下各種說法中正確的是(　　)
A．向左和向右拉出時， 環中感應電流方向相反
B．向左和向右拉出時，環中感應電流方向都是沿順時針方向
C．向左和向右拉出時，環中感應電流方向都是沿逆時針方向
D．將圓環拉出磁場的過程中，當環全部處在磁場中運動時，也有感應電流產生
解析：選B　向左、向右拉出時，磁通量均減少，根據楞次定律，感應電流的磁場與原磁場同向，由安培定則可知，感應電流方向為順時針，B正確，A、C錯誤；當環全部處于磁場運動時磁通量不變，環中無感應電流產生，D錯誤。
14.如圖所示，金屬棒ab、金屬導軌和螺線管組成閉合回路，金屬棒ab在勻強磁場B中沿導軌向右運動，則(　　)
A．ab棒不受安培力作用
B．ab棒所受安培力的方向向右
C．ab棒向右運動速度v越大，所受安培力越大
D．螺線管產生的磁場，A端為N極
解析：選C　金屬棒ab向右運動切割磁感線，根據右手定則判斷感應電流方向由b→a，再根據左手定則判斷棒所受安培力方向水平向左，故A、B錯誤；金屬棒ab的速度越大，感應電流越大，所受安培力就越大，C正確；根據安培定則可判定螺線管的B端為N極，A端為S極，D錯誤。
15．矩形導線框固定在勻強磁場中，如圖甲所示。磁感線的方向與導線框所在平面垂直，規定磁場的正方向為垂直紙面向里，磁感應強度B隨時間t變化的規律如圖乙所示，則(　　)

A.0～t1時間內，導線框中電流的方向為a→b→c→d→a
B．0～t1時間內，導線框中電流越來越小
C．0～t2時間內，導線框中電流的方向始終為a→d→c→b→a
D．0～t2時間內，導線框bc邊受到的安培力越來越大
解析：選C　由題圖乙可知，0～t2時間內，導線框中磁通量的變化率相同，故0～t2時間內電流的方向相同，由楞次定律可知，電路中電流方向為順時針，即電流為a→d→c→b→a方向，故A錯誤，C正確；0～t1時間內，導線框中磁通量的變化率相同，感應電動勢恒定不變，電路中電流大小恒定不變，故B錯誤；0～t2時間內，磁通量的變化率不變，則電路中電流大小恒定不變，由F＝BIl可知，F與B成正比，即安培力先減小后增大，故D錯誤。
16.如圖所示，在一有界勻強磁場中放一電阻不計的平行金屬導軌，虛線為有界磁場的左邊界，導軌跟圓形線圈M相接，圖中線圈N與線圈M共面、彼此絕緣，且兩線圈的圓心重合，半徑RM A．導體棒可能沿導軌向左做加速運動
B．導體棒可能沿導軌向右做加速運動
C．導體棒可能沿導軌向左做減速運動
D．導體棒可能沿導軌向左做勻速運動
解析：選C　導體棒ab加速向左運動時，導體棒ab產生的感應電動勢和感應電流增大，由右手定則判斷知ab中電流方向由b→a，根據安培定則可知M產生的磁場方向垂直紙面向外，穿過N的磁通量增大，線圈面積越大抵消的磁感線越多，所以線圈N要通過增大面積以阻礙磁通量的增大，故A錯誤；導體棒ab加速向右運動時，導體棒ab中產生的感應電動勢和感應電流增大，由右手定則判斷知ab中電流方向由a→b，根據安培定則判斷可知M產生的磁場方向垂直紙面向里，穿過N的磁通量增大，同理可知B錯誤；導體棒ab減速向左運動時，導體棒ab中產生的感應電動勢和感應電流減小，由右手定則判斷知ab中電流方向由b→a，根據安培定則判斷可知M產生的磁場方向垂直紙面向外，穿過N的磁通量減小，線圈面積越大抵消的磁感線越多，所以線圈N要通過減小面積以阻礙磁通量的減小，故C正確；導體棒ab勻速向左運動時，導體棒ab產生的感應電動勢和感應電流恒定不變，線圈M產生的磁場恒定不變，穿過線圈N中的磁通量不變，沒有感應電流產生，則線圈N不受磁場作用力，沒有收縮的趨勢，故D錯誤。

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