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13.3 电磁感应现象及应用
一、考点梳理
考点一、磁通量的变化
1.闭合回路面积S的变化引起磁通量的变化。如图所示是导体做切割磁感线运动使面积发生变化而改变了穿过回路的磁通量。
2.磁感应强度的变化引起磁通量的变化。如图甲是通过磁极的运动改变穿过回路的磁通量;图乙通过改变原线圈中的电流从而改变磁场的强弱,进而改变穿过回路的磁通量。
甲 乙
3.磁场和闭合电路的面积都不发生变化,二者的夹角发生变化,从而引起穿过线圈的磁通量发生变化。如图所示,闭合线圈在匀强磁场中绕轴OO′转动的过程。
【典例1】如图所示,一矩形线框从abcd位置移动到a′b′c′d′位置的过程中,关于穿过线框的磁通量的变化情况,下列叙述正确的是(线框平行于纸面移动) ( )
A.一直增加
B.一直减少
C.先增加后减少
D.先增加,再减少直到零,然后再增加,最后减少
【答案】D
【解析】bc边移到导线位置之前磁通量垂直纸面向外增加,之后磁通量减小到0,这时导线位于线框中间位置,再向右移动时磁通量垂直纸面向里增加,直到ad边与导线重合,再往右移动磁通量又变小。
【典例2】如图所示,一金属圆线圈和一条形磁铁的中轴线在同一竖直平面内,下列情况中能使线圈的磁通量发生变化的是( )
A.将磁铁竖直向上平移
B.将磁铁水平向右平移
C.将磁铁在图示的平面内,N极向上、S极向下转动
D.将磁铁的N极转向纸外,S极转向纸内
【答案】D
【解析】图示状态下,线圈与磁场方向平行,穿过圆线圈的磁通量为零,而选项A、B、C中的做法不会引起线圈中磁通量的变化,只有选项D可使线圈中的磁通量发生变化。
练习1、如图所示,通电螺线管水平固定,OO′为其轴线,a、b、c三点在该轴线上,在这三点处各放一个完全相同的小圆环,且各圆环平面垂直于OO′轴。则关于这三点的磁感应强度Ba、Bb、Bc的大小关系及穿过三个小圆环的磁通量Φa、Φb、Φc的大小关系,下列判断正确的是 ( )
A.Ba=Bb=Bc,Φa=Φb=Φc
B.Ba>Bb>Bc,Φa<Φb<Φc
C.Ba>Bb>Bc,Φa>Φb>Φc
D.Ba>Bb>Bc,Φa=Φb=Φc
【答案】C
【解析】由通电螺线管的磁场分布特点可知,a、b、c三点的磁感应强度Ba、Bb、Bc的大小关系为Ba>Bb>Bc;三个小圆环的面积相同,根据磁通量的定义Φ=BS可知,Φa>Φb>Φc,所以A、B、D错误,C正确。
练习2、如图所示,a、b、c三个闭合线圈放在同一平面内,当线圈a中有电流I通过时,穿过三个线圈的磁通量分别为Φa、Φb、Φc,则( )
A.Φa<Φb<Φc
B.Φa>Φb>Φc
C.Φa<Φc<Φc
D.Φa>Φc>Φb
【答案】B
【解析】当a中有电流通过时,穿过a、b、c三个闭合线圈垂直纸面向里的磁感线条数一样多,向外的磁感线的条数c最多,其次是b,a中没有向外的磁感线,因此穿过闭合线圈的净磁感线条数a最多,b次之,c最少,即Φa>Φb>Φc。
考点二、感应电流的有无判断
1.感应电流的产生条件
(1)闭合电路。
(2)磁通量发生变化。
2.产生感应电流的常见类型
(1)导线ab切割磁感线时,闭合回路产生的电流(如图甲所示)。
(2)磁铁插入和拉出线圈时,回路中产生的电流(如图乙所示)。
(3)如图丙所示,当开关S闭合或断开时,回路B中产生电流。当开关闭合,滑动变阻器滑片向上或向下滑时,回路B中产生电流。
【典例1】(多选)如图所示,正方形线圈处在电流恒定的长直导线形成的磁场中:甲向右平动,乙向下平动,丙绕轴转动(ad边向外),丁向上平动(丁线圈有个缺口)。则线圈中能产生感应电流的是( )
A.甲线圈 B.乙线圈
C.丙线圈 D.丁线圈
【答案】BC
【解析】线圈向右运动时,虽然做切割磁场感应线运动,但穿过线圈的磁通量没有变化,不会产生感应电流,故A错误;线圈向下运动时,垂直于磁感线做切割磁感线运动,穿过的磁通量减小,因此会产生感应电流,故B正确;线圈绕轴转动,穿过的磁通量发生变化,因此会产生感应电流,故C正确;线圈向上平动的过程中,导致磁通量发生变化,因此线圈产生感应电动势,由于丁线圈中有一个缺口,不是闭合回路,所以不能产生感应电流,故D错误。
【典例2】如图所示,绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和开关组成闭合回路,在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环A,下列各种情况中铜环A中没有感应电流的是( )
A.线圈中通以恒定的电流
B.通电时,使变阻器的滑片P做匀速移动
C.通电时,使变阻器的滑片P做加速移动
D.将开关突然断开的瞬间
【解析】A 线圈中通以恒定的电流时,线圈产生稳恒的磁场,穿过铜环Z的磁通量不变,没有感应电流产生;通电时,使变阻器的滑片P滑动时,无论是匀速还是加速移动,变阻器接入电路的电阻变化,回路中电流变化,线圈产生的磁场变化,穿过铜环A磁通量变化,产生感应电流;将开关突然断开的瞬间,线圈产生的磁场从有到无,穿过铜环A的磁通量减小,产生感应电流。
练习1、如图所示的条形磁铁的上方,放置一矩形线框,线框平面水平且与条形磁铁平行,则线框在由N端匀速平移到S端的过程中,线框中的感应电流的情况是( )
A.线框中始终无感应电流
B.线框中始终有感应电流
C.线框中开始有感应电流,当线框运动到磁铁中部上方时无感应电流,以后又有了感应电流
D.以上说法都不对
【答案】B
【解析】条形磁铁上方的磁感线分布是不均匀的,因此平移过程中,磁通量始终有变化,线圈始终有感应电流.故A、C、D错误,B正确.
练习2、在闭合铁芯上绕有一组线圈,线圈与滑动变阻器、电池构成电路,假定线圈产生的磁感线全部集中在铁芯内,a、b、c三个闭合金属圆环位置如图所示,当滑动变阻器的滑片左右滑动时,能产生感应电流的圆环是( )
A.a、b两环 B.b、c两环
C.a、c两环 D.a、b、c三个环
【答案】A
【解析】当滑动变阻器的滑片左右滑动时,引起电路中电流变化,从而引起闭合铁芯中的磁通量变化,a、b两圆环中的磁通量必定随之变化,能产生感应电流,而c环中有两股铁芯同时穿过,穿入和穿出的磁通量始终相等,合磁通量为零,所以c中不能产生感应电流。故选A。
二、夯实小练
1.下列说法中正确的有( )
A.只要闭合电路内有磁通量,闭合电路中就有感应电流产生
B.只要穿过闭合电路的磁通量发生变化,闭合电路中一定会产生感应电流
C.闭合电路在磁场内做切割磁感线运动,闭合电路中一定会产生感应电流
D.穿过螺线管的磁通量发生变化时,螺线管内部就一定有感应电流产生
【答案】B
【解析】
A.若闭合回路中磁通量没有变化,则闭合回路中没有感应电流,故A错误;
B.只要穿过闭合电路的磁通量发生变化,闭合电路中一定会产生感应电流,故B正确;
C.闭合电路在磁场内做切割磁感线运动,磁通量不一定发生变化,电路中不一定会产生感应电流,故C错误;D.没有说螺线管是闭合回路,所以螺线管内部不一定由感应电流,故D错误。
2.如图所示有三种实验装置,下列选项中能使装置产生感应电流的操作是( )
A.甲图中,使导体棒AB顺着磁感线方向运动
B.乙图中,使条形磁铁在线圈中保持不动
C.乙图中,使条形磁铁插入或拔出线圈
D.丙图中,开关S保持闭合,使小螺线管A在大螺线管B中保持不动
【答案】C
【解析】
A.甲图中,使导体棒AB顺着磁感线方向运动,不切割磁感线,不会产生感应电流,选项A错误;
B.乙图中,使条形磁铁在线圈中保持不动,穿过线圈的磁通量不变,不会产生感应电流,选项B错误;
C.乙图中,使条形磁铁插入或拔出线圈,穿过线圈的磁通量变化,则会产生感应电流,选项C正确;
D.丙图中,开关S保持闭合,使小螺线管A在大螺线管B中保持不动,则穿过B的磁通量不变,不会产生感应电流,选项D错误。
3.(多选)如图所示,线圈abcd在磁场区域ABCD中,下列哪种情况下线圈中有感应电流产生( )
A.把线圈变成圆形(周长不变)
B.使线圈在磁场中加速平移
C.使磁场增强或减弱
D.使线圈以过ab的直线为轴旋转
【答案】 ACD
【解析】 选项A中,线圈的面积变化,磁通量变化,故A正确;选项B中,无论线圈在磁场中匀速还是加速平移,磁通量都不变,故B错误;选项C、D中,线圈中的磁通量发生变化,故C、D正确。
4.如图所示,通以电流的直导线固定在竖直位置上,且与导线框在同一平面内,则下列情况下导线框中不能产生感应电流的是( )
A.平移到位置Ⅱ B.以为转轴转到位置Ⅲ
C.以为转轴转到位置Ⅱ D.平移到以为对称轴的位置Ⅲ
【答案】 B
【解析】产生感应电流的条件为:闭合回路和磁通量发生变化。
A.线框平移到位置Ⅱ的过程中,磁通量减小,会产生感应电流,A错误;
B.以为转轴转到位置Ⅲ的过程中,线框经过的位置磁感应强度大小不变,磁场始终与线框垂直,磁通量不变,不会产生感应电流,B正确;
C.以为转轴转到位置Ⅱ,磁通量发生改变,会产生感应电流,C错误;
D.平移到以为对称轴的位置Ⅲ,磁通量先变大在变小,会产生感应电流,D错误。
5.为了演示“感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化”的现象,老师做了这样的演示实验:如图所示,铝制水平横梁两端各固定一个铝环,其中A环是闭合的,B环是断开的,横梁可以绕中间的支点在水平面内转动。当装置静止不动时,用一磁铁的N极去接近A环,发现横梁绕支点沿顺时针(俯视)方向转动。若不考虑空气流动对实验结果的影响,关于该实验,下列说法中正确的是( )
A.若其他条件相同,磁铁接近A环越快,A环中产生的感应电动势就越大
B.若其他条件相同,而将磁铁的N极接近B环,则横梁将绕支点沿逆时针(俯视)方向转动
C.无论磁铁靠近A环或B环,相应环中都有焦耳热产生
D.若磁铁N极靠近A环,沿磁铁运动方向观察,A环会有沿环顺时针方向的感应电流
【答案】 A
【解析】A.A环闭合,磁铁接近A环越快,A环中磁通量的变化率越大,根据法拉第电磁感应定律可知产生的感应电动势越大,故A正确;
B.B环不闭合,磁铁接近B环时,环内不产生感应电流,因此B环不受磁场的作用力,横杆不转动,故B错误;
C.磁铁靠近A环时,在A环内会产生感应电流,从而产生焦耳热,当磁铁靠近B环时,会产生感应电动势,但不会形成感应电流,不会产生焦耳热,故C错误;
D.磁铁N极靠近A环时,A环垂直于纸面向里的磁通量增大,所以A环中感应电流的磁场方向垂直于纸面向外,A环中会产生逆时针方向的感应电流,故D错误。
6.如图所示为一水平放置的条形磁铁,一闭合线框abcd位于磁铁的左端,线框平面始终与磁铁的上表面垂直,并与磁铁的端面平齐。当线框由图中位置Ⅰ经过位置Ⅱ到达位置Ⅲ时,穿过线框的磁通量变化情况为 ( )
A.不发生变化 B.先减少后增加
C.先增加后减少 D.不能确定
【答案】 B
【解析】条形磁铁的磁感线分布如图所示
由于条形磁铁两端磁感线分布密集,中央磁感线分布稀疏,故线框在位置Ⅱ时磁通量最小,所以从位置Ⅰ经位置Ⅱ到位置Ⅲ的过程中,磁通量先减少后增加。
7.下列各场景中闭合线圈里一定产生感应电流的是( )
A.彼此绝缘、相互垂直的两根通电直导线与闭合线圈共面,两导线中的电流均增大
B.线圈绕平行于匀强磁场的转轴匀速转动
C.线圈平面保持与磁感线垂直,在匀强磁场中向右匀速移动
D.圆形线圈水平放置在通电直导线的正下方,增大导线中的电流
【答案】 A
【解析】A.由安培定则可知,线圈中的磁感应强度垂直纸面向外,两导线中的电流均增大,导致线圈中的磁通量增大,线圈里一定产生感应电流,A正确;
B.线圈绕平行于匀强磁场的转轴匀速转动过程,穿过线圈中的磁通量始终为零,线圈中没有产生感应电流,B错误;
C.线圈平面保持与磁感线垂直,在匀强磁场中向右匀速移动,穿过线圈中的磁通量不变,没有产生感应电流,C错误;
D.圆形线圈水平放置在通电直导线的正下方,由对称性可知,穿过线圈中的磁通量始终为零,故增大导线中的电流,线圈中没有产生感应电流,D错误。
8.(多选)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。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,同时使减小
B.使磁感应强度B减小,角同时也减小
C.ab向左运动,同时减小磁感应强度B
D.ab向右运动,同时增大磁感应强度B和角()
【答案】 AC
【解析】A.根据磁通量公式
ab向右运动,S增大,同时使减小,磁通量增大,一定能产生感应电流,故A正确;
B.根据磁通量公式
磁感应强度B减小,同时使减小,不能确定磁通量的变化,不一定能产生感应电流,故B错误;
C.根据磁通量公式
ab向左运动,S减小,同时减小磁感应强度B,磁通量减小,一定能产生感应电流,故C正确;
D.根据磁通量公式
ab向右运动,S增大,同时增大磁感应强度B和角(),不能确定磁通量的变化,不一定能产生感应电流,故D正确;
9.穿过闭合回路的磁通量发生变化时就能产生感应电流。如图所示,竖直平面内一矩形导线框向下运动,穿过有上下边界且方向水平的匀强磁场区域,经过P、M、N三个位置时没有感应电流的是( )
A.M位置 B.P位置 C.N位置 D.都没有
【答案】 A
【解析】P、N位置磁通量发生了变化,M位置磁通量没有发生变化。则M位置没有感应电流。故A正确,BCD错误。
10.如图所示,矩形线圈abcd位于通电直导线附近,且开始时与导线在同一平面,线圈的两条边与导线平行,下列不能使线圈中产生感应电流的操作是( )
A.线圈向右平动
B.线圈向上平动
C.以bc边为轴转过一个角度
D.线圈不动,增大直导线中的电流
【答案】 B
【解析】A.当线圈向右移动,逐渐远离线圈,穿过线圈的磁场的磁感应强度减小,即穿过线圈的磁通量减小,故产生感应电流,故A不符合题意;
B.当线圈向上平动,穿过线圈的磁通量不变,则不会产生感应电流,故B符合题意;
CD.以bc边为轴转过一个小角度,穿过线圈的磁通量减小,故产生感应电流,故C不符合题意;
D.线圈不动,增大直导线中的电流,磁场增大,穿过线圈的磁通量增大,会产生感应电流,故D不符合题意。
11.在“探究影响感应电流方向的因素”实验中,用灵敏电流计和线圈组成闭合回路,通过“插入”和“拔出”磁铁,使线图中产生感应电流,记录实验过程中的相关信息,就可以分析得出感应电流方向遵循的规律。下图为某同学的部分实验记录,分别标出不同情况下磁铁的N极,S极的运动方向以及感应电流的方向。下列判断正确的是( )
A.在图甲所示的实验过程中,感应电流的磁场方向与磁铁的磁场方向相同
B.在图乙所示的实验过程中,感应电流的磁场阻碍磁铁磁场的磁通量增大
C.这组实验可以说明,感应电流的方向由磁铁的磁场方向决定
D.这组实验可以说明,感应电流的磁场方向由磁铁的运动方向决定
【答案】 B
【解析】A.在图甲所示的实验过程中,由右手螺旋定则可知,感应电流的磁场方向与磁铁的磁场方向相反,故A错误;
B.在图乙所示的实验过程中,由右手螺旋定则可知,感应电流的磁场方向与磁铁的磁场方向相反,感应电流的磁场阻碍磁铁磁场的磁通量增大,故B正确;
CD.由图甲和图丙可知,磁铁的磁场方向相同,磁铁运动方向不同,感应电流方向不同,说明感应电流的方向由磁铁运动方向决定;由图丙和图丁可知,磁铁的磁场方向不同,磁铁运动方向相同,感应电流方向不同,说明感应电流的方向由磁铁磁场方向决定,则这组实验可以说明,感应电流的方向由磁铁的运动方向和磁铁的磁场方向决定,即感应电流的磁场方向磁铁的运动方向和磁铁的磁场方向决定,故CD错误。
12.在矩形空间abcd内有水平方向的匀强磁场,矩形的ab边和cd边水平,两边相距为l,高为h(hA.金属框下落过程中
B.金属框的AB边在磁场中运动的过程中
C.从金属框AB边出磁场到金属框完全离开磁场的过程中
D.在金属框穿过磁场过程中
【答案】 C
【解析】A.金属框下落过程中若在磁场外,金属框中没有感应电流,故A错误;
B.由于,当AB边还没有出磁场时,金属框已经全部进入磁场,整个金属框都在磁场中运动,金属框中磁通量不变化,没有感应电流,故B错误;
C.从金属框AB边出磁场到金属框完全离开磁场的过程中,金属框在磁场中的有效面积减小,磁通量减小,有感应电流,故C正确;
D.在金属框穿过磁场过程中,有一段时间金属框全部在磁场中,穿过金属框的磁通量未发生变化,金属框中没有感应电流,故D错误。
13.(多选)下列操作中能使如图所示的三种装置产生感应电流的是( )
A.在如图甲所示的装置中,使导体棒AB顺着磁感线运动
B.在如图乙所示的装置中,使条形磁铁插入或拔出线圈
C.在如图丙所示的装置中,使小螺线管A插入大螺线管B中不动,并使开关S一直接通
D.在如图丙所示的装置中,使小螺线管A插入大螺线管B中不动且使开关S一直接通,迅速移动滑动变阻器的滑片
【答案】 BD
【解析】A.图甲中导体棒顺着磁感线运动,穿过闭合电路的磁通量没有发生变化,不会产生感应电流,故A错误;
B.图乙中条形磁铁插入线圈时,穿过线圈中的磁通量增加,拔出线圈时,穿过线圈中的磁通量减少,线圈中都能产生感应电流,故B正确;
C.图丙中开关S一直接通,回路中为恒定电流,螺线管A产生的磁场稳定,穿过螺线管B的磁通量无变化,无感应电流产生,故C错误;
D.图丙中开关S接通,迅速移动滑动变阻器的滑片使闭合回路中的电流变化,从而使螺线管A产生的磁场发生变化,故穿过螺线管B的磁通量发生变化,螺线管B中有感应电流产生,故D正确。
14.(多选)如图所示,MN为通电直导线,abcd是在它旁边的闭合金凤框,欲使abcd金属框中有感应电流产生,下列正确的做法可以是( )
A.使直导线MN中的电流减小
B.使线框abcd在纸面内竖直向上运动
C.使线框abcd在纸面内水平向左运动
D.使线框abcd以直导线MN为轴匀速转动
【答案】 AC
【解析】AC.欲使abcd金属框中有感应电流产生,应使金属框的磁通量发生改变,可使直导线的电流变化或使线框在纸面内水平移动,故AC正确;
B.竖直方向上磁感应强度不变,则磁通量不变,没有感应电流,故B错误;
D.线框以直导线MN为轴匀速转动过程中,磁通量不变,没有感应电流,故D错误。
三、培优练习
1.如图所示,是矩形导线框abcd的对称轴,其左方有垂直于纸面向外的匀强磁场。以下情况中有感应电流产生的是( )
A.将abcd向纸外平移 B.将abcd向上平移
C.将abcd以cd为轴转动60° D.将abcd以ab为轴转动60°
【答案】 C
【解析】A.由于磁场为匀强磁场,将abcd 向纸外平移,其磁通量都不变化,因此不会产生感应电流,故A错误;
B.由于磁场为匀强磁场,将abcd 向上平移,其磁通量都不变化,因此不会产生感应电流,故B错误;
C.将abcd以cd为轴转动60°,线圈的磁通量将发生变化,因此有感应电流产生,故C正确;
D.将abcd以ab为轴转动60°,穿过线圈的磁通量不变化,不产生感应电流,故D错误。
2.如图所示,在纸面内放有一磁铁和一圆形导线圈,下列情况线圈中能产生感应电流的是( )
A.将磁铁在纸面内向上平移
B.将磁铁在纸面内向右平移
C.将磁铁绕垂直于纸面且过线圈圆心的轴转动
D.将磁铁的N极转向纸外,S极转向纸内
【答案】 D
【解析】A.磁铁处于题图所示的位置时,没有磁感线穿过线圈,穿过线圈的磁通量为零,将磁铁在纸面内向上平移时,穿过线圈的磁通量仍为零,线圈中没有感应电流产生,故A错误;
B.磁铁处于题图所示的位置时,没有磁感线穿过线圈,穿过线圈的磁通量为零,将磁铁在纸面内向右平移时,穿过线圈的磁通量仍为零,线圈中没有感应电流产生,故B错误;
C.将磁铁绕垂直于纸面且过线圈圆心的轴转动时,穿过线圈的磁通量仍为零,线圈中没有感应电流产生,故C错误;
D.将磁铁的N极转向纸外,S极转向纸内时,会有磁感线穿过线圈,穿过线圈的磁通量增大,产生感应电流,故D正确。
3.如图所示,开始时矩形线框与匀强磁场的方向垂直,且一半在磁场内,一半在磁场外。若要使线框中产生感应电流,下列办法中不可行的是( )
A.将线框向左拉出磁场
B.以ab边为轴转动(小于90°)
C.以ad边为轴转动(小于60°)
D.以bc边为轴转动(小于60°)
【答案】 D
【解析】A.将线框向左拉出磁场的过程中,线框的bc部分做切割磁感线的运动,或者说穿过线框的磁通量减少,所以线框中将产生感应电流,故A不符合题意;
B.当线框以ab边为轴转动(小于90°)时,穿过线框的磁通量减少,所以线框中将产生感应电流,故B不符合题意;
C.当线框以ad边为轴转动(小于60°)时,穿过线框的磁通量减少,所以在这个过程中,线框中会产生感应电流,故C不符合题意;
D.当线框以bc边为轴转动时,如果转动的角度小于60°,则穿过线框的磁通量始终保持不变,线框中不产生感应电流,故D符合题意。
4.现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及电键如图连接。下列说法正确的是( )
A.线圈A插入线圈B中后,电键闭合和断开的瞬间电流计指针均不会偏转
B.电键闭合后,滑动变阻器的滑片P匀速滑动,会使电流计指针静止在中央零刻度
C.电键闭合后,线圈A插入或拔出都会引起电流计指针偏转
D.电键闭合后,只有滑动变阻器的滑片P加速滑动,电流计指针才能偏转
【答案】 C
【解析】A.线圈A插入线圈B中后,电键闭合和断开的瞬间穿过线圈B的磁通量发生变化,产生感应电流,电流计的指针会发生偏转,A错误;
B.电键闭合后,滑动变阻器的滑片P匀速滑动,穿过线圈B的磁通量发生变化,产生感应电流,电流计的指针会发生偏转,B错误;
CD.电键闭合后,线圈A插入或拔出或滑动变阻器的滑片P加速滑动,都会引起穿过线圈B的磁通量发生变化,产生感应电流,从而电流计指针发生偏转,C正确,D错误;
5.下列现象属于电磁感应现象的是( )
A.通电导线在磁场中受到力的作用,作用力方向由左手定则判定
B.闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动,导体中就会产生电流
C.一些物体在磁体或电流的作用下会显现磁性,如插在通电螺线管中的软铁棒被磁化
D.通电导线周围和永磁体周围一样都存在磁场
【答案】 B
【解析】A.通电导线在磁场中受到力的作用,作用力方向由左手定则判定,该现象不是电磁感应现象,选项A不符合题意;
B.闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动,导体中就会产生电流,该现象是电磁感应现象,选项B符合题意;
C.一些物体在磁体或电流的作用下会显现磁性,如插在通电螺线管中的软铁棒被磁化,该现象不是电磁感应现象,选项C不符合题意;
D.通电导线周围和永磁体周围一样都存在磁场,该现象不是电磁感应现象,选项D不符合题意;
6.如图所示,一个闭合金属圆环用绝缘细线挂于O点,将圆环拉离平衡位置并由静止释放,圆环摆动过程中经过有界的水平方向的匀强磁场区域,A、B为该磁场的竖直边界,磁场方向垂直于圆环所在平面向里,若不计空气阻力,则( )
A.圆环向右穿过磁场后,还能摆到释放位置
B.圆环进入磁场后离平衡位置越近速度越大,感应电流也越大
C.在进入和离开磁场时,圆环中均有感应电流
D.圆环最终将静止在平衡位置
【答案】C
【解析】
AC.当圆环进、出磁场时,由于圆环内的磁通量发生变化,所以有感应电流产生,同时金属圆环本身有电阻,部分机械能会转化成热量而损失,因此圆环不会摆到释放位置,A错误,C正确;
BD.随着圆环进、出磁场,其机械能逐渐减少,圆环摆动的幅度越来越小,当圆环只在匀强磁场中摆动时,圆环内无磁通量的变化,无感应电流产生,圆环将在A、B间来回摆动,BD错误。
7.如图所示,用轻绳将一条形磁铁竖直悬挂于O点,在其正下方的水平绝缘桌面上放置一铜质圆环。现将磁铁从A处由静止释放,经过B、C到达最低处D,再摆到左侧最高处E,圆环始终保持静止,则磁铁( )
A.从B到C的过程中,圆环中产生逆时针方向的电流(从上往下看)
B.摆到D处时,圆环给桌面的压力小于圆环受到的重力
C.从A到D和从D到E的过程中,圆环受到摩擦力方向相同
D.在A,E两处的重力势能相等
【答案】 C
【解析】A.从B到C的过程中,圆环中的磁场向上且磁通量增大,据“增反减同”可判断产生顺时针方向的电流(从上往下看),A不符合题意;
B.摆到D处时,圆环中产生的感应电流有使圆环远离阻碍磁通量增大的趋势,故给桌面的压力大于圆环受到的重力,B不符合题意;
C.由楞次定律的推论“来拒去留”可知,从A到D和从D到E的过程中,圆环受到摩擦力方向均向左,C符合题意;
D.由于有部分机械能转化为电能,故在A、E两处的重力势能不相等,D不符合题意。
8.(多选)如图所示,在匀强磁场中有两条平行的金属导轨,磁场方向与导轨平面垂直。导轨上有两条可沿导轨自由移动的金属棒ab、cd,与导轨接触良好。这两条金属棒ab、cd的运动速度分别是v1、v2,若井字形回路中有感应电流通过,则两金属棒的运动情况可能是( )
A.v1>v2 B.v1C.v1=v2 D.无法确定
【答案】AB
【解析】只要金属棒ab、cd的运动速度不相等,穿过井字形回路的磁通量就发生变化,闭合回路中就会产生感应电流。故选项A、B正确。
9.如图所示,一有限范围的匀强磁场,宽为d。一个边长为L的正方形导线框以速度v匀速地通过磁场区域。若d>L,则线框穿过磁场区域的过程中,线框中产生感应电流的时间为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】在线框进入和穿出磁场的过程中,穿过线框的磁通量分别增大和减小,闭合线框中有感应电流产生;整个线框在磁场中运动时,线框中无感应电流产生,所以,线框中有感应电流的时间为,故C正确。
10.(多选)在如图所示的电路中,当开关S闭合后,为使灵敏电流计的指针偏转,下列说法可行的是( )
A.将A线圈向左靠近B线圈
B.将开关S突然断开
C.保持右边电路电流不变
D.将滑动变阻器的阻值调小
【答案】ABD
【解析】在螺线管A中有磁通量的变化就引起螺线管B中的磁通量变化,所以将滑动变阻器的阻值调小,将开关S突然断开都能使磁通量发生变化,产生感应电流,使灵敏电流计的指针偏转,选项B、D正确;当线圈靠近的时候也可以使穿过B螺线管的磁通量变化,选项A正确。
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