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物理第二章 电磁感应1 楞次定律测试题
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这是一份物理第二章 电磁感应1 楞次定律测试题，共18页。
第二章 电磁感应
1 楞次定律
基础过关练
题组一 楞次定律
1.(多选)关于楞次定律,下列说法中正确的是 ( 易错 )
A.感应电流的磁场方向总是与原磁场的方向相反
B.感应电流的磁场方向总是与原磁场的方向相同
C.感应电流的磁场方向与磁通量增大还是减小有关
D.感应电流的磁场总是阻碍磁通量的变化
2.(2021北京海淀高三下模拟)绕在圆柱形铁芯上的线圈通过导线与电流计连接组成闭合回路。条形磁铁的轴线和铁芯的轴线及连接线圈和电流计的导线在同一平面内,铁芯、线圈及条形磁铁的几何中心均在与铁芯垂直的PQ连线上。条形磁铁分别与线圈相互平行或相互垂直放置,使其沿QP方向靠近线圈。若电流从电流计“+”接线柱流入时电流计指针向右偏转,在如下情形中,能观察到明显的电磁感应现象且图中标出的电流计指针偏转方向正确的是 ( )
A B C D
3.(2021江苏淮安高二上期末)如图所示,蹄形磁铁和矩形线圈均可绕竖直轴OO'转动,将蹄形磁铁逆时针转动(从上往下看),则矩形线圈的运动情况和产生的感应电流情况为 ( )
A.线圈将顺时针转动
B.线圈将逆时针转动
C.线圈转动,线圈中无感应电流
D.线圈不转动,线圈中有感应电流
4.(2021广东广州高三下模拟)(多选)如图所示,正方形金属线框abcd靠墙放置,空间中存在竖直向上的匀强磁场。在外力作用下ab边贴着墙面向下运动,cd边贴着水平面向左运动,此过程中线框的 ( )
A.磁通量增加
B.磁通量减小
C.感应电流方向为abcda
D.感应电流方向为adcba
5.(2020浙江宁波高二上期中)某实验小组用如图所示的实验装置来验证楞次定律。当条形磁铁自上而下穿过固定的线圈时,通过电流计的感应电流方向是( )
A.先b→G→a,后a→G→b
B.先a→G→b,后b→G→a
C.b→G→a
D.a→G→b
6.(2021湖南益阳高二上期末)如图所示,导线框ABC与长直导线在同一平面内,直导线通有恒定电流I,在导线框由直导线左侧向右匀速靠近直导线过程及在直导线右侧向右匀速远离直导线过程中,导线框中感应电流的方向分别是 ( )
A.都是ABC
B.都是CBA
C.靠近时是ABC,远离时是CBA
D.靠近时是CBA,远离时是ABC
7.(2020辽宁师大附中高二上月考)如图所示,一圆形金属线圈放置在水平桌面上,匀强磁场垂直桌面向下,过线圈上A点作切线OO',OO'与线圈在同一平面内。在线圈以OO'为轴翻转180°的过程中,线圈中电流方向 ( )
A.始终为A→C→B→A
B.先为A→C→B→A,再为A→B→C→A
C.始终为A→B→C→A
D.先为A→B→C→A,再为A→C→B→A
8.(2021浙江舟山高二上期末)如图所示,水平面内有两条相互垂直且彼此绝缘的通电长直导线,以它们为坐标轴构成一个平面直角坐标系。四个相同的圆形闭合线圈在四个象限内完全对称放置,两直导线中的电流大小与变化情况完全相同,电流方向如图所示,当两直导线中的电流都增大时,四个线圈a、b、c、d中产生逆时针方向(俯视)感应电流的是 ( )
A.线圈a B.线圈b C.线圈c D.线圈d
题组二 右手定则
9.(2020河南洛阳高二上月考)如图表示闭合电路中的一部分导体ab在磁场中运动的情景,其中能产生由a到b的感应电流的是 ( )
10.如图,导体棒MN垂直放置在光滑水平导轨ad和bc上(a、b点是导轨与棒的交点),与电阻R形成闭合回路。在abcd区域内存在垂直导轨平面竖直向下的匀强磁场,以下有关感应电流的说法正确的是 ( )
A.若导体棒MN水平向左运动,通过电阻R的电流方向是d→R→c
B.若导体棒MN水平向左运动,通过电阻R的电流方向是c→R→d
C.若导体棒MN水平向右运动,通过电阻R的电流方向是d→R→c
D.若导体棒MN水平向右运动,通过电阻R的电流方向是c→R→d
11.(2021黑龙江龙东南六校高二上期末)闭合线圈abcd在磁场中运动到如图所示位置时,ab边受到的磁场力竖直向下,则此时线圈的运动情况可能是 ( )
A.向左移出磁场 B.向右进入磁场
C.向上运动 D.向下运动
12.(2021云南师大附中高三上月考)如图所示,在绝缘水平桌面上,有一东西向放置的水平导体棒ab置于竖直向下的匀强磁场中,ab棒用柔软的导线与相距较远的导体棒cd连接,cd棒南北向固定在绝缘水平桌面上,其东侧桌面上有一水平光滑金属导轨,导体棒ef置于导轨上与电源形成闭合电路,导体棒ef与导体棒cd平行且相距较近。现迅速移动ab棒,发现ef棒向西运动靠近cd棒,是因为ab棒迅速 ( )
A.向东移动 B.向北移动
C.向西移动 D.向南移动
题组三 楞次定律的实验探究
13.(2020北京朝阳高三上期末)小明同学探究楞次定律的实验装置如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.若线圈导线的绕向未知,对探究楞次定律没有影响
B.磁铁匀速向上远离线圈,闭合回路中不会产生感应电流
C.感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化
D.感应电流的磁场方向总是与引起感应电流的磁场方向相反
能力提升练
题组一 利用楞次定律判断感应电流的方向
1.(2020湖南湖湘教育三新探索协作体高二上月考,)如图,通电直导线和闭合金属框共面,第一次将框以cd为轴由Ⅰ位置翻转到Ⅱ位置,第二次由Ⅰ位置平移到Ⅱ位置,两次磁通量变化量大小分别为ΔΦ1、ΔΦ2。则如下说法正确的是 ( )
A.ΔΦ1>ΔΦ2,两次框中均有adcba方向的电流
B.ΔΦ1<ΔΦ2,两次框中均有adcba方向的电流
C.ΔΦ1=ΔΦ2,两次框中均有abcda方向的电流
D.ΔΦ1<ΔΦ2,两次框中均有abcda方向的电流
2.(2020北京西城高二上期末,)如图所示,三个线圈在同一平面内,当I减小时,关于a、b线圈中的感应电流方向,以下说法正确的是 (深度解析)
A.都为顺时针方向
B.a线圈中为顺时针方向,b线圈中为逆时针方向
C.都为逆时针方向
D.a线圈中为逆时针方向,b线圈中为顺时针方向
3.(2021广东广州高三下模拟,)如图为电磁刹车实验装置,小车底部安装有矩形导线框abcd,线框平面平行于地面,在小车行进方向有与abcd等宽、等长的有界匀强磁场,磁场方向垂直地面向上。小车进入磁场前撤去牵引力,小车穿过磁场后滑行一段距离停止。则小车 ( )
A.进入磁场时,矩形导线框中感应电流的方向为adcba
B.离开磁场时,矩形导线框中感应电流的方向为abcda
C.穿过磁场的过程中,中间有一段时间矩形导线框中没有感应电流
D.穿过磁场的过程中,矩形导线框受到的安培力方向始终水平向左
题组二 右手定则、楞次定律、安培定则、左手定则的综合应用
4.(2021河南豫南九校高二上月考,)(多选)如图,两同心圆环A、B在同一水平面内,其中B为均匀带负电绝缘环,A为导体环,当B在水平面内绕环心转动时,导体环A中产生顺时针方向的电流,则B的转动情况是 ( )
A.顺时针减速转动 B.顺时针加速转动
C.逆时针加速转动 D.逆时针减速转动
5.(2021陕西宝鸡高二上期末,)如图所示,匀强磁场B中有一电阻不计的平行金属导轨,导轨跟导体框M相连,导轨上放有一根导体棒ab,磁场方向垂直于导轨所在平面。若导体棒在外力作用下向右匀速运动,且不考虑ab中电流对导体环N的影响,则在此过程中,下列说法正确的是 ( )
A.导体环N中的电流表示数为零
B.导体环N中电流方向为顺时针方向
C.导体框M中电流方向为逆时针方向
D.导体棒ab受到的安培力水平向右
6.(2021河南开封高三上诊断,)(多选)如图所示,在光滑的水平桌面上,a和b是两条固定的平行长直导线,通有大小相等但方向相反的电流。矩形线框位于两条导线的正中间,下列措施中能使矩形线框中产生顺时针方向电流的是 ( )
A.两导线中的电流同时减小
B.两导线中的电流同时增大
C.线框向a移动
D.线框向b移动
7.(2021河北石家庄二中高二下月考,)如图所示,MN、GH为光滑的水平平行金属导轨,ab、cd为跨在导轨上的两根金属杆,垂直纸面向外的匀强磁场垂直穿过MN、GH所在的平面,则 ( )
A.若固定ab,使cd向右滑动,则abdca回路有电流,电流方向为a→b→d→c→a
B.若ab、cd以相同的速度一起向右运动,则abdca回路有电流,电流方向为a→c→d→b→a
C.若ab向左运动,同时cd向右运动,则abdca回路中的电流为零
D.若ab、cd都向右运动,且两杆速度关系为vcd>vab,则abdca回路有电流,电流方向为a→c→d→b→a
8.(2021吉林东北师大附中高二上期末,)(多选)如图所示,电阻R、电容器C与一线圈连成闭合电路,条形磁铁静止于线圈的正上方,N极朝下,现使磁铁开始自由下落,在N极靠近线圈上端的过程中,关于流过电阻R的电流方向和电容器C极板的带电情况说法正确的是 ( )
A.流过电阻R的电流方向为a→b
B.流过电阻R的电流方向为b→a
C.电容器C上极板带正电
D.电容器C下极板带正电
题组三 从能量角度理解楞次定律
9.(2020河南百校联盟联考,)如图所示,固定的水平长直导线MN中通有向右的恒定电流I,矩形线框ABCD在导线MN的正下方且与MN处于同一竖直平面内。线框ABCD在外力F作用下以恒定的速度竖直向上运动,且运动过程中AB边始终平行于MN,则在AB边运动到MN所在位置之前的过程中,下列说法正确的是 ( )
A.穿过线框的磁通量保持不变
B.线框中感应电流的方向始终为A→B→C→D→A
C.线框所受安培力的合力方向向下
D.外力F所做的功等于线框增加的机械能
10.(2021安徽蚌埠铁路中学高二下月考,)如图所示,闭合金属圆环从高为h的曲面左侧最高点自由滚下,又滚上曲面右侧,环平面与运动方向均垂直于非匀强磁场,环在运动过程中摩擦阻力不计,则下列说法错误的是 ( )
A.环滚上曲面右侧的高度等于h
B.环滚回曲面左侧的高度小于h
C.运动过程中环内有感应电流
D.运动过程中安培力对环一定做负功
11.(2021广东实验中学高二下月考,)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,下列说法正确的是 ( )
A.磁铁从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.磁铁从A摆到D的过程中,圆环给桌面的压力大于圆环受到的重力
C.磁铁从A到D和从D到E的过程中,圆环受到的摩擦力方向相反
D.磁铁在A、E两处的重力势能相等
12.(2020山东菏泽高二下期中,)如图所示,两个完全相同的矩形导线框A、B在竖直平面内靠得很近,线框的对应边相互平行。线框A固定且通有电流I,线框B从图示位置由静止释放,在运动到A下方的过程中 (深度解析)
A.穿过线框B的磁通量先变小后变大
B.线框B中感应电流的方向先顺时针后逆时针
C.线框B所受安培力的合力为零
D.线框B的机械能一直减少
13.(2020湖南张家界一中高三上月考,)如图所示,在一固定水平放置的闭合导体圆环上方,有一条形磁铁从离地面高h处由静止开始下落,最后落在水平地面上。磁铁下落过程中始终保持竖直,并从圆环中心穿过,而不与圆环接触。若不计空气阻力,重力加速度为g,下列说法中正确的是 ( )
A.在磁铁下落的整个过程中,圆环中的感应电流方向先逆时针后顺时针(从上向下看)
B.磁铁在整个下落过程中,受圆环对它的作用力先竖直向上后竖直向下
C.磁铁在整个下落过程中,它的机械能不变
D.磁铁落地时的速率一定等于2gh
答案全解全析
第二章 电磁感应
1 楞次定律
基础过关练
1.CD 当磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反;当磁通量减少时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同。即感应电流的磁场总是阻碍磁通量的变化,其方向取决于引起感应电流的磁通量是增加还是减少,简而言之“增反减同”,选项C、D正确。
易混易错
(1)阻碍不是阻止,最终引起感应电流的磁通量还是发生了变化,是“阻而未止”。(2)阻碍不是相反。当引起感应电流的磁通量增加时,感应电流的磁场与引起感应电流的磁场方向相反;当引起感应电流的磁通量减少时,感应电流的磁场与引起感应电流的磁场方向相同(增反减同)。(3)涉及相对运动时,阻碍的是导体与磁体的相对运动,而不是阻碍导体或磁体的运动。
2.A A、B选项中,当磁铁向线圈靠近时,穿过线圈的磁通量向下增加,根据楞次定律可知,线圈中的感应电流产生的磁场方向向上,则感应电流从电流计正接线柱流入,则电流计指针向右偏转,A正确,B错误;C、D选项中,当磁铁按题图所示的方式靠近线圈时,由对称性可知,穿过线圈的磁通量总是零,线圈中不会有感应电流,C、D错误。故选A。
3.B 蹄形磁铁在转动过程中,穿过线圈的磁通量变大,根据楞次定律可知,线圈中产生的感应电流方向为abcda,由左手定则可判断出ab受到的安培力垂直纸面向外,则矩形线圈与蹄形磁铁转动方向相同,即逆时针方向转动,故选B。
4.AD 设线框平面与水平面的夹角为θ,则磁通量Φ=BS cos θ,随着θ角的减小,磁通量增加,A正确,B错误;根据楞次定律可知,穿过线框的磁通量向上增加,则线框中产生的感应电流方向为adcba,C错误,D正确。故选A、D。
5.A 确定原磁场的方向:条形磁铁在穿入线圈的过程中,磁场方向向下。明确回路中磁通量的变化情况:线圈中向下的磁通量增加。由楞次定律的“增反减同”可知,线圈中感应电流产生的磁场方向向上。应用安培定则可以判断感应电流沿逆时针方向(俯视),即b→G→a。同理可以判断:条形磁铁穿出线圈的过程中,线圈中将产生沿顺时针方向的感应电流(俯视),电流方向为a→G→b。
6.B 由题图及安培定则可知,通电直导线在导线左边产生的磁场的方向为垂直纸面向外,在导线右边产生的磁场方向垂直纸面向里,当导线框向直导线靠近时,穿过导线框的垂直纸面向外的磁通量变大,根据楞次定律可知感应电流产生的磁场方向垂直纸面向里,则感应电流方向为CBA;当导线框在直导线右侧远离直导线时,穿过导线框的垂直纸面向里的磁通量变小,由楞次定律可知感应电流产生的磁场方向垂直纸面向里,则感应电流方向为CBA。故选B。
7.C 当线圈平面与磁场方向平行时,线圈平面与磁场方向的夹角为0°,则Φ=0;当线圈平面与磁场方向垂直时,穿过线圈的磁通量最大。图中的情况是磁场方向与线圈平面垂直,所以开始时的磁通量最大,转过90°时的磁通量最小。在线圈由图示位置绕轴OO'转动180°的过程中,向里穿过线圈的磁通量先减小后增大。向里穿过线圈的磁通量减小时,根据楞次定律结合安培定则可知,线圈中感应电流的方向是A→B→C→A;转过的角度大于90°后,向里的磁通量增大,由楞次定律结合安培定则可知,线圈中感应电流的方向仍然是A→B→C→A。选项A、B、D错误,C正确。
8.A 线圈a中合磁场垂直纸面向里,当电流增大时,根据楞次定律可知线圈a中有逆时针方向的感应电流,A正确;b、d区域中的合磁通量为零,当电流变化时不会产生感应电流,B、D错误;线圈c中合磁场垂直纸面向外,当电流增大时,根据楞次定律可知线圈c中有顺时针方向的感应电流,C错误。故选A。
9.A 由右手定则可判定A中电流由a到b,B中电流由b到a,C中电流由b到a,D中电流由b到a,故A正确。
10.B 根据右手定则可知,若导体棒MN水平向左运动,通过电阻R的电流方向是c→R→d,选项A错误,B正确;仅在abcd区域存在竖直向下的匀强磁场,若导体棒MN水平向右运动,电路中无电流,选项C、D错误。
11.B 根据左手定则可知,ab中电流方向从b到a。线圈向左移出磁场时,由右手定则可知,ab中的电流从a到b,A错误;线圈向右进入磁场,由右手定则可知,ab中感应电流的方向从b到a,B正确;线圈向上或向下运动时,穿过线圈的磁通量不变,线圈中无感应电流,ab边不受安培力,C、D错误。故选B。
12.B ef棒中的电流由北向南,ef棒与cd棒相互吸引,则cd棒中的电流也由北向南,由右手定则可知ab棒由南向北运动,故选B。
13.C 若线圈导线的绕向未知,则不能确定电流的方向,也不能确定感应电流的磁场方向,则不能探究楞次定律,选项A错误;磁铁匀速向上远离线圈,线圈中磁通量会减少,则闭合回路中会产生感应电流,选项B错误;根据楞次定律可知,感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化,选项C正确;根据楞次定律可知,感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向可能相同,也可能相反,选项D错误。
能力提升练
1.A 设在位置Ⅰ时磁通量大小为Φ1,在位置Ⅱ时磁通量大小为Φ2。第一次将金属框绕cd边翻转到Ⅱ,磁感线分别从金属框的两面穿入,磁通量变化量大小ΔΦ1=Φ1+Φ2;第二次将金属框由Ⅰ平移到Ⅱ,磁感线从线框的同一面穿入,磁通量变化量大小ΔΦ2=Φ1-Φ2,故ΔΦ1>ΔΦ2;根据楞次定律结合安培定则可知,两次电流方向均为adcba,选项A正确,B、C、D错误。
2.D 根据安培定则判断可知,电流I在线圈a处产生的磁场方向垂直于纸面向外,当I减小时,穿过线圈a的磁通量减少,根据楞次定律结合安培定则可知,线圈a中产生逆时针方向的电流;电流I在线圈b处产生的磁场方向垂直于纸面向里,当I减小时,穿过线圈b的磁通量减少,根据楞次定律结合安培定则可知,线圈b中产生顺时针方向的电流。选项D正确,A、B、C错误。
方法技巧
在楞次定律中有两个磁场,一是原磁场,二是感应电流的磁场。闭合线圈在原磁场中的磁通量发生变化,从而在线圈中产生感应电流,由于电流的磁效应,感应电流会产生磁场,即感应电流的磁场。
3.D 根据楞次定律可知,进入磁场时,矩形导线框中感应电流的方向为abcda,离开磁场时,矩形导线框中感应电流的方向为adcba,A、B错误;因线框与磁场等宽、等长,则穿过磁场的过程中,不可能存在一段时间线框中没有感应电流,C错误;根据左手定则可知,穿过磁场的过程中,矩形导线框受到的安培力方向始终水平向左,D正确。故选D。
4.BD 由于B环带负电,若B环顺时针减速转动,电流为逆时针方向,由安培定则可知,B环产生向外减小的磁场,由楞次定律可知导体环A产生沿逆时针方向的电流,A错误;同理可知,若B环顺时针加速转动,导体环A产生沿顺时针方向的电流;若B环逆时针加速转动,导体环A产生沿逆时针方向的电流;若B环逆时针减速转动,导体环A产生沿顺时针方向的电流,B、D正确,C错误。故选B、D。
5.A 导体棒在外力作用下向右匀速运动,在导体框M中产生稳定的感应电流,感应电流产生稳定的磁场,则导体环N中磁通量不发生变化,所以导体环N中无感应电流产生,电流表示数为零,A正确,B错误;根据右手定则可知导体框M中感应电流方向为顺时针方向,C错误;根据左手定则可知导体棒ab受到的安培力水平向左,D错误。故选A。
6.BCD 由安培定则可知,a和b两直导线中的电流在矩形线框所在区域产生的磁场垂直于纸面向外,当两导线中电流同时减小时,矩形线框中磁通量减小,由楞次定律可知,矩形线框中产生逆时针方向的电流,同理可知,当两导线中的电流同时增大时,矩形线框中产生顺时针方向的电流,A错误,B正确;当线框向a移动或向b移动时,线框中磁通量增大,同样产生顺时针方向的电流,C、D正确。故选B、C、D。
7.D 若固定ab,使cd向右滑动,则abdca回路有电流,由右手定则可判断出回路中产生顺时针方向的电流,A错误;若ab、cd同向运动且速度大小相同,回路abdca所围面积不变,磁通量不变,故不产生感应电流,B错误;若ab向左运动,同时cd向右运动,由右手定则可判断出abdca回路中有顺时针方向的电流,C错误;若ab、cd都向右运动,且两杆速度关系为vcd>vab,则回路abdca所围面积发生变化,磁通量也发生变化,由楞次定律可判断出,abdca回路中产生顺时针方向的电流,D正确。故选D。
8.AD 当磁铁N极向下运动时,向下穿过线圈的磁通量变大,由楞次定律可得,感应电流产生的磁场方向与原来磁场方向相反,再由安培定则可得感应电流方向沿线圈盘旋而下,由于线圈相当于电源,则流过R的电流方向是从a到b,电容器下极板带正电,故选A、D。
9.C 离直导线越近,磁感应强度越强,线框向上运动的过程中,穿过线框的磁通量逐渐增大,选项A错误;根据安培定则知MN下方的磁场方向垂直纸面向里,线框向上运动的过程中,穿过线框的磁通量增大,根据楞次定律结合安培定则知线框中感应电流的方向为A→D→C→B→A,选项B错误;根据左手定则知AB边所受的安培力方向向下,CD边所受的安培力方向向上,因为AB边所处位置的磁感应强度大,则AB边所受安培力大,所以线框所受安培力的合力方向向下,选项C正确;线框匀速向上运动,线框中产生感应电流,F做的功一部分转化为线框的机械能,一部分转化为电能,故外力F所做的功大于线框增加的机械能,选项D错误。
10.A 闭合金属圆环在非匀强磁场中运动时,穿过圆环的磁通量在变化,环内产生感应电流,机械能的一部分转化为电能,所以环滚上曲面右侧的高度小于h,环滚回曲面左侧的高度也小于h,选项B、C说法正确,A说法错误;在运动过程中,安培力阻碍圆环相对磁场的运动,总是阻力,一定做负功,选项D说法正确。
11.B 磁铁从B到C的过程中,穿过圆环的磁通量向上且增大,根据楞次定律可判断圆环产生顺时针方向的电流(从上往下看),A错误;磁铁从A处摆到D处过程中,圆环中产生的感应电流有使圆环远离磁铁以阻碍圆环磁通量增大的趋势,故给桌面的压力大于圆环受到的重力,B正确;由楞次定律的推论“来拒去留”可知,磁铁从A到D和从D到E的过程中,圆环受到的摩擦力方向均向右,C错误;由于有一部分机械能转化为电能,故磁铁在A、E两处的重力势能不相等,D错误。故选B。
12.D 穿过线框B的磁通量先是从里指向外,大小先变大(感应电流沿顺时针方向)后变小到零(感应电流沿逆时针方向),然后磁通量从外指向里,大小先从零变大(感应电流沿逆时针方向)后变小到零(感应电流沿顺时针方向),最后磁通量又从里指向外,大小先从零变大(感应电流沿顺时针方向)后逐渐变小(感应电流沿逆时针方向),选项A、B错误;线框B左、右两条边所受安培力大小相等、方向相反,左、右两条边所受安培力合力为零,但线框B上、下两条边所在位置的磁感应强度不是时刻相同的,所以线框B所受安培力的合力不一定为零(或者利用能量守恒定律解释,即因为有感应电流产生,线框B消耗电能,安培力的合力一定对线框B做功,所以此时安培力的合力不为零),选项C错误;根据能量守恒定律可知,部分机械能转化为电能,所以线框B的机械能一直减少,选项D正确。
方法技巧
判断机械能的增减关键看安培力对导体做正功还是负功,做正功机械能增加,做负功机械能减少。
13.A 当条形磁铁靠近圆环时,穿过圆环的磁通量增加,根据楞次定律结合安培定则,可判断圆环中感应电流的方向为逆时针(从上向下看),当条形磁铁远离圆环时,穿过圆环的磁通量减少,根据楞次定律结合安培定则,可判断圆环中感应电流的方向为顺时针(从上向下看),选项A正确;根据楞次定律的推论“来拒去留”,可判断磁铁在整个下落过程中,受圆环对它的作用力始终竖直向上,选项B错误;磁铁在整个下落过程中,由于受到圆环对它的作用力,机械能不守恒,选项C错误;若磁铁从高h处做自由落体运动,其落地速度v=2gh,但磁铁穿过圆环的过程中圆环产生焦耳热,磁铁的机械能有一部分转化为了圆环的电能,根据能量守恒定律可知,磁铁落地速度一定小于2gh,选项D错误。
第二章 电磁感应
1 楞次定律
基础过关练
题组一 楞次定律
1.(多选)关于楞次定律,下列说法中正确的是 ( 易错 )
A.感应电流的磁场方向总是与原磁场的方向相反
B.感应电流的磁场方向总是与原磁场的方向相同
C.感应电流的磁场方向与磁通量增大还是减小有关
D.感应电流的磁场总是阻碍磁通量的变化
2.(2021北京海淀高三下模拟)绕在圆柱形铁芯上的线圈通过导线与电流计连接组成闭合回路。条形磁铁的轴线和铁芯的轴线及连接线圈和电流计的导线在同一平面内,铁芯、线圈及条形磁铁的几何中心均在与铁芯垂直的PQ连线上。条形磁铁分别与线圈相互平行或相互垂直放置,使其沿QP方向靠近线圈。若电流从电流计“+”接线柱流入时电流计指针向右偏转,在如下情形中,能观察到明显的电磁感应现象且图中标出的电流计指针偏转方向正确的是 ( )
A B C D
3.(2021江苏淮安高二上期末)如图所示,蹄形磁铁和矩形线圈均可绕竖直轴OO'转动,将蹄形磁铁逆时针转动(从上往下看),则矩形线圈的运动情况和产生的感应电流情况为 ( )
A.线圈将顺时针转动
B.线圈将逆时针转动
C.线圈转动,线圈中无感应电流
D.线圈不转动,线圈中有感应电流
4.(2021广东广州高三下模拟)(多选)如图所示,正方形金属线框abcd靠墙放置,空间中存在竖直向上的匀强磁场。在外力作用下ab边贴着墙面向下运动,cd边贴着水平面向左运动,此过程中线框的 ( )
A.磁通量增加
B.磁通量减小
C.感应电流方向为abcda
D.感应电流方向为adcba
5.(2020浙江宁波高二上期中)某实验小组用如图所示的实验装置来验证楞次定律。当条形磁铁自上而下穿过固定的线圈时,通过电流计的感应电流方向是( )
A.先b→G→a,后a→G→b
B.先a→G→b,后b→G→a
C.b→G→a
D.a→G→b
6.(2021湖南益阳高二上期末)如图所示,导线框ABC与长直导线在同一平面内,直导线通有恒定电流I,在导线框由直导线左侧向右匀速靠近直导线过程及在直导线右侧向右匀速远离直导线过程中,导线框中感应电流的方向分别是 ( )
A.都是ABC
B.都是CBA
C.靠近时是ABC,远离时是CBA
D.靠近时是CBA,远离时是ABC
7.(2020辽宁师大附中高二上月考)如图所示,一圆形金属线圈放置在水平桌面上,匀强磁场垂直桌面向下,过线圈上A点作切线OO',OO'与线圈在同一平面内。在线圈以OO'为轴翻转180°的过程中,线圈中电流方向 ( )
A.始终为A→C→B→A
B.先为A→C→B→A,再为A→B→C→A
C.始终为A→B→C→A
D.先为A→B→C→A,再为A→C→B→A
8.(2021浙江舟山高二上期末)如图所示,水平面内有两条相互垂直且彼此绝缘的通电长直导线,以它们为坐标轴构成一个平面直角坐标系。四个相同的圆形闭合线圈在四个象限内完全对称放置,两直导线中的电流大小与变化情况完全相同,电流方向如图所示,当两直导线中的电流都增大时,四个线圈a、b、c、d中产生逆时针方向(俯视)感应电流的是 ( )
A.线圈a B.线圈b C.线圈c D.线圈d
题组二 右手定则
9.(2020河南洛阳高二上月考)如图表示闭合电路中的一部分导体ab在磁场中运动的情景,其中能产生由a到b的感应电流的是 ( )
10.如图,导体棒MN垂直放置在光滑水平导轨ad和bc上(a、b点是导轨与棒的交点),与电阻R形成闭合回路。在abcd区域内存在垂直导轨平面竖直向下的匀强磁场,以下有关感应电流的说法正确的是 ( )
A.若导体棒MN水平向左运动,通过电阻R的电流方向是d→R→c
B.若导体棒MN水平向左运动,通过电阻R的电流方向是c→R→d
C.若导体棒MN水平向右运动,通过电阻R的电流方向是d→R→c
D.若导体棒MN水平向右运动,通过电阻R的电流方向是c→R→d
11.(2021黑龙江龙东南六校高二上期末)闭合线圈abcd在磁场中运动到如图所示位置时,ab边受到的磁场力竖直向下,则此时线圈的运动情况可能是 ( )
A.向左移出磁场 B.向右进入磁场
C.向上运动 D.向下运动
12.(2021云南师大附中高三上月考)如图所示,在绝缘水平桌面上,有一东西向放置的水平导体棒ab置于竖直向下的匀强磁场中,ab棒用柔软的导线与相距较远的导体棒cd连接,cd棒南北向固定在绝缘水平桌面上,其东侧桌面上有一水平光滑金属导轨,导体棒ef置于导轨上与电源形成闭合电路,导体棒ef与导体棒cd平行且相距较近。现迅速移动ab棒,发现ef棒向西运动靠近cd棒,是因为ab棒迅速 ( )
A.向东移动 B.向北移动
C.向西移动 D.向南移动
题组三 楞次定律的实验探究
13.(2020北京朝阳高三上期末)小明同学探究楞次定律的实验装置如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.若线圈导线的绕向未知,对探究楞次定律没有影响
B.磁铁匀速向上远离线圈,闭合回路中不会产生感应电流
C.感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化
D.感应电流的磁场方向总是与引起感应电流的磁场方向相反
能力提升练
题组一 利用楞次定律判断感应电流的方向
1.(2020湖南湖湘教育三新探索协作体高二上月考,)如图,通电直导线和闭合金属框共面,第一次将框以cd为轴由Ⅰ位置翻转到Ⅱ位置,第二次由Ⅰ位置平移到Ⅱ位置,两次磁通量变化量大小分别为ΔΦ1、ΔΦ2。则如下说法正确的是 ( )
A.ΔΦ1>ΔΦ2,两次框中均有adcba方向的电流
B.ΔΦ1<ΔΦ2,两次框中均有adcba方向的电流
C.ΔΦ1=ΔΦ2,两次框中均有abcda方向的电流
D.ΔΦ1<ΔΦ2,两次框中均有abcda方向的电流
2.(2020北京西城高二上期末,)如图所示,三个线圈在同一平面内,当I减小时,关于a、b线圈中的感应电流方向,以下说法正确的是 (深度解析)
A.都为顺时针方向
B.a线圈中为顺时针方向,b线圈中为逆时针方向
C.都为逆时针方向
D.a线圈中为逆时针方向,b线圈中为顺时针方向
3.(2021广东广州高三下模拟,)如图为电磁刹车实验装置,小车底部安装有矩形导线框abcd,线框平面平行于地面,在小车行进方向有与abcd等宽、等长的有界匀强磁场,磁场方向垂直地面向上。小车进入磁场前撤去牵引力,小车穿过磁场后滑行一段距离停止。则小车 ( )
A.进入磁场时,矩形导线框中感应电流的方向为adcba
B.离开磁场时,矩形导线框中感应电流的方向为abcda
C.穿过磁场的过程中,中间有一段时间矩形导线框中没有感应电流
D.穿过磁场的过程中,矩形导线框受到的安培力方向始终水平向左
题组二 右手定则、楞次定律、安培定则、左手定则的综合应用
4.(2021河南豫南九校高二上月考,)(多选)如图,两同心圆环A、B在同一水平面内,其中B为均匀带负电绝缘环,A为导体环,当B在水平面内绕环心转动时,导体环A中产生顺时针方向的电流,则B的转动情况是 ( )
A.顺时针减速转动 B.顺时针加速转动
C.逆时针加速转动 D.逆时针减速转动
5.(2021陕西宝鸡高二上期末,)如图所示,匀强磁场B中有一电阻不计的平行金属导轨,导轨跟导体框M相连,导轨上放有一根导体棒ab,磁场方向垂直于导轨所在平面。若导体棒在外力作用下向右匀速运动,且不考虑ab中电流对导体环N的影响,则在此过程中,下列说法正确的是 ( )
A.导体环N中的电流表示数为零
B.导体环N中电流方向为顺时针方向
C.导体框M中电流方向为逆时针方向
D.导体棒ab受到的安培力水平向右
6.(2021河南开封高三上诊断,)(多选)如图所示,在光滑的水平桌面上,a和b是两条固定的平行长直导线,通有大小相等但方向相反的电流。矩形线框位于两条导线的正中间,下列措施中能使矩形线框中产生顺时针方向电流的是 ( )
A.两导线中的电流同时减小
B.两导线中的电流同时增大
C.线框向a移动
D.线框向b移动
7.(2021河北石家庄二中高二下月考,)如图所示,MN、GH为光滑的水平平行金属导轨,ab、cd为跨在导轨上的两根金属杆,垂直纸面向外的匀强磁场垂直穿过MN、GH所在的平面,则 ( )
A.若固定ab,使cd向右滑动,则abdca回路有电流,电流方向为a→b→d→c→a
B.若ab、cd以相同的速度一起向右运动,则abdca回路有电流,电流方向为a→c→d→b→a
C.若ab向左运动,同时cd向右运动,则abdca回路中的电流为零
D.若ab、cd都向右运动,且两杆速度关系为vcd>vab,则abdca回路有电流,电流方向为a→c→d→b→a
8.(2021吉林东北师大附中高二上期末,)(多选)如图所示,电阻R、电容器C与一线圈连成闭合电路,条形磁铁静止于线圈的正上方,N极朝下,现使磁铁开始自由下落,在N极靠近线圈上端的过程中,关于流过电阻R的电流方向和电容器C极板的带电情况说法正确的是 ( )
A.流过电阻R的电流方向为a→b
B.流过电阻R的电流方向为b→a
C.电容器C上极板带正电
D.电容器C下极板带正电
题组三 从能量角度理解楞次定律
9.(2020河南百校联盟联考,)如图所示,固定的水平长直导线MN中通有向右的恒定电流I,矩形线框ABCD在导线MN的正下方且与MN处于同一竖直平面内。线框ABCD在外力F作用下以恒定的速度竖直向上运动,且运动过程中AB边始终平行于MN,则在AB边运动到MN所在位置之前的过程中,下列说法正确的是 ( )
A.穿过线框的磁通量保持不变
B.线框中感应电流的方向始终为A→B→C→D→A
C.线框所受安培力的合力方向向下
D.外力F所做的功等于线框增加的机械能
10.(2021安徽蚌埠铁路中学高二下月考,)如图所示,闭合金属圆环从高为h的曲面左侧最高点自由滚下,又滚上曲面右侧,环平面与运动方向均垂直于非匀强磁场,环在运动过程中摩擦阻力不计,则下列说法错误的是 ( )
A.环滚上曲面右侧的高度等于h
B.环滚回曲面左侧的高度小于h
C.运动过程中环内有感应电流
D.运动过程中安培力对环一定做负功
11.(2021广东实验中学高二下月考,)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,下列说法正确的是 ( )
A.磁铁从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.磁铁从A摆到D的过程中,圆环给桌面的压力大于圆环受到的重力
C.磁铁从A到D和从D到E的过程中,圆环受到的摩擦力方向相反
D.磁铁在A、E两处的重力势能相等
12.(2020山东菏泽高二下期中,)如图所示,两个完全相同的矩形导线框A、B在竖直平面内靠得很近,线框的对应边相互平行。线框A固定且通有电流I,线框B从图示位置由静止释放,在运动到A下方的过程中 (深度解析)
A.穿过线框B的磁通量先变小后变大
B.线框B中感应电流的方向先顺时针后逆时针
C.线框B所受安培力的合力为零
D.线框B的机械能一直减少
13.(2020湖南张家界一中高三上月考,)如图所示,在一固定水平放置的闭合导体圆环上方,有一条形磁铁从离地面高h处由静止开始下落,最后落在水平地面上。磁铁下落过程中始终保持竖直,并从圆环中心穿过,而不与圆环接触。若不计空气阻力,重力加速度为g,下列说法中正确的是 ( )
A.在磁铁下落的整个过程中,圆环中的感应电流方向先逆时针后顺时针(从上向下看)
B.磁铁在整个下落过程中,受圆环对它的作用力先竖直向上后竖直向下
C.磁铁在整个下落过程中,它的机械能不变
D.磁铁落地时的速率一定等于2gh
答案全解全析
第二章 电磁感应
1 楞次定律
基础过关练
1.CD 当磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反;当磁通量减少时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同。即感应电流的磁场总是阻碍磁通量的变化,其方向取决于引起感应电流的磁通量是增加还是减少,简而言之“增反减同”,选项C、D正确。
易混易错
(1)阻碍不是阻止,最终引起感应电流的磁通量还是发生了变化,是“阻而未止”。(2)阻碍不是相反。当引起感应电流的磁通量增加时,感应电流的磁场与引起感应电流的磁场方向相反;当引起感应电流的磁通量减少时,感应电流的磁场与引起感应电流的磁场方向相同(增反减同)。(3)涉及相对运动时,阻碍的是导体与磁体的相对运动,而不是阻碍导体或磁体的运动。
2.A A、B选项中,当磁铁向线圈靠近时,穿过线圈的磁通量向下增加,根据楞次定律可知,线圈中的感应电流产生的磁场方向向上,则感应电流从电流计正接线柱流入,则电流计指针向右偏转,A正确,B错误;C、D选项中,当磁铁按题图所示的方式靠近线圈时,由对称性可知,穿过线圈的磁通量总是零,线圈中不会有感应电流,C、D错误。故选A。
3.B 蹄形磁铁在转动过程中,穿过线圈的磁通量变大,根据楞次定律可知,线圈中产生的感应电流方向为abcda,由左手定则可判断出ab受到的安培力垂直纸面向外,则矩形线圈与蹄形磁铁转动方向相同,即逆时针方向转动,故选B。
4.AD 设线框平面与水平面的夹角为θ,则磁通量Φ=BS cos θ,随着θ角的减小,磁通量增加,A正确,B错误;根据楞次定律可知,穿过线框的磁通量向上增加,则线框中产生的感应电流方向为adcba,C错误,D正确。故选A、D。
5.A 确定原磁场的方向:条形磁铁在穿入线圈的过程中,磁场方向向下。明确回路中磁通量的变化情况:线圈中向下的磁通量增加。由楞次定律的“增反减同”可知,线圈中感应电流产生的磁场方向向上。应用安培定则可以判断感应电流沿逆时针方向(俯视),即b→G→a。同理可以判断:条形磁铁穿出线圈的过程中,线圈中将产生沿顺时针方向的感应电流(俯视),电流方向为a→G→b。
6.B 由题图及安培定则可知,通电直导线在导线左边产生的磁场的方向为垂直纸面向外,在导线右边产生的磁场方向垂直纸面向里,当导线框向直导线靠近时,穿过导线框的垂直纸面向外的磁通量变大,根据楞次定律可知感应电流产生的磁场方向垂直纸面向里,则感应电流方向为CBA;当导线框在直导线右侧远离直导线时,穿过导线框的垂直纸面向里的磁通量变小,由楞次定律可知感应电流产生的磁场方向垂直纸面向里,则感应电流方向为CBA。故选B。
7.C 当线圈平面与磁场方向平行时,线圈平面与磁场方向的夹角为0°,则Φ=0;当线圈平面与磁场方向垂直时,穿过线圈的磁通量最大。图中的情况是磁场方向与线圈平面垂直,所以开始时的磁通量最大,转过90°时的磁通量最小。在线圈由图示位置绕轴OO'转动180°的过程中,向里穿过线圈的磁通量先减小后增大。向里穿过线圈的磁通量减小时,根据楞次定律结合安培定则可知,线圈中感应电流的方向是A→B→C→A;转过的角度大于90°后,向里的磁通量增大,由楞次定律结合安培定则可知,线圈中感应电流的方向仍然是A→B→C→A。选项A、B、D错误,C正确。
8.A 线圈a中合磁场垂直纸面向里,当电流增大时,根据楞次定律可知线圈a中有逆时针方向的感应电流,A正确;b、d区域中的合磁通量为零,当电流变化时不会产生感应电流,B、D错误;线圈c中合磁场垂直纸面向外,当电流增大时,根据楞次定律可知线圈c中有顺时针方向的感应电流,C错误。故选A。
9.A 由右手定则可判定A中电流由a到b,B中电流由b到a,C中电流由b到a,D中电流由b到a,故A正确。
10.B 根据右手定则可知,若导体棒MN水平向左运动,通过电阻R的电流方向是c→R→d,选项A错误,B正确;仅在abcd区域存在竖直向下的匀强磁场,若导体棒MN水平向右运动,电路中无电流,选项C、D错误。
11.B 根据左手定则可知,ab中电流方向从b到a。线圈向左移出磁场时,由右手定则可知,ab中的电流从a到b,A错误;线圈向右进入磁场,由右手定则可知,ab中感应电流的方向从b到a,B正确;线圈向上或向下运动时,穿过线圈的磁通量不变,线圈中无感应电流,ab边不受安培力,C、D错误。故选B。
12.B ef棒中的电流由北向南,ef棒与cd棒相互吸引,则cd棒中的电流也由北向南,由右手定则可知ab棒由南向北运动,故选B。
13.C 若线圈导线的绕向未知,则不能确定电流的方向,也不能确定感应电流的磁场方向,则不能探究楞次定律,选项A错误;磁铁匀速向上远离线圈,线圈中磁通量会减少,则闭合回路中会产生感应电流,选项B错误;根据楞次定律可知,感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化,选项C正确;根据楞次定律可知,感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向可能相同,也可能相反,选项D错误。
能力提升练
1.A 设在位置Ⅰ时磁通量大小为Φ1,在位置Ⅱ时磁通量大小为Φ2。第一次将金属框绕cd边翻转到Ⅱ,磁感线分别从金属框的两面穿入,磁通量变化量大小ΔΦ1=Φ1+Φ2;第二次将金属框由Ⅰ平移到Ⅱ,磁感线从线框的同一面穿入,磁通量变化量大小ΔΦ2=Φ1-Φ2,故ΔΦ1>ΔΦ2;根据楞次定律结合安培定则可知,两次电流方向均为adcba,选项A正确,B、C、D错误。
2.D 根据安培定则判断可知,电流I在线圈a处产生的磁场方向垂直于纸面向外,当I减小时,穿过线圈a的磁通量减少,根据楞次定律结合安培定则可知,线圈a中产生逆时针方向的电流;电流I在线圈b处产生的磁场方向垂直于纸面向里,当I减小时,穿过线圈b的磁通量减少,根据楞次定律结合安培定则可知,线圈b中产生顺时针方向的电流。选项D正确,A、B、C错误。
方法技巧
在楞次定律中有两个磁场,一是原磁场,二是感应电流的磁场。闭合线圈在原磁场中的磁通量发生变化,从而在线圈中产生感应电流,由于电流的磁效应,感应电流会产生磁场,即感应电流的磁场。
3.D 根据楞次定律可知,进入磁场时,矩形导线框中感应电流的方向为abcda,离开磁场时,矩形导线框中感应电流的方向为adcba,A、B错误;因线框与磁场等宽、等长,则穿过磁场的过程中,不可能存在一段时间线框中没有感应电流,C错误;根据左手定则可知,穿过磁场的过程中,矩形导线框受到的安培力方向始终水平向左,D正确。故选D。
4.BD 由于B环带负电,若B环顺时针减速转动,电流为逆时针方向,由安培定则可知,B环产生向外减小的磁场,由楞次定律可知导体环A产生沿逆时针方向的电流,A错误;同理可知,若B环顺时针加速转动,导体环A产生沿顺时针方向的电流;若B环逆时针加速转动,导体环A产生沿逆时针方向的电流;若B环逆时针减速转动,导体环A产生沿顺时针方向的电流,B、D正确,C错误。故选B、D。
5.A 导体棒在外力作用下向右匀速运动,在导体框M中产生稳定的感应电流,感应电流产生稳定的磁场,则导体环N中磁通量不发生变化,所以导体环N中无感应电流产生,电流表示数为零,A正确,B错误;根据右手定则可知导体框M中感应电流方向为顺时针方向,C错误;根据左手定则可知导体棒ab受到的安培力水平向左,D错误。故选A。
6.BCD 由安培定则可知,a和b两直导线中的电流在矩形线框所在区域产生的磁场垂直于纸面向外,当两导线中电流同时减小时,矩形线框中磁通量减小,由楞次定律可知,矩形线框中产生逆时针方向的电流,同理可知,当两导线中的电流同时增大时,矩形线框中产生顺时针方向的电流,A错误,B正确;当线框向a移动或向b移动时,线框中磁通量增大,同样产生顺时针方向的电流,C、D正确。故选B、C、D。
7.D 若固定ab,使cd向右滑动,则abdca回路有电流,由右手定则可判断出回路中产生顺时针方向的电流,A错误;若ab、cd同向运动且速度大小相同,回路abdca所围面积不变,磁通量不变,故不产生感应电流,B错误;若ab向左运动,同时cd向右运动,由右手定则可判断出abdca回路中有顺时针方向的电流,C错误;若ab、cd都向右运动,且两杆速度关系为vcd>vab,则回路abdca所围面积发生变化,磁通量也发生变化,由楞次定律可判断出,abdca回路中产生顺时针方向的电流,D正确。故选D。
8.AD 当磁铁N极向下运动时,向下穿过线圈的磁通量变大,由楞次定律可得,感应电流产生的磁场方向与原来磁场方向相反,再由安培定则可得感应电流方向沿线圈盘旋而下,由于线圈相当于电源,则流过R的电流方向是从a到b,电容器下极板带正电,故选A、D。
9.C 离直导线越近,磁感应强度越强,线框向上运动的过程中,穿过线框的磁通量逐渐增大,选项A错误;根据安培定则知MN下方的磁场方向垂直纸面向里,线框向上运动的过程中,穿过线框的磁通量增大,根据楞次定律结合安培定则知线框中感应电流的方向为A→D→C→B→A,选项B错误;根据左手定则知AB边所受的安培力方向向下,CD边所受的安培力方向向上,因为AB边所处位置的磁感应强度大,则AB边所受安培力大,所以线框所受安培力的合力方向向下,选项C正确;线框匀速向上运动,线框中产生感应电流,F做的功一部分转化为线框的机械能,一部分转化为电能,故外力F所做的功大于线框增加的机械能,选项D错误。
10.A 闭合金属圆环在非匀强磁场中运动时,穿过圆环的磁通量在变化,环内产生感应电流,机械能的一部分转化为电能,所以环滚上曲面右侧的高度小于h,环滚回曲面左侧的高度也小于h,选项B、C说法正确,A说法错误;在运动过程中,安培力阻碍圆环相对磁场的运动,总是阻力,一定做负功,选项D说法正确。
11.B 磁铁从B到C的过程中,穿过圆环的磁通量向上且增大,根据楞次定律可判断圆环产生顺时针方向的电流(从上往下看),A错误;磁铁从A处摆到D处过程中,圆环中产生的感应电流有使圆环远离磁铁以阻碍圆环磁通量增大的趋势,故给桌面的压力大于圆环受到的重力,B正确;由楞次定律的推论“来拒去留”可知,磁铁从A到D和从D到E的过程中,圆环受到的摩擦力方向均向右,C错误;由于有一部分机械能转化为电能,故磁铁在A、E两处的重力势能不相等,D错误。故选B。
12.D 穿过线框B的磁通量先是从里指向外,大小先变大(感应电流沿顺时针方向)后变小到零(感应电流沿逆时针方向),然后磁通量从外指向里,大小先从零变大(感应电流沿逆时针方向)后变小到零(感应电流沿顺时针方向),最后磁通量又从里指向外,大小先从零变大(感应电流沿顺时针方向)后逐渐变小(感应电流沿逆时针方向),选项A、B错误;线框B左、右两条边所受安培力大小相等、方向相反,左、右两条边所受安培力合力为零,但线框B上、下两条边所在位置的磁感应强度不是时刻相同的,所以线框B所受安培力的合力不一定为零(或者利用能量守恒定律解释,即因为有感应电流产生,线框B消耗电能,安培力的合力一定对线框B做功,所以此时安培力的合力不为零),选项C错误;根据能量守恒定律可知,部分机械能转化为电能,所以线框B的机械能一直减少,选项D正确。
方法技巧
判断机械能的增减关键看安培力对导体做正功还是负功,做正功机械能增加,做负功机械能减少。
13.A 当条形磁铁靠近圆环时,穿过圆环的磁通量增加,根据楞次定律结合安培定则,可判断圆环中感应电流的方向为逆时针(从上向下看),当条形磁铁远离圆环时,穿过圆环的磁通量减少,根据楞次定律结合安培定则,可判断圆环中感应电流的方向为顺时针(从上向下看),选项A正确;根据楞次定律的推论“来拒去留”,可判断磁铁在整个下落过程中,受圆环对它的作用力始终竖直向上,选项B错误;磁铁在整个下落过程中,由于受到圆环对它的作用力,机械能不守恒,选项C错误;若磁铁从高h处做自由落体运动,其落地速度v=2gh,但磁铁穿过圆环的过程中圆环产生焦耳热,磁铁的机械能有一部分转化为了圆环的电能,根据能量守恒定律可知,磁铁落地速度一定小于2gh,选项D错误。
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