2022-2023學(xué)年高二物理舉一反三系列（人教版選擇性必修第二冊）專題2.1 電磁感應(yīng)中的方向問題（解析版）

專題1.1電磁感應(yīng)中的方向問題【人教版】TOC\o"1-3"\t"正文,1"\h【題型1電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件】 【題型2動生過程的方向判斷】 【題型3感生過程的方向判斷】 【題型4比較電勢高低】 【題型5電磁感應(yīng)導(dǎo)致的面積問題】 【題型6電磁感應(yīng)導(dǎo)致相對運動】 【題型7二次感應(yīng)】 【題型8聯(lián)系實際】 【題型1電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件】【例1】如圖所示，一個U形金屬導(dǎo)軌水平放置，其上放有一個金屬導(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，一定能在軌道回路里產(chǎn)生感應(yīng)電流的是()A．a(chǎn)b向右運動，同時使θ減小B．使磁感應(yīng)強(qiáng)度B減小，θ角同時也減小C．a(chǎn)b向左運動，同時增大磁感應(yīng)強(qiáng)度BD．a(chǎn)b向右運動，同時增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B和θ角(0°<θ<90°)答案A解析設(shè)此時回路面積為S，據(jù)題意，磁通量Φ＝BScosθ，S增大，θ減小，cosθ增大，則Φ增大，A正確；B減小，θ減小，cosθ增大，Φ可能不變，B錯誤；S減小，B增大，Φ可能不變，C錯誤；S增大，B增大，θ增大，cosθ減小，Φ可能不變，D錯誤．【變式1-1】如圖所示，導(dǎo)線MON在中點O彎折成一定角度，OO′為其角平分線，在導(dǎo)線MON內(nèi)通以恒定電流I，由均勻?qū)Ь€制成的正方形小線框L中線與OO′重合，則能在L中產(chǎn)生感應(yīng)電流的辦法是()A．增大電流IB．將L沿OO′向右勻速移動C．將L沿OO′向右加速移動D．將L向上快速移動解析：選D根據(jù)右手螺旋定則可知，穿過正方形線框的磁通量為零，增大電流，磁通量不變，A錯誤；將線框沿OO′向右運動，穿過正方形線框的磁通量始終為零，無感應(yīng)電流產(chǎn)生，B、C錯誤；將L向上快速移動，穿過正方形線框的磁通量發(fā)生變化，會有感應(yīng)電流產(chǎn)生，D正確。【變式1-2】(多選)如圖所示，一輕質(zhì)絕緣橫桿兩側(cè)各固定一金屬環(huán)，橫桿可繞中心點自由轉(zhuǎn)動，老師拿一條形磁體插向其中一個小環(huán)，后又取出插向另一個小環(huán)，同學(xué)們看到的現(xiàn)象及現(xiàn)象分析正確的是()A．磁體插向左環(huán)，橫桿發(fā)生轉(zhuǎn)動B．磁體插向右環(huán)，橫桿發(fā)生轉(zhuǎn)動C．磁體插向左環(huán)，左環(huán)中不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流D．磁體插向右環(huán)，右環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流答案BD【變式1-3】如圖所示，一根長1m左右的空心鋁管豎直放置(圖甲)，同樣豎直放置一根長度相同但有豎直裂縫的鋁管(圖乙)和一根長度相同的空心塑料管(圖丙)．把一枚小磁鐵從上端管口放入管中后，小磁鐵最終從下端管口落出．小磁鐵在管內(nèi)運動時，均沒有跟管內(nèi)壁發(fā)生摩擦．設(shè)小磁鐵在甲、乙、丙三條管中下落的時間分別為t1、t2、t3，則下列關(guān)于小磁鐵在三管中下落的說法正確的是()A．甲管、乙管和丙管都會產(chǎn)生感應(yīng)電流B．小磁鐵完全進(jìn)入甲管后，甲管中沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生C．t1最大D．t2＝t3答案C解析由于甲管形成閉合電路，當(dāng)小磁鐵通過時，會產(chǎn)生感應(yīng)電流；乙沒有形成閉合電路，但當(dāng)小磁鐵靠近或遠(yuǎn)離鋁管時，會形成小面積的渦流，因此也會產(chǎn)生感應(yīng)電流但強(qiáng)度比甲管的弱；丙管不會產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，因此甲管和乙管會產(chǎn)生感應(yīng)電流，丙管不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，A錯誤；將甲管想象成多組圓環(huán)，當(dāng)小磁鐵完全進(jìn)入管中時，通過這些環(huán)的磁通量會發(fā)生變化，根據(jù)楞次定律，會產(chǎn)生感應(yīng)電流，B錯誤；根據(jù)“來拒去留”，甲管中感應(yīng)電流最強(qiáng)，因此甲管的小磁鐵下落得最慢，運動時間最長，C正確；乙管中會產(chǎn)生渦流，也會對小磁鐵產(chǎn)生“來拒去留”的效果，因此下落的時間t2＞t3，D錯誤．【題型2動生過程的方向判斷】【例2】下列圖中表示閉合電路中的一部分導(dǎo)體ab在磁場中做切割磁感線運動的情景，導(dǎo)體ab上的感應(yīng)電流方向為a→b的是()解析：選Aab棒順時針轉(zhuǎn)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(dǎo)體ab上的感應(yīng)電流方向為a→b，故A正確；ab向紙外運動，運用右手定則時，磁感線穿過手心，拇指指向紙外，則知導(dǎo)體ab上的感應(yīng)電流方向為b→a，故B錯誤；穿過回路的磁通量減小，由楞次定律知，回路中感應(yīng)電流方向由b→a→d→c，則導(dǎo)體ab上的感應(yīng)電流方向為b→a，故C錯誤；ab棒沿導(dǎo)軌向下運動，由右手定則判斷知導(dǎo)體ab上的感應(yīng)電流方向為b→a，故D錯誤。【變式2-1】(多選)如圖所示，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，并可繞O點左右擺動．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()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→aB．線框中感應(yīng)電流的方向是d→c→b→a→dC．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解析線框從圖示位置的右側(cè)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(yīng)電流的方向為d→c→b→a→d，從最低點到左側(cè)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(yīng)電流的方向為d→c→b→a→d.【變式2-2】(多選)如圖是創(chuàng)意物理實驗設(shè)計作品《小熊蕩秋千》。兩根彼此靠近且相互絕緣的金屬棒C、D固定在鐵架臺上，與兩個銅線圈P、Q組成一閉合回路，兩個磁性很強(qiáng)的條形磁鐵如圖放置，當(dāng)用手左右擺動線圈P時，線圈Q也會跟著擺動，仿佛小熊在蕩秋千。以下說法正確的是()A．P向右擺動的過程中，P中的電流方向為順時針方向(從右向左看)B．P向右擺動的過程中，Q也會向右擺動C．P向右擺動的過程中，Q會向左擺動D．若用手左右擺動Q，P會始終保持靜止[解析]P向右擺動的過程中，線框中的磁通量減少，根據(jù)楞次定律，P中的電流方向為順時針方向(從右向左看)，A正確。P向右擺動的過程中，P中的電流方向為順時針方向(從右向左看)，Q中的電流方向也為順時針方向(從右向左看)，Q線圈下側(cè)將受到向右的安培力作用，所以Q也會向右擺動，B正確，C錯誤。若用手左右擺動Q，切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，在P線圈中將產(chǎn)生感應(yīng)電流，受到安培力作用，P將擺動，不會保持靜止，D錯誤。[答案]AB【變式2-3】如圖為電磁剎車實驗裝置，小車底面安裝有矩形導(dǎo)線框abcd，線框底面平行于地面，在小車行進(jìn)方向有與abcd等寬、等長的有界勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直地面向上。小車進(jìn)入磁場前撤去牽引力，小車穿過磁場后滑行一段距離停止。則小車()A．進(jìn)入磁場時，矩形導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的方向為adcbaB．離開磁場時，矩形導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的方向為abcdaC．穿過磁場的過程中，中間有一段時間矩形導(dǎo)線框中沒有感應(yīng)電流D．穿過磁場的過程中，矩形導(dǎo)線框受到的安培力方向始終水平向左解析：選D根據(jù)楞次定律可知，進(jìn)入磁場時，矩形導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的方向為abcda，離開磁場時，矩形導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的方向為adcba，A、B錯誤；因線圈與磁場等寬、等長，則穿過磁場的過程中，矩形導(dǎo)線框中始終有感應(yīng)電流，C錯誤；根據(jù)左手定則可知，穿過磁場的過程中，矩形導(dǎo)線框受到的安培力方向始終水平向左，D正確?！绢}型3感生過程的方向判斷】【例3】如圖所示，兩勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1和B2大小相等、方向相反。金屬圓環(huán)的直徑與兩磁場的邊界重合。下列變化會在環(huán)中產(chǎn)生順時針方向感應(yīng)電流的是()A．同時增大B1減小B2B．同時減小B1增大B2C．同時以相同的變化率增大B1和B2D．同時以相同的變化率減小B1和B2解析：選B當(dāng)同時增大B1減小B2時，通過金屬圓環(huán)的總磁通量增加，且方向垂直紙面向里，根據(jù)楞次定律知，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向應(yīng)為垂直紙面向外，根據(jù)右手螺旋定則知，此時金屬圓環(huán)中產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流，A項錯誤；同理當(dāng)同時減小B1增大B2時，金屬圓環(huán)中產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流，B項正確；當(dāng)同時以相同的變化率增大或減小B1和B2時，金屬圓環(huán)中的總磁通量沒有變化，仍然為0，金屬圓環(huán)中無感應(yīng)電流產(chǎn)生，C、D項均錯誤。【變式3-1】線圈繞制在圓柱形鐵芯上，通過導(dǎo)線與電流計連接組成閉合回路。條形磁鐵的軸線和鐵芯的軸線及連接線圈和電流計的導(dǎo)線在同一平面內(nèi)，鐵芯、線圈及條形磁鐵的幾何中心均在與鐵芯垂直的PQ連線上。條形磁鐵分別與線圈相互平行或相互垂直放置，使其沿QP方向靠近線圈。若電流從電流計“＋”接線柱流入時電流計指針向右偏轉(zhuǎn)，在如下情形中能觀察到明顯的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，且圖中標(biāo)出的電流計指針偏轉(zhuǎn)方向正確的是()解析：選A該題圖A、B中當(dāng)磁鐵向線圈靠近時，穿過線圈的磁通量向下增加，根據(jù)楞次定律可知，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流從“＋”接線柱流入電流計，則電流計指針向右偏轉(zhuǎn)，A正確，B錯誤；當(dāng)磁鐵按如題圖C、D所示的方式靠近線圈時，由對稱性可知，穿過線圈的磁通量總是零，線圈中不會有感應(yīng)電流，C、D錯誤?！咀兪?-2】(多選)如圖(a)，在同一平面內(nèi)固定有一長直導(dǎo)線PQ和一導(dǎo)線框R，R在PQ的右側(cè)。導(dǎo)線PQ中通有正弦交流電i，i的變化如圖(b)所示，規(guī)定從Q到P為電流正方向。導(dǎo)線框R中的感應(yīng)電動勢()A．在t＝eq\f(T,4)時為零B．在t＝eq\f(T,2)時改變方向C．在t＝eq\f(T,2)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＝eq\f(T,4)時，交流電圖線斜率為0，即磁場變化率為0，由E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔB,Δt)S知，E＝0，故A正確。在t＝eq\f(T,2)和t＝T時，圖線斜率最大，在t＝eq\f(T,2)和t＝T時感應(yīng)電動勢最大。在eq\f(T,4)到eq\f(T,2)之間，電流由Q向P減弱，導(dǎo)線在R處產(chǎn)生垂直紙面向里的磁場，且磁場減弱，由楞次定律知，R產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場方向也垂直紙面向里，則R中感應(yīng)電動勢沿順時針方向，同理可判斷在eq\f(T,2)到eq\f(3,4)T時，R中電動勢也為順時針方向，在eq\f(3,4)T到eq\f(5,4)T時，R中電動勢為逆時針方向，C正確，B、D錯誤?！咀兪?-3】如圖，水平放置的圓柱形光滑玻璃棒左邊繞有一線圈，右邊套有一金屬圓環(huán)．圓環(huán)初始時靜止．將圖中開關(guān)S由斷開狀態(tài)撥至連接狀態(tài)，電路接通的瞬間，可觀察到()A．撥至M端或N端，圓環(huán)都向左運動B．撥至M端或N端，圓環(huán)都向右運動C．撥至M端時圓環(huán)向左運動，撥至N端時向右運動D．撥至M端時圓環(huán)向右運動，撥至N端時向左運動答案B解析開關(guān)S由斷開狀態(tài)撥至連接狀態(tài)，不論撥至M端還是N端，通過圓環(huán)的磁通量均增加，根據(jù)楞次定律(增離減靠)可知圓環(huán)會阻礙磁通量的增加，即向右運動，故選B.【題型4比較電勢高低】【例4】如圖所示，在一磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5T的勻強(qiáng)磁場中，垂直于磁場方向水平放置著兩根相距L＝0.1m的平行金屬導(dǎo)軌MN和PQ，導(dǎo)軌電阻忽略不計，在兩根導(dǎo)軌的端點N、Q之間連接一阻值R＝0.3Ω的電阻．導(dǎo)軌上垂直放置著金屬棒ab，其接入電路的電阻r＝0.2Ω.當(dāng)金屬棒在水平拉力作用下以速度v＝4.0m/s向左做勻速運動時()A．a(chǎn)b棒所受安培力大小為0.02NB．N、Q間電壓為0.2VC．a(chǎn)端電勢比b端電勢低D．回路中感應(yīng)電流大小為1A答案A解析ab棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E＝BLv＝0.2V，感應(yīng)電流I＝eq\f(E,R＋r)＝0.4A，ab棒受到的安培力F＝BIL＝0.02N，A正確，D錯誤；N、Q之間的電壓U＝eq\f(R,R＋r)E＝0.12V，B錯誤；由右手定則得a端電勢較高，C錯誤．【變式4-1】(多選)北半球地磁場的豎直分量向下．如圖所示，在北京某中學(xué)實驗室的水平桌面上，放置邊長為L的正方形閉合導(dǎo)體線圈abcd，線圈的ab邊沿南北方向，ad邊沿東西方向．下列說法中正確的是()A．若使線圈向東平動，則a點的電勢比b點的電勢低B．若使線圈向北平動，則a點的電勢比b點的電勢低C．若以ab為軸將線圈向上翻轉(zhuǎn)，則線圈中感應(yīng)電流方向為a→b→c→d→aD．若以ab為軸將線圈向上翻轉(zhuǎn)，則線圈中感應(yīng)電流方向為a→d→c→b→a答案AC解析線圈向東平動時，ba和cd兩邊切割磁感線，且兩邊切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小相同，a點電勢比b點電勢低，A正確；同理，線圈向北平動，則a、b兩點電勢相等，高于c、d兩點電勢，B錯誤；以ab為軸將線圈向上翻轉(zhuǎn)，向下的磁通量減小了，感應(yīng)電流的磁場方向應(yīng)該向下，再由右手螺旋定則知，感應(yīng)電流的方向為a→b→c→d→a，則C正確，D錯誤．【變式4-2】如圖所示，兩個線圈套在同一個鐵芯上，線圈的繞向如圖所示．左線圈連著平行導(dǎo)軌M和N，導(dǎo)軌電阻不計，在垂直于導(dǎo)軌方向上放著金屬棒ab，金屬棒處于垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場中，下列說法正確的是()A．當(dāng)金屬棒向右勻速運動時，a點電勢高于b點，c點電勢高于d點B．當(dāng)金屬棒向右勻速運動時，b點電勢高于a點，c點電勢高于d點C．當(dāng)金屬棒向右加速運動時，b點電勢高于a點，c點電勢高于d點D．當(dāng)金屬棒向右加速運動時，b點電勢高于a點，d點電勢高于c點答案D解析金屬棒勻速向右運動切割磁感線，產(chǎn)生恒定感應(yīng)電動勢，由右手定則判斷出電流由a→b，b點電勢高于a點，c、d端不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，c點與d點等勢，故A、B錯．金屬棒向右加速運動時，b點電勢仍高于a點，感應(yīng)電流增大，穿過右邊線圈的磁通量增大，所以右線圈中也產(chǎn)生感應(yīng)電流，由楞次定律可判斷電流從d流出，在外電路中，d點電勢高于c點，故C錯誤，D正確．【變式4-3】某同學(xué)設(shè)計一個發(fā)電測速裝置，工作原理如圖所示。一個半徑為R＝0.1m的圓形金屬導(dǎo)軌固定在豎直平面上，一根長為R的金屬棒OA，A端與導(dǎo)軌接觸良好，O端固定在圓心處的轉(zhuǎn)軸上。轉(zhuǎn)軸的左端有一個半徑為r＝eq\f(R,3)的圓盤，圓盤和金屬棒能隨轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動。圓盤上繞有不可伸長的細(xì)線，下端掛著一個質(zhì)量為m＝0.5kg的鋁塊。在金屬導(dǎo)軌區(qū)域內(nèi)存在垂直于導(dǎo)軌平面向右的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5T。a點與導(dǎo)軌相連，b點通過電刷與O端相連。測量a、b兩點間的電勢差U可算得鋁塊速度。鋁塊由靜止釋放，下落h＝0.3m時，測得U＝0.15V。(細(xì)線與圓盤間沒有滑動，金屬棒、導(dǎo)軌、導(dǎo)線及電刷的電阻均不計，重力加速度g＝10m/s2)測U時，與a點相接的是電壓表的“正極”還是“負(fù)極”？解析由右手定則知，金屬棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的方向由O→A，故A端電勢高于O端電勢，與a點相接的是電壓表的“正極”?！绢}型5電磁感應(yīng)導(dǎo)致的面積問題】【例5】(多選)如圖，兩同心圓環(huán)A、B置于同一水平面上，其中B為均勻帶負(fù)電絕緣環(huán)，A為導(dǎo)體環(huán)．當(dāng)B繞軸心順時針轉(zhuǎn)動且轉(zhuǎn)速增大時，下列說法正確的是()A．A中產(chǎn)生逆時針的感應(yīng)電流B．A中產(chǎn)生順時針的感應(yīng)電流C．A具有收縮的趨勢D．A具有擴(kuò)展的趨勢答案BD解析由圖可知，B為均勻帶負(fù)電絕緣環(huán)，B中電流為逆時針方向，由右手螺旋定則可知，電流的磁場垂直紙面向外且逐漸增大；由楞次定律可知，磁場增大時，感應(yīng)電流的磁場與原磁場的方向相反，所以感應(yīng)電流的磁場的方向垂直紙面向里，A中感應(yīng)電流的方向為順時針方向，故A錯誤，B正確；B環(huán)外的磁場的方向與B環(huán)內(nèi)的磁場的方向相反，當(dāng)B環(huán)內(nèi)的磁場增強(qiáng)時，A環(huán)具有面積擴(kuò)展的趨勢，故C錯誤，D正確．【變式5-1】如圖所示，水平桌面上放有一個閉合鋁環(huán)，在鋁環(huán)軸線上方有一個條形磁體．當(dāng)條形磁體沿軸線豎直向下迅速移動時，下列判斷正確的是()A．鋁環(huán)有收縮的趨勢，對桌面的壓力增大B．鋁環(huán)有收縮的趨勢，對桌面的壓力減小C．鋁環(huán)有擴(kuò)張的趨勢，對桌面的壓力減小D．鋁環(huán)有擴(kuò)張的趨勢，對桌面的壓力增大答案A解析根據(jù)楞次定律可知：當(dāng)條形磁體沿軸線豎直向下迅速移動時，閉合鋁環(huán)內(nèi)的磁通量增加，因此鋁環(huán)有收縮的趨勢，同時有遠(yuǎn)離磁體的趨勢，從而阻礙磁通量的增加，故增加了和桌面的擠壓程度，從而使鋁環(huán)對桌面的壓力增加，選項A正確，B、C、D錯誤．【變式5-2】如圖所示，A為水平放置的膠木圓盤，在其側(cè)面均勻分布著負(fù)電荷，在A的正上方用絕緣絲線懸掛一個金屬圓環(huán)B，使B的環(huán)面水平且與膠木圓盤面平行，其軸線與膠木圓盤A的軸線OO′重合?，F(xiàn)使膠木圓盤A由靜止開始繞其軸線OO′按箭頭所示方向加速轉(zhuǎn)動，則()A．金屬環(huán)B的面積有擴(kuò)大的趨勢，絲線受到的拉力增大B．金屬環(huán)B的面積有縮小的趨勢，絲線受到的拉力減小C．金屬環(huán)B的面積有擴(kuò)大的趨勢，絲線受到的拉力減小D．金屬環(huán)B的面積有縮小的趨勢，絲線受到的拉力增大解析：選B使膠木圓盤A由靜止開始繞其軸線OO′按箭頭所示方向加速轉(zhuǎn)動，穿過金屬環(huán)B的磁通量增大，根據(jù)楞次定律，金屬環(huán)B的面積有縮小的趨勢，且B有向上升高的趨勢，絲線受到的拉力減小，故B項正確。【變式5-3】(多選)如圖甲所示，圓形線圈P靜止在水平桌面上，其正上方固定一螺線管Q，P和Q共軸，Q中的電流i隨時間t變化的規(guī)律如圖乙所示，取甲圖中電流方向為正方向，P所受的重力為G，桌面對P的支持力為FN，則()A．在t1時刻，F(xiàn)N>G，P有收縮的趨勢B．在t2時刻，F(xiàn)N＝G，穿過P的磁通量不變C．在t3時刻，F(xiàn)N＝G，P中有感應(yīng)電流D．在t4時刻，F(xiàn)N＞G，P有收縮的趨勢[解析]當(dāng)螺線管中電流增大時，其形成的磁場不斷增強(qiáng)，因此線圈P中的磁通量增大，根據(jù)楞次定律可知線圈P將阻礙其磁通量的增大，故線圈有遠(yuǎn)離和面積收縮的趨勢，即FN>G，P有收縮的趨勢，故A正確；當(dāng)螺線管中電流不變時，其形成磁場不變，線圈P中的磁通量不變，因此線圈P中無感應(yīng)電流產(chǎn)生，則t2和t4時刻FN＝G，P沒有收縮的趨勢，故B正確，D錯誤；t3時刻螺線管中電流為零，但是線圈P中磁通量是變化的，因此此時線圈P中有感應(yīng)電流，但此時刻二者之間沒有相互作用力，即FN＝G，故C正確。[答案]ABC【題型6電磁感應(yīng)導(dǎo)致相對運動】【例6】(多選)如圖所示，將若干匝線圈固定在光滑絕緣桿上，另一個金屬環(huán)套在桿上與線圈共軸，當(dāng)合上開關(guān)時線圈中產(chǎn)生磁場，金屬環(huán)就可被加速彈射出去．現(xiàn)在線圈左側(cè)同一位置處，先后放置形狀、大小相同的銅環(huán)和鋁環(huán)(兩環(huán)分別用橫截面積相等的銅和鋁導(dǎo)線制成)，且鋁的電阻率大于銅的電阻率，閉合開關(guān)S的瞬間，下列描述正確的是()A．從左側(cè)看環(huán)中感應(yīng)電流沿順時針方向B．線圈沿軸向有伸長的趨勢C．銅環(huán)受到的安培力大于鋁環(huán)受到的安培力D．若金屬環(huán)出現(xiàn)斷裂，不會影響其向左彈射答案AC解析線圈中通電，由安培定則可知磁場方向向左，通過金屬環(huán)的磁通量增加，從左側(cè)看環(huán)中有順時針方向的感應(yīng)電流，故A項正確；同向電流互相吸引，線圈沿軸向有縮短的趨勢，B項錯誤；因銅環(huán)的電阻小，銅環(huán)中感應(yīng)電流大，受到的安培力大，C項正確；若金屬環(huán)出現(xiàn)斷裂，就不能構(gòu)成閉合回路，環(huán)中有感應(yīng)電動勢，無感應(yīng)電流，不受安培力作用，故不會被向左彈出，D項錯誤．【變式6-1】電磁彈射的裝置是航空母艦上的一種艦載機(jī)起飛裝置。如圖所示的裝置也能進(jìn)行電磁彈射，線圈固定在光滑絕緣桿MN上、導(dǎo)體圓環(huán)套在絕緣桿的左端。則下列說法正確的是()A．開關(guān)閉合，圓環(huán)將從M端離開絕緣桿B．圓環(huán)的位置不變，將滑動變阻器的滑片P向左滑動少許，與滑片滑動前相比，閉合開關(guān)瞬間，圓環(huán)所受的安培力相同C．如果將電源反接，閉合開關(guān)，圓環(huán)將向右運動D．如果將圓環(huán)放在線圈的右側(cè)，閉合開關(guān)，圓環(huán)不會離開絕緣桿[解析]閉合開關(guān)，線圈中有電流通過，周圍產(chǎn)生磁場，穿過圓環(huán)的磁通量增加，則由楞次定律可知，圓環(huán)將向左運動，從絕緣桿的M端離開，A正確；圓環(huán)的位置不變，將P向左滑動少許，電路中的總電阻減小，閉合開關(guān)瞬間，線圈中的電流增大，則圓環(huán)所受的安培力增大，B錯誤；如果將電源反接，閉合開關(guān)后穿過圓環(huán)的磁通量仍增加，則由楞次定律可知，圓環(huán)仍從絕緣桿的M端離開，即圓環(huán)仍將向左運動，C錯誤；如果將圓環(huán)放在線圈的右側(cè)，閉合開關(guān)，由以上分析可知圓環(huán)將從絕緣桿的N端離開，D錯誤。[答案]A【變式6-2】如圖所示，通電螺線管置于水平放置的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN和PQ之間，ab和cd是放在導(dǎo)軌上的兩根金屬棒，它們分別靜止在螺線管的左右兩側(cè)，現(xiàn)使滑動變阻器的滑片向左滑動，則ab棒和cd棒的運動情況是()A．a(chǎn)b棒向左運動，cd向右運動B．a(chǎn)b棒向右運動，cd向左運動C．a(chǎn)b棒和cd棒都向右運動D．a(chǎn)b棒和cd棒保持靜止解析：選A由安培定則可知，螺線管中磁感線方向向上，金屬棒ab、cd所在處的磁感線方向均向下，當(dāng)滑動變阻器的滑片向左滑動時，螺線管中電流增大，因此磁場變強(qiáng)，即磁感應(yīng)強(qiáng)度變大，穿過回路的磁通量增大，由楞次定律知，感應(yīng)電流方向為a→c→d→b→a，由左手定則知，ab棒所受安培力方向向左，cd棒所受安培力方向向右，故ab棒向左運動，cd棒向右運動，故A正確?！咀兪?-3】在水平面內(nèi)有一固定的U型裸金屬框架，框架上靜止放置一根粗糙的金屬桿ab，整個裝置放在豎直方向的勻強(qiáng)磁場中，如圖所示．下列說法中正確的是()A．只有當(dāng)磁場方向向上且增強(qiáng)，ab桿才可能向左移動B．只有當(dāng)磁場方向向下且減弱，ab桿才可能向右移動C．無論磁場方向如何，只要磁場減弱，ab桿就可能向右移動D．當(dāng)磁場變化時，ab桿中一定有電流產(chǎn)生，且一定會移動答案C解析由楞次定律可知，當(dāng)閉合回路的磁通量增大時，導(dǎo)體棒將向左移動，阻礙磁通量的增加，當(dāng)閉合回路的磁通量減小時，導(dǎo)體棒將向右運動，以便阻礙磁通量的減小，與磁場方向無關(guān)，故選C.【題型7二次感應(yīng)】【例7】如圖所示，金屬棒ab置于水平放置的U形光滑導(dǎo)軌上，在ef右側(cè)存在有界勻強(qiáng)磁場B，磁場方向垂直導(dǎo)軌平面向下，在ef左側(cè)的無磁場區(qū)域cdef內(nèi)有一半徑很小的金屬圓環(huán)L，圓環(huán)與導(dǎo)軌在同一平面內(nèi)．當(dāng)金屬棒ab在水平恒力F作用下從磁場左邊界ef處由靜止開始向右運動后，下列有關(guān)圓環(huán)的說法正確的是()A．圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生變大的感應(yīng)電流，圓環(huán)有收縮的趨勢B．圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生變大的感應(yīng)電流，圓環(huán)有擴(kuò)張的趨勢C．圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生變小的感應(yīng)電流，圓環(huán)有收縮的趨勢D．圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生變小的感應(yīng)電流，圓環(huán)有擴(kuò)張的趨勢答案C解析根據(jù)右手定則，當(dāng)金屬棒ab在恒力F的作用下向右運動時，abdc回路中會產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流，則在圓環(huán)處產(chǎn)生垂直于紙面向外的磁場，隨著金屬棒向右加速運動，abdc回路中的感應(yīng)電流逐漸增大，穿過圓環(huán)的磁通量也逐漸增大，依據(jù)楞次定律可知，圓環(huán)將有收縮的趨勢以阻礙圓環(huán)磁通量的增大；abdc回路中的感應(yīng)電流I＝eq\f(Blv,R)，感應(yīng)電流的變化率eq\f(ΔI,Δt)＝eq\f(Bla,R)，又由于金屬棒向右運動的加速度a減小，所以感應(yīng)電流的變化率減小，圓環(huán)內(nèi)磁通量的變化率減小，所以在圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流不斷減小，選項C正確．【變式7-1】(多選)如圖所示，金屬導(dǎo)軌上的導(dǎo)體棒ab在勻強(qiáng)磁場中沿導(dǎo)軌做下列哪種運動時，銅制線圈c中將有感應(yīng)電流產(chǎn)生且被螺線管吸引()A．向右做勻速運動B．向左做減速運動C．向右做減速運動D．向右做加速運動答案BC解析當(dāng)導(dǎo)體棒向右勻速運動時產(chǎn)生恒定的電流，線圈中的磁通量恒定不變，無感應(yīng)電流出現(xiàn)，A錯誤；當(dāng)導(dǎo)體棒向左減速運動時，由右手定則可判定回路中出現(xiàn)從b→a的感應(yīng)電流且減小，由安培定則知螺線管中感應(yīng)電流的磁場向左在減弱，由楞次定律知c中出現(xiàn)順時針感應(yīng)電流(從右向左看)且被螺線管吸引，B對；同理可判定C對，D錯．【變式7-2】(多選)如圖所示裝置中，cd桿原來靜止。不計桿與軌道間的摩擦力，當(dāng)ab桿做如下哪些運動時，cd桿將向右移動()A．向右勻速運動B．向右加速運動C．向左加速運動D．向左減速運動解析：選BDab勻速運動時，ab中感應(yīng)電流恒定，L1中磁通量不變，穿過L2的磁通量不變，L2中無感應(yīng)電流產(chǎn)生，cd保持靜止，A錯誤；ab向右加速運動時，根據(jù)右手定則，知在ab桿上產(chǎn)生增大的從a到b的電流，根據(jù)安培定則，在L1中產(chǎn)生向上增強(qiáng)的磁場，該磁場向下通過L2，根據(jù)楞次定律可知通過cd的感應(yīng)電流方向向下，由左手定則可知cd向右移動，B正確；同理可得C錯誤，D正確?！咀兪?-3】(多選)如圖所示，水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動的金屬棒PQ、MN，MN的左邊有一如圖所示的閉合電路，當(dāng)PQ在一外力的作用下運動時，MN由靜止開始向右運動，則PQ所做的運動可能是()A．向右加速運動 B．向左加速運動C．向右減速運動 D．向左減速運動[解析]MN由靜止開始向右運動，說明MN受到向右的安培力，因為導(dǎo)線ab在MN處的磁場垂直紙面向里eq\o(→,\s\up7(左手定則),\s\do5())MN中的感應(yīng)電流方向為M→Neq\o(→,\s\up7(安培定則))L1中感應(yīng)電流的磁場方向向上eq\o(→,\s\up7(楞次定律),\s\do5())eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(L2中磁場方向向上減弱,L2中磁場方向向下增強(qiáng)))。若L2中磁場方向向上減弱eq\o(→,\s\up7(安培定則),\s\do5())PQ中電流方向為Q→P且減小eq\o(→,\s\up7(右手定則),\s\do5())向右減速運動；若L2中磁場方向向下增強(qiáng)eq\o(→,\s\up7(安培定則),\s\do5())PQ中電流方向為P→Q且增大eq\o(→,\s\up7(右手定則),\s\do5())向左加速運動。[答案]BC【題型8聯(lián)系實際】【例8】廠商通過在手機(jī)背面安裝感應(yīng)線圈來實現(xiàn)無線充電，如圖是一種結(jié)構(gòu)緊湊的雙層感應(yīng)線圈設(shè)計圖，a、b為線圈的兩端。當(dāng)線圈處在向上增強(qiáng)的磁場中時，感應(yīng)電流流向及兩線圈之間的安培力方向應(yīng)為()A．從a端