电磁感应中的“一定律三定则”问题
1.如图1所示,两个相同的铝环穿在一根光滑杆上,将一根条形磁铁向左插入铝环的过程中,两环的运动情况是( )
图1
A.同时向左运动,间距增大
B.同时向左运动,间距不变
C.同时向左运动,间距变小
D.同时向右运动,间距增大
解析:选C 将一根条形磁铁向左插入铝环的过程中,两个环中均产生感应电流。根据楞次定律,感应电流将阻碍与磁体间的相对运动,所以两环均向左运动。靠近磁铁的环所受的安培力大于另一个,又可判断两环在靠近。选项C正确。
2.如图2所示,闭合螺线管固定在置于光滑水平面上的小车上,现将一条形磁铁从左向右插入螺线管中的过程中,则( )
图2
A.小车将向右运动
B.使条形磁铁向右插入时外力所做的功全部转变为电能,最终转化为螺线管的内能
C.条形磁铁会受到向右的力
D.小车会受到向左的力
解析:选A 磁铁向右插入螺线管中,根据楞次定律的扩展含义“来拒去留”,磁铁与小车相互排斥,小车在光滑水平面上受力向右运动,所以选项A正确,选项C、D错误。电磁感应现象中满足能量守恒,由于小车动能增加,外力做的功转化为小车的动能和螺线管中的内能,所以选项B错误。
3.如图3所示,粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈。当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线AB正上方等高快速经过时,若线圈始终不动,则关于线圈受到的支持力FN及在水平方向运动趋势的正确判断是( )
图3
A.FN先小于mg后大于mg,运动趋势向左
B.FN先大于mg后小于mg,运动趋势向左
C.FN先小于mg后大于mg,运动趋势向右
D.FN先大于mg后小于mg,运动趋势向右
解析:选D 根据楞次定律的另一种表述判断,磁铁靠近线圈时两者排斥,FN大于mg,磁铁远离线圈时两者吸引,FN小于mg,由于安培力阻碍两者间的相对运动,所以线圈一直有向右运动的趋势。故选D。
4.(多选)如图4所示,光滑固定导轨M、N水平放置,两根导体棒P、Q平行放置在导轨上,形成一个闭合回路,一条形磁铁从高处下落接近回路时( )
图4
A.P、Q将相互靠拢
B.P、Q将相互远离
C.磁铁的加速度仍为g
D.磁铁的加速度小于g
解析:选AD 本题考查用楞次定律判断物体的运动情况。根据楞次定律的另一种表述——感应电流的效果总是要反抗产生感应电流的原因,本题的“原因”是回路中磁通量增加,归根结底是磁铁靠近回路,“效果”是阻碍磁通量的增加和磁铁的靠近,所以P、Q将互相靠近且磁铁的加速度小于g。
5.如图5所示,ab是一个可绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导线框,当滑动变阻器R的滑片自左向右滑动时,线框ab的运动情况是( )
图5
A.保持静止不动
B.逆时针转动
C.顺时针转动
D.发生转动,但电源极性不明,无法确定转动的方向
解析:选C 本题考查了楞次定律的另一种表述,关键是分析出穿过闭合导线框的磁通量如何变化。由图示电路,当滑动变阻器的滑片向右滑动时,电路中电阻增大,电流减弱,则穿过闭合导线框ab的磁通量将减少,根据楞次定律,感应电流磁场将阻碍原磁通量的变化,线框ab只有顺时针转动,才能使穿过线框的磁通量增加。