高考物理一轮复习讲义 第九章 电磁感应 第1讲 电磁感应现象 楞次定律 教科版Word文件下载.docx
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B.闭合电路在磁场中做切割磁感线运动,闭合电路中一定会有感应电流
C.穿过闭合电路的磁通量为零的瞬间,闭合电路中一定不会产生感应电流
D.无论用什么方法,只要穿过闭合电路的磁通量发生了变化,闭合电路中一定会有感应电流
解析:
产生感应电流的条件:
回路闭合,穿过闭合回路的磁通量发生变化,D正确.
答案:
D
2.下图中能产生感应电流的是( )
A中线圈没闭合,无感应电流;
B中闭合电路中的磁通量增大,有感应电流;
C中的导线在圆环的正上方,不论电流如何变化,穿过线圈的磁感线都相互抵消,磁通量恒为零,也无电流;
D中回路磁通量恒定,无感应电流.
B
3.如图所示的金属圆环放在匀强磁场中,将它从磁场中匀速拉出来,下列说法正确的是( )
A.向左拉出和向右拉出,其感应电流方向相反
B.不管从什么方向拉出,金属圆环中的感应电流方向总是顺时针
C.不管从什么方向拉出,环中的感应电流方向总是逆时针
D.在此过程中感应电流大小不变
金属圆环不管是从什么方向拉出磁场,金属圆环中的磁通量方向不变,且不断减小,根据楞次定律知,感应电流的方向相同,感应电流的磁场方向和原磁场的方向相同,则由右手螺旋定则知感应电流的方向是顺时针方向,B正确.金属圆环匀速出磁场过程中,磁通量的变化率在发生变化,D错误.
4.如图所示,在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中,有一质量为m、阻值为R的闭合矩形金属线框abcd用绝缘轻质细杆悬挂在O点,并可绕O点摆动.金属线框从右侧某一位置静止开始释放,在摆动到左侧最高点的过程中,细杆和金属线框平面始终处于同一平面,且垂直纸面.则线框中感应电流的方向是( )
A.a→b→c→d→a
B.d→c→b→a→d
C.先是d→c→b→a→d,后是a→b→c→d→a
D.先是a→b→c→d→a,后是d→c→b→a→d
线框从右侧摆到最低点的过程中,穿过线框的磁通量减小,由楞次定律可判断感应电流的方向为d→c→b→a→d,从最低点摆到左侧最高点的过程中,穿过线框的磁通量增大,由楞次定律可判断感应电流的方向为d→c→b→a→d,所以选B.
5.在一根较长的铁钉上,用漆包线绕上两个线圈A、B,将线圈B的两端接在一起,并把CD段直漆包线沿南北方向放置在静止的小磁针的上方,如图所示.下列判断正确的是( )
A.开关闭合时,小磁针不发生转动
B.开关闭合时,小磁针的N极垂直纸面向里转动
C.开关断开时,小磁针的N极垂直纸面向里转动
D.开关断开时,小磁针的N极垂直纸面向外转动
开关保持接通时,A内电流的磁场向右;
开关断开时,穿过B的磁感线的条数向右减少,因此感应电流的磁场方向向右,感应电流的方向由C到D,CD下方磁感线的方向垂直纸面向里,小磁针N极向里转动.
C
1.发生电磁感应现象的条件
穿过电路的磁通量发生变化.
2.磁通量变化的常见情况
变化情形
举例
磁通量变化量
磁场变化
永磁铁靠近或远离线圈、电磁铁(螺线管)内电流发生变化
ΔΦ=ΔB·
S
有效面积变化
回路面积变化
闭合线圈的部分导线做切割磁感线运动,如图
ΔΦ=B·
ΔS
回路平面与磁场夹角变化
线圈在磁场中转动,如图
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,有一个磁感应强度为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θ.在下列各过程中,一定能在轨道回路中产生感应电流的是( )
A.ab向右运动,同时使θ减小
B.磁感应强度B减小,θ角同时也减小
C.ab向左运动,同时增大磁感应强度B
D.ab向右运动,同时增大磁感应强度B和θ角(0°
<0<90°
)
设此时回路面积为S,据题意,磁通量Φ=BScosθ,A选项中,S增大,θ减小,即cosθ增大,则Φ增大,所以A对;
B选项中,磁感应强度B减小,θ减小即cosθ增大,则Φ可能不变,B错;
C选项中,S减小,磁感应强度B增大,则Φ可能不变,C错;
D选项中,S增大,磁感应强度B增大,θ增大,cosθ减小,则Φ可能不变,D错.
A
感应电流能否产生的判断思路
1-1:
如图所示为当年法拉第实验装置示意图,两个线圈分别绕在一个铁环上,线圈A接直流电源,线圈B接灵敏电流表,下列哪种情况能使线圈B中产生感应电流( )
A.将开关S接通或断开的瞬间
B.开关S接通一段时间之后
C.开关S接通后,改变滑动变阻器滑动头的位置时
D.拿走铁环,再做这个实验,开关S接通或断开的瞬间
根据法拉第对产生感应电流的五类概括,A、C、D选项符合变化的电流(变化的磁场)产生感应电流的条件.而开关S接通一段时间之后,A线圈中电流恒定,不能使B线圈中产生感应电流.B项错.
ACD
楞次定律中“阻碍”的含义
(2013·
广州模拟)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,通过电流表的感应电流方向是( )
A.a→G→b
B.先a→G→b,后b→G→a
C.b→G→a
D.先b→G→a,后a→G→b
(1)条形磁铁在穿入线圈的过程中,原磁场方向向下.
(2)穿过线圈向下的磁通量增加.(3)由楞次定律可知:
感应电流的磁场方向向上.(4)应用安培定则可判断:
感应电流的方向为逆时针(俯视),即由b→G→a.同理可以判断:
条形磁铁穿出线圈的过程中,向下的磁通量减小,感应电流产生的磁场方向向下,感应电流的方向为顺时针(俯视),即由a→G→b.
1.感应电流方向的判断方法
方法一:
右手定则(适用于部分导体切割磁感线)
方法二:
楞次定律
楞次定律的应用步骤(“程序法”)
可以用下面的方框图加以概括:
2.程序法解题的一般思路及注意事项
在使用“程序法”处理问题时,需注意以下两点:
①根据题目类型制定一个严谨、简洁的解题程序.②在分析和解决问题时,要严格按照解题程序进行,这样可以规范解题过程、减少失误、节约解题时间.
2-1:
盐城模拟)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,匀强磁场垂直穿过MN、GH所在的平面,如图所示,则( )
A.若固定ab,使cd向右滑动,则abdc回路有电流,电流方向由a→b→d→c
B.若ab、cd以相同的速度一起向右滑动,则abdc回路有电流,电流方向由c→d→b→a
C.若ab向左、cd向右同时运动,则abdc回路电流为零
D.若ab、cd都向右运动,且两杆速度vcd>vab,则abdc回路有电流,电流方向由c→d→b→a
由右手定则可判断出A项做法使回路产生顺时针方向的电流,故A项错.若ab、cd同向且速度大小相同,ab、cd所围的线圈面积不变,磁通量不变,故不产生感应电流,故B错.若ab向左,cd向右,则abdc中有顺时针方向的电流,故C项错.若ab、cd都向右运动,但vcd>vab,则abdc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,回路中产生顺时针方向的电流,故D项正确.
对楞次定律中“阻碍”的含义可以推广为感应电流的效果总是阻碍产生感应电流的原因:
(1)阻碍原磁通量的变化——“增反减同”;
(2)阻碍相对运动——“来拒去留”;
(3)使线圈面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”;
(4)阻碍原电流的变化(自感现象)——“增反减同”.
(2012·
海南单科)如图,一质量为m的条形磁铁用细线悬挂在天花板上,细线从一水平金属圆环中穿过.现将环从位置Ⅰ释放,环经过磁铁到达位置Ⅱ.设环经过磁铁上端和下端附近时细线的张力分别为FT1和FT2,重力加速度大小为g,则( )
A.FT1>mg,FT2>mg
B.FT1<mg,FT2<mg
C.FT1>mg,FT2<mg
D.FT1<mg,FT2>mg
金属圆环从位置Ⅰ到位置Ⅱ过程中,由楞次定律知,金属圆环在磁铁上端时受力向上,在磁铁下端时受力也向上,则金属圆环对磁铁的作用力始终向下,对磁铁受力分析可知FT1>mg,FT2>mg,A项正确.
3-1:
如图所示,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,当一条形磁铁从高处下落接近回路时( )
A.P、Q将互相靠拢
B.P、Q将互相远离
C.磁铁的加速度仍为g
D.磁铁的加速度小于g
根据楞次定律的拓展应用可知:
感应电流的效果总是要反抗产生感应电流的原因.本题中“原因”是回路中磁通量的增加,归根结底是磁铁靠近回路,“效果”便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,应选A、D.
AD
1.“三定则一规律”应用区别
2.右手定则和左手定则的应用技巧
(1)“因动而电”,即运动生电——用右手,记住“电”字的最后一笔“
”向右甩.
(2)“因电而动”,即通电受力——用左手,记住“力”字的最后一笔“丿”向左撇.
如图所示,水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN,MN的左边有一闭合电路,当PQ在外力的作用下运动时,MN向右运动.则PQ所做的运动可能是( )
A.向右加速运动
B.向左加速运动
C.向右减速运动
D.向左减速运动
MN向右运动,说明MN受到向右的安培力,因为ab在MN处的磁场垂直纸面向里
MN中的感应电流由M→N
L1中感应电流的磁场方向向上
;
若L2中磁场方向向上减弱
PQ中电流为Q→P且减小
向右减速运动;
若L2中磁场方向向下增强
PQ中电流为P→Q且增大
向左加速运动.
BC
如图所示,在水平平行金属导轨之间存在一匀强磁场,导轨电阻不计,导轨上放两根导线ab和cd,导轨跟大线圈A相连,A内有一小闭合线圈B,磁感线垂直导轨所在的平面向上(俯视).小线圈B中能产生感应电流,且使得ab和cd之间的距离减小,下列叙述正确的是( )
A.导线ab加速向右运动,B中产生逆时针方向的电流,cd所受安培力水平向右
B.导线ab匀速向左运动,B中产生顺时针方向的电流,cd所受安培力水平向左
C.导线cd匀速向右运动,B中不产生感应电流,ab不受安培力
D.导线cd加速向左运动,B中产生顺时针方向的电流,ab所受安培力水平向左
在ab和cd只有一个运动且ab向右运动或cd向左运动时,ab和cd间的距离才会减小;
导线ab向右运动时,由楞次定律(或右手定则)可知,回路abdca中感应电流的方向是逆时针的,即cd中的感应电流由d→c,由左手定则可知,cd所受安培力水平向右,而ab和大线圈A构成的回路中的感应电流则是顺时针方向的,若ab加速运动,则感应电流穿过小线圈的向下磁通量增加.由楞次定律可知,小线圈B中的感应电流为逆时针方向;
同理可得,当导线cd向左加速运动时,B中产生顺时针方向的感应电流,ab所受安培力水平向左,所以叙述正确的是A、D.
1.如图所示,竖直放置的长直导线通以恒定电流,有一矩形线框与导线在同一平面内,在下列情况中不能使线框产生感应电流的是( )
A.导线中电流强度变大
B.线框向右平动
C.线框向下平动
B.线框以ab边为轴转动
产生感应电流的条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化.A、B、D的做法均会使穿过线框的磁通量发生变化,C选项中的做法,穿过线框的磁通量无变化,无感应电流产生.
2.(2013·
合肥市八校联考)两根通电直导线M、N都垂直纸面固定放置,通过它们的电流方向如图所示,线圈L的平面跟纸面平行,现将线圈从位置A沿M、N连线的中垂线迅速平移到位置B,则在平移过程中,线圈中的感应电流( )
A.沿顺时针方向,且越来越小
B.沿逆时针方向,且越来越大
C.始终为零
D.先顺时针,后逆时针
由于线圈平面与纸面平行,故线圈的磁通量始终为零,线圈中的感应电流始终为零,C正确.
3.如图所示,光滑绝缘水平面上有一个静止的小导体环,现在将一个条形磁铁从导体环的右上方较高处向下移动,则在此过程中,关于导体环的运动方向以及导体环中的电流方向,下列说法中正确的是( )
A.导体环向左运动;
从上向下看,电流方向是顺时针方向
B.导体环向右运动;
C.导体环向右运动;
从上向下看,电流方向是逆时针方向
D.导体环向左运动;
当条形磁铁从导体环的右上方较高处向下移动过程中,穿过导体环中的磁通量向下增加,由楞次定律知导体环将出现“阻碍”其增加的感应电流磁场,方向向上,由安培定则可判定电流方向为从上向下看是逆时针方向,又由左手定则可知导体环所受合力向左,导体环向左运动,D对.
4.如图所示,金属导轨上的导体棒ab在匀强磁场中沿导轨做下列哪种运动时,铜制线圈c中将有感应电流产生且被螺线管吸引( )
A.向右做匀速运动
B.向左做减速运动
C.向右做减速运动
D.向右做加速运动
当导体棒向右匀速运动时产生恒定的电流,线圈中的磁通量恒定不变,无感应电流出现,A错;
当导体棒向左减速运动时,由右手定则可判定回路中出现从b→a的感应电流且减小,由安培定则知螺线管中感应电流的磁场向左在减弱,由楞次定律知c中出现顺时针感应电流(从右向左看)且被螺线管吸引,B对;
同理可判定C对、D错.
5.(2012·
北京理综)物理课上,老师做了一个奇妙的“跳环实验”.如图,她把一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来后、将一金属套环置于线圈L上,且使铁芯穿过套环.闭合开关S的瞬间,套环立刻跳起.
某同学另找来器材再探究此实验.他连接好电路,经重复试验,线圈上的套环均未动.对比老师演示的实验,下列四个选项中,导致套环未动的原因可能是( )
A.线圈接在了直流电源上
B.电源电压过高
C.所选线圈的匝数过多
D.所用套环的材料与老师的不同
金属套环跳起的原因是开关S闭合时,套环上产生感应电流与通电螺线管上的电流相互作用而引起的.线圈接在直流电源上,S闭合时,金属套环也会跳起.电压越高,线圈匝数越多,S闭合时,金属套环跳起越剧烈.若套环是非导体材料,则套环不会跳起.故选项A、B、C错误,选项D正确.
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