电磁感应现象和楞次定律教师版.docx
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电磁感应现象和楞次定律教师版
第十二章电磁感应
一、教学大纲
内容与要求
说明
(1)楞次定律
(2)法拉第电磁感应定律
(3)动生电动势和感生电动势
本模块的学生必做实验有:
探究影响感应电流方向的因素
二、思维导图
第一节电磁感应现象楞次定律
一、概论
1.磁通量
(1)概念:
在磁感应强度为B的匀强磁场中,与磁场方向垂直的面积S与B的乘积。
(2)公式:
Φ=① BS 。
(3)单位:
1Wb=② 1T·m2 。
(4)公式的适用条件:
a.匀强磁场;b.磁感线的方向与平面垂直,即B⊥S。
(5)物理意义:
穿过面积S的③ 磁感线条数
2.产生感应电流的条件
(1)条件:
穿过闭合电路的磁通量④ 发生变化 。
(2)产生电磁感应现象的实质电磁感应现象的实质是产生⑤ 感应电动势 ,如果回路闭合则产生⑥
感应电流 ;如果回路不闭合,则只有⑦ 感应电动势 ,而无⑧ 感应电流 。
3.楞次定律
定义:
感应电流具有这样的方向,感应电流产生的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化,这就是楞次定律。
(增反减同)
二、专题一电磁感应现象
【题1】自主思考——判一判
(1)奥斯特发现了电流的磁效应;法拉第发现了电磁感应现象。
(√)
(2)闭合线圈和磁场发生相对运动,一定能产生感应电流。
(×)
(3)闭合线圈做切割磁感线运动,一定能产生感应电流。
(×)
(4)穿过闭合线圈的磁通量发生变化,一定能产生感应电流。
(√)
(5)只要闭合电路内有磁通量,闭合电路中就有感应电流产生。
(×)
(6)线框不闭合时,即使穿过线框的磁通量发生变化,线框中也没有感应电流产生。
(√)
【题2】
有一矩形线圈,线圈平面与磁场方向成
角,如图所示。
设磁感应强度为
,线圈面积为
,求穿过此平面的磁通量。
【题3】
如图所示,两个圆环
同心放置,且半径
,一条形磁铁置于两环的圆心处,且与圆环平面垂直,则
两环中磁通量
、
之间的关系为(A)
A.
B.
C.
D.无法确定
与
的大小关系
【题4】
如图所示,矩形线框水平放置,面积为
,磁感应强度
竖直向上。
若将线框以
为轴顺时针转过
,则此时穿过线框的磁通量为_________;若顺时针转过
,则磁通量的改变量为_________。
(设开始时穿过线框的磁通量为正)
1
;⑵
【题5】(多选)(2018北京市丰台区高二上期末)现将电池组、滑线变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关按如图11所示方式连接。
在开关闭合、线圈A放在线圈B中的情况下,某同学发现当他将滑线变阻器的滑动端P向左滑动时,电流计指针向右偏转。
由此可以推断(ABC)
A.滑线变阻器的滑动端P向右滑动时,电流计指针向左偏转
B.线圈A向上移动时,电流计指针向右偏转
C.断开开关时,电流计指针向右偏转
D.拔出线圈A中的铁芯时,电流计指针向左偏转
专题二电磁感应的产生条件
【题6】
(2018北京师大附中高二上期末)如图所示为“研究感应电流产生的条件”的实验装置,下列操作中,电流计的指针不会发生偏转的是(C)
A.将条形磁铁插入线圈的过程中
B.将条形磁铁从线圈中拔出的过程中
C.将条形磁铁放在线圈中不动
D.将条形磁铁从图示位置向左移动的过程中
【题7】关于产生感应电流的条件,下述说法正确的是(D)
A.位于磁场中的闭合线圈,一定能产生感应电流
B.闭合线圈和磁场发生相对运动,一定能产生感应电流
C.闭合线圈做切割磁感线运动一定能产生感应电流
D.穿过闭合线圈的磁感线条数发生变化,一定能产生感应电流
【题8】线圈在长直导线电流的磁场中,做如图的运动:
A向右平动,B向下平动,C绕轴转动(ad边向外),D从纸面向纸外作平动,E向上平动(E线圈有个缺口),线圈中有感应电流的是______(填代号)BCD
【题9】(多选)如图所示,矩形线框abcd由静止开始运动,若要使线框中产生感应电流,则线框的运动情况应该是( AD )
A.向右平动(ad边还没有进入磁场)
B.向上平动(ab边还没有离开磁场)
C.以bc边为轴转动(ad边还没有转入磁场)
D.以ab边为轴转动(转角不超过90°)
【题10】如图所示,矩形线框在磁场内做的各种运动中,能够产生感应电流的是( )
【解析】选B A中线圈运动时,穿过线圈的磁通量不变,无感应电流;C、D中线圈运动时穿过线圈的磁通量总为零,故无感应电流;只有B中,当线圈匀速转动时,穿过线圈的磁通量不断变化,故有电流产生,故选B。
【题11】(多选)如图所示,有一金属环和一条形磁铁,下列哪些过程环中会产生感应电流( ABC )
A.环不动,将磁铁插入环中
B.环不动,将磁铁从环中拔出
C.磁铁不动,将环套入磁铁
D.磁铁在环中与环保持相对静止并一起向下运动
【题12】如图所示的匀强磁场中有一个矩形闭合导线框。
在下列几种情况下,线框中是否产生感应电流?
(1)保持线框平面始终与磁感线垂直,线框在磁场中上下运动(图甲)。
(2)保持线框平面始终与磁感线垂直,线框在磁场中左右运动(图乙)。
(3)线框绕轴线AB转动(图丙)。
【解析】
(1)图甲中,线框在磁场中上下运动的过程中,穿过线框的磁通量没有发生变化,所以无感应电流产生。
(2)图乙中,线框在磁场中左右运动的过程中,尽管切割磁感线,但是穿过线框的磁通量也没变化,所以无感应电流产生。
(3)图丙中,线框绕AB转动,会使穿过线框的磁通量发生改变,有感应电流产生。
【题13】在图中,条形磁铁以速度v远离螺线管,螺线管中的感应电流的情况是( )
A.穿过螺线管中的磁通量增加,产生感应电流
B.穿过螺线管中的磁通量减少,产生感应电流
C.穿过螺线管中的磁通量增加,不产生感应电流
D.穿过螺线管中的磁通量减少,不产生感应电流
【解析】选B 条形磁铁从左向右远离螺线管的过程中,穿过线圈的原磁场方向向下,且磁通量在减小,所以能产生感应电流。
故选B。
【题14】
如图7所示,在纸面内放有一个条形磁铁和一个圆形线圈(位于磁铁正中央),下列情况中能使线圈中产生感应电流的是( D )
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.将磁铁绕垂直纸面的轴转动
D.将磁铁的N极转向纸外,S极转向纸内
专题三楞次定律
【题15】(2019北京海淀高二上期末)如图4所示,在垂直纸面向里、范围足够大的匀强磁场中,放置一个金属圆环,圆环平面与磁场方向垂直,若要使圆环中产生如图中箭头所示方向的瞬时感应电流,下列方法可行的是(A)
A.使匀强磁场均匀增强
B.使匀强磁场均匀减弱
C.使圆环向左或向右平动
D.使圆环向上或向下平动
【题16】如图所示,闭合导体环固定。
条形磁铁S极向下以初速度
沿过导体环圆心的竖直线下落过程,从上向下看,导体环中的感应电流方向如何?
【分析】从“阻碍磁通量变化”来看,当条形磁铁的中心恰好位于线圈M所在的水平面时,磁铁内部向上的磁感线都穿过了线圈,而磁铁外部向下穿过线圈的磁通量最少,所以此时刻穿过线圈M的磁通量最大。
因此全过程中原磁场方向向上,先增后减,感应电流磁场方向先下后上,感应电流先顺时针后逆时针。
从“阻碍相对运动”来看,线圈对磁铁应该是先排斥(靠近阶段)后吸引(远离阶段),把条形磁铁等效为螺线管,该螺线管中的电流是从上向下看逆时针方向的,根据“同向电流互相吸引,反向电流互相排斥”,感应电流方向应该是先顺时针后逆时针的,与前一种方法的结论相同。
【题17】如图所示,当S闭合与断开的瞬间,判断Q线圈中感应电流的方向。
【分析】在S闭合前,P中无电流,Q中无磁场;当S闭合的瞬间Q中要增加向下的磁场,则感应电流产生的磁场B′向上。
由安培定则得到感应电流I′由Q线圈的上端经线圈流向下端;检流计中电流由下向上。
之后当S断开的瞬间Q中磁通量要减小,则感应电流产生的磁场向下,由安培定则得到感应电流由Q线圈下端经线圈流向上端。
检流计中电流由上向下。
应用楞次定律是基本的判断方法,右手定则是在此基础上得出的,对于同一个问题有时用两种方法都可以很容易地判断出感应电流的方向。
【题18】(2018北京市朝阳区高二上期末)一个闭合导体圆环固定在水平桌面上,一根条形磁铁沿圆环的轴线运动,使圆环内产生了感应电流.下列四幅图中,产生的感应电流方向与条形磁铁的运动情况相吻合的是(D)
A.
B.
C.
D.
【题19】(2018北京市朝阳区高二上期末)下列情况中能产生感应电流的是( D )
A.如图甲所示,导体AB顺着磁感线运动
B.如图乙所示,条形磁铁插入线圈中不动时
C.如图丙所示,小螺线管A置于大螺线管B中不动,开关S一直接通时
D.如图丙所示,小螺线管A置于大螺线管B中不动,开关S一直接通,在移动变阻器滑片的过程中
【题20】
(2014朝阳高二(上)期末物理)如图,闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁,磁铁的N极朝下.当磁铁向下运动时(但未插入线圈内部)( B )
A.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同,磁铁与线圈相互吸引
B.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同,磁铁与线圈相互排斥
C.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反,磁铁与线圈相互吸引
D.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反,磁铁与线圈相互排斥
【题21】
如图所示,矩形线圈abcd由竖直方向下落后进入匀强磁场,判断线框进入磁场和出磁场时线框中感应电流的方向。
【分析】进入磁场时ab边切割磁感线,用右手定则判断出,其感应电流由a到b,线框中电流为逆时针方向,线框出磁场时cd边切割磁感线,由右手定则得到其中感应电流由d到c,此时线框中有顺时针方向电流。
三、作业
【题22】(2018北京师大附中高二上期末)如图所示,一金属圆环水平固定放置,现将一竖直的条形磁铁,在圆环上方沿圆环轴线无初速度释放,在条形磁铁穿过圆环的过程中,条形磁铁与圆环(C)
A.始终相互吸引
B.始终相互排斥
C.先相互吸引,后相互排斥
D.先相互排斥,后相互吸引
【题23】关于感应电流,下列说法中正确的是( D )
A.只要穿过线圈的磁通量发生变化,线圈中就一定有感应电流
B.只要闭合导线做切割磁感线运动,导线中就一定有感应电流
C.若闭合电路的一部分导体不做切割磁感线运动,闭合电路中一定没有感应电流
D.当穿过闭合电路的磁通量发生变化时,闭合电路中一定有感应电流
【题24】
(2019北京顺义区高二上期末)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处于同一平面内,让线框向右平动,线圈产生感应电流的方向是_.abcd或顺时针
【题25】(多选)某学生做观察电磁感应现象的实验,错将电流表、线圈A和B、滑动变阻器、蓄电池、电键用导线连接成如图的实验电路,则下列说法中正确的是( AD )
A.接通和断开电键时,电流表的指针都不发生偏转
B.接通和断开电键时,电流表指针偏转方向一正一反
C.电键接通,分别向左和向右移动滑动变阻器滑片时,
电流表指针偏转方向相同
D.电键接通,分别向左和向右移动滑动变阻器滑片时,
电流表指针都不发生偏转
【题26】(2019北京海淀高二上期末)某同学用如图15所示的实验器材来探究产生感应电流的条件。
(1)图中已经用导线将部分器材连接,请补充完成图中实物间的连线。
(2)若连接好实验电路并检查无误后,闭合开关的瞬间,观察到电流计指针发生偏转,说明线圈B(填“A”或“B”)中有了感应电流。
开关闭合后,他还进行了其他两项操作尝试,发现也产生了感应电流,请写出两项可能的操作:
①将滑动变阻器的滑片快速滑动;
②将线圈A(或铁芯)快速抽出/断开开关的瞬间。
。
【题27】(多选)(2018北京市昌平区高二上期末)如图9所示,一通电螺线管P水平放置,其左侧用绝缘丝线悬挂一轻质铝环Q,螺线管的中轴线通过铝环的中心并与铝环所在平面垂直。
当闭合开关S的瞬间(AC)
A.铝环中产生顺时针方向的感应电流(从右向左看)
B.铝环中产生逆时针方向的感应电流(从右向左看)
C.铝环向左摆动
D.铝环向右摆动
【题28】如图所示,圆线圈的轴线上有一通电直导线(电流不变)与线圈所在平面垂直,当线圈向右平动时,______感应电流产生(填“生有”或“无”,下同);当线圈向下运动时,______感应电流产生;当线圈绕任意直径转动时,______感应电流产生。
如果通电直导线不在线圈内而在线圈外,且线圈轴线仍与通电直导线垂直,则当线圈向右平动时,______感应电流产生;当线圈向下平动时,______感应电流产生;当线圈绕直径AB转动时,______感应电流产生。
(直径AB与通电直导线和线圈中轴线在同一平面内)
5.无,无,无,无,无,有
【题29】线框在如图所示的磁场中做各种运动,运动到图上所示的位置时,其中有感应电流产生的是__图,在图中标出电流方向。
1.C、D方向均为顺时针
【题30】根据楞次定律知感应电流的磁场一定是(C)
A.阻碍引起感应电流的磁通量B.与引起感应电流的磁场反向
C.阻碍引起感应电流的磁通量的变化D.与引起感应电流的磁场同向
【题31】(多选)如图所示,通电导线旁边同一平面有矩形线圈abcd。
则(ABC)
A.若线圈向右平动,其中感应电流方向是abcda
B.若线圈竖直向下平动,无感应电流产生
C.当线圈以ab边为轴转动时,其中感应电流方向是abcda
D.当线圈向导线靠近时,其中感应电流方向是abcda
【题32】在两条平行导线中通以大小相等的同向电流,如图所示。
在两根导线中间跟导线在同一平面内放一个矩形线框。
线框在两导线间从左向右匀速运动过程中,产生的感应电流的方向为(A)
A.顺时针方向
B.逆时针方向
C.先顺时针方向后逆时针方向
D.先逆时针方向后顺时针方向
【题33】
如图所示,匀强磁场垂直于圆形线圈指向纸里,a、b、c、d为圆形线圈上等距离的四点,现用外力作用在上述四点,将线圈拉成正方形。
设线圈导线不可伸长,且线圈仍处于原先所在的平面内,则在线圈发生形变的过程中(A)
A.线圈中将产生沿abcda方向的感应电流
B.线圈中将产生沿adcba方向的感应电流
C.线圈中产生感应电流的方向先是abcda,后是adcba
D.线圈中无感应电流产生
【题34】
如图所示,一平面线圈用细杆悬于P点,开始时细杆处于水平位置,释放后让它在如图所示的匀强磁场中运动。
已知线圈平面始终与纸面垂直,当线圈第一次通过位置工和位置Ⅱ时,顺着磁场方向看去,线圈中感应电流的方向分别为(B)
A.逆时针方向,逆时针方向
B.逆时针方向,顺时针方向
C.顺时针方向,顺时针方向
D.顺时针方向,逆时针方向
【题35】(多选)如图所示,线圈A与电源、开关相连。
线圈B与电阻R连接成闭合电路。
电键闭合、断开的瞬间,关于通过电阻R的电流方向判断正确的是(AD)
A.电键闭合瞬间,电流方向a到b
B.电键闭合瞬间,电流方向b到a
C.电键断开瞬间,电流方向a到b
D.电键断开瞬间,电流方向b到a
【题36】
如图所示,MN是一根固定的通电长直导线,电流方向如图所示,今将一金属线框abcd放在导线上,让线框的位置偏向导线左边,导线与线框彼此绝缘。
当导线中的电流突然增大时,则线框整体受力方向为(B)
A.由d指向a
B.由a指向d
C.由M指向N
D.由N指向M
【题37】以下是能产生电磁感应现象的实验。
(1)试连接电路,并思考如何才能产生电磁感应现象;
(2)若检流计的电流从右接线柱进入时,指针向右偏,回答下列问题。
如何才能产生如表中所示电流?
_____________________________________________________
若线圈的缠绕方向为
,如何才能产生如表中所示的电流?
______________________________________________________
若A线圈缠绕方向为
,B线圈为
,如何才能产生如表中所示的电流?
__________________________________
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