2022年高三物理復(fù)習(xí) 第9章 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 楞次定律學(xué)案
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1、2022年高三物理復(fù)習(xí) 第9章 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 楞次定律學(xué)案 一、概念規(guī)律題組 圖1 1.如圖1所示,通電直導(dǎo)線下邊有一個(gè)矩形線框,線框平面與直導(dǎo)線共面.若使線框逐漸遠(yuǎn)離(平動(dòng))通電導(dǎo)線,則穿過線框的磁通量將( ) A.逐漸增大 B.逐漸減小 C.保持不變 D.不能確定 2.下列情況中都是線框在磁場(chǎng)中切割磁感線運(yùn)動(dòng),其中線框中有感應(yīng)電流的是( ) 3.某磁場(chǎng)磁感線如圖2所示,有一銅線圈自圖示A處落至B處,在下落過程中,自上向下看,線圈中感應(yīng)電流的方向是( ) 圖2 A.始終順時(shí)針 B.始終逆時(shí)針 C.先順時(shí)針再逆
2、時(shí)針 D.先逆時(shí)針再順時(shí)針 圖3 4.如圖3所示,導(dǎo)線框abcd與通電直導(dǎo)線在同一平面內(nèi),直導(dǎo)線通有恒定電流并通過ad和bc的中點(diǎn),當(dāng)線框向右運(yùn)動(dòng)的瞬間,則( ) A.線框中有感應(yīng)電流,且按順時(shí)針方向 B.線框中有感應(yīng)電流,且按逆時(shí)針方向 C.線框中有感應(yīng)電流,但方向難以判斷 D.由于穿過線框的磁通量為零,所以線框中沒有感應(yīng)電流 二、思想方法題組 圖4 5.如圖4所示,蹄形磁鐵的兩極間,放置一個(gè)線圈abcd,磁鐵和線圈都可以繞OO′軸轉(zhuǎn)動(dòng),磁鐵如圖示方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),線圈的運(yùn)動(dòng)情況是( ) A.俯視,線圈順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)速與磁鐵相同 B.俯視,線圈逆時(shí)針
3、轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)速與磁鐵相同 C.線圈與磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同,但轉(zhuǎn)速小于磁鐵轉(zhuǎn)速 D.線圈靜止不動(dòng) 圖5 6.如圖5所示,光滑固定導(dǎo)軌M、N水平放置,兩根導(dǎo)體棒P、Q平行放置于導(dǎo)軌上,形成一個(gè)閉合回路,一條形磁鐵從高處下落接近回路時(shí)( ) A.P、Q將相互靠攏 B.P、Q將相互遠(yuǎn)離 C.磁鐵的加速度仍為g D.磁鐵的加速度小于g 一、楞次定律的含義及基本應(yīng)用 應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向的步驟: (1)確定原磁場(chǎng)方向; (2)明確閉合回路中磁通量變化的情況; (3)應(yīng)用楞次定律的“增反減同”,確定感應(yīng)電流的磁場(chǎng)的方向. (4)應(yīng)用安培定則,確定感應(yīng)電流的方向.
4、應(yīng)用楞次定律的步驟可概括為: 一原二變?nèi)兴穆菪? 根據(jù)楞次定律的基本含義,按步就班解題一般不會(huì)出錯(cuò). 【例1】 (xx·浙江·17)如圖6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(chǎng)中,有一質(zhì)量為m、阻值為 圖6 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(diǎn),并可繞O點(diǎn)擺動(dòng).金屬線框從右側(cè)某一位置由靜止開始釋放,在擺動(dòng)到左側(cè)最高點(diǎn)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.則線框中感應(yīng)電流的方向是( ) A.a(chǎn)→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→
5、b→a→d [規(guī)范思維] 圖7 [針對(duì)訓(xùn)練1] 某實(shí)驗(yàn)小組用如圖7所示的實(shí)驗(yàn)裝置來驗(yàn)證楞次定律.當(dāng)條形磁鐵自上而下穿過固定的線圈時(shí),通過電流計(jì)的感應(yīng)電流的方向是( ) A.a(chǎn)→G→b B.先a→G→b,后b→G→a C.b→G→a D.先b→G→a,后a→G→b 二、楞次定律拓展含義的應(yīng)用 感應(yīng)電流的效果總是阻礙產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因.具體有以下幾種情形: (1)當(dāng)回路中的磁通量發(fā)生變化時(shí),感應(yīng)電流的效果是阻礙原磁通量的變化. (2)當(dāng)出現(xiàn)引起磁通量變化的相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),感應(yīng)電流的效果是阻礙導(dǎo)體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng),即“來時(shí)拒,去時(shí)留”. (3)當(dāng)閉
6、合回路發(fā)生形變時(shí),感應(yīng)電流的效果是阻礙回路發(fā)生形變. (4)當(dāng)線圈自身的電流發(fā)生變化時(shí),感應(yīng)電流的效果是阻礙原來的電流發(fā)生變化. 【例2】 如圖8所示,粗糙水平桌面上有一質(zhì)量為m的銅質(zhì)矩形線圈.當(dāng)一豎直放置的條形磁鐵從線圈中線AB的正上方等高快速經(jīng)過時(shí),若線圈始終不動(dòng),則關(guān)于線圈受到的支持力FN及在水平方向上的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的判斷正確的是( ) 圖8 A.FN先小于mg后大于mg,運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)向左 B.FN先大于mg后小于mg,運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)向左 C.FN先小于mg后大于mg,運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)向右 D.FN先大于mg后小于mg,運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)向右 [規(guī)范思維]
7、 [針對(duì)訓(xùn)練2] 如圖9所示, 圖9 通電螺線管置于閉合金屬環(huán)a的軸線上,當(dāng)螺線管中電流I減小時(shí)( ) A.環(huán)有縮小的趨勢(shì)以阻礙原磁通量的減小 B.環(huán)有擴(kuò)大的趨勢(shì)以阻礙原磁通量的減小 C.環(huán)有縮小的趨勢(shì)以阻礙原磁通量的增大 D.環(huán)有擴(kuò)大的趨勢(shì)以阻礙原磁通量的增大 圖10 [針對(duì)訓(xùn)練3] (xx·上海物理·21)如圖10,金屬環(huán)A用輕繩懸掛,與長(zhǎng)直螺線管共軸,并位于其左側(cè),若變阻器滑片P向左移動(dòng),則金屬環(huán)A將向________(填“左”或“右”)運(yùn)動(dòng),并有________(填“收縮”或“擴(kuò)張”)趨勢(shì). 三、楞次定律、右手定則、左手定則、安培定則的綜合應(yīng)用 1.規(guī)律比
8、較 基本現(xiàn)象 應(yīng)用的定則或定律 運(yùn)動(dòng)電荷、電流產(chǎn)生磁場(chǎng) 安培定則 磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷、電流有作用力 左手定則 電磁 感應(yīng) 部分導(dǎo)體做切割磁感線的運(yùn)動(dòng) 右手定則 閉合回路的磁通量發(fā)生變化 楞次定律 2.應(yīng)用區(qū)別 關(guān)鍵是抓住因果關(guān)系: (1)因電而生磁(I→B)→安培定則; (2)因動(dòng)而生電(v、B→I)→右手定則; (3)因電而受力(I、B→F安)→左手定則. 3.相互聯(lián)系 (1)應(yīng)用楞次定律,必然要用到安培定則; (2)感應(yīng)電流受到安培力,有時(shí)可以先用右手定則確定電流的方向,再用左手定則確定安培力的方向,有時(shí)也可以直接應(yīng)用楞次定律的推論確定安培力的方
9、向. 圖11 【例3】 如圖11所示,水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動(dòng)的金屬棒PQ、MN,當(dāng)PQ在外力作用下運(yùn)動(dòng)時(shí),MN在磁場(chǎng)力的作用下向右運(yùn)動(dòng),則PQ所做的運(yùn)動(dòng)可能是( ) A.向右加速運(yùn)動(dòng) B.向左加速運(yùn)動(dòng) C.向右減速運(yùn)動(dòng) D.向左減速運(yùn)動(dòng) [規(guī)范思維] [針對(duì)訓(xùn)練4] 圖12 (xx·江蘇·2)如圖12所示,固定的水平長(zhǎng)直導(dǎo)線中通有電流I,矩形線框與導(dǎo)線在同一豎直平面內(nèi),且一邊與導(dǎo)線平行.線框由靜止釋放,在下落過程中( ) A.穿過線框的磁通量保持不變 B.線框中感應(yīng)電流方向保持不變 C.線框所受安培力
10、的合力為零 D.線框的機(jī)械能不斷增大 【基礎(chǔ)演練】 1.(xx·課標(biāo)全國(guó)·14)在電磁學(xué)的發(fā)展過程中,許多科學(xué)家做出了貢獻(xiàn).下列說法正確的是( ) A.奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流磁效應(yīng);法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象 B.麥克斯韋預(yù)言了電磁波;楞次用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在 C.庫(kù)侖發(fā)現(xiàn)了點(diǎn)電荷的相互作用規(guī)律;密立根通過油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)定了元電荷的數(shù)值 D.安培發(fā)現(xiàn)了磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用規(guī)律;洛倫茲發(fā)現(xiàn)了磁場(chǎng)對(duì)電流的作用規(guī)律 圖13 2.電阻R、電容C與一線圈連成閉合回路,條形磁鐵靜止于線圈的正上方,N極朝下,如圖13所示.現(xiàn)使磁鐵開始自由下落,在N極接近線圈上端的過程中,流過R的電流方向
11、和電容器極板的帶電情況是( ) A.從a到b,上極板帶正電 B.從a到b,下極板帶正電 C.從b到a,上極板帶正電 D.從b到a,下極板帶正電 圖14 3.直導(dǎo)線ab放在如圖14所示的水平導(dǎo)體框架上,構(gòu)成一個(gè)閉合回路.長(zhǎng)直導(dǎo)線cd和框架處在同一個(gè)平面內(nèi),且cd和ab平行,當(dāng)cd中通有電流時(shí),發(fā)現(xiàn)ab向左滑動(dòng).關(guān)于cd中的電流下列說法正確的是( ) A.電流肯定在增大,不論電流是什么方向 B.電流肯定在減小,不論電流是什么方向 C.電流大小恒定,方向由c到d D.電流大小恒定,方向由d到c 圖15 4.(xx·宿遷模擬)如圖15所示是一種延時(shí)開關(guān).S2閉合,當(dāng)
12、S1閉合時(shí),電磁鐵F將銜鐵D吸下,將C線路接通.當(dāng)S1斷開時(shí),由于電磁感應(yīng)作用,D將延遲一段時(shí)間才被釋放,則( ) A.由于A線圈的電磁感應(yīng)作用,才產(chǎn)生延時(shí)釋放D的作用 B.由于B線圈的電磁感應(yīng)作用,才產(chǎn)生延時(shí)釋放D的作用 C.如果斷開B線圈的電鍵S2,無延時(shí)作用 D.如果斷開B線圈的電鍵S2,延時(shí)將變長(zhǎng) 圖16 5.(xx·上??亟袑W(xué)模擬)繞有線圈的鐵芯直立在水平桌面上,鐵芯上套著一個(gè)鋁環(huán),線圈與電源、開關(guān)相連,如圖16所示.閉合開關(guān)的瞬間,鋁環(huán)跳起一定高度.保持開關(guān)閉合,下列現(xiàn)象正確的是( ) A.鋁環(huán)停留在這一高度,直到斷開開關(guān)鋁環(huán)回落 B.鋁環(huán)不斷升高,直到斷
13、開開關(guān)鋁環(huán)回落 C.鋁環(huán)回落,斷開開關(guān)時(shí)鋁環(huán)又跳起 D.鋁環(huán)回落,斷開開關(guān)時(shí)鋁環(huán)不再跳起 圖17 6.(xx·徐州市第三次模擬)如圖17所示,通電螺線管置于水平放置的兩根光滑平行金屬導(dǎo)軌MN和PQ之間,ab和cd是放在導(dǎo)軌上的兩根金屬棒,它們分別放在螺線管的左右兩側(cè).保持開關(guān)閉合,最初兩金屬棒處于靜止?fàn)顟B(tài),當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭向左滑動(dòng)時(shí),ab和cd棒的運(yùn)動(dòng)情況是( ) A.a(chǎn)b向左,cd向右 B.a(chǎn)b向右,cd向左 C.a(chǎn)b,cd都向右運(yùn)動(dòng) D.a(chǎn)b,cd都不動(dòng) 圖18 7.(xx·海南單科)一長(zhǎng)直鐵芯上繞有一固定線圈M,鐵芯右端與一木質(zhì)圓柱
14、密接,木質(zhì)圓柱上套有一閉合金屬環(huán)N,N可在木質(zhì)圓柱上無摩擦移動(dòng).M連接在如圖18所示的電路中,其中R為滑動(dòng)變阻器,E1和E2為直流電源,S為單刀雙擲開關(guān).下列情況中,可觀測(cè)到N向左運(yùn)動(dòng)的是( ) A.在S斷開的情況下,S向a閉合的瞬間 B.在S斷開的情況下,S向b閉合的瞬間 C.在S已向a閉合的情況下,將R的滑動(dòng)頭向c端移動(dòng)時(shí) D.在S已向a閉合的情況下,將R的滑動(dòng)頭向d端移動(dòng)時(shí) 圖19 8.如圖19所示,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中放有兩條平行的銅導(dǎo)軌,它們與大導(dǎo)線圈M相連接.要使小導(dǎo)線圈N獲得順時(shí)針方向的感應(yīng)電流,則放在導(dǎo)軌上的裸金屬棒ab的運(yùn)動(dòng)情況是(兩導(dǎo)線圈共面放置)( ) A.
15、向右勻速運(yùn)動(dòng) B.向左加速運(yùn)動(dòng) C.向右減速運(yùn)動(dòng) D.向右加速運(yùn)動(dòng) 【能力提升】 9.如圖20所示,通過水平絕緣傳送帶輸送完全相同的銅線圈,線圈等距離排列,且與傳送帶以相同的速度勻速運(yùn)動(dòng).為了檢測(cè)出個(gè)別未閉合的不合格線圈,讓傳送帶通過一固定勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,磁場(chǎng)方向垂直于傳送帶運(yùn)動(dòng)方向,根據(jù)穿過磁場(chǎng)后線圈間的距離,就能夠檢測(cè)出不合格線圈.通過觀察圖形,判斷下列說法正確的是( ) 圖20 A.若線圈閉合,進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),線圈相對(duì)傳送帶向后滑動(dòng) B.若線圈不閉合,進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),線圈相對(duì)傳送帶向后滑動(dòng) C.從圖中可以看出,第3個(gè)線圈是不合格線圈 D.從圖中可以看出
16、,第4個(gè)線圈是不合格線圈 題號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 答案 10.在“研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”的實(shí)驗(yàn)中,首先按圖21(a)接線,以查明電流表指針的偏轉(zhuǎn)方向與電流方向之間的關(guān)系.當(dāng)閉合S時(shí),觀察到電流表指針向左偏,不通電時(shí)電流表指針停在正中央.然后按圖(b)所示將電流表與副線圈B連成一個(gè)閉合回路,將原線圈A、電池、滑動(dòng)變阻器和電鍵S串聯(lián)成另一個(gè)閉合電路. (1)S閉合后,將螺線管A(原線圈)插入螺線管B(副線圈)的過程中,電流表的指針將________偏轉(zhuǎn). (2)線圈A放在B中不動(dòng)時(shí),指針將________偏轉(zhuǎn). (3)
17、線圈A放在B中不動(dòng),將滑動(dòng)變阻器的滑片P向左滑動(dòng)時(shí),電流表指針將________偏轉(zhuǎn).(選填“向左”、“向右”或“不”) 圖21 圖22 11.如圖22所示,勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域?qū)挒閐,一正方形線框abcd的邊長(zhǎng)為l,且l>d,線框以速度v通過磁場(chǎng)區(qū)域,從線框進(jìn)入到完全離開磁場(chǎng)的時(shí)間內(nèi),線框中沒有感應(yīng)電流的時(shí)間是多少? 圖23 12.如圖23所示是家庭用的“漏電保護(hù)器”的關(guān)鍵部分的原理圖,其中P是一個(gè)變壓器鐵芯,入戶的兩根電線(火線和零線)采用雙線繞法,繞在鐵芯的一側(cè)作為原線圈,然后再接入戶內(nèi)的用電器.Q是一個(gè)脫扣開關(guān)的控制部分
18、(脫扣開關(guān)本身沒有畫出,它是串聯(lián)在本圖左邊的火線和零線上,開關(guān)斷開時(shí),用戶的供電被切斷),Q接在鐵芯另一側(cè)副線圈的兩端a、b之間,當(dāng)a、b間沒有電壓時(shí),Q使得脫扣開關(guān)閉合,當(dāng)a、b間有電壓時(shí),脫扣開關(guān)立即斷開,使用戶斷電. (1)用戶正常用電時(shí),a、b之間有沒有電壓?為什么? (2)如果某人站在地面上,手誤觸火線而觸電,脫扣開關(guān)是否會(huì)斷開?為什么? 學(xué)案44 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 楞次定律 【課前雙基回扣】 1.B 2.BC 3.C [自A落至圖示位置時(shí),穿過線圈的磁通量增加,磁場(chǎng)方向向上,則感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與之相反,即向下,故可由安培定則判斷線
19、圈中感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針;自圖示位置落至B點(diǎn)時(shí),穿過線圈的磁通量減少,磁場(chǎng)方向向上,則感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與之相同,即向上,故可由安培定則判斷線圈中感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針,選C.] 4.B [此題可用兩種方法求解,借此感受右手定則和楞次定律分別在哪種情況下更便捷. 方法一:首先由安培定則判斷通電直導(dǎo)線周圍的磁場(chǎng)方向(如下圖所示),因ab導(dǎo)線向右做切割磁感線運(yùn)動(dòng),由右手定則判斷感應(yīng)電流由a→b,同理可判斷cd導(dǎo)線中的感應(yīng)電流方向由c→d,ad、bc兩邊不做切割磁感線運(yùn)動(dòng),所以整個(gè)線框中的感應(yīng)電流是逆時(shí)針方向的. 方法二:首先由安培定則判斷通電直導(dǎo)線周圍的磁場(chǎng)方向(如右圖所示),由對(duì)稱性
20、可知合磁通量Φ=0;其次當(dāng)導(dǎo)線框向右運(yùn)動(dòng)時(shí),穿過線框的磁通量增大(方向垂直向里),由楞次定律可知感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外,最后由安培定則判斷感應(yīng)電流沿逆時(shí)針方向,故B選項(xiàng)正確.] 5.C [本題“原因”是磁鐵有相對(duì)線圈的運(yùn)動(dòng),“效果”便是線圈要阻礙兩者的相對(duì)運(yùn)動(dòng),線圈阻止不了磁鐵的運(yùn)動(dòng),由“來拒去留”知,線圈只好跟著磁鐵同向轉(zhuǎn)動(dòng);如果二者轉(zhuǎn)速相同,就沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng),線圈就不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)了,故答案為C.] 6.AD [根據(jù)楞次定律,感應(yīng)電流的效果是總要阻礙產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因,本題中“原因”是回路中磁通量的增加,P、Q可通過縮小面積的方式進(jìn)行阻礙,故可得A正確.由“來拒去留”得回路電流受到向下的
21、力的作用,由牛頓第三定律知磁鐵受向上的作用力,所以磁鐵的加速度小于g,選A、D.] 思維提升 1.磁通量的大小與線圈匝數(shù)無關(guān).磁通量的變化量為末態(tài)磁通量減初態(tài)磁通量,即:ΔΦ=Φ2-Φ1. 2.無論回路是否閉合.只要穿過線圈平面的磁通量發(fā)生變化,線圈中就產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體就相當(dāng)于電源. 3.楞次定律的理解:①感應(yīng)電流的磁場(chǎng)起阻礙作用;②阻礙原磁通量的變化;③阻礙不是阻止,最終要發(fā)生變化;④阻礙的形式:“來拒去留”“增反減同” 4.導(dǎo)線切割磁感線用右手定則來進(jìn)行判斷: 伸開右手,使拇指與其余四個(gè)手指垂直,并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi),讓磁感線從掌心進(jìn)入,并使
22、拇指指向?qū)Ь€運(yùn)動(dòng)的方向,這時(shí)四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向. 【核心考點(diǎn)突破】 例1 B [由楞次定律可知,在線框從右側(cè)擺動(dòng)到O點(diǎn)正下方的過程中,向上的磁通量在減小,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向相同(即向上),再根據(jù)安培定則可以判斷感應(yīng)電流的方向沿a→d→c→b→a,同理,可知線框從O點(diǎn)正下方向左側(cè)擺動(dòng)的過程,電流方向沿a→d→c→b→a,故選B.] [規(guī)范思維] (1)在判斷感應(yīng)電流的方向時(shí),分析磁通量的變化只需看穿過平面的磁感線的條數(shù)即可,還要注意磁感線是從正面穿入還是從正面穿出(正面是為了分析問題事先選定的). (2)根據(jù)楞次定律的基本含義,按步就班(一原二變?nèi)兴穆菪?解題一般
23、不會(huì)出錯(cuò). 例2 D [條形磁鐵從線圈正上方等高快速經(jīng)過時(shí),通過線圈的磁通量先增加后減?。?dāng)通過線圈的磁通量增加時(shí),為阻礙其增加,在豎直方向上線圈有向下運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì),所以線圈受到的支持力大于重力,在水平方向上有向右運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì);當(dāng)通過線圈的磁通量減小時(shí),為阻礙其減小,在豎直方向上線圈有向上運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì),所以線圈受到的支持力小于重力,在水平方向上有向右運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì).綜上所述,線圈受到的支持力先大于重力后小于重力,運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)總是向右.] [規(guī)范思維] 本題是根據(jù)楞次定律的第二種描述解題的.根據(jù)磁通量的增、減,利用阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)來分析水平方向和豎直方向上安培力的方向.楞次定律的幾種表述情況,都可歸納為阻礙產(chǎn)
24、生感應(yīng)電流的原因. 例3 BC [設(shè)PQ向右運(yùn)動(dòng),用右手定則和安培定則判定可知穿過L1的磁感線方向向上.若PQ向右加速運(yùn)動(dòng),則穿過L1的磁通量增加,用楞次定律判定可知通過MN的感應(yīng)電流方向是N→M,對(duì)MN用左手定則判定,可知MN向左運(yùn)動(dòng),可見A選項(xiàng)不正確.若PQ向右減速運(yùn)動(dòng),則穿過L1的磁通量減少,用楞次定律判定可知通過MN的感應(yīng)電流方向是M→N,對(duì)MN用左手定則判定,可知MN是向右運(yùn)動(dòng),可見C正確.同理設(shè)PQ向左運(yùn)動(dòng),用上述類似的方法可判定B正確,而D錯(cuò)誤.] [規(guī)范思維] 由導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)分析產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向時(shí)用右手定則,由電流分析所受安培力的方向時(shí),用左手定則.安培定則又稱右手螺旋定則,
25、用來判斷電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向,它們的作用及操作方法都不同,學(xué)習(xí)時(shí)要明確區(qū)分. [針對(duì)訓(xùn)練] 1.D [①確定原磁場(chǎng)的方向:條形磁鐵在穿入線圈的過程中,磁場(chǎng)方向向下. ②明確閉合回路中磁通量變化的情況:向下的磁通量增加. ③由楞次定律的“增反減同”可知:線圈中的感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向向上. ④應(yīng)用右手定則可以判斷感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針(俯視),即:電流的方向從b→G→a. 同理可以判斷出條形磁鐵穿出線圈的過程中,向下的磁通量減小,由楞次定律可得:線圈中將產(chǎn)生順時(shí)針的感應(yīng)電流(俯視),即:電流的方向從a→G→b.] 2.A [由于I減小,穿過閉合金屬環(huán)的磁通量變小,通電螺線管在環(huán)a的軸
26、線上,所以環(huán)通過縮小面積來阻礙原磁通量的減小,所以A正確.] 3.左 收縮 解析 變阻器滑片P向左移動(dòng),電阻變小,電流變大,根據(jù)楞次定律,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原電流的磁場(chǎng)方向相反,相互排斥,則金屬環(huán)A將向左移動(dòng),因磁通量增大,金屬環(huán)A有收縮的趨勢(shì). 4.B [直線電流的磁場(chǎng)離導(dǎo)線越遠(yuǎn),磁感線越稀疏,故線圈在下落過程中磁通量一直減小,A錯(cuò);由于上、下兩邊電流相等,上邊磁場(chǎng)較強(qiáng),線框所受合力不為零,C錯(cuò);由于電磁感應(yīng),一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能,機(jī)械能減小,D錯(cuò).] 思想方法總結(jié) 1.感應(yīng)電流方向的判斷方法: 方法一:右手定則(適用于部分導(dǎo)體切割磁感線) 方法二:楞次定律 楞次定律
27、的應(yīng)用步驟 2.(1)若導(dǎo)體不動(dòng),回路中磁通量變化,應(yīng)該用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向而不能用右手定則. (2)若是回路中一部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電流,用右手定則判斷較為簡(jiǎn)單,用楞次定律進(jìn)行判定也可以,但較為麻煩. 3.電磁感應(yīng)現(xiàn)象、楞次定律等知識(shí)與生產(chǎn)、生活聯(lián)系比較密切,如電磁阻尼現(xiàn)象、延時(shí)開關(guān)等.這類題目往往以生產(chǎn)、生活實(shí)踐和高新技術(shù)為背景,提出問題,并要求學(xué)生用所學(xué)知識(shí)去解決問題.解決問題的關(guān)鍵是認(rèn)真讀題,弄清物理情景,建立正確的物理模型,再用相關(guān)的物理規(guī)律求解. 【課時(shí)效果檢測(cè)】 1.AC [赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在,B錯(cuò);安培發(fā)現(xiàn)了磁場(chǎng)對(duì)電流的作用規(guī)律;洛倫茲
28、發(fā)現(xiàn)了磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用規(guī)律,D錯(cuò).] 2.D [當(dāng)N極接近線圈的上端時(shí),線圈中的磁通量增大,由楞次定律可知感應(yīng)電流的方向,且流經(jīng)R的電流為從b到a,電容器下極板帶正電.] 3.B [此題利用楞次定律的第二種描述比較方便,導(dǎo)線ab向左滑動(dòng),說明回路中的磁通量在減小,即cd中的電流在減小,與電流的方向無關(guān),故B正確.] 4.BC [S1斷開時(shí),A線圈中電流消失,磁通量減少,B線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流,阻礙線圈中磁通量的減少,A錯(cuò),B對(duì);若斷開S2,B線圈中無感應(yīng)電流,磁通量立即減為零,不會(huì)有延時(shí)作用,C對(duì),D錯(cuò).] 5.D [在閉合開關(guān)的瞬間,鋁環(huán)的磁通量增加,鋁環(huán)產(chǎn)生感應(yīng)電流,由楞次定律的
29、第二種描述可知,鋁環(huán)受到向上的安培力跳起一定高度,當(dāng)保持開關(guān)閉合時(shí),回路中電流不再增加,鋁環(huán)中不再有感應(yīng)電流,不再受安培力,將在重力作用下回落,所以A、B均錯(cuò)誤;鋁環(huán)回落后,斷開開關(guān)時(shí),鋁環(huán)中因磁通量的變化產(chǎn)生感應(yīng)電流,使鋁環(huán)受到向下的安培力,不會(huì)再跳起,所以C錯(cuò)誤,D正確.] 6.A [由楞次定律可知A正確.] 7.C [由楞次定律的第二種描述可知:只要線圈中電流增強(qiáng),即穿過N的磁通量增加,N就會(huì)受排斥而向右運(yùn)動(dòng),只要線圈中電流減弱,即穿過N的磁通量減少,N就會(huì)受吸引而向左運(yùn)動(dòng).故選項(xiàng)C正確.] 8.BC [欲使N產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向應(yīng)垂直紙面向里,由楞次定律可
30、知有兩種情況:一是M中有順時(shí)針方向逐漸減小的電流,使其在N中的磁場(chǎng)方向向里,且磁通量在減??;二是M中有逆時(shí)針方向逐漸增大的電流,使其在N中的磁場(chǎng)方向向外,且磁通量在增大.因此,根據(jù)右手定則,對(duì)于前者,應(yīng)使ab減速向右運(yùn)動(dòng);對(duì)于后者,則應(yīng)使ab加速向左運(yùn)動(dòng).故應(yīng)選B、C.] 9.AC [若線圈閉合,進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),由于產(chǎn)生感應(yīng)電流,根據(jù)楞次定律可判斷線圈相對(duì)傳送帶向后滑動(dòng),故A正確;若線圈不閉合,進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,故線圈相對(duì)傳送帶不發(fā)生滑動(dòng),故B錯(cuò)誤;從圖中可以看出,第3個(gè)線圈是不合格線圈,C正確.] 10.(1)向右 (2)不 (3)向右 11. 解析 從線框進(jìn)入磁場(chǎng)到完全離開
31、磁場(chǎng),只有線框bc邊運(yùn)動(dòng)至磁場(chǎng)右邊緣至ad邊運(yùn)動(dòng)至磁場(chǎng)左邊緣的過程中無感應(yīng)電流. 此過程的位移為:l-d 故線框中沒有感應(yīng)電流的時(shí)間為:t= 12.見解析 解析 (1)用戶正常用電時(shí),a、b之間沒有電壓,因?yàn)殡p線繞成的初級(jí)線圈的兩根導(dǎo)線中的電流總是大小相等、方向相反,穿過鐵芯的磁通量總為零,副線圈中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì). (2)會(huì)斷開,因?yàn)槿苏驹诘孛嫔鲜终`觸火線,電流通過火線和人體流向大地,不通過零線,這樣變壓器的鐵芯中就會(huì)有磁通量的變化,從而在副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),即a、b間有電壓,脫扣開關(guān)就會(huì)斷開. 易錯(cuò)點(diǎn)評(píng) 1.在第2題中,產(chǎn)生感應(yīng)電流的是右邊的線圈,它是電源. 許多同學(xué)誤認(rèn)為是電容器C在放電,使線圈中有電流,造成失誤. 2.在第5題中,有同學(xué)往往認(rèn)為通電線圈好似一個(gè)電動(dòng)機(jī),只要它通電,就能使鋁環(huán)停在一定高度,屬于沒有真正理解電磁感應(yīng)現(xiàn)象.真正的現(xiàn)象應(yīng)是:閉合瞬間,鋁環(huán)跳起,電流穩(wěn)定后,鋁環(huán)是落下的,當(dāng)電鍵斷開時(shí),是不會(huì)跳起的. 3.在第8題中,注意思維的順序,分清誰(shuí)是原因——ab的加、減速運(yùn)動(dòng),誰(shuí)是結(jié)果——N中產(chǎn)生感應(yīng)電流. 4.在第11題中,一定要注意條件:l>d.
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