高考物理 知识复习与检测 第九章 电磁感应 第1讲 电磁感应现象 楞次定律
(新课标)高考物理大一轮复习-第9章 电磁感应 第1节 电磁感应现象 楞次定律课件
A.若固定ab,使cd向右滑动,则abdc回路有电流,电流方 向为a→b→d→c→a
B.若ab、cd以相同的速度一起向右滑动,则abdc回路有电 流,电流方向为a→c→d→b→a
C.若ab向左、cd向右同时运动,则abdc回路中的电流为零 D.若ab、cd都向右运动,且两杆速度vcd>vab,则abdc回路 有电流,电流方向为a→c→d→b→a
感应电流方向判断的两点注意 (1)楞次定律可应用于磁通量变化引起感应电流的各种情况 (包括一部分导体切割磁感线运动的情况). (2)右手定则只适用于一段导体在磁场中做切割磁感线运动的 情景,是楞次定律的一种特殊情况.
考点三 “三定则、一定律”的理解及应用
1.“三个定则、一个定律”的应用对比:
名称
三、感应电流方向的判断 1.右手定则:伸开右手,使拇指与其余四个手 指 垂直 ,并且都与手掌在同一个平面内;让磁感 线从掌心垂直进入,并使拇指指向 导线运动 的方 向,这时四指所指的方向就是 感应电流 的方 向.如右图所示.
2.楞次定律 内容:感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要 阻碍 引起感应电流的 磁通量 的变化.
主干回顾 夯基固源 考点透析 题组冲关
课时规范训练
考纲展示 1.电磁感应现象 2.磁通量 3.法拉第电磁感 应定律 4.楞次定律
5.自感、涡流
要求 Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅱ
Ⅰ
复习定位
1.本章是高考考查的热点.考题既有选择 题又有计算题,选择题主要以电磁感应现 象的定性分析和图象问题等为主,计算题 主要以学科内的力、电综合题为主. 2.本章的复习应注意以下三点: (1)应用楞次定律和右手定则判断感应电流 的方向. (2)结合各种图象(如Φ-t图象、B-t图象和 i-t图象),考查感应电流的产生条件及其 方向的判定,导体切割磁感线产生感应电 动势的计算. (3)电磁感应现象与磁场、电路、力学等知 识的综合,以及电磁感应与实际相结合的 题目.
高考物理第一轮复习 第九章 电磁感应 第1节 电磁感应现象 楞次定律
第1节 电磁感应现象 楞次定律
[多角练通] 1. (2015·四川自贡一诊)长直导线与闭合金属线框位
于同一平面内,长直导线中的电流 i 随时间 t 的 图 9-1-3
变化关系如图 9-1-3 所示。在 0~T2时间内,直导线中电流向
上。则在T2~T 时间内,线框中感应电流的方向与所受安培
力情况是
的实验中,能观察到感应电流的是
()
A.将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路,然后观察
电流表的变化
B.在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈,然后观察
电流表的变化
C.将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接,往线圈
中插入条形磁铁后,再到相邻房间去观察电流表的变化
D.绕在同一铁环上的两个线圈,分别接电源和电流表,在给
选择、 计算
将以法拉第电磁感应定 律为核心,考查与之相 关的力、电综合问题。
明 将重点考查学生的分析
热 综合能力及运用数学知
四、电磁感
点 识解决物理问题的能力,
应的动力学
选择、 在复习过程中还要多关
和能量综合
计算
注电磁感应现象与现代
问题
科技生活相结合的新
情景题目。
精品课件
第1节
第1节 电磁感应现象 楞次定律
如运动学、力学、能量、电路、
图像等知识与电磁感应结合的问
题,一般难度较大,分值较高。
精品课件
考 点 内 容 要求 题型
把握考情
法拉 第电 磁感 Ⅱ 应定 二、法拉 律 第电磁感 应定律自 感和涡流 自感、
Ⅰ 涡流
从近几年高考试题来看,高
考对本章内容的考查,重点
有感应电流的产生、感应电
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
第九章电磁感应第1讲电磁感应现象楞次定律一、电磁感应现象1.电磁感应现象当穿过闭合电路的磁通量发生变化时,电路中有感应电流产生的现象.2.产生感应电流的条件及情形(1)条件①电路闭合.②磁通量发生变化,即ΔΦ≠0.(2)情形①闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动.②穿过闭合电路的磁通量发生变化.3.产生电磁感应现象的实质穿过电路的磁通量发生变化,电路中就会产生感应电动势.如果电路闭合,则有感应电流;如果电路不闭合,则只有感应电动势而无感应电流.二、楞次定律1.关于产生感应电流的条件,以下说法中正确的是( )A.闭合电路在磁场中运动,闭合电路中就一定会有感应电流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: D2.下图中能产生感应电流的是( )解析: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.答案: B3.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解析: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.答案: B4.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→aB.d→c→b→a→dC.先是d→c→b→a→d,后是a→b→c→d→aD.先是a→b→c→d→a,后是d→c→b→a→d解析: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.答案: B5.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解析: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.答案: C对电磁感应现象的理解及判断1.发生电磁感应现象的条件穿过电路的磁通量发生变化.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BD.ab向右运动,同时增大磁感应强度B和θ角(0°<0<90°)解析:设此时回路面积为S,据题意,磁通量Φ=BS cos θ,A选项中,S增大,θ减小,即cos θ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cos θ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,cos θ减小,则Φ可能不变,D错.答案: 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接通或断开的瞬间解析: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.答案:ACD楞次定律的应用楞次定律中“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→bB.先a→G→b,后b→G→aC.b→G→aD.先b→G→a,后a→G→b解析:(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.答案: D1.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:(2013·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→cB.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→aC.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v cd>v ab,则abdc回路有电流,电流方向由c→d→b→a解析: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v cd>v ab,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.答案: D楞次定律的拓展应用对楞次定律中“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F T1和F T2,重力加速度大小为g,则( )A.F T1>mg,F T2>mgB.F T1<mg,F T2<mgC.F T1>mg,F T2<mgD.F T1<mg,F T2>mg解析: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F T1>mg,F T2>mg,A项正确.答案: A3-1: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gD.磁铁的加速度小于g解析: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.答案:AD1.“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 .向左减速运动解析: 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――――→左手定则MN 中的感应电流由M →N ――――→安培定则L 1中感应电流的磁场方向向上――――→楞次定律⎩⎪⎨⎪⎧L 2中磁场方向向上减弱L 2中磁场方向向下增强;若L 2中磁场方向向上减弱――――→安培定则PQ 中电流为Q →P 且减小――――→右手定则向右减速运动;若L 2中磁场方向向下增强――――→安培定则PQ 中电流为P →Q 且增大――――→右手定则向左加速运动.答案: 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解析: 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 .答案: AD1.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边为轴转动解析: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.答案: C2.(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,后逆时针解析: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.答案: C3.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;从上向下看,电流方向是顺时针方向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;从上向下看,电流方向是逆时针方向解析: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.答案: D4.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.向右做加速运动解析: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.答案:BC5.(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解析: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.答案: D。
高考物理总复习必修部分第9章电磁感应第1讲电磁感应现象楞次定律
解析 闭合开关后,A 产生交变磁场,B 的磁通量变化,小灯珠通电后可能发光,选项 A 正确、C 错 误;闭合开关后再将 B 线圈靠近 A,B 的磁通量变化率增大,产生的感应电动势更大,小灯珠更亮,选项 B 错误;闭合开关后小灯珠不发光,将滑动变阻器滑片左移后,A 中电流减小,B 的磁通量变化率减小,小 灯珠不会发光,选项 D 错误。
A.在 S 断开的情况下,S 向 a 闭合的瞬间 B.在 S 断开的情况下,S 向 b 闭合的瞬间 C.在 S 已向 a 闭合的情况下,将 R 的滑动头向 c 端移动时 D.在 S 已向 a 闭合的情况下,将 R 的滑动头向 d 端移动时
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解析 由楞次定律的推论可知,金属环 N 的运动趋势或运动总是阻碍磁通量的变化,只要 N 的磁通量 增加,就向右运动,N 的磁通量减小,就向左移动,只有这样才阻碍 N 的磁通量变化,所以只有 C 选项正 确。
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总结升华 判断是否产生感应电流的方法
①确定所研究回路;②看 Φ 能否变化;③回路是否闭合;②③同时满足可产生感应电流
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1.如图所示,A 为多匝线圈,与开关、滑动变阻器相连后接入 M、N 间的交流电源,B 为一接有小灯珠 的闭合多匝线圈,下列关于小灯珠发光说法正确的是( )
A.闭合开关后小灯珠可能发光 B.若闭合开关后小灯珠发光,则再将 B 线圈靠近 A,则小灯珠变暗 C.闭合开关瞬间,小灯珠才能发光 D.若闭合开关后小灯珠不发光,将滑动变阻器滑片左移后,小灯珠可能会发光
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6.[利用楞次定律的推论,对“阻碍”的理解]一长直铁芯上绕有一固定线圈 M,铁芯右端与一木质圆柱密 接,木质圆柱上套有一闭合金属环 N,N 可在木质圆柱上无摩擦移动。
高三一轮复习,第九章第一讲-电磁感应现象-楞次定律
第九章电磁感应第1讲电磁感应现象、楞次定律【学习目标】1、掌握磁通量的概念,能够判断回路磁通量变化情况。
2、会用楞次定律或右手定则判断感应电流的方向。
3、理解楞次定律中“阻碍”的含义,能从能量转化守恒的角度去理解楞次定律的本质含义。
【自主再现】一、磁通量1.概念:磁感应强度B与面积S的_______.2.计算(1)公式:Φ=_______.(2)适用条件:①匀强磁场;②S是_______磁场中的有效面积.(3)单位:韦伯(Wb),1 Wb=_______.3.意义:可以形象的理解为磁通量就是穿过某一面积的磁感线的_______.4.标矢性:磁通量是_______,但有正、负.二、电磁感应1.电磁感应现象当穿过闭合电路的_______发生变化时,电路中有电流产生,这种现象称为电磁感应现象.2.产生感应电动势和感应电流的条件(1)产生感应电动势的条件无论回路是否闭合,只要穿过线圈平面的磁通量发生_______,回路中就有感应电动势.产生感应电动势的那部分导体相当于_______.(2)产生感应电流的条件①电路闭合.②磁通量变化.三、感应电流方向的判断1.右手定则:伸开右手,使拇指与其余四个手指______并且都与手掌在同一个平面内;让磁感线从掌心垂直进入,并使拇指指向__________的方向,这时四指所指的方向就是__________的方向.2.楞次定律:感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要______引起感应电流的__________的变化.【探究应用】一、对磁通量的理解例1、如图所示,有两个同心放置且共面的金属圆环,条形磁铁穿过圆心且与两环面垂直,比较通过两环的磁通量Φa、Φb,则( )A.Φa>Φb B.Φa=ΦbC.Φa<Φb D.无法判断Δ解题规律1、磁通量虽是标量,但有正负之分。
2、面积S的含义:S不一定是某个线圈的实际面积,而是线圈在垂直磁场方向的有效面积。
3、多匝线圈的磁通量:多匝线圈内磁通量的大小与线圈匝数无关,因为不论线圈匝数多少,穿过线圈的磁感线条数是相同的,而磁感线条数可表示磁通量的大小二、感应电流方向的判定例2、如图是验证楞次定律实验的示意图,竖直放置的线圈固定不动,将磁铁从线圈上方插入或拔出,线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流.各图中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况,请判断各感应电流方向表示是否正确。
高考物理总复习 第九章第一节 电磁感应现象 楞次定律课件 新人教版选修32
2.楞次定律的推广 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”.
三、感应电流方向的判断 1.右手定则:伸开右 手,使拇指与其余四个 手指_垂__直___,并且都与 手掌在同一个平面内; 图9-1-1 让磁感线从掌心垂直进入,并使拇指指
向_导__线_运__动_____的方向,这时四指所 指的方向就是感__应_电__流______的方 向.如图9-1-1所示.
2.楞次定律
(4)应用安培定则可以判断感应电流的 方向为逆时针(俯视),即:从b→G→a. 同理可以判断出条形磁铁穿出线圈过 程中,向下的磁通量减小,由楞次定 律可得:线圈中将产生顺时针的感应 电流(俯视),电流从a→G→b.
【答案】 D 【规律总结】 利用楞次定律确定感 应电流方向时,首先要弄清原磁场的 方向、磁通量如何变化,再确定感应 电流的磁场,然后利用安培定则确定 感应电流方向.
A.由顺时针方向变为逆时针方向 B.由逆时针方向变为顺时针方向 C.由顺时针方向变为逆时针方向, 再变为顺时针方向 D.由逆时针方向变为顺时针方向, 再变为逆时针方向
解析:选D.将一个周期分为四个阶段, 对全过程的分析列表如下:
时间段
长直导 线中电
流
线框中磁 通量
感应电 流的磁
场
感应电 流方向
0~T/4
即时应用 2.(2011·高考上海卷) 如图9-1-3,磁场垂 直于纸面,磁感应强 度在竖直方向均匀分 图9-1-3 布,水平方向非均匀分布.一铜制圆 环用丝线悬挂于O点,将圆环拉至位
高考物理总复习 第9章 第1讲 电磁感应现象 楞次定律课件 新人教版
1.如图所示,在竖直向下足够大的匀强磁场中,有一闭合导体 环,环面与磁场垂直.当导体环在磁场中完成下述运动时,可能产 生(chǎnshēng)感应电流的是( )
A.导体环保持水平在磁场中向上或向下运动 B.导体环保持水平向左或向右加速平动 C.导体环绕垂直环面、通过环心的轴转动 D.导体环以一条直径为轴,在磁场中转动
2.楞次定律(lénɡ cìdìnɡ lǜ)中“阻碍”的含义
第十一页,共32页。
3.楞次定律的推广含义 (1)阻碍原磁通量的变化——“增反减同”. (2)阻碍(导体(dǎotǐ)的)相对运动——“来拒去留”. (3)磁通量增加,线圈面积“缩小”,磁通量减小,线圈面积 “扩张”. (4)阻碍线圈自身电流的变化(自感现象).
第二页,共32页。第三页,共2页。知识点一 电磁感应现象
1.电磁感应现象
当 穿 过 闭 合 电 路 的 磁通量
发生变化时,电路中有
感应电流(gǎnyìng diàn 产liú生) (chǎnshēng)的现象.
2.产生(chǎnshēng)感应电流的条件及情形
(1)条件:①电路闭合(bìh;é)② 磁通量发生变化,即ΔΦ≠0. (2)情形:①闭合电路的一部分导体在磁场内做 切割磁感线
A.向右匀速运动(yúnsùyùndòng) B.向左加速运动 C.向右减速运动 D.向右加速运动
第三十一页,共32页。
解析:欲使N线圈中产生顺时针的感应电流,感应电流的磁场 方向垂直于纸面向里,由楞次定律可知有两种情况:一是M中有顺 时针方向的逐渐减小的电流,该电流产生的穿过N线圈的磁通量在 减少;二是M中有逆时针方向的逐渐增大的电流,该电流产生的穿 过N线圈的磁通量在增大.因此,对于第一种情况,应使ab减速向 右运动;对于第二种情况,应使ab加速向左运动.当ab匀速运动 时,在M中产生的感应电流是稳定的,穿过N线圈的磁通量不再变 化,N中无感应电流.故选项B、C正确(zhèngquè).
高三物理第九章电磁感应第1课时电磁感应现象楞次定律课件
2.应用楞次定律判断感应电流方向的步骤: (1)确定原磁场的方向; (2)明确回路中磁通量变化情况; (3)应用楞次定律的“增反减同”,确立感应电流 磁场的方向; (4)应用安培定则,确定感应电流的方向.
3.楞次定律和右手定则的关系 (1)从研究对象上说,楞次定律研究的是整个闭合 回路,右手定则研究的是闭合电路的一部分导体, 即一段导体做切割磁感线运动.
题型探究
题型1 利一线
圈连成闭合电路,条形磁铁静止
于线圈的正上方,N极朝下,如图1
所示.现使磁铁开始自由下落,在
N极接近线圈上端的过程中,流过
R的电流方向和电容器极板的带
图1
电情况是
()
A.从a到b,上极板带正电 B.从a到b,下极板带正电 C.从b到a,上极板带正电 D.从b到a,下极板带正电 审题提示 由条形磁铁N极朝下可知原磁场的方向, 再由运动方向可知磁通量的变化,然后利用楞次定律 可判出感应电流磁场的方向,最后利用安培定则确定 感应电流的方向,由电路知识可判断出电容器极板的 带电情况.
(1)闭合电路的部分导体做 切割磁感线 运动,导致
变. (2)线圈在磁场中转动,导致 变. (3)磁感应强度B 变化,导致 变.
3.产生感应电动势的条件:无论回路是否闭合,只 要穿过线圈平面的 磁通量 发生变化,线路中就有 感应电动势.
4.电磁感应现象的实质是产生 感应电动势 ,如果回 路闭合则产生 感应电流 ;如果回路不闭合,则只有 感应电动势 ,而无 感应电流 .
名师点拔
1.磁通量 =BS,S是指充满磁感线且与磁感线垂直
的有效面积,不一定是线圈面积. 2.磁通量是否发生变化,是判定电磁感应现象的惟 一依据,而引起磁通量变化的途径有多种.
高考物理总复习第九章电磁感应第1讲电磁感应现象楞次定律选修市赛课公开课一等奖省名师优质课获奖PPT课
考点二 楞次定律的理解和应用 1.楞次定律中“阻碍”的含义
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2.判断感应电流方向的两种方法 方法一 用楞次定律判断
28/61
方法二 用右手定则判断 该方法适用于切割磁感线产生的感应电流.判断时注意 掌心、拇指、四指的方向 (1)掌心——磁感线垂直穿入; (2)拇指——指向导体运动的方向; (3)四指——指向感应电流的方向.
选修 3-2
第九章 电磁感应
1/61
考纲要求
复习指导
电磁感应现象Ⅰ 磁通量Ⅰ 楞次定律Ⅱ 自感、涡流Ⅰ 法拉第电磁感应 定律Ⅱ 楞次定律Ⅱ
本章物理概念如磁感线、磁通量、磁通量 改变、磁通量改变率、感应电动势、感应电流 等较抽象,物理规律如楞次定律、法拉第电磁 感应定律等较难懂,本章综合性也较强,包括 电路、力学、能量守恒与转化等知识.
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知识点二 电磁感应现象
1.电磁感应现象:当闭合电路的磁通量发生改变时,电
路中有 感应电流 产生的现象.
2.产生感应电流的两种情况 (1)闭合电路的磁通量 发生改变 . (2)闭合电路的一部分导体切割 磁感线
运动.
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3.电磁感应现象的实质:电路中产生 感应电动势 ,如 果电路闭合则有感应电流产生.
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考点
互动探究
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[核心提示] 1 个条件:产生感应电流的两个必备条件 1 个定律:楞 次定律 1 个定则:右手定则 1 个应用:左手定则、右手定 则、安培定则、楞次定律的区别及应用 1 个思想方法:因 果分析法
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考点一 磁通量 电磁感应现象 1.穿过闭合电路的磁通量发生变化,大致有以下几种情 况 (1)磁感应强度 B 不变,线圈面积 S 发生变化.例如,闭 合电路的一部分导体切割磁感线时. (2)线圈面积 S 不变,磁感应强度 B 发生变化.例如,线 圈与磁体之间发生相对运动时或者磁场是由通电螺线管产 生,而螺线管中的电流变化时.
高考物理一轮复习 第九章 电磁感应 第1讲 电磁感应现象 楞次定律课件
2.判断感应现象是否发生的流程 (1)确定研究的回路。 (2)弄清楚回路内的磁场分布,并确定该回路的磁通量 Φ。
Φ不变→无感应电流
(3)Φ变化→回回路路闭不合闭合,有,感无应感电应流电;流,但有感应电动势。
(2)右手定则 ①使用方法
让磁感线穿入 右手手心 ,大拇指指向 导体运动 的 方向,其余四指指向 感应电流 的方向。
②适用范围:适用于 部分导体 切割磁感线的情况。
巩ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ小练
1.判断正误 (1)穿过线圈的磁通量与线圈的匝数无关。(√) (2)闭合电路内只要有磁通量,就有感应电流产生。(×) (3)穿过电路的磁通量发生变化,电路中不一定有感应电流产生。 (√) (4)当导体切割磁感线运动时,导体中一定产生感应电流。(×)
(4)公式的适用条件 ①匀强磁场; ②磁感线的方向与平面垂直,即 B⊥S。 2.电磁感应现象 (1)电磁感应现象 当穿过闭合电路的磁通量 发生变化 时,电路中有 感应电流 产 生的现象。 (2)产生感应电流的条件 ①条件:穿过闭合电路的磁通量 发生变化 ;
②特例:闭合电路的一部分导体在磁场中做 切割磁感线 运动。 (3)产生电磁感应现象的实质 电磁感应现象的实质是产生 感应电动势 ,如果回路闭合则产 生感应电流 ;如果回路不闭合,则只有感应电动势,而无 感应电流 。 3.楞次定律 (1)楞次定律 ①内容:感应电流的磁场总要 阻碍 引起感应电流的磁通量 的变 化; ②适用范围:适用于一切回路 磁通量 变化的情况。
D.电键闭合后,只有滑动变阻器的滑片 P 加速滑动,电 流计指针才能偏转
高考物理总复习第九章 第1讲 电磁感应现象、楞次定律
有志者事竟成
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高考复习· 物理
(多选题)如图9-1-3所示,在一个固定的圆柱形磁铁的 N极附近放一个平面线圈,磁铁轴线与线圈水平中心线xx′ 重合,下列情况中线圈内产生感应电流的是( A.线圈沿xx′轴向右平移 B.线圈绕xx′轴转动 C.线圈沿垂直纸面方向向外平移 D.线圈绕yy′轴转动 )
瞬间,穿过套环的磁通量均增加,只要套环的材料是导体, 套环中就能产生感应电流,套环就会跳起.如果套环是塑料 材料做的,则不能产生感应电流,也就不会受安培力作用而 跳起.所以答案是D项.
答案
D2013-11-27有志者事竟成21
高考复习· 物理
考点二
感应电流方向的判定
3.
图9-1-3
2013-11-27
2013-11-27
有志者事竟成
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高考复习· 物理
3.感应电动势产生的条件. 无论电路闭合与否,只要穿过线圈的磁通量发生变化, 电路中就一定有感应电动势产生. 4.电磁感应现象的实质是产生感应电动势,如果回路 闭合则有感应电流;如果回路不闭合则只有感应电动势而无 感应电流.
2013-11-27
有志者事竟成
有志者事竟成
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高考复习· 物理
①明确闭合回路中引起感应电流的磁场方向; ②确定原磁场穿过闭合回路的磁通量是增大还是减小; ③根据楞次定律确定感应电流的磁场方向; ④利用安培定则确定感应电流方向.
2013-11-27
有志者事竟成
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2.右手定则. (1)适用范围:适用于闭合回路的部分导体切割磁感线运 动的情况. (2)方法:伸开右手,让拇指跟其余四指垂直,并且都跟 手掌在同一个平面内,让磁感线垂直从手心进入,大拇指指 向导体运动方向,其余四指指的方向就是感应电流的方向.
(新课标)河南省高考物理总复习讲义 第9章 第1讲 电磁感应现象 楞次定律
第1讲电磁感应现象楞次定律知识一电磁感应现象1.电磁感应现象当穿过闭合电路的磁通量发生变化时,电路中有感应电流产生的现象.2.产生感应电流的条件(1)条件:穿过闭合电路的磁通量发生变化.(2)特例:闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动.穿过电路的磁通量发生变化,电路中就会产生感应电动势.如果电路闭合,则有感应电流;如果电路不闭合,则只有感应电动势而无感应电流.知识二感应电流方向的判断1.楞次定律(1)内容:感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化.(2)适用范围:一切电磁感应现象.2.右手定则(1)内容:伸开右手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内;让磁感线从掌心进入,并使拇指指向导线运动的方向,这时四指所指的方向就是感应电流的方向.(2)适用情况:导体切割磁感线产生感应电流.(1)感应电流的磁场一定和引起感应电流的磁场方向相反.(×)(2)感应电流并不能“阻止”磁通量的变化.(√)1.如图所示,能产生感应电流的是( )【解析】A图中线圈没闭合,无感应电流;B图中磁通量增大,有感应电流;C图中导线在圆环的正上方,不论电流如何变化,穿过线圈的磁通量恒为零,无感应电流;D图中的磁通量恒定,无感应电流.故选B.【答案】 B2.图9-1-1如图9-1-1所示,一根条形磁铁从左向右靠近闭合金属环的过程中,环中的感应电流(自左向右看)( )A.沿顺时针方向B.先沿顺时针方向后沿逆时针方向C.沿逆时针方向D.先沿逆时针方向后沿顺时针方向【解析】条形磁铁从左向右靠近闭合金属环的过程中,向右的磁通量一直增加,根据楞次定律,环中的感应电流(自左向右看)为逆时针方向,C对.【答案】 C3.如图9-1-2所示,绝缘水平面上有两个离得很近的导体环a、b.将条形磁铁沿它们的正中向下移动(不到达该平面),a、b将如何移动( )图9-1-2A.a、b将相互远离B.a、b将相互靠近C.a、b不动D.无法判断【解析】根据Φ=BS,条形磁铁向下移动过程中B增大,所以穿过每个环中的磁通量都有增大的趋势.由于S不可改变,为阻碍磁通量增大,导体环会尽量远离条形磁铁,所以a、b将相互远离.【答案】 A4.(多选)(2013·新课标全国卷Ⅱ)在物理学发展过程中,观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要的作用.下列叙述符合史实的是( )A.奥斯特在实验中观察到电流的磁效应,该效应揭示了电和磁之间存在联系B.安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性,提出了分子电流假说C.法拉第在实验中观察到,在通有恒定电流的静止导线附近的固定导线圈中,会出现感应电流D.楞次在分析了许多实验事实后提出,感应电流应具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化【解析】 奥斯特发现了电流的磁效应,说明电和磁之间存在联系,选项A 正确;安培总结了电流周围磁场方向的规律,根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性,提出了分子电流假说,选项B 正确;法拉第在实验中观察到,在通有变化电流的静止导线附近的固定导线圈中,会出现感应电流,选项C 错误;楞次在分析了许多实验事实后提出,感应电流应具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化,选项D 正确.【答案】 ABD5.(2011·上海高考)如图9-1-3,均匀带正电的绝缘圆环a 与金属圆环b 同心共面放置,当a 绕O 点在其所在平面内旋转时,b 中产生顺时针方向的感应电流,且具有收缩趋势,由此可知,圆环a ( )图9-1-3A .顺时针加速旋转B .顺时针减速旋转C .逆时针加速旋转D .逆时针减速旋转【解析】 由楞次定律知,欲使b 中产生顺时针电流,则a 环内磁场应向里减弱或向外增强,a 环的旋转情况应该是顺时针减速或逆时针加速,由于b 环又有收缩趋势,说明a 环外部磁场向外,内部向里,故选B.【答案】 B考点一 [73] 电磁感应现象能否发生的判断一、磁通量的物理意义1.磁通量可以理解为穿过某一面积的磁感线的条数.2.同一平面内,当它跟磁场方向垂直时,磁通量最大;当它跟磁场方向平行时,磁通量为零;当正向穿过线圈平面的磁感线条数和反向穿过的一样多时,磁通量为零.二、磁通量发生变化的三种常见情况1.磁场强弱不变,回路面积改变.2.回路面积不变,磁场强弱改变.3.回路面积和磁场强弱均不变,但二者的相对位置发生改变.三、判断流程1.确定研究的闭合回路.2.弄清楚回路内的磁场分布,并确定该回路的磁通量Φ.3.⎩⎨⎧ Φ不变→无感应电流Φ变化→⎩⎪⎨⎪⎧ 回路闭合,有感应电流不闭合,无感应电流,但有感应电动势 ——————[1个示范例]——————图9-1-4如图9-1-4所示,闭合圆导线线圈放置在匀强磁场中,线圈平面与磁场平行,其中ac、bd分别是平行、垂直于磁场方向的两条直径.试分析线圈做如下运动时,能产生感应电流的是( )A.使线圈在纸面内平动B.使线圈平面沿垂直纸面方向向纸外平动C.使线圈以ac为轴转动D.使线圈以bd为轴转动【解析】使线圈在纸面内平动、沿垂直纸面方向向纸外平动或以ac为轴转动,线圈中的磁通量始终为零,不变化,无感应电流产生;以bd为轴转动时,线圈中的磁通量不断变化,能产生感应电流.所以D选项正确.【答案】 D——————[1个预测例]——————现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及电键如图9-1-5所示连接.下列说法中正确的是( )图9-1-5A.电键闭合后,线圈A插入或拔出都会引起电流计指针偏转B.线圈A插入线圈B中后,电键闭合和断开的瞬间电流计指针均不会偏转C.电键闭合后,滑动变阻器的滑片P匀速滑动,会使电流计指针静止在中央零刻度D.电键闭合后,只有滑动变阻器的滑片P加速滑动,电流计指针才能偏转【审题指导】能够引起线圈B中磁通量发生变化的因素有三点:(1)电键的闭合和断开.(2)电键闭合后,线圈A插入或拔出.(3)电键闭合后,滑片P左、右滑动.【解析】电键闭合后,线圈A插入或拔出都会引起穿过线圈B的磁通量发生变化,从而电流计指针偏转,选项A正确;线圈A插入线圈B中后,电键闭合和断开的瞬间,线圈B 的磁通量会发生变化,电流计指针会偏转,选项B错误;电键闭合后,滑动变阻器的滑片P 无论匀速滑动还是加速滑动,都会导致线圈A的电流发生变化,线圈B的磁通量变化,电流计指针都会发生偏转,选项C、D错误.【答案】 A考点二 [74] 楞次定律的理解和应用一、楞次定律中“阻碍”的含义1.谁阻碍谁感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁通量的变化2.阻碍什么阻碍的是磁通量的变化,而不是阻碍磁通量本身3.如何阻碍当磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反;当磁通量减少时,感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同,即“增反减同”4.阻碍效果阻碍并不是阻止,只是延缓了磁通量的变化,这种变化将继续进行二、楞次定律的使用步骤——————[1个示范例]——————(2012·上海高考)为判断线圈绕向,可将灵敏电流计G与线圈L连接,如图9-1-6所示.已知线圈由a端开始绕至b端;当电流从电流计G左端流入时,指针向左偏转.图9-1-6(1)将磁铁N极向下从线圈上方竖直插入L时,发现指针向左偏转.俯视线圈,其绕向为________(填“顺时针”或“逆时针”).(2)当条形磁铁从图中虚线位置向右远离L时,指针向右偏转.俯视线圈,其绕向为________(填“顺时针”或“逆时针”).【审题指导】(1)由磁铁运动的方向确定磁通量的变化情况,由楞次定律确定线圈的N极、S极.(2)由指针偏转的方向确定电流方向.由安培定则确定线圈导线的绕向.【解析】(1)将磁针N极向下插入L时,根据楞次定律L的上方应为N极.由电流计指针向左偏转,可确定L中电流由b端流入,根据安培定则,俯视线圈,电流为逆时针,线圈绕向为顺时针.(2)将磁针远离L,由楞次定律,线圈L上方仍为N极,由于此时电流计指针向右偏转,可确定L中电流由a端流入.根据安培定则,俯视线圈,电流为逆时针,线圈绕向也为逆时针.【答案】(1)顺时针(2)逆时针楞次定律的推广推广表述:感应电流的效果总是阻碍产生感应电流的原因.其具体方式为:(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”.——————[1个预测例]——————(多选)如图是验证楞次定律实验的示意图,竖直放置的线圈固定不动,将磁铁从线圈上方插入或拔出,线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流.各图中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况,其中表示正确的是( )【解析】先根据楞次定律“来拒去留”判断线圈的N极和S极.A中线圈上端为N极,B中线圈上端为N极,C中线圈上端为S极,D中线圈上端为S极,再根据安培定则确定感应电流的方向,A、B错误,C、D正确.【答案】CD考点三 [75] 一个定律、三个定则的综合应用1.“因动而电”——用右手;“因电而动”——用左手.2.“通电受力用左手,运动生电用右手”.3.“力”的最后一笔“”方向向左,用左手;“电”的最后一笔“”方向向右,用右手.4.直接记住“左力右感”.——————[1个示范例]——————图9-1-7(2014·青岛二中模拟)如图9-1-7所示,圆环形导体线圈a平放在水平桌面上,在a 的正上方固定一竖直螺线管b,二者轴线重合,螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路.若将滑动变阻器的滑片P向上滑动,下面说法中正确的是( ) A.穿过线圈a的磁通量变大B.线圈a有收缩的趋势C.线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流D.线圈a对水平桌面的压力F N将增大【解析】P向上滑动,回路电阻增大,电流减小,磁场减弱,穿过线圈a的磁通量变小,根据楞次定律,a环面积应增大,A、B错;由于a环中磁通量减小,根据楞次定律知a 环中感应电流应为俯视顺时针方向,C对;由于a环中磁通量减小,根据楞次定律,a环有阻碍磁通量减小的趋势,可知a环对水平桌面的压力F N减小,D错.【答案】C——————[1个预测例]——————如图9-1-8所示,导轨间的磁场方向垂直于纸面向里,当导线MN在导轨上向右加速滑动时,正对电磁铁A的圆形金属环B中( )图9-1-8A.有感应电流,且B被A吸引B.无感应电流C.可能有,也可能没有感应电流D.有感应电流,且B被A排斥【审题指导】(1)导线MN切割磁感线运动时,应用右手定则来判断感应电流的方向.(2)结合导线MN的运动情况判断电磁铁A的磁场变化及通过金属环B的磁通量的变化情况.(3)利用楞次定律判断金属环B中电流方向及磁场方向,从而确定B的受力情况.【解析】MN向右加速滑动,根据右手定则,MN中的电流方向从N→M,且大小在逐渐变大,根据安培定则知,电磁铁A的左端为N极,且磁场强度逐渐增强,根据楞次定律知,B环中的感应电流产生的内部磁场方向向右,B被A排斥.故D正确.【答案】 D楞次定律的推广应用——逆向思维法一、方法概述逆向思维法是指从事物正向发展的目标、规律的相反方向出发,运用对立的、颠倒的思维方式去思考问题的一种方法.二、常见类型1.运动形式的可逆性,如将匀减速运动看作反向的匀加速运动.2.运用“执果索因”进行逆向思考,如通过感应电流产生的效果来推导产生的原因、感应电流的方向等.三、解题思路1.分析确定研究问题的类型是否能用逆向思维法解决.2.确定逆向思维问题的类型.3.通过转换研究对象或“执果索因”等逆向思维的方法确定求解思路.——————[1个示范例]——————图9-1-9如图9-1-9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gD.磁铁的加速度大于g【解析】解法一根据楞次定律的另一表述:感应电流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,归根结底是因为磁铁靠近回路,“效果”便是阻碍磁通量的增加和磁铁的靠近.所以,P、Q将互相靠拢且磁铁的加速度小于g,应选A.解法二设磁铁下端为N极,如图所示,根据楞次定律可判断出P、Q中的感应电流方向,根据左手定则可判断P、Q所受安培力的方向,可见,P、Q将相互靠拢.由于回路所受安培力的合力向下,由牛顿第三定律知,磁铁将受到向上的反作用力,从而加速度小于g.当磁铁下端为S极时,根据类似的分析可得到相同的结论.所以,本题应选A.【答案】A,图9-1-10(多选)如图9-1-10所示,质量为m的铜质小闭合线圈静置于粗糙水平桌面上.当一个竖直放置的条形磁铁贴近线圈,沿线圈中线由左至右从线圈正上方等高、快速经过时,线圈始终保持不动.则关于线圈在此过程中受到的支持力F N和摩擦力F f的情况,以下判断正确的是( )A.F N先大于mg,后小于mgB.F N一直大于mgC.F f先向左,后向右D.F f一直向左【解析】条形磁铁贴近线圈,沿线圈中线由左至右从线圈正上方等高、快速经过时,线圈中磁通量先增大后减小,由楞次定律中“来拒去留”关系可知A、D正确,B、C错误.【答案】AD⊙电磁感应现象和产生感应电流的条件1.图9-1-11如图9-1-11所示,开始时矩形线圈平面与匀强磁场垂直,且一半在匀强磁场内一半在匀强磁场外,若要线圈产生感应电流,下列方法中不可行的是( )A.将线圈向左平移一小段距离B.将线圈向上平移C.以ab为轴转动(小于90°)D.以ac为轴转动(小于60°)【解析】当线圈向左平移一小段距离时,穿过闭合电路abdc的磁通量变化(减小),有感应电流产生,A正确;将线圈向上平移时,穿过闭合电路的磁通量不变,无感应电流,B错误;以ab为轴转动小于90°和以ac为轴转动小于60°时,穿过闭合电路的磁通量都是从最大逐渐减小,故有感应电流,C、D正确.【答案】 B2.图9-1-12(2014·昆明二中检测)在图9-1-12所示的闭合铁芯上绕有一组线圈,与滑动变阻器、电池构成闭合电路,a、b、c为三个闭合金属圆环,假定线圈产生的磁场全部集中在铁芯内,则当滑动变阻器的滑片左右滑动时,能产生感应电流的金属圆环是( ) A.a、b两个环B.b、c两个环C.a、c两个环D.a、b、c三个环【解析】当滑片左右滑动时,通过a、b的磁通量变化,而通过c环的合磁通量始终为零,故a、b两环中产生感应电流,而c环中不产生感应电流,故A对.【答案】 A⊙楞次定律和右手定则3.图9-1-13(多选)(2014·北京西城区模拟)在北半球,地磁场的水平分量由南向北,竖直分量竖直向下.北京长安大街上,如图9-1-13所示,某人骑车从东往西行驶,则下列说法正确的是( )A.自行车左车把的电势比右车把的电势高B.自行车左车把的电势比右车把的电势低C.图中辐条AB此时A端比B端的电势高D.图中辐条AB此时A端比B端的电势低【解析】从东往西,车把切割地磁场的竖直分量,由右手定则知左车把电势高,而辐条切割水平分量,B端电势高,即A、D正确.【答案】AD4.图9-1-14(多选)如图9-1-14所示,矩形闭合线圈放置在水平薄板上,有一块蹄形磁铁如图所示置于平板的正下方(磁极间距略大于矩形线圈的宽度).当磁铁匀速向右通过线圈正下方时,线圈仍静止不动,那么线圈受到薄板的摩擦力方向和线圈中产生感应电流的方向(从上向下看)是( )A.摩擦力方向一直向左B.摩擦力方向先向左、后向右C.感应电流的方向顺时针→逆时针→顺时针D.感应电流的方向顺时针→逆时针【解析】穿过线圈的磁通量先向上方向增加,后减少,当线圈处在磁铁中间时,磁通量先向下方向增加,后减少,所以感应电流的方向顺时针→逆时针→顺时针,故C正确,D 错误;根据楞次定律可以判断:磁铁向右移动过程中,磁铁对线圈有向右的安培力作用,所以摩擦力方向向左,故A正确,B错误.【答案】AC⊙楞次定律和左手定则的综合应用5.图9-1-15如图9-1-15所示,闭合的矩形金属框abcd的平面与匀强磁场垂直,现在金属框固定不动而磁场运动,发现ab边所受安培力的方向为竖直向上,则此时磁场的运动方向可能是( )A.水平向右平动B.水平向左平动C.竖直向上平动D.竖直向下平动【解析】ab边受到的力向上,由左手定则可知,ab上电流的方向由b→a,由楞次定律可得,线框内的磁通量在增加,磁场向右运动,A项正确,B项错误;当磁场上下运动时,线框内的磁通量不变化,不产生感应电流,C、D项错误.【答案】 A。
高考物理复习 讲义:第9章 第1讲 电磁感应现象 楞次定律
考点一电磁感应现象的判断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=BS.适用条件:①匀强磁场.②S为垂直磁场的有效面积.(3)磁通量是标量(填“标量”或“矢量”).(4)磁通量的意义:①磁通量可以理解为穿过某一面积的磁感线的条数.②同一线圈平面,当它跟磁场方向垂直时,磁通量最大;当它跟磁场方向平行时,磁通量为零;当正向穿过线圈平面的磁感线条数和反向穿过的一样多时,磁通量为零.2.电磁感应现象(1)电磁感应现象:当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时,闭合导体回路中有感应电流产生,这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应.(2)产生感应电流的条件:穿过闭合回路的磁通量发生变化.特例:闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动.产生感应电动势的条件:无论回路是否闭合,只要穿过线圈平面的磁通量发生变化,线圈中就有感应电动势产生.(3)电磁感应现象中的能量转化:发生电磁感应现象时,机械能或其他形式的能转化为电能,该过程遵循能量守恒定律.[思维深化]1.磁通量的变化磁通量是标量,但有正负之分.若规定从某一方向穿过平面的磁通量为正,则反向穿过的磁通量为负,合磁通量是相反方向抵消后所剩余的净磁通量.(1)磁通量的变化ΔΦ=Φ2-Φ1.(2)几种常见引起磁通量变化的情形.①B 改变,S 不变,ΔΦ=ΔB ·S .②B 不变,S 变化,ΔΦ=B ·ΔS .③B 、S 两者都变化,ΔΦ=Φ2-Φ1,不能用ΔΦ=ΔB ·ΔS 来计算.④B 和S 均不变,磁感线方向与线圈平面的夹角θ变化,则ΔΦ=BS (sin θ2-sin θ1).2.判断下列说法是否正确.(1)磁通量与线圈的匝数无关.( √ )(2)闭合电路内只要有磁通量,就有感应电流产生.( × )(3)电路中的磁通量发生变化时,就一定会产生感应电流.( × )1.[磁通量的计算]在一空间有方向相反、磁感应强度大小均为B 的匀强磁场,如图1所示,垂直纸面向外的磁场分布在一半径为a 的圆形区域内,垂直纸面向里的磁场分布在除圆形区域外的整个区域,该平面内有一半径为b (b >2a )的圆形线圈,线圈平面与磁感应强度方向垂直,线圈与半径为a 的圆形区域是同心圆.从某时刻起磁感应强度大小开始减小到B 2,则此过程中该线圈磁通量的变化量的大小为( )图1A.12πB (b 2-2a 2) B .πB (b 2-2a 2) C .πB (b 2-a 2)D.12πB (b 2-2a 2) 答案 D解析 计算磁通量Φ时,磁感线既有垂直纸面向外的,又有垂直纸面向里的,所以可以取垂直纸面向里的方向为正方向.磁感应强度大小为B 时线圈磁通量Φ1=πB (b 2-a 2)-πBa 2,磁感应强度大小为B 2时线圈磁通量Φ2=12πB (b 2-a 2)-12πBa 2,因而该线圈磁通量的变化量的大小为ΔΦ=|Φ2-Φ1|=12πB (b 2-2a 2),故选项D 正确. 2.[电磁感应现象的判断](2014·新课标全国Ⅰ·14)在法拉第时代,下列验证“由磁产生电”设想的实验中,能观察到感应电流的是( )A.将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路,然后观察电流表的变化B.在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈,然后观察电流表的变化C.将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接,往线圈中插入条形磁铁后,再到相邻房间去观察电流表的变化D.绕在同一铁环上的两个线圈,分别接电源和电流表,在给线圈通电或断电的瞬间,观察电流表的变化答案 D解析产生感应电流必须满足的条件:①电路闭合;②穿过闭合电路的磁通量要发生变化.选项A、B电路闭合,但磁通量不变,不能产生感应电流,故选项A、B不能观察到电流表的变化;选项C满足产生感应电流的条件,也能产生感应电流,但是等我们从一个房间到另一个房间后,电流表中已没有电流,故选项C也不能观察到电流表的变化;选项D满足产生感应电流的条件,能产生感应电流,可以观察到电流表的变化,所以选D.3.[电磁感应现象的判断]现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关按如图2所示连接.下列说法中正确的是()图2A.开关闭合后,线圈A插入或拔出都会引起电流计指针偏转B.线圈A插入线圈B中后,开关闭合和断开的瞬间电流计指针均不会偏转C.开关闭合后,滑动变阻器的滑片P匀速滑动,会使电流计指针静止在中央零刻度D.开关闭合后,只有滑动变阻器的滑片P加速滑动,电流计指针才能偏转答案 A解析只要闭合回路磁通量发生变化就会产生感应电流,故A正确,B错误;开关闭合后,只要滑片P滑动就会产生感应电流,故C、D错误.电磁感应现象能否发生的判断流程1.确定研究的闭合回路.2.明确回路内的磁场分布,并确定该回路的磁通量Φ.3.⎩⎨⎧ Φ不变→无感应电流Φ变化→⎩⎪⎨⎪⎧ 回路闭合,有感应电流不闭合,无感应电流,但有感应电动势考点二 楞次定律的理解及应用1.楞次定律(1)内容:感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化.(2)适用情况:所有的电磁感应现象.2.楞次定律中“阻碍”的含义谁阻碍谁→感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁场(原磁场)的磁通量的变化↓阻碍什么→阻碍的是磁通量的变化,而不是阻碍磁通量本身↓如何阻碍→ 当磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反;当磁通量减少时,感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同,即“增反减同”↓阻碍效果→阻碍并不是阻止,只是延缓了磁通量的变化,这种变化将继续进行3.楞次定律的使用步骤4.右手定则(1)内容:伸开右手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内;让磁感线从掌心进入,并使拇指指向导线运动的方向,这时四指所指的方向就是感应电流的方向.(2)适用情况:导体切割磁感线产生感应电流.[思维深化]在应用楞次定律判断感应电流方向时,可借助楞次定律中“阻碍”含义的不同,提高解题的灵活性,请思考“阻碍”有哪几种不同的理解?答案 楞次定律中“阻碍”的主要表现形式(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”.4.[从阻碍磁通量变化的角度]如图3,在一水平、固定的闭合导体圆环上方,有一条形磁铁(N极朝上,S极朝下)由静止开始下落,磁铁从圆环中穿过且不与圆环接触,关于圆环中感应电流的方向(从上向下看),下列说法正确的是()图3A.总是顺时针B.总是逆时针C.先顺时针后逆时针D.先逆时针后顺时针答案 C解析磁铁从圆环中穿过且不与圆环接触,则圆环中,先是向上的磁通量增加,磁铁中间通过以后,向上的磁通量减少,根据楞次定律,产生的感应电流方向(从上向下看)先顺时针后逆时针,选项C正确.5.[从阻碍相对运动的角度](2014·大纲全国·20)很多相同的绝缘铜圆环沿竖直方向叠放,形成一很长的竖直圆筒.一条形磁铁沿圆筒的中心轴竖直放置,其下端与圆筒上端开口平齐.让条形磁铁从静止开始下落.条形磁铁在圆筒中的运动速率()A.均匀增大B.先增大,后减小C.逐渐增大,趋于不变D.先增大,再减小,最后不变答案 C解析开始时,条形磁铁以加速度g竖直下落,则穿过铜环的磁通量发生变化,铜环中产生感应电流,感应电流的磁场阻碍条形磁铁的下落.开始时的感应电流比较小,条形磁铁向下做加速运动,且随下落速度增大,其加速度变小.当条形磁铁的速度达到一定值后,相应铜环对条形磁铁的作用力趋近于条形磁铁的重力.故条形磁铁先加速运动,但加速度变小,最后的速度趋近于某个定值.选项C正确.6.[从阻碍面积变化的角度](多选)如图4,匀强磁场垂直于软导线回路平面,由于磁场发生变化,回路变为圆形,则磁场可能()图4A.逐渐增强,方向向外B.逐渐增强,方向向里C.逐渐减弱,方向向外D.逐渐减弱,方向向里答案CD解析根据楞次定律,感应电流的磁场方向总是阻碍引起闭合回路中磁通量的变化,体现在面积上是“增缩减扩”,而回路变为圆形,面积增加了,说明磁场逐渐减弱.因不知回路中电流方向,故无法判定磁场方向,故C、D都有可能.7.[右手定则的应用]如图5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由静止开始释放,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()图5A.a→b→c→d→aB.d→c→b→a→dC.先是d→c→b→a→d,后是a→b→c→d→aD.先是a→b→c→d→a,后是d→c→b→a→d答案 B解析摆动过程中ab、dc边切割磁感线,v ab<v dc,所以以dc边切割为主,由右手定则判断电流方向为d→c,故选B.应用楞次定律判断感应电流和电动势的方向1.利用楞次定律判断的电流方向也是电路中感应电动势的方向,利用右手定则判断的电流方向也是做切割磁感线运动的导体上感应电动势的方向.若电路为开路,可假设电路闭合,应用楞次定律或右手定则确定电路中假想电流的方向即为感应电动势的方向.2.在分析电磁感应现象中的电势高低时,一定要明确产生感应电动势的那部分电路就是电源.在电源内部,电流方向从低电势处流向高电势处.考点三三定则一定律的综合应用安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律应用于不同现象基本现象应用的定则或定律 运动电荷、电流产生磁场安培定则 磁场对运动电荷、电流的作用力左手定则 电磁感应部分导体做切割磁感线运动 右手定则 闭合回路磁通量变化 楞次定律[思维深化]1.右手定则与左手定则的区别:“因电而动”——用左手定则,“因动而电”——用右手定则.2.安培定则与楞次定律的区别:“因电生磁”——用安培定则.“因磁生电”——用楞次定律(或右手定则).8.[三定则一定律的综合应用](多选)如图6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 的左边有一如图所示的闭合电路,当PQ 在一外力的作用下运动时,MN 向右运动,则PQ 所做的运动可能是( )图6A .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 答案 BC解析 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―――――→左手定则MN 中的感应电流方向为M →N ―――――→安培定则L 1中感应电流的磁场方向向上―――――→楞次定律⎩⎪⎨⎪⎧L 2中磁场方向向上减弱L 2中磁场方向向下增强.若L 2中磁场方向向上减弱―――――→安培定则PQ 中电流方向为Q →P 且减小―――――→右手定则向右减速运动;若L 2中磁场方向向下增强―――――→安培定则PQ 中电流方向为P →Q 且增大―――――→右手定则向左加速运动.9.[三定则一定律的综合应用](多选)如图7所示,一电子以初速度v 沿与金属板平行的方向飞入MN 极板间,突然发现电子向M 板偏转,若不考虑磁场对电子运动方向的影响,则产生这一现象的原因可能是( )图7A .开关S 闭合瞬间B .开关S 由闭合后断开瞬间C .开关S 是闭合的,变阻器滑片P 向右迅速滑动D .开关S 是闭合的,变阻器滑片P 向左迅速滑动答案 AD解析 电子向M 板偏转,说明M 板为正极,则感应电流如图:由安培定则得,感应电流磁场方向水平向左,而原磁场方向水平向右,由楞次定律得原磁场增强,即原电流增加,故A 、D 正确.10.[三定则一定律的综合应用](多选)如图8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( )图8A .向右做匀速运动B .向左做减速运动C .向右做减速运动D .向右做加速运动答案 BC解析 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,无感应电流出现,A 错;当导体棒向左做减速运动时,由右手定则可判定回路中出现了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 中出现顺时针方向的感应电流(从右向左看)且被螺线管吸引,B 对;同理可判定C 对,D 错.三定则一定律的应用技巧1.应用楞次定律时,一般要用到安培定则.2.研究感应电流受到的安培力时,一般先用右手定则确定电流方向,再用左手定则确定安培力方向,有时也可以直接应用楞次定律的推论确定.1.如图9所示,面积为S的圆环始终与纸面垂直,圆环与轻杆一端相连,轻杆另一端绕垂直纸面的水平轴O转动,当转到A、C、D三位置时(D、C在同一直线上)穿过圆环的磁通量正确的是()图9A.ΦA=ΦC=ΦD=BSB.ΦA=ΦC=ΦD=BS cos αC.ΦA=ΦC=BS cos α,ΦD=-BS cos αD.ΦA=ΦD=BS sin α,ΦC=-BS sin α答案 C解析由题图可知圆环所在的三个位置投影到垂直于磁场方向上的面积均为S cos α,磁感线穿过A、C位置的圆环时方向是相同的,磁感线穿过D位置的圆环时与穿过A、C位置的圆环时方向是相反的,则ΦD与ΦA的符号应相反.2.如图10所示为感应式发电机的结构图,a、b、c、d是空间四个可用电刷与铜盘边缘接触的点,O1、O2是铜盘轴线导线的接线端,M、N是电流表的接线端.现在将铜盘转动,能观察到感应电流的是()图10A.将电流表的接线端M、N分别连接a、c位置B.将电流表的接线端M、N分别连接O1、a位置C.将电流表的接线端M、N分别连接O1、O2位置D.将电流表的接线端M、N分别连接c、d位置答案 B解析当铜盘转动时,其切割磁感线产生感应电动势,此时铜盘相当于电源,铜盘边缘和中心相当于电源的两个极,则要想观察到感应电流,M、N应分别连接电源的两个极,故可知只有B项正确.3.(多选)如图11,在水平光滑桌面上,两相同的矩形刚性小线圈分别叠放在固定的绝缘矩形金属框的左右两边上,且每个小线圈都各有一半面积在金属框内.在金属框接通逆时针方向电流的瞬间()图11A.两小线圈会有相互靠拢的趋势B.两小线圈会有相互远离的趋势C.两小线圈中感应电流都沿顺时针方向D.左边小线圈中感应电流沿顺时针方向,右边小线圈中感应电流沿逆时针方向答案BC解析通电绝缘金属框内部磁场较外部磁场强,由楞次定律可知,通电瞬间,左右两个小线圈中均感应出顺时针方向的感应电流,有相互远离的趋势,故正确选项为B、C.4.如图12所示,圆环形导体线圈a平放在水平桌面上,在a的正上方固定一竖直螺线管b,二者轴线重合,螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路.若将滑动变阻器的滑片P向下滑动,下列表述正确的是()图12A.线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流B.穿过线圈a的磁通量变小C.线圈a有扩张的趋势D.线圈a对水平桌面的压力F N将增大答案 D解析当滑片P向下移动时滑动变阻器连入电路的电阻减小,通过b的电流增大,从而判断出穿过线圈a的磁通量增大,方向向下,选项B错误;根据楞次定律即可判断出线圈a 中感应电流方向应为逆时针(俯视),选项A错误;a的磁通量增加,所以a面积有收缩趋势,a有远离的趋势,所以F N将增大,故C错误,D正确.5.(多选)如图13所示,在匀强磁场中放有平行金属导轨,它与大线圈M相连接,要使小导线圈N获得顺时针方向的感应电流,则放在金属导轨上的金属棒ab的运动情况是(两线圈共面放置)()图13A.向右匀速运动B.向左加速运动C.向右减速运动D.向右加速运动答案BC解析欲使N产生顺时针方向的感应电流,感应电流的磁场方向垂直纸面向里,由楞次定律可知有两种情况:一是M中有沿顺时针方向逐渐减小的电流,使其在N中的磁场方向向里,且磁通量在减小;二是M中有逆时针方向逐渐增大的电流,使其在N中的磁场方向向外,且磁通量在增大.因此对前者应使ab向右减速运动;对于后者,则应使ab向左加速运动.练出高分基础巩固1.在物理学发展过程中,观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用.下列叙述不符合史实的是()A.奥斯特在实验中观察到电流的磁效应,该效应揭示了电和磁之间存在联系B.安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性,提出了分子电流假说C.法拉第在实验中观察到,在通有恒定电流的静止导线附近的固定导线圈中,会出现感应电流D.楞次在分析了许多实验事实后提出,感应电流应具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化答案 C解析通有恒定电流的静止导线附近产生的磁场是不变的,在其附近的固定导线圈中没有磁通量的变化,因此,不会出现感应电流.2.如图1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,一定能在轨道回路里产生感应电流的是()图1A.ab向右运动,同时使θ减小B.使磁感应强度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BD.ab向右运动,同时增大磁感应强度B和θ角(0°<θ<90°)答案 A解析设此时回路面积为S,据题意,磁通量Φ=BS cos θ,对A选项,S增大,θ减小,cos θ增大,则Φ增大,A正确.对B选项,B减小,θ减小,cos θ增大,Φ可能不变,B错误.对C选项,S减小,B增大,Φ可能不变,C错误.对D选项,S增大,B增大,θ增大,cos θ减小,Φ可能不变,D错误.故只有A正确.3.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2所示,则()图2A.若固定ab,使cd向右滑动,则abdc回路有电流,电流方向由a到b到d到cB.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到d到b到aC.若ab向左、cd向右同时运动,则abdc回路电流为0D.若ab、cd都向右运动,且两棒速度v cd>v ab,则abdc回路有电流,电流方向由c到d到b到a答案 D解析若固定ab,使cd向右滑动,由右手定则知应产生顺时针方向的电流,故A错.若ab、cd同向运动且速度大小相同,ab、cd所围的面积不变,磁通量不变,不产生感应电流,故B错.若ab向左、cd向右同时运动,则abdc中有顺时针方向的电流,故C错.若ab、cd都向右运动,且v cd>v ab,则ab、cd所围的面积发生变化,磁通量也发生变化,故由楞次定律可判断出产生由c到d到b到a的电流,故D正确.4.如图3所示,ab是一个可以绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导体线圈,当滑动变阻器R的滑片P自左向右滑动过程中,线圈ab将()图3A.静止B.逆时针转动C.顺时针转动D.发生转动,但因电源的极性不明,无法确定转动的方向答案 C解析当P向右滑动时,电路中电阻减小,电流增大,穿过线圈ab的磁通量增大,根据楞次定律判断,线圈ab将顺时针转动.5.如图4所示,通电导线MN与单匝圆形线圈a共面,位置靠近圆形线圈a左侧且相互绝缘.当MN中电流突然减小时,下列说法正确的是()图4A.线圈a中产生的感应电流方向为顺时针方向B.线圈a中产生的感应电流方向为逆时针方向C.线圈a所受安培力的合力方向垂直纸面向里D.线圈a所受安培力的合力方向水平向左答案 A解析根据安培定则,MN中电流产生的磁场在导线左侧垂直纸面向外,在导线右侧垂直纸面向里.由于导线MN位置靠近圆形线圈a左侧,所以单匝圆形线圈a中合磁场方向为垂直纸面向里.当MN中电流突然减小时,垂直纸面向里的磁通量减少,根据楞次定律可知,线圈a中产生的感应电流方向为顺时针方向,选项A正确,B错误.由左手定则可知,导线左侧圆弧所受安培力方向水平向右,导线右侧圆弧所受安培力方向水平向右,所以线圈a 所受安培力的合力方向水平向右,选项C、D错误.6.如图5所示,一圆形金属线圈放置在水平桌面上,匀强磁场垂直桌面竖直向下,过线圈上A点作切线OO′,OO′与线圈在同一平面上.在线圈以OO′为轴翻转180°的过程中,线圈中电流流向()图5A .始终为A →B →C →AB .始终为A →C →B →AC .先为A →C →B →A ,再为A →B →C →AD .先为A →B →C →A ,再为A →C →B →A答案 A解析 在线圈以OO ′为轴翻转0~90°的过程中,穿过线圈正面向里的磁通量逐渐减小,则感应电流产生的磁场垂直桌面向下,由右手定则可知感应电流方向为A →B →C →A ;线圈以OO ′为轴翻转90°~180°的过程中,穿过线圈反面向里的磁通量逐渐增加,则感应电流产生的磁场垂直桌面向上,由右手定则可知感应电流方向仍然为A →B →C →A ,A 正确.7.长直导线与矩形线框abcd 处在同一平面中静止,如图6甲所示.长直导线中通以大小和方向都随时间做周期性变化的交流电:i =I m sin ωt ,i -t 图象如图乙所示.规定沿长直导线方向向上的电流为正方向.关于最初一个周期内矩形线框中感应电流的方向,下列说法正确的是( )图6A .由顺时针方向变为逆时针方向B .由逆时针方向变为顺时针方向C .由顺时针方向变为逆时针方向,再变为顺时针方向D .由逆时针方向变为顺时针方向,再变为逆时针方向答案 D 解析 0~T 4时间内,直导线中的电流增大,通过线框中的磁通量增大,线框中产生逆时针方向的电流.T 4~T 2时间内,直导线中的电流减小,通过线框中的磁通量减小,线框中产生顺时针方向的电流,同样判断出第3个、第4个14周期时间内的电流方向分别为顺时针方向和逆时针方向.8.(多选)如图7是某电磁冲击钻的原理图,若突然发现钻头M 向右运动,则可能是( )图7A.开关S闭合瞬间B.开关S由闭合到断开的瞬间C.开关S已经是闭合的,滑动变阻器滑片P向左迅速滑动D.开关S已经是闭合的,滑动变阻器滑片P向右迅速滑动答案AC解析M向右运动远离,说明是为了阻碍磁通量的增加,所以原电流增加,故A、C正确.9.(多选)如图8甲所示,圆形线圈P静止在水平桌面上,其正上方悬挂一螺线管Q,P和Q 共轴,Q中通有变化的电流i,电流随时间变化的规律如图乙所示,P所受的重力为G,桌面对P的支持力为F N,则()图8A.t1时刻,F N>G B.t2时刻,F N>GC.t3时刻,F N<G D.t4时刻,F N=G答案AD解析t1时刻线圈Q中电流在增大,电流的磁场增强,穿过线圈P的磁通量增加,P有远离Q的趋势,受到Q的排斥作用,设这个力大小为F,则有F N=F+G,即F N>G,A选项正确.t2时刻Q中电流恒定,线圈P中磁通量不变,不产生感应电流,P只受重力G与桌面支持力F N作用而平衡,有F N=G,故B选项错.同理在t4时刻Q中电流恒定,有F N=G,D选项正确.t3时刻Q中电流变化,P中磁通量变化,产生感应电流,但Q中I=0,对P 无磁场力作用,仍是F N=G,故C选项错.综合应用10.(多选)如图9甲所示,等离子气流由左边连续以方向如图所示的速度v0射入P1和P2两金属板间的匀强磁场中,ab直导线与P1、P2相连接,线圈A与直导线cd连接.线圈A内有如图乙所示的变化磁场,且磁场B的正方向规定为向左,如图甲所示.则下列说法正确的是()。
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第九章 电磁感应第1讲 电磁感应现象 楞次定律一、电磁感应现象的判断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=BS .(3)适用条件:①匀强磁场.②S 为垂直磁场的有效面积.(4)磁通量是标量(填“标量”或“矢量”).(5)磁通量的意义:①磁通量可以理解为穿过某一面积的磁感线的条数.②同一线圈平面,当它跟磁场方向垂直时,磁通量最大;当它跟磁场方向平行时,磁通量为零;当正向穿过线圈平面的磁感线条数和反向穿过的一样多时,磁通量为零.(6)磁通量变化:ΔΦ=Φ2-Φ1.2.电磁感应现象(1)定义:当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时,闭合导体回路中有感应电流产生,这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应.(2)产生条件:穿过闭合回路的磁通量发生变化.(3)能量转化:发生电磁感应现象时,机械能或其他形式的能转化为电能,该过程遵循能量守恒定律.二、楞次定律的理解及应用1.内容:感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化.2.适用情况:所有的电磁感应现象.3.“阻碍”的含义谁阻碍谁感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁场原磁场的磁通量的变化↓阻碍什么阻碍的是磁通量的变化,而不是阻碍磁通量本身↓如何阻碍→↓阻碍效果4.右手定则(1)内容:伸开右手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内;让磁感线从掌心进入,并使拇指指向导线运动的方向,这时四指所指的方向就是感应电流的方向.(2)适用情况:导体切割磁感线产生感应电流.三、三定则一定律的比较深度思考 1.右手定则与左手定则的区别:“因电而动”——用左手定则,“因动而电”——用右手定则.2.安培定则与楞次定律的区别:“因电生磁”——用安培定则.“因磁生电”——用楞次定律(或右手定则).1.判断下列说法是否正确.(1)穿过闭合电路的磁通量发生变化,电路中不一定有感应电流产生.( × )(2)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.( √ )(3)当导体切割磁感线时,一定产生感应电动势.( √ )(4)回路不闭合,穿过回路的磁通量变化时,也会产生“阻碍”作用.( × )(5)感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁场的磁通量变化.( √ )(6)感应电流的方向可能与B 的方向平行,但一定与v 的方向垂直.( × )2.(人教版选修3-2P9第7题改编)如图1所示,固定于水平面上的金属架abcd 处在竖直向下的匀强磁场中,金属棒MN 沿框架以速度v 向右做匀速运动.t =0时,磁感应强度为B 0,此时MN 到达的位置恰好使MbcN 构成一个边长为l 的正方形.为使MN 棒中不产生感应电流,从t =0开始,磁感应强度B 随时间t 变化的示意图为( )图1答案 C解析 为了使MN 棒中不产生感应电流,即让MN 棒与线框组成回路的磁通量保持不变,或者使导线切割磁感线产生的感应电动势E 1与磁场变化产生的感生电动势E 2大小相等,即Blv =ΔBS Δt ,随着磁场减弱,而面积增大,故ΔB Δt减小,故选C. 3.(人教版选修3-2P7第1题改编)如图2所示的匀强磁场中有一个矩形闭合导线框.在下列四种情况下,线框中会产生感应电流的是( )图2A .如图甲所示,保持线框平面始终与磁感线平行,线框在磁场中左右运动B .如图乙所示,保持线框平面始终与磁感线平行,线框在磁场中上下运动C .如图丙表示,线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线AB 转动D .如图丁所示,线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线CD 转动答案 C4.(人教版选修3-2P14第6题改编)(多选)如图3所示,一轻质绝缘横杆两侧各固定一金属环,横杆可绕中心点自由转动,老师拿一条形磁铁插向其中一个小环,后又取出插向另一个小环,同学们看到的现象及现象分析正确的是( )图3A.磁铁插向左环,横杆发生转动B.磁铁插向右环,横杆发生转动C.磁铁插向左环,左环中不产生感应电动势和感应电流D.磁铁插向右环,右环中产生感应电动势和感应电流答案BD命题点一电磁感应现象的判断对感应电流产生条件的理解1.判断产生感应电流的两种方法(1)闭合电路的一部分导体切割磁感线;(2)一闭合二变磁,即导体回路必须闭合,穿过闭合导体回路的磁通量发生变化,二者缺一不可.2.磁通量变化的四种情况(1)B不变,S变化,则ΔΦ=B·ΔS;(2)B变化,S不变,则ΔΦ=ΔB·S;(3)B变化,S也变化,则ΔΦ=B2S2-B1S1;(4)B不变,S不变,线圈平面与磁场方向的夹角θ变化,则ΔΦ=BS(sin θ2-sin θ1).例1现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关按如图4所示连接.下列说法中正确的是( )图4A .开关闭合后,线圈A 插入或拔出都会引起电流计指针偏转B .线圈A 插入线圈B 中后,开关闭合和断开的瞬间电流计指针均不会偏转C .开关闭合后,滑动变阻器的滑片P 匀速滑动,会使电流计指针静止在中央零刻度D .开关闭合后,只有滑动变阻器的滑片P 加速滑动,电流计指针才会偏转①带铁芯的线圈A ;②线圈B .答案 A解析 只要闭合回路磁通量发生变化就会产生感应电流,故A 正确,B 错误;开关闭合后,只要滑片P 滑动就会产生感应电流,故C 、D 错误.电磁感应现象能否发生的判断流程1.确定研究的是否是闭合回路.2.弄清楚回路内的磁场分布,并确定其磁通量Φ.3.⎩⎨⎧ Φ不变→无感应电流Φ变化→⎩⎪⎨⎪⎧ 回路闭合,有感应电流不闭合,无感应电流,但有感应电动势1.在法拉第时代,下列验证“由磁产生电”设想的实验中,能观察到感应电流的是( )A .将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路,然后观察电流表的变化B .在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈,然后观察电流表的变化C .将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接,往线圈中插入条形磁铁后,再到相邻房间去观察电流表的变化D .绕在同一铁环上的两个线圈,分别接电源和电流表,在给线圈通电或断电的瞬间,观察电流表的变化答案 D解析 产生感应电流必须满足的条件:①电路闭合;②穿过闭合电路的磁通量要发生变化.选项A 、B 电路闭合,但磁通量不变,不能产生感应电流,故选项A 、B 不能观察到电流表的变化;选项C 满足产生感应电流的条件,也能产生感应电流,但是等我们从一个房间到另一个房间后,电流表中已没有电流,故选项C 也不能观察到电流表的变化;选项D 满足产生感应电流的条件,能产生感应电流,可以观察到电流表的变化,所以选D.2.(多选)1824年,法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”.实验中将一铜圆盘水平放置,在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针,如图5所示.实验中发现,当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时,磁针也随着一起转动起来,但略有滞后.下列说法正确的是( )图5A.圆盘上产生了感应电动势B.圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动C.在圆盘转动的过程中,磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化D.圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流,此电流产生的磁场导致磁针转动答案AB解析当圆盘转动时,圆盘的半径切割磁针产生的磁场的磁感线,产生感应电动势,选项A 正确.如图所示,铜圆盘上存在许多小的闭合回路,当圆盘转动时,穿过小的闭合回路的磁通量发生变化,回路中产生感应电流,根据楞次定律,感应电流阻碍其相对运动,但抗拒不了相对运动,故磁针会随圆盘一起转动,但略有滞后,选项B正确;在圆盘转动过程中,磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量始终为零,选项C错误;圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成的电流的磁场方向沿圆盘轴线方向,会使磁针沿轴线方向偏转,选项D错误.命题点二楞次定律的理解和应用判断感应电流方向的“三步走”例2如图6甲所示,长直导线与闭合金属线框位于同一平面内,长直导线中的电流i随时间t 的变化关系如图乙所示.在0~T 2时间内,直导线中电流向上,则在T 2~T 时间内,线框中感应电流的方向与所受安培力的合力方向分别是( )图6A .顺时针,向左B .逆时针,向右C .顺时针,向右D .逆时针,向左①i 随时间t 的变化关系;②在0~T 2时间内,直导线中电流向上. 答案 B解析 在0~T 2时间内,直导线中电流向上,由题图乙知,在T 2~T 时间内,直导线电流方向也向上,根据安培定则知,导线右侧磁场的方向垂直纸面向里,电流逐渐增大,则磁场逐渐增强,根据楞次定律,金属线框中产生逆时针方向的感应电流.根据左手定则,金属线框左边受到的安培力方向向右,右边受到的安培力向左,离导线越近,磁场越强,则左边受到的安培力大于右边受到的安培力,所以金属线框所受安培力的合力方向向右,故B 正确,A 、C 、D 错误.楞次定律推论的应用技巧1.线圈(回路)中磁通量变化时,阻碍原磁通量的变化——应用“增反减同”的规律;2.导体与磁体间有相对运动时,阻碍相对运动——应用“来拒去留”的规律;3.当回路可以形变时,感应电流可使线圈面积有扩大或缩小的趋势——应用“增缩减扩”的规律;4.自感现象中,感应电动势阻碍原电流的变化——应用“增反减同”的规律.3.在水平面内有一固定的U 型裸金属框架,框架上静止放置一根粗糙的金属杆ab ,整个装置放在竖直方向的匀强磁场中,如图7所示.下列说法中正确的是( )图7A.只有当磁场方向向上且增强,ab杆才可能向左移动B.只有当磁场方向向下且减弱,ab杆才可能向右移动C.无论磁场方向如何,只要磁场减弱,ab杆就可能向右移动D.当磁场变化时,ab杆中一定有电流产生,且一定会移动答案 C解析由楞次定律可知,当闭合回路的磁通量增大时,导体棒将向左移动,阻碍磁通量的增加,当闭合回路的磁通量减小时,导体棒将向右运动,以便阻碍磁通量的减小,与磁场方向无关,故选C.4.(多选)用如图8所示的实验装置研究电磁感应现象,下列说法正确的是( )图8A.当把磁铁N极向下插入线圈时,电流表指针发生偏转B.当把磁铁N极从线圈中拔出时,电流表指针不发生偏转C.保持磁铁在线圈中相对静止时,电流表指针不发生偏转D.若磁铁和线圈一起以同一速度向上运动,电流表指针发生偏转答案AC解析当把磁铁N极向下插入线圈时,穿过线圈中的磁通量在变化,故线圈中会产生感应电流,电流表指针发生偏转,选项A正确;当把磁铁N极从线圈中拔出时,线圈中也会产生感应电流,故选项B错误;保持磁铁在线圈中相对静止时,线圈中的磁通量没有变化,故无感应电流产生,所以电流表指针不发生偏转,选项C正确;若磁铁和线圈一起以同一速度向上运动,线圈与磁铁没有相对运动,故穿过线圈的磁通量也不变,电路中无感应电流,电流表指针不发生偏转,选项D错误.5.如图9所示,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F T1和F T2,重力加速度大小为g,则( )图9A.F T1>mg,F T2>mgB.F T1<mg,F T2<mgC.F T1>mg,F T2<mgD.F T1<mg,F T2>mg答案 A解析金属圆环从位置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始终向下,对磁铁受力分析可知F T1>mg,F T2>mg,A正确.命题点三三定则一定律的综合应用例3如图10所示.金属棒ab、金属导轨和螺线管组成闭合回路,金属棒ab在匀强磁场B中沿导轨向右运动,则( )图10A.ab棒不受安培力作用B.ab棒所受安培力的方向向右C.ab棒向右运动速度v越大,所受安培力越大D.螺线管产生的磁场,A端为N极①匀强磁场;②向右运动.答案 C解析金属棒ab沿导轨向右运动时,安培力方向向左,以“阻碍”其运动,选项A、B错误;金属棒ab 沿导轨向右运动时,感应电动势E =Blv ,感应电流I =E R ,安培力F =BIl =B 2l 2v R,可见,选项C 正确;根据右手定则可知,流过金属棒ab 的感应电流的方向是从b 流向a ,所以流过螺线管的电流方向是从A 端到达B 端,根据右手螺旋定则可知,螺线管的A 端为S 极,选项D 错误.三定则一定律的应用技巧1.应用楞次定律时,一般要用到安培定则.2.研究感应电流受到的安培力时,一般先用右手定则确定电流方向,再用左手定则确定安培力方向,有时也可以直接应用楞次定律的推论确定.6.图11如图11所示,线圈两端与电阻相连构成闭合回路,在线圈上方有一竖直放置的条形磁铁,磁铁的S 极朝下.在将磁铁的S 极插入线圈的过程中( )A .通过电阻的感应电流的方向由a 到b ,线圈与磁铁相互排斥B .通过电阻的感应电流的方向由b 到a ,线圈与磁铁相互排斥C .通过电阻的感应电流的方向由a 到b ,线圈与磁铁相互吸引D .通过电阻的感应电流的方向由b 到a ,线圈与磁铁相互吸引答案 A解析 将磁铁的S 极插入线圈的过程中,由楞次定律知,通过电阻的感应电流的方向由a 到b ,线圈与磁铁相互排斥.7.(多选)如图12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( )图12A.向右做匀速运动 B.向左做减速运动C.向右做减速运动 D.向右做加速运动答案BC解析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错误;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.题组1 电磁感应现象的判断1.下列图中能产生感应电流的是( )答案 B解析根据产生感应电流的条件:A中,电路没闭合,无感应电流;B中,电路闭合,且垂直磁感线的平面的面积增大,即闭合电路的磁通量增大,有感应电流;C中,穿过闭合线圈的磁感线相互抵消,磁通量恒为零,无感应电流;D中,闭合回路中的磁通量不发生变化,无感应电流.2.物理课上,老师做了一个奇妙的“跳环实验”.如图1所示,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,经重复实验,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( )图1A.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答案 D解析无论实验用的是交流电还是直流电,闭合开关S的瞬间,穿过套环的磁通量均增加,只要套环的材料是导体,套环中就能产生感应电流,套环就会跳起.如果套环是用塑料做的,则不能产生感应电流,也就不会受安培力作用而跳起.选项D正确.3.如图2所示,通有恒定电流的导线MN与闭合金属框共面,第一次将金属框由Ⅰ平移到Ⅱ,第二次将金属框绕cd边翻转到Ⅱ,设先后两次通过金属框的磁通量变化量大小分别为ΔΦ1和ΔΦ2,则( )图2A.ΔΦ1>ΔΦ2,两次运动中线框中均有沿adcba方向电流出现B.ΔΦ1=ΔΦ2,两次运动中线框中均有沿abcda方向电流出现C.ΔΦ1<ΔΦ2,两次运动中线框中均有沿adcba方向电流出现D.ΔΦ1<ΔΦ2,两次运动中线框中均有沿abcda方向电流出现答案 C解析设金属框在位置Ⅰ的磁通量为Φ1,金属框在位置Ⅱ的磁通量为Φ2,由题可知:ΔΦ1=|Φ2-Φ1|,ΔΦ2=|-Φ2-Φ1|,所以金属框的磁通量变化量大小ΔΦ1<ΔΦ2,由安培定则知两次磁通量均向里减小,所以由楞次定律知两次运动中线框中均出现沿adcba方向的电流,C对.4.如图3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,一定能在轨道回路里产生感应电流的是( )图3A.ab向右运动,同时使θ减小B.使磁感应强度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BD.ab向右运动,同时增大磁感应强度B和θ角(0°<θ<90°)答案 A解析设此时回路面积为S,据题意,磁通量Φ=BS cos θ,对A选项,S增大,θ减小,cos θ增大,则Φ增大,A正确.对B选项,B减小,θ减小,cos θ增大,Φ可能不变,B错误.对C选项,S减小,B增大,Φ可能不变,C错误.对D选项,S增大,B增大,θ增大,cos θ减小,Φ可能不变,D错误.故只有A正确.题组2 楞次定律的应用5.(多选)如图4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( )图4A.向左拉出和向右拉出,其感应电流方向相同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答案AB解析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,A、B正确,C错误;金属圆环匀速拉出磁场过程中,磁通量的变化率在发生变化,感应电流的大小也在发生变化,D错误.6.(多选)如图5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点左右摆动.金属线框从图示位置的右侧某一位置由静止释放,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.则下列说法中正确的是( )图5A.线框中感应电流的方向先是d→c→b→a→d,后是a→b→c→d→aB.线框中感应电流的方向是d→c→b→a→dC.穿过线框中的磁通量先变大后变小D.穿过线框中的磁通量先变小后变大答案BD解析线框从图示位置的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.7.(多选)北半球地磁场的竖直分量向下.如图6所示,在北京某中学实验室的水平桌面上,放置边长为L的正方形闭合导体线圈abcd,线圈的ab边沿南北方向,ad边沿东西方向.下列说法中正确的是( )图6A.若使线圈向东平动,则a点的电势比b点的电势低B.若使线圈向北平动,则a点的电势比b点的电势低C.若以ab为轴将线圈向上翻转,则线圈中感应电流方向为a→b→c→d→aD.若以ab为轴将线圈向上翻转,则线圈中感应电流方向为a→d→c→b→a答案AC解析线圈向东平动时,ba和cd两边切割磁感线,且两边切割磁感线产生的感应电动势大小相同,a点电势比b点电势低,A正确;同理,线圈向北平动,则a、b两点电势相等,高于c、d两点电势,B错误;以ab为轴将线圈向上翻转,向下的磁通量减小了,感应电流的磁场方向应该向下,再由右手螺旋定则知,感应电流的方向为a→b→c→d→a,则C正确,D错误.题组3 三定则一定律的综合应用8.如图7所示,金属棒ab置于水平放置的U形光滑导轨上,在ef右侧存在有界匀强磁场B,磁场方向垂直导轨平面向下,在ef左侧的无磁场区域cdef内有一半径很小的金属圆环L,圆环与导轨在同一平面内.当金属棒ab在水平恒力F作用下从磁场左边界ef处由静止开始向右运动后,下列有关圆环的说法正确的是( )图7A.圆环内产生变大的感应电流,圆环有收缩的趋势B.圆环内产生变大的感应电流,圆环有扩张的趋势C.圆环内产生变小的感应电流,圆环有收缩的趋势D.圆环内产生变小的感应电流,圆环有扩张的趋势答案 C解析根据右手定则,当金属棒ab在恒力F的作用下向右运动时,abdc回路中会产生逆时针方向的感应电流,则在圆环处产生垂直于纸面向外的磁场,随着金属棒向右加速运动,abdc 回路中的感应电流逐渐增大,穿过圆环的磁通量也逐渐增大,依据楞次定律可知,圆环将有收缩的趋势以阻碍圆环磁通量的增大;abdc 回路中的感应电流I =Blv R,感应电流的变化率ΔI Δt =Bla R,又由于金属棒向右运动的加速度a 减小,所以感应电流的变化率减小,圆环内磁通量的变化率减小,所以在圆环中产生的感应电流不断减小,选项C 正确.9.(多选)如图8所示,两同心圆环A 、B 置于同一水平面上,其中B 为均匀带负电绝缘环,A 为导体环.当B 绕轴心顺时针转动且转速增大时,下列说法正确的是( )图8A .A 中产生逆时针的感应电流B .A 中产生顺时针的感应电流C .A 具有收缩的趋势D .A 具有扩展的趋势答案 BD解析 由图可知,B 为均匀带负电绝缘环,B 中电流为逆时针方向,由右手螺旋定则可知,电流的磁场垂直纸面向外且逐渐增大;由楞次定律可知,磁场增大时,感应电流的磁场与原磁场的方向相反,所以感应电流的磁场的方向垂直纸面向里,A 中感应电流的方向为顺时针方向,故A 错误,B 正确;B 环外的磁场的方向与B 环内的磁场的方向相反,当B 环内的磁场增强时,A 环具有面积扩展的趋势,故C 错误,D 正确.10.(多选)如图9所示,两个线圈套在同一个铁芯上,线圈的绕向如图所示.左线圈连着平行导轨M 和N ,导轨电阻不计,在垂直于导轨方向上放着金属棒ab ,金属棒处于垂直纸面向外的匀强磁场中,下列说法正确的是( )图9A .当金属棒向右匀速运动时,a 点电势高于b 点,c 点电势高于d 点B.当金属棒向右匀速运动时,b点电势高于a点,c点与d点电势相等C.当金属棒向右加速运动时,b点电势高于a点,c点电势高于d点D.当金属棒向右加速运动时,b点电势高于a点,d点电势高于c点答案BD解析金属棒匀速向右运动切割磁感线,产生恒定感应电动势,由右手定则判断出电流由a→b,b点电势高于a点,c、d端不产生感应电动势,c点与d点等势,故A错,B对.金属棒向右加速运动时,b点电势仍高于a点,感应电流增大,穿过右边线圈的磁通量增大,所以右线圈中也产生感应电流,由楞次定律可判断电流从d流出,在外电路中,d点电势高于c点,故C错误,D正确.11.(多选)如图10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,当PQ 在外力作用下运动时,MN在磁场力的作用下向右运动,则PQ所做的运动可能是( )图10A.向右加速运动B.向左加速运动C.向右减速运动D.向左减速运动答案BC解析设PQ向右运动,用右手定则和安培定则判定可知穿过L1的磁感线方向向上.若PQ 向右加速运动,则穿过L1的磁通量增加,用楞次定律判定可知通过MN的感应电流方向是N→M,对MN用左手定则判定,可知MN向左运动,可见A选项不正确.若PQ向右减速运动,则穿过L1的磁通量减少,用楞次定律判定可知通过MN的感应电流方向是M→N,对MN用左手定则判定,可知MN是向右运动,可见C正确.同理设PQ向左运动,用上述类似的方法可判定B正确,而D错误.。