
?第1課時(shí) 楞次定律
第二章 電磁感應(yīng)
一、單選題:
1.(2021·揚(yáng)州高二檢測)據(jù)新聞報(bào)道:2020年5月16日,廣西玉林一在建工地發(fā)生了一起事故,一施工電梯突然失控從高處墜落,此次電梯墜落事故導(dǎo)致了一些人員傷亡。為了防止類似意外發(fā)生,某課外研究性學(xué)習(xí)小組積極投入到如何防止電梯墜落的設(shè)計(jì)研究中,所設(shè)計(jì)的防止電梯墜落的應(yīng)急安全裝置如圖所示,在電梯轎廂上安裝上永久磁鐵,電梯的井壁上鋪設(shè)線圈,該學(xué)習(xí)小組認(rèn)為能在電梯突然墜落時(shí)減小對人員的傷害。關(guān)于該裝置,下列說法正確的是( )
A.該小組設(shè)計(jì)原理有問題,當(dāng)電梯突然墜落時(shí),該裝置不可能起到阻礙電梯下落的作用
B.當(dāng)電梯突然墜落時(shí),該安全裝置可使電梯停在空中
C.當(dāng)電梯墜落至永久磁鐵在圖示位置時(shí),閉合線圈A、B中電流方向相反
D.當(dāng)電梯墜落至永久磁鐵在圖示位置時(shí),已經(jīng)穿過A閉合線圈,所以線圈A不會(huì)阻礙電梯下落,只有閉合線圈B阻礙電梯下落
【答案】C
【解析】若電梯突然墜落時(shí),線圈內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度發(fā)生變化,將在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流,感應(yīng)電流會(huì)阻礙磁鐵的相對運(yùn)動(dòng),可起到應(yīng)急避險(xiǎn)作用,故A錯(cuò)誤;感應(yīng)電流會(huì)阻礙磁鐵的相對運(yùn)動(dòng),但不能阻止磁鐵的運(yùn)動(dòng),故B錯(cuò)誤;當(dāng)電梯墜落至題干圖位置時(shí),閉合線圈A中向上的磁場減弱,感應(yīng)電流的方向從上向下看是逆時(shí)針方向,B中向上的磁場增強(qiáng),感應(yīng)電流的方向從上向下看是順時(shí)針方向,可知A與B中感應(yīng)電流方向相反,故C正確;結(jié)合A的分析可知,當(dāng)電梯墜落至題干圖位置時(shí),閉合線圈A、B都在阻礙電梯下落,故D錯(cuò)誤。
故選C。
2.如圖所示,緊繞有閉合線圈的絕緣圓筒放在電子秤的非磁性材料托盤(圖中未畫出)上,一條形磁鐵(N極向下)從圓筒正上方由靜止釋放后插入圓筒??諝庾枇Σ挥?jì)。對磁鐵插入圓筒且未碰到托盤的過程,下列說法正確的是( )
A.磁鐵的機(jī)械能守恒
B.磁鐵的加速度恒定
C.通過電阻的電流方向如圖中箭頭所示
D.與磁鐵尚未運(yùn)動(dòng)時(shí)相比電子秤的示數(shù)增大
【答案】D
【解析】磁鐵下落過程中,線圈中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能,則磁鐵的機(jī)械能減小,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;磁鐵下落過程中,穿過線圈的磁通量的變化率逐漸變化,則產(chǎn)生的感應(yīng)電流逐漸變化,磁鐵受到的向上的安培力變化,則加速度會(huì)變化,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;根據(jù)楞次定律可知,通過電阻的電流方向?yàn)槿珙}圖中箭頭反方向,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;磁鐵下落過程中穿過線圈的磁通量變大,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場方向向上,即螺線管上端為N極,則磁鐵對螺線管有向下的作用力,則電子秤的示數(shù)與磁鐵尚未運(yùn)動(dòng)時(shí)相比增大,選項(xiàng)D正確。
故選D。
3.如圖所示,磁場中有一導(dǎo)線MN與U形光滑的金屬框組成閉合電路,當(dāng)導(dǎo)線向右運(yùn)動(dòng)時(shí),下列說法正確的是( )
A.電路中有順時(shí)針方向的電流
B.電路中有逆時(shí)針方向的電流
C.導(dǎo)線的N端相當(dāng)于電源的正極
D.電路中無電流產(chǎn)生
【答案】B
【解析】根據(jù)右手定則,由題意可知,當(dāng)導(dǎo)線向右運(yùn)動(dòng)時(shí),產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向由N端經(jīng)過導(dǎo)線到M端,因此有逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流,故A錯(cuò)誤,B正確;由上分析可知,電源內(nèi)部的電流方向由負(fù)極到正極,因此N端相當(dāng)于電源的負(fù)極,故C錯(cuò)誤;根據(jù)感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件可知,電路會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,故D錯(cuò)誤。所以B正確,A、C、D錯(cuò)誤。
故選B。
4.一平面線圈用細(xì)桿懸于P點(diǎn),開始時(shí)細(xì)桿處于水平位置,釋放后讓它在如圖所示的勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動(dòng)。已知線圈平面始終與紙面垂直,當(dāng)線圈第一次通過位置Ⅰ和位置Ⅱ時(shí),順著磁場的方向看去,線圈中感應(yīng)電流的方向分別為( )
A.逆時(shí)針方向 逆時(shí)針方向
B.逆時(shí)針方向 順時(shí)針方向
C.順時(shí)針方向 順時(shí)針方向
D.順時(shí)針方向 逆時(shí)針方向
【答案】B
【解析】線圈第一次經(jīng)過位置Ⅰ時(shí),穿過線圈的磁通量增加,由楞次定律,線圈中感應(yīng)電流的磁場方向向左,根據(jù)安培定則,順著磁場看去,感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向。當(dāng)線圈第一次通過位置Ⅱ時(shí),穿過線圈的磁通量減小,可判斷出感應(yīng)電流為順時(shí)針方向,故選項(xiàng)B正確。
故選B。
5.如圖所示,絕緣水平面上有兩個(gè)離得很近的導(dǎo)體環(huán)a、b。將條形磁鐵沿它們的正中豎直線向下移動(dòng)(不到達(dá)該平面),a、b的移動(dòng)情況可能是( )
A.a(chǎn)、b將相互遠(yuǎn)離 B.a(chǎn)、b將相互靠近
C.a(chǎn)、b將不動(dòng) D.無法判斷
【答案】A
【解析】根據(jù)Φ=BS,條形磁鐵向下移動(dòng)過程中B增大,所以穿過每個(gè)環(huán)中的磁通量都有增大的趨勢。由于S不可改變,為阻礙磁通量增大,導(dǎo)體環(huán)會(huì)盡量遠(yuǎn)離條形磁鐵,所以a、b將相互遠(yuǎn)離。
故選A。
6.如圖所示,一質(zhì)量為m的條形磁鐵用細(xì)線懸掛在天花板上,細(xì)線從一水平金屬圓環(huán)中穿過?,F(xiàn)將環(huán)從位置Ⅰ釋放,環(huán)經(jīng)過磁鐵到達(dá)位置Ⅱ。設(shè)環(huán)經(jīng)過磁鐵上端和下端附近時(shí)細(xì)線的張力分別為FT1和FT2,重力加速度大小為g,則( )
A.FT1>mg,F(xiàn)T2>mg B.FT1mg,所以只有A正確。
故選A。
7.如圖所示,若套在條形磁鐵上的彈性金屬線圈Ⅰ突然縮小為線圈Ⅱ,則關(guān)于線圈的感應(yīng)電流及其方向(從上往下看)是( )
A.有順時(shí)針方向的感應(yīng)電流
B.有逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流
C.有先逆時(shí)針后順時(shí)針方向的感應(yīng)電流
D.無感應(yīng)電流
【答案】A
【解析】穿過線圈的磁通量包括磁體內(nèi)全部和磁體外的一部分,合磁通量是向上的。當(dāng)線圈突然縮小時(shí)合磁通量增加,原因是磁體外向下穿過線圈的磁通量減少。由楞次定律判斷,感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針方向,選項(xiàng)A正確。
故選A。
8.如圖所示,導(dǎo)線框abcd與直導(dǎo)線在同一平面內(nèi),直導(dǎo)線通有恒定電流I。當(dāng)線框由左向右勻速通過直導(dǎo)線的過程中,線框中感應(yīng)電流的方向是( )
A.先abcd,后dcba,再abcd
B.先abcd,后dcba
C.始終dcba
D.先dcba,后abcd,再dcba
【答案】D
【解析】線框在直導(dǎo)線左側(cè)時(shí),隨著線框向右運(yùn)動(dòng),穿過線框的磁通量增大,根據(jù)楞次定律知,線框中感應(yīng)電流的方向?yàn)閐cba。當(dāng)線框的cd邊跨過直導(dǎo)線后,ab邊運(yùn)動(dòng)到直導(dǎo)線前,如圖所示,根據(jù)右手定則知ab邊產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)閍→b,cd邊產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)閏→d。線框全部跨過直導(dǎo)線后,隨著向右運(yùn)動(dòng),穿過線框的磁通量減小,根據(jù)楞次定律知,線框中感應(yīng)電流的方向?yàn)閐cba。故選項(xiàng)D正確。
故選D。
9.如圖所示,要使Q線圈產(chǎn)生圖示方向的電流,可采用的方法有( )
A.閉合開關(guān)S的瞬間
B.閉合開關(guān)S后,把R的滑片向右移
C.閉合開關(guān)S后,把P中的鐵芯從左邊抽出
D.閉合開關(guān)S后,把Q遠(yuǎn)離P
【答案】A
【解析】閉合開關(guān)S時(shí),線圈中電流從無到有,鐵芯中產(chǎn)生向右的磁場,穿過Q的磁通量增加,根據(jù)楞次定律,Q中產(chǎn)生圖示方向的電流,A正確;R的滑片向右移時(shí),P中電流減小,穿過Q的磁通量減小,根據(jù)楞次定律,Q中產(chǎn)生與圖示相反方向的電流,B錯(cuò)誤;將鐵芯抽出或Q遠(yuǎn)離P時(shí),穿過Q的磁通量都減小,根據(jù)楞次定律,Q中產(chǎn)生與圖示相反方向的電流,C、D錯(cuò)誤。
故選A。
10.如圖所示,圓形金屬環(huán)放在水平桌面上,有一帶正電的微粒以水平速度v貼近圓環(huán)的上表面距環(huán)心d處飛過,則帶電微粒在飛過圓環(huán)的過程中,圓環(huán)中感應(yīng)電流的方向是( )
A.始終是沿順時(shí)針方向
B.始終是沿逆時(shí)針方向
C.先沿順時(shí)針方向,再沿逆時(shí)針方向
D.先沿逆時(shí)針方向,再沿順時(shí)針方向
【答案】D
【解析】電荷定向移動(dòng)形成電流,電流周圍存在磁場。運(yùn)動(dòng)的正電荷周圍的磁場與通電導(dǎo)線周圍的磁場相類似,但又有所不同。帶電微粒靠近圓環(huán)過程中,穿過圓環(huán)的磁通量方向垂直桌面向里并增加,由楞次定律知,圓環(huán)中將產(chǎn)生逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流;當(dāng)微粒遠(yuǎn)離圓環(huán)時(shí),圓環(huán)中產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流。故D正確。
故選D。
11.如圖所示,兩個(gè)相同的輕質(zhì)鋁環(huán)套在一根水平光滑的絕緣桿上,當(dāng)一條形磁鐵向左運(yùn)動(dòng)靠近兩環(huán)時(shí),兩環(huán)的運(yùn)動(dòng)情況是( )
A.同時(shí)向左運(yùn)動(dòng),間距變大
B.同時(shí)向左運(yùn)動(dòng),間距變小
C.同時(shí)向右運(yùn)動(dòng),間距變小
D.同時(shí)向右運(yùn)動(dòng),間距變大
【答案】B
【解析】磁鐵向左運(yùn)動(dòng),穿過兩環(huán)的磁通量都增加,根據(jù)楞次定律,感應(yīng)電流的磁場將阻礙原磁通量的增加,所以兩環(huán)都向左運(yùn)動(dòng)。另外,兩環(huán)產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向相同,依據(jù)安培定則和左手定則可以判斷兩個(gè)環(huán)之間是相互吸引的,所以選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤,B正確。
故選B。
12.如圖所示,圓形導(dǎo)體線圈a平放在水平桌面上,在a的正上方固定一豎直螺線管b,二者軸線重合,螺線管與電源和滑動(dòng)變阻器連接成閉合回路。若將滑動(dòng)變阻器的滑片P向下滑動(dòng),下列表述正確的是( )
A.線圈a對水平桌面的壓力FN將增大
B.穿過線圈a的磁通量變小
C.線圈a有擴(kuò)張的趨勢
D.線圈a中將產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流(俯視)
【答案】A
【解析】滑動(dòng)變阻器滑片向下移動(dòng),接入電路的電阻減小,電流增大,通過線圈a的磁通量增大,a線圈有收縮的趨勢,B、C錯(cuò)誤;根據(jù)楞次定律判斷a中產(chǎn)生逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流(俯視),a有遠(yuǎn)離螺線管的趨勢,a對桌面的壓力增大,A正確,D錯(cuò)誤。
故選A。
13.如圖,在一水平、固定的閉合導(dǎo)體圓環(huán)上方,有一條形磁鐵(N極朝上,S極朝下)由靜止開始下落,磁鐵從圓環(huán)中穿過且不與圓環(huán)接觸,關(guān)于圓環(huán)中感應(yīng)電流的方向(從上向下看),下列說法中正確的是( )
A.總是順時(shí)針 B.總是逆時(shí)針
C.先順時(shí)針后逆時(shí)針 D.先逆時(shí)針后順時(shí)針
【答案】C
【解析】由題圖可知,在磁鐵下落過程中,穿過圓環(huán)的磁場方向向上,在磁鐵靠近圓環(huán)時(shí),穿過圓環(huán)的磁通量變大,在磁鐵遠(yuǎn)離圓環(huán)時(shí)穿過圓環(huán)的磁通量減小,由楞次定律可知,從上向下看,圓環(huán)中的感應(yīng)電流先沿順時(shí)針方向,后沿逆時(shí)針方向,故C正確。
故選C。
14.美國《大眾科學(xué)》月刊網(wǎng)站報(bào)道,美國明尼蘇達(dá)大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn):一種具有獨(dú)特屬性的新型合金能夠?qū)?nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能。具體而言,只要略微提高溫度,這種合金就會(huì)變成強(qiáng)磁性合金,從而使環(huán)繞它的線圈中產(chǎn)生電流,其簡化模型如圖所示。A為圓柱形合金材料,B為線圈,套在圓柱形合金材料A上,線圈的半徑大于合金材料的半徑?,F(xiàn)對A進(jìn)行加熱,則( )
A.B中將產(chǎn)生逆時(shí)針方向的電流
B.B中將產(chǎn)生順時(shí)針方向的電流
C.B線圈有收縮的趨勢
D.B線圈有擴(kuò)張的趨勢
【答案】D
【解析】合金材料加熱后成為強(qiáng)磁體,通過線圈B的磁通量增大,由于線圈B內(nèi)有兩個(gè)方向的磁場,由楞次定律可知線圈只有擴(kuò)張,才能阻礙磁通量的增加,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確;由于不知道極性,無法判斷感應(yīng)電流的方向,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤。
故選D。
二.多選題:
15.如圖甲所示,長直導(dǎo)線與閉合線框位于同一平面內(nèi),長直導(dǎo)線中的電流i隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示。在0~時(shí)間內(nèi),長直導(dǎo)線中電流方向向上,則下列關(guān)于線框中感應(yīng)電流的方向與所受安培力判斷正確的是( )
A.0~T時(shí)間內(nèi)線框中感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向
B.0~T時(shí)間內(nèi)線框中感應(yīng)電流方向?yàn)橄软槙r(shí)針方向后逆時(shí)針方向
C.0~T時(shí)間內(nèi)線框所受安培力的合力向左
D.0~時(shí)間內(nèi)線框所受安培力的合力向左,~T時(shí)間內(nèi)線框所受安培力的合力向右
【答案】AD
【解析】0~T時(shí)間內(nèi)長直導(dǎo)線中電流先向上減小,后向下增大,所以線框中的磁場先向里減小,后向外增強(qiáng),根據(jù)楞次定律可知,感應(yīng)電流始終為順時(shí)針方向,故A正確,B錯(cuò)誤;在0~時(shí)間內(nèi),穿過線框的磁通量減小,由楞次定律可知,線框有使磁通量增大的運(yùn)動(dòng)趨勢,離導(dǎo)線越近,磁場越強(qiáng),所以線框所受安培力的合力水平向左;同理可知,在~T時(shí)間內(nèi),線框所受安培力的合力水平向右,故C錯(cuò)誤,D正確。
故選:AD。
16.如圖所示,兩個(gè)閉合鋁環(huán)A、B與一個(gè)螺線管套在同一鐵芯上,A、B可以左右擺動(dòng),則( )
A.在S閉合的瞬間,A、B必相吸
B.在S閉合的瞬間,A、B必相斥
C.在S斷開的瞬間,A、B必相吸
D.在S斷開的瞬間,A、B必相斥
【答案】AC
【解析】在S閉合瞬間,穿過兩個(gè)鋁環(huán)的磁通量變化相同,鋁環(huán)中產(chǎn)生同方向的感應(yīng)電流,同向電流相吸,則A、B相吸,A正確,B錯(cuò)誤;在S斷開瞬間,穿過兩個(gè)鋁環(huán)的磁通量變化相同,鋁環(huán)中產(chǎn)生同方向的感應(yīng)電流,同向電流相吸,則A、B相吸,C正確,D錯(cuò)誤。
故選:AC。
17.如圖所示,當(dāng)磁鐵運(yùn)動(dòng)時(shí),電路中會(huì)產(chǎn)生由A經(jīng)R到B的電流,則磁鐵的運(yùn)動(dòng)可能是( )
A.向下運(yùn)動(dòng) B.向上運(yùn)動(dòng)
C.向左平移 D.以上都不可能
【答案】BC
【解析】由安培定則知感應(yīng)電流在線圈中產(chǎn)生磁場與磁鐵磁場方向相同,由楞次定律知,原磁場減小,選項(xiàng)中B、C會(huì)引起上述變化,故選項(xiàng)B、C正確,其余錯(cuò)誤。
故選:BC。
18.如圖,線圈M和線圈N繞在同一鐵芯上,M與電源、開關(guān)、滑動(dòng)變阻器相連,P為滑動(dòng)變阻器的滑片,開關(guān)S處于閉合狀態(tài),N與電阻R相連。下列說法正確的是( )
A.當(dāng)P向右移動(dòng)時(shí),通過R的電流方向?yàn)橛蒪到a
B.當(dāng)P向右移動(dòng)時(shí),通過R的電流方向?yàn)橛蒩到b
C.?dāng)嚅_S的瞬間,通過R的電流方向?yàn)橛蒪到a
D.?dāng)嚅_S的瞬間,通過R的電流方向?yàn)橛蒩到b
【答案】AD
【解析】P向右移動(dòng),導(dǎo)致電流增大,根據(jù)右手定則可知,線圈M左端是N極,右端是S極。穿過線圈N的磁通量變大,則由楞次定律可得:感應(yīng)電流方向由b流向a,故A正確,B錯(cuò)誤;當(dāng)斷開S的瞬間,導(dǎo)致電流減小,根據(jù)右手定則可知,線圈M左端是N極,右端是S極。穿過線圈N的磁通量變小,則由楞次定律可得:感應(yīng)電流方向由a流向b,故C錯(cuò)誤,D正確。
故選:AD。
19.兩根互相平行的金屬導(dǎo)軌水平放置于如圖所示的勻強(qiáng)磁場中,導(dǎo)體棒ab和cd在導(dǎo)軌上可以自由滑動(dòng)。當(dāng)ab在外力F作用下向右運(yùn)動(dòng)時(shí),下列說法正確的是( )
A.cd內(nèi)有電流通過,方向是d→c
B.cd向左運(yùn)動(dòng)
C.磁場對cd作用力向左
D.磁場對ab作用力向左
【答案】AD
【解析】為了判斷cd內(nèi)電流方向,首先判斷ab內(nèi)的電流方向,因?yàn)閍b在外力F作用下向右做切割磁感線的運(yùn)動(dòng),由右手定則可知,電流的方向是b→a,ab相當(dāng)于電源,電流從a端流出,回路的電流方向是b→a→d→c→b,所以A正確。由左手定則可知D正確。
故選:AD。
20.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,如圖所示。線圈上端與電源正極相連,閉合開關(guān)的瞬間,鋁環(huán)向上跳起。下列說法正確的是( )
A.若保持開關(guān)閉合,則鋁環(huán)不斷升高
B.若保持開關(guān)閉合,則鋁環(huán)停留在跳起后的某一高度
C.若保持開關(guān)閉合,則鋁環(huán)跳起到某一高度后將回落
D.如果電源的正、負(fù)極對調(diào),觀察到的現(xiàn)象不變
【答案】CD
【解析】鋁環(huán)跳起是開關(guān)閉合時(shí)鋁環(huán)上產(chǎn)生的感應(yīng)電流與通電線圈中的電流產(chǎn)生的磁場相互作用而引起的,由楞次定律知,該現(xiàn)象與電源中電流方向無關(guān),故C、D正確。
故選:CD。
21.如圖所示,在北京某地有一間房子坐北朝南,門口朝向正南,門扇四周是鋁合金邊框,中間是絕緣體玻璃,則下列說法正確的是( )
A.房子所在位置地磁場的磁感線由南指向北,與水平面平行
B.無論開門還是關(guān)門的過程中,穿過門扇的磁通量是變化的
C.某人站在室內(nèi)面向正南推開門過程,對這個(gè)人來說,鋁合金邊框中的感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針
D.某人站在室內(nèi)面向正南關(guān)上門過程,對這個(gè)人來說,鋁合金邊框中的感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針
【答案】BC
【解析】北京位于北半球,北京地區(qū)的磁場方向具有水平向北的分量與豎直向下的分量兩部分,故A錯(cuò)誤;地磁場有由南向北的分量,門閉合時(shí)磁通量的方向向北;當(dāng)朝南的門向外推開后,平面與磁場平行時(shí),沒有磁感線穿過線框平面,穿過環(huán)面的磁通量為0。開門還是關(guān)門的過程中,穿過門扇的磁通量是變化的。故B正確;根據(jù)楞次定律,穿過窗框的磁通量減小時(shí),站在室內(nèi)面向正南的人判斷,產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針。故D錯(cuò)誤,C正確。
故選:BC。
三. 實(shí)驗(yàn)題:
22.如圖所示是三個(gè)成功的演示實(shí)驗(yàn),回答下列問題。
(1)在實(shí)驗(yàn)中,電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)的原因是_______________________。
(2)電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)角跟感應(yīng)電動(dòng)勢的大小成__________關(guān)系。
(3)第一個(gè)成功實(shí)驗(yàn)(圖甲)中,將條形磁鐵從同一高度插入到線圈中同一位置,快速插入和慢速插入有什么量是相同的?________________,什么量是不同的?______________。
(4)從三個(gè)成功的演示實(shí)驗(yàn)中可歸納出的結(jié)論是:__________________。
【答案】(1)電流計(jì)所在回路有感應(yīng)電流產(chǎn)生 (2)正比
(3)磁通量的變化量 磁通量的變化率 (4)只要穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化,閉合回路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生
【解析】(1)在實(shí)驗(yàn)中,電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)的原因是電流計(jì)所在回路有感應(yīng)電流產(chǎn)生。
(2)感應(yīng)電動(dòng)勢越大,則感應(yīng)電流越大,電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)角越大,故電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)角跟感應(yīng)電動(dòng)勢的大小成正比關(guān)系。
(3)第一個(gè)成功實(shí)驗(yàn)(題圖甲)中,將條形磁鐵從同一高度插入到線圈中同一位置,快速插入和慢速插入時(shí)磁通量的變化量是相同的,但是由于快速插入時(shí)間短,故磁通量的變化率較大,故兩次磁通量的變化率不同。
(4)從三個(gè)成功的演示實(shí)驗(yàn)中可歸納出的結(jié)論是:只要穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化,閉合回路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生。
23.如圖所示,在圖(1)中,G為指針在中央的靈敏電流計(jì)連接在直流電路中時(shí)的偏轉(zhuǎn)情況。今使它與一線圈串聯(lián)進(jìn)行電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn),則圖(2)中的條形磁鐵的運(yùn)動(dòng)方向是________;圖(3)中電流計(jì)的指針將向________偏轉(zhuǎn);圖(4)中的條形磁鐵上端為________極。
【答案】向下 右 N
【解析】由圖(1)可知,當(dāng)電流從電流計(jì)的左接線柱流入時(shí),指針向左偏。圖(2)中指針向左偏,可知感應(yīng)電流的方向在螺線管中是由上到下,根據(jù)楞次定律知,條形磁鐵S極向下插入。圖(3)當(dāng)條形磁鐵N極向下插入時(shí),根據(jù)楞次定律,可知螺線管中感應(yīng)電流方向由下到上,則指針向右偏;圖(4)中可知指針向右偏,則線圈中感應(yīng)電流的方向從下到上,由楞次定律可知,條形磁鐵S極向上拔出,上端為N極。
24.磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場僅存在于邊長為2l的正方形范圍內(nèi),有一個(gè)電阻為R、邊長為l的正方形導(dǎo)線框abcd,沿垂直于磁感線方向,以速度v勻速通過磁場,如圖所示,從ab進(jìn)入磁場時(shí)開始計(jì)時(shí)。
(1)畫出穿過線框的磁通量隨時(shí)間變化的圖像。
(2)判斷線框中有無感應(yīng)電流。若有,請判斷出感應(yīng)電流的方向;若無,請說明理由。
【答案】(1)見解析 (2)線框進(jìn)入磁場階段,感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向;線框在磁場中運(yùn)動(dòng)階段,無感應(yīng)電流;線框離開磁場階段,感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向
【解析】線框穿過磁場的過程可分為三個(gè)階段:進(jìn)入磁場階段(只有ab邊在磁場中)、在磁場中運(yùn)動(dòng)階段(ab、cd兩邊都在磁場中)、離開磁場階段(只有cd邊在磁場中)。
(1)①線框進(jìn)入磁場階段:t為0~,線框進(jìn)入磁場中的面積與時(shí)間成正比,S=lvt,最后為Φ=BS=Bl2。
②線框在磁場中運(yùn)動(dòng)階段:t為~,線框磁通量為Φ=Bl2,保持不變。
③線框離開磁場階段:t為~,線框磁通量線性減小,最后為零。
磁通量隨時(shí)間變化的圖像如圖所示:
(2)線框進(jìn)入磁場階段,穿過線框的磁通量增加,線框中將產(chǎn)生感應(yīng)電流,由右手定則可知,感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向。線框在磁場中運(yùn)動(dòng)階段,穿過線框的磁通量保持不變,無感應(yīng)電流產(chǎn)生。線框離開磁場階段,穿過線框的磁通量減少,線框中將產(chǎn)生感應(yīng)電流,由右手定則可知,感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向。
25.某同學(xué)在“探究影響感應(yīng)電流方向的因素”的實(shí)驗(yàn)中,設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置。線圈A通過電流表甲、阻值較大的電阻R′、滑動(dòng)變阻器R和開關(guān)S連接到電源上,線圈B的兩端接到另一個(gè)電流表乙上,兩個(gè)電流表完全相同,零刻度線在表盤中央。閉合開關(guān)后,當(dāng)滑動(dòng)變阻器R的滑片P不動(dòng)時(shí),甲、乙兩個(gè)電流表指針的位置如圖所示。
(1)當(dāng)滑片P較快地向左滑動(dòng)時(shí),電流表甲的指針的偏轉(zhuǎn)情況是________,電流表乙的指針的偏轉(zhuǎn)情況是________。(均填“向左偏”“向右偏”或“不偏轉(zhuǎn)”)
(2)斷開開關(guān),待電路穩(wěn)定后再迅速閉合開關(guān),電流表乙的指針的偏轉(zhuǎn)情況是________(填“向左偏”“向右偏”或“不偏轉(zhuǎn)”)。
(3)從上述實(shí)驗(yàn)可以初步得出結(jié)論:______________________________________________________________________________________________________________。
【答案】(1)向左偏 向右偏 (2)向右偏
(3)穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流,感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化
【解析】由題圖可知,電流由哪一接線柱流入,電流表的指針就向該側(cè)偏轉(zhuǎn)。
(1)當(dāng)滑片P較快地向左滑動(dòng)時(shí),通電回路中的電流增大,電流表甲的指針向左偏,穿過線圈B的磁通量增大且原磁場方向向下,由楞次定律可知,感應(yīng)電流的磁場方向向上,由安培定則得,電流表乙的指針向右偏。
(2)斷開開關(guān),待電路穩(wěn)定后再迅速閉合開關(guān),左側(cè)(通電)回路中的電流增大,穿過線圈B的磁通量增大且原磁場方向向下,故電流表乙的指針向右偏。
(3)通過實(shí)驗(yàn)可以初步得出結(jié)論:穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流,感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。
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