
基礎(chǔ)導(dǎo)學(xué)
要點一、探究感應(yīng)電流的方向
1.實驗探究
將螺線管與電流計組成閉合回路,分別將N極、S極插入、抽出線圈,如圖所示,記錄感應(yīng)電流方向如下
(1)觀察并記錄磁場方向、電流方向、磁通量大小變化情況,并將結(jié)果填入表格.
(2)整理器材.
四、實驗結(jié)果分析
根據(jù)上表記錄,得到下述結(jié)果:
甲、乙兩種情況下,磁通量都增加,感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相反,阻礙磁通量的增加;丙、丁兩種情況下,磁通量都減少,感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相同,阻礙磁通量的減少.
實驗結(jié)論:感應(yīng)電流具有這樣的方向,即感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化.
五、注意事項
1.確定電流方向與電流表指針偏轉(zhuǎn)方向的關(guān)系時,要用試觸法并注意減小電流強度,防止電流過大或通電時間過長損壞電流表.
2.電流表選用零刻度在中間的靈敏電流計.
3.實驗前設(shè)計好表格,并明確線圈的繞線方向.
4.按照控制變量的思想進行實驗.
5.進行一種操作后,等電流計指針回零后再進行下一步操作.
要點二、楞次定律
1.內(nèi)容:感應(yīng)電流具有這樣的方向,即感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化.
2.從能量角度理解楞次定律
感應(yīng)電流沿著楞次定律所述的方向,是能量守恒定律的必然結(jié)果,當磁極插入線圈或從線圈內(nèi)抽出時,推力或拉力做功,使機械能轉(zhuǎn)化為感應(yīng)電流的電能.
要點三、右手定則
伸開右手,使拇指與其余四個手指垂直,并且都與手掌在同一個平面內(nèi);讓磁感線從掌心進入,并使拇指指向?qū)Ь€運動的方向,這時四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向.
要點突破
突破一:正確理解楞次定律中的“阻礙”一詞
1.弄清“阻礙”的幾個層次
2.阻礙的幾種表現(xiàn)
(1)阻礙原磁通量的變化——“增反減同”.
(2)阻礙(導(dǎo)體的)相對運動——“來拒去留”.
(3)回路面積有增大或減小的趨勢來反抗磁通量的變化.
3.弄清阻礙與“阻止”、“相反”的區(qū)別
(1)阻礙不是阻止,最終引起感應(yīng)電流的磁通量還是發(fā)生了變化,是“阻而未止”.
(2)阻礙不等同相反,當引起感應(yīng)電流的磁通量增大時,感應(yīng)電流的磁場與原磁場方向相反,當引起感應(yīng)電流的磁通量減少時,感應(yīng)電流的磁場與引起感應(yīng)電流的磁場方向相同(增反減同).
(3)阻礙的是導(dǎo)體與磁體的相對運動,而不是阻礙導(dǎo)體或磁體的運動.
突破二:楞次定律與右手定則的區(qū)別及聯(lián)系
突破三:右手定則與左手定則的比較
典例精析
題型一:利用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向
例一.如右圖所示,在磁感應(yīng)強度大小為B、方向豎直向上的勻強磁場中,有一質(zhì)量為m、阻值為R的閉合矩形金屬線框abcd用絕緣輕質(zhì)細桿懸掛在O點,并可繞O點擺動.金屬線框從右側(cè)某一位置靜止開始釋放,在擺動到左側(cè)最高點的過程中,細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→b→a→d
變式遷移1:如圖所示,AOC是光滑的金屬導(dǎo)軌,AO沿豎直方向,OC沿水平方向,ab是一根金屬棒,立在導(dǎo)軌上,它從靜止開始在重力作用下運動,運動過程中b端始終在OC上,a端始終在OA上,直到完全落在OC上,空間存在著勻強磁場,磁場方向垂直于紙面向里,則ab棒在上述過程中( )
A.感應(yīng)電流方向是b→a
B.感應(yīng)電流方向是a→b
C.感應(yīng)電流方向先是b→a,后是a→b
D.感應(yīng)電流方向先是a→b,后是b→a
題型二:右手定則的應(yīng)用
例二.如右圖所示,勻強磁場與圓形導(dǎo)體環(huán)平面垂直,導(dǎo)體ef與環(huán)接觸良好,當ef向右勻速運動時( )
A.圓環(huán)中磁通量不變,環(huán)中無感應(yīng)電流產(chǎn)生
B.整個環(huán)中有順時針方向的電流
C.整個環(huán)中有逆時針方向的電流
D.環(huán)的右側(cè)有逆時針方向的電流,環(huán)的左側(cè)有順時針方向的電流
變式遷移2:如圖所示,一個有界勻強磁場區(qū)域,磁場方向垂直紙面向外.一個矩形閉合導(dǎo)線框abcd,沿紙面由位置1(左)勻速運動到位置2.則( )
A.導(dǎo)線框進入磁場時,感應(yīng)電流方向為a→b→c→d→a
B.導(dǎo)線框離開磁場時,感應(yīng)電流方向為a→d→c→b→a
C.導(dǎo)線框離開磁場時,受到的安培力方向水平向右
D.導(dǎo)線框進入磁場時,受到的安培力方向水平向左
題型三:楞次定律的本質(zhì)及推廣
例三.如右圖所示,A為水平放置的橡膠圓盤,在其側(cè)面帶有負電荷,在A正上方用絲線懸掛一個金屬圓環(huán)B(絲線在B上面未畫出),使B的環(huán)面在水平面上與圓盤平行,其軸線與橡膠盤A的軸線O1O2重合.在橡膠盤A繞其軸線O1O2按圖中箭頭方向減速轉(zhuǎn)動的過程中,金屬圓環(huán)B有( )
A.擴大半徑的趨勢,絲線受到的拉力增大
B.擴大半徑的趨勢,絲線受到的拉力減小
C.縮小半徑的趨勢,絲線受到的拉力減小
D.縮小半徑的趨勢,絲線受到的拉力增大
變式遷移3:如圖,金屬環(huán)A用輕繩懸掛,與長直螺線管共軸,并位于其左側(cè).若變阻器滑片P向左移動,則金屬環(huán)A將向________(填“左”或“右”)運動,并有________(填“收縮”或“擴張”)趨勢.
強化訓(xùn)練
選擇題
1、如下圖所示,一根條形磁鐵自左向右穿過一個閉合螺線管,則電路中( )
A.始終有感應(yīng)電流自a向b流過電流表G
B.始終有感應(yīng)電流自b向a流過電流表G
C.先有a→G→b方向的感應(yīng)電流,后有b→G→a方向的感應(yīng)電流
D.將不會產(chǎn)生感應(yīng)電流
2、電阻R、電容C與一線圈連成閉合電路,條形磁鐵靜止于線圈的正上方,N極朝下,如圖所示。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
3.如下圖所示,繞在鐵芯上的線圈M與電源、滑動變阻器和開關(guān)組成了一個閉合回路,在鐵芯的右端,線圈P與電流表連成閉合電路.下列各種情況中說法正確的是( )
A.開關(guān)S閉合后,線圈P中有感應(yīng)電流,M、P相互排斥
B.開關(guān)S閉合后,使變阻器滑片向左勻速移動,線圈P中有感應(yīng)電流,M、P相互排斥
C.開關(guān)S閉合后,使變阻器滑片向右勻速移動,線圈P中有感應(yīng)電流,M、P相互排斥
D.開關(guān)S閉合瞬間,線圈P中有感應(yīng)電流,M、P相互吸引
4、如圖所示,A、B都是鋁環(huán),A環(huán)閉合,B環(huán)有缺口,兩者固定在橫梁兩端,橫梁可繞中間支點轉(zhuǎn)動。某同學(xué)用條形磁鐵的一個磁極靠近或遠離靜止的A、B環(huán),觀察到不同現(xiàn)象。下列推斷正確的是( )
A.N極遠離A環(huán)時,A環(huán)被吸引是由于A環(huán)被磁化
B.S極靠近A環(huán)時,A環(huán)產(chǎn)生順時針方向的電流
C.N極靠近B環(huán)時,B環(huán)不動,是因為B環(huán)內(nèi)磁通量不發(fā)生變化
D.S極遠離B環(huán)時,B環(huán)不動,是因為B環(huán)沒有產(chǎn)生感應(yīng)電動勢
5、如圖甲所示,水平桌面上固定著一根絕緣的長直導(dǎo)線,矩形導(dǎo)線框abcd靠近長直導(dǎo)線靜止放在桌面上。當長直導(dǎo)線中的電流按圖乙所示的規(guī)律變化時(圖甲中電流所示的方向為正方向),則( )
A. t1到t2時間內(nèi),線框內(nèi)電流的方向為abcda,線框受力向右
B.t2到t3時間內(nèi),線框內(nèi)電流的方向為abcda,線框受力向左
C.0到t2時間內(nèi),線框內(nèi)感應(yīng)電流方向不變,線框受力方向也不變
D.t1到t3時間內(nèi),線框內(nèi)感應(yīng)電流方向不變,線框受力方向改變
6.如圖所示,在上下無邊界的勻強磁場中放一矩形金屬線框,且磁場的方向與矩形金屬線框垂直,其中為中軸線,矩形金屬線框開始有一半在勻強磁場中,要使矩形金屬線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流,下列措施可行的是( )
A.將矩形金屬線框沿垂直紙面方向向外平移
B.以邊為軸轉(zhuǎn)動,且轉(zhuǎn)過的角度小于60°
C.將矩形金屬線框在紙面內(nèi)向上平移
D.矩形金屬線框以為軸轉(zhuǎn)動
7.現(xiàn)將電池組、滑動變阻器、帶鐵芯的線圈A、線圈B、電流計及開關(guān)按如圖所示方式連接。在開關(guān)閉合、線圈A放在線圈B中的情況下,某同學(xué)發(fā)現(xiàn)當他將滑動變阻器的滑動端P向左加速滑動時,電流計指針向右偏轉(zhuǎn)。由此可以推斷( )
A.線圈A向上移動或滑動變阻器的滑動端P向右加速滑動,都能引起電流計指針向左偏轉(zhuǎn)
B.線圈A中鐵芯向上拔出或斷開開關(guān),都能引起電流計指針向右偏轉(zhuǎn)
C.滑動變阻器的滑動端P勻速向左或勻速向右滑動,都能使電流計指針靜止在中央
D.因為線圈A、線圈B的繞線方向未知,故無法判斷電流計指針偏轉(zhuǎn)的方向
8.如圖所示,在某節(jié)實驗課上,李老師把一個帶有長鐵芯的導(dǎo)電線圈L、開關(guān)S和電源用導(dǎo)線連接起來,并將一金屬套環(huán)套過線圈L的鐵芯后放在線圈上方。閉合開關(guān)S的瞬間,套環(huán)立刻跳起。某同學(xué)另找來器材再做此實驗。他連接好電路,經(jīng)重復(fù)試驗,導(dǎo)電線圈上的套環(huán)均未動。對比李老師演示的實驗,下列四個說法中,導(dǎo)致套環(huán)未動的原因可能是( )
A.導(dǎo)電線圈接在了直流電源上B.電源電壓過高
C.所選導(dǎo)電線圈的匝數(shù)太多D.所用套環(huán)的材料與李老師的不同
9.如圖為“研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”的實驗裝置,現(xiàn)將電池組、滑動變阻器、帶鐵芯的線圈A。線圈BC。電流計及電鍵按如圖所示連接,已知電路接通時A中電流方向如圖中箭頭所示。關(guān)于實驗現(xiàn)象,下列判斷正確的是( )
A.將線圈A迅速插入下面線圈時,通過電流計的電流方向是B→G→C
B.將線圈A插入下面線圈穩(wěn)定后,通過電流計的電流方向是C→G→B
C.線圈A插入下面線圈穩(wěn)定后,將變阻器滑片迅速向左滑動時電流計指針不偏轉(zhuǎn)
D.將線圈A從下面線圈中拔出時,快速拔比慢慢拔過程中電流計的最大偏轉(zhuǎn)角度大
10.如圖所示,一種延時繼電器的示意圖,鐵芯上有兩個線圈A和B.線圈A跟電源連接,線圈B兩端連在一起構(gòu)成一個閉合回路。在斷開開關(guān)S的時候,彈簧K并不會立刻將銜鐵D拉起使觸頭C離開,而是過一小段時間才執(zhí)行這個動作。下列說法正確的是( )
A.線圈B不閉合,仍會產(chǎn)生延時效應(yīng)
B.將銜鐵D換成銅片,延時效果更好
C.保持開關(guān)S閉合,線圈B中磁通量為零
D.斷開開關(guān)S的瞬間,線圈B中的電流從上往下看為順時針方向
11.如圖所示,一水平放置的矩形閉合線圈abcd,在細長磁鐵的N極附近豎直下落,保持bc邊在紙外,ad邊在紙內(nèi),從圖中位置Ⅰ經(jīng)過位置Ⅱ到達位置Ⅲ,Ⅰ和Ⅲ都很靠近Ⅱ、在這個過程中,線圈中感應(yīng)電流( )
A.沿abcda流動
B.沿adcba流動
C.由Ⅰ到Ⅱ是沿abcda流動,由Ⅱ到Ⅲ是沿adcba流動
D.由Ⅰ到Ⅱ是沿adcba流動,由Ⅱ到Ⅲ是沿abcda流動
12.如圖,金屬圓形線圈a套在條形磁鐵上,條形磁鐵與線圈a所在的平面垂直且穿過線圈圓心,若將線圈a對稱地擴展為線圈b的形狀,則穿過線圈的磁通量變化情況是( )
A.增大B.不變
C.減小D.不能確定
13.如圖所示,彈簧上端固定,下端懸掛一個磁鐵,磁鐵的N極向下。將磁鐵托起到某一高度(彈簧處于壓縮狀態(tài))后放開,磁鐵能上下振動較長時間才停下來。如果在磁鐵下端放一個固定的閉合金屬圓環(huán)(如右圖所示),仍將磁鐵托起到同一高度后放開,磁鐵就會很快地停下來。針對這個現(xiàn)象下列解釋正確的是( )
A.磁鐵和彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒
B.若磁鐵的S極向下,磁鐵振動時間會變長
C.磁鐵很快停下來的主要原因是圓環(huán)中產(chǎn)生了感應(yīng)電流
D.金屬圓環(huán)的制作材料一定不是鋁,因為磁鐵對鋁不會產(chǎn)生力的作用
甲
乙
丙
丁
條形磁體運動的情況
N極向下插入線圈
S極向下插入線圈
N極朝下時拔出線圈
S極朝下時拔出線圈
原磁場方向(“向上”或“向下”)
穿過線圈的磁通量變化情況(“增加”或“減少”)
感應(yīng)電流的方向(在螺線管上方俯視)
逆時針
順時針
順時針
逆時針
感應(yīng)電流的磁場方向(“向上”或“向下”)
原磁場與感應(yīng)電流磁場方向的關(guān)系
誰在阻礙
“感應(yīng)電流的磁場”在阻礙
阻礙什么
阻礙的是“引起感應(yīng)電流的磁場的磁通量的變化”,而不是阻礙的引起感應(yīng)電流的磁場、也不是阻礙的引起感應(yīng)電流的磁通量
如何阻礙
磁通量增加時,阻礙其增加,感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相反,起抵消作用;磁通量減少時,阻礙其減少,感應(yīng)電流的磁場與原磁場方向一致,起補償作用.
為何阻礙
(原)磁場的磁通量發(fā)生了變化.
結(jié)果如何
阻礙并不是阻止,只是延緩了磁通量的變化快慢,這種變化將繼續(xù)進行,最終結(jié)果不受影響
楞次定律
右手定則
區(qū)別
研究對象
整個閉合回路
閉合回路的一部分,即做切割磁感線運動的導(dǎo)線
適用范圍
各種電磁感應(yīng)現(xiàn)象
只適用于導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運動的情況
應(yīng)用
用于磁感應(yīng)強度B隨時間變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象較方便
用于導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生電磁感應(yīng)的現(xiàn)象較方便
聯(lián)系
右手定則是楞次定律的特例
比較項目
右手定則
左手定則
作用
判斷感應(yīng)電流方向
判斷通電導(dǎo)體所受磁場力的方向
圖例
因果關(guān)系
運動→電流
電流→運動
應(yīng)用實例
發(fā)電機
電動機
2.1楞次定律
基礎(chǔ)導(dǎo)學(xué)
要點一、探究感應(yīng)電流的方向
1.實驗探究
將螺線管與電流計組成閉合回路,分別將N極、S極插入、抽出線圈,如圖所示,記錄感應(yīng)電流方向如下
(1)觀察并記錄磁場方向、電流方向、磁通量大小變化情況,并將結(jié)果填入表格.
(2)整理器材.
四、實驗結(jié)果分析
根據(jù)上表記錄,得到下述結(jié)果:
甲、乙兩種情況下,磁通量都增加,感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相反,阻礙磁通量的增加;丙、丁兩種情況下,磁通量都減少,感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相同,阻礙磁通量的減少.
實驗結(jié)論:感應(yīng)電流具有這樣的方向,即感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化.
五、注意事項
1.確定電流方向與電流表指針偏轉(zhuǎn)方向的關(guān)系時,要用試觸法并注意減小電流強度,防止電流過大或通電時間過長損壞電流表.
2.電流表選用零刻度在中間的靈敏電流計.
3.實驗前設(shè)計好表格,并明確線圈的繞線方向.
4.按照控制變量的思想進行實驗.
5.進行一種操作后,等電流計指針回零后再進行下一步操作.
要點二、楞次定律
1.內(nèi)容:感應(yīng)電流具有這樣的方向,即感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化.
2.從能量角度理解楞次定律
感應(yīng)電流沿著楞次定律所述的方向,是能量守恒定律的必然結(jié)果,當磁極插入線圈或從線圈內(nèi)抽出時,推力或拉力做功,使機械能轉(zhuǎn)化為感應(yīng)電流的電能.
要點三、右手定則
伸開右手,使拇指與其余四個手指垂直,并且都與手掌在同一個平面內(nèi);讓磁感線從掌心進入,并使拇指指向?qū)Ь€運動的方向,這時四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向.
要點突破
突破一:正確理解楞次定律中的“阻礙”一詞
1.弄清“阻礙”的幾個層次
2.阻礙的幾種表現(xiàn)
(1)阻礙原磁通量的變化——“增反減同”.
(2)阻礙(導(dǎo)體的)相對運動——“來拒去留”.
(3)回路面積有增大或減小的趨勢來反抗磁通量的變化.
3.弄清阻礙與“阻止”、“相反”的區(qū)別
(1)阻礙不是阻止,最終引起感應(yīng)電流的磁通量還是發(fā)生了變化,是“阻而未止”.
(2)阻礙不等同相反,當引起感應(yīng)電流的磁通量增大時,感應(yīng)電流的磁場與原磁場方向相反,當引起感應(yīng)電流的磁通量減少時,感應(yīng)電流的磁場與引起感應(yīng)電流的磁場方向相同(增反減同).
(3)阻礙的是導(dǎo)體與磁體的相對運動,而不是阻礙導(dǎo)體或磁體的運動.
突破二:楞次定律與右手定則的區(qū)別及聯(lián)系
突破三:右手定則與左手定則的比較
典例精析
題型一:利用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向
例一.如右圖所示,在磁感應(yīng)強度大小為B、方向豎直向上的勻強磁場中,有一質(zhì)量為m、阻值為R的閉合矩形金屬線框abcd用絕緣輕質(zhì)細桿懸掛在O點,并可繞O點擺動.金屬線框從右側(cè)某一位置靜止開始釋放,在擺動到左側(cè)最高點的過程中,細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→b→a→d
思路點撥: 這類題的分析思路就是首先分析線框從右側(cè)擺到左側(cè)的過程中,磁場的方向和線框中磁通量的變化情況,然后根據(jù)楞次定律判斷感應(yīng)電流方向的步驟逐步判斷.
解析:
答案: B
【反思總結(jié)】 應(yīng)用楞次定律解題的一般步驟
變式遷移1:如圖所示,AOC是光滑的金屬導(dǎo)軌,AO沿豎直方向,OC沿水平方向,ab是一根金屬棒,立在導(dǎo)軌上,它從靜止開始在重力作用下運動,運動過程中b端始終在OC上,a端始終在OA上,直到完全落在OC上,空間存在著勻強磁場,磁場方向垂直于紙面向里,則ab棒在上述過程中( )
A.感應(yīng)電流方向是b→a
B.感應(yīng)電流方向是a→b
C.感應(yīng)電流方向先是b→a,后是a→b
D.感應(yīng)電流方向先是a→b,后是b→a
解析: 由數(shù)學(xué)知識可知,金屬棒下滑過程中,與坐標軸所圍面積先增加后減小,穿過回路aOb的磁通量先增加后減小,根據(jù)楞次定律,感應(yīng)電流方向先是b→a,后是a→b.
答案: C
題型二:右手定則的應(yīng)用
例二.如右圖所示,勻強磁場與圓形導(dǎo)體環(huán)平面垂直,導(dǎo)體ef與環(huán)接觸良好,當ef向右勻速運動時( )
A.圓環(huán)中磁通量不變,環(huán)中無感應(yīng)電流產(chǎn)生
B.整個環(huán)中有順時針方向的電流
C.整個環(huán)中有逆時針方向的電流
D.環(huán)的右側(cè)有逆時針方向的電流,環(huán)的左側(cè)有順時針方向的電流
解析: 導(dǎo)體ef向右切割磁感線,由右手定則可判斷導(dǎo)體ef中感應(yīng)電流由e→f.而導(dǎo)體ef分別與導(dǎo)體環(huán)的左右兩部分構(gòu)成兩個閉合回路.故環(huán)的右側(cè)有逆時針方向的電流.環(huán)的左側(cè)有順時針方向的電流.
答案: D
【反思總結(jié)】 對于閉合電路的部分導(dǎo)體切割磁感線的問題,判斷電流方向優(yōu)先選擇右手定則.
變式遷移2:如圖所示,一個有界勻強磁場區(qū)域,磁場方向垂直紙面向外.一個矩形閉合導(dǎo)線框abcd,沿紙面由位置1(左)勻速運動到位置2.則( )
A.導(dǎo)線框進入磁場時,感應(yīng)電流方向為a→b→c→d→a
B.導(dǎo)線框離開磁場時,感應(yīng)電流方向為a→d→c→b→a
C.導(dǎo)線框離開磁場時,受到的安培力方向水平向右
D.導(dǎo)線框進入磁場時,受到的安培力方向水平向左
解析: 導(dǎo)線框進入磁場時,cd邊切割磁感線,由右手定則可知,電流方向沿a→d→c→b→a,這時cd邊受到的安培力作用由左手定則可判斷其受力方向向左;在導(dǎo)線框離開磁場時,ab邊處于磁場中且在做切割磁感線運動,同樣用右手定則和左手定則可以判斷電流的方向為a→b→c→d→a,這時安培力的方向仍然向左.
答案: D
題型三:楞次定律的本質(zhì)及推廣
例三.如右圖所示,A為水平放置的橡膠圓盤,在其側(cè)面帶有負電荷,在A正上方用絲線懸掛一個金屬圓環(huán)B(絲線在B上面未畫出),使B的環(huán)面在水平面上與圓盤平行,其軸線與橡膠盤A的軸線O1O2重合.在橡膠盤A繞其軸線O1O2按圖中箭頭方向減速轉(zhuǎn)動的過程中,金屬圓環(huán)B有( )
A.擴大半徑的趨勢,絲線受到的拉力增大
B.擴大半徑的趨勢,絲線受到的拉力減小
C.縮小半徑的趨勢,絲線受到的拉力減小
D.縮小半徑的趨勢,絲線受到的拉力增大
解析: 因為橡膠盤A減速轉(zhuǎn)動,所以其側(cè)面負電荷轉(zhuǎn)動形成的環(huán)形電流越來越小.這個環(huán)形電流在它的上部產(chǎn)生的磁場也越來越弱.根據(jù)楞次定律,圓環(huán)B有靠近A,并且增大自身圓環(huán)的面積即有擴大半徑的趨勢,這樣才能阻礙通過它的磁通量的減少.B要靠近A,就使絲線對B的拉力增大,故選項A對.
答案: A
【反思總結(jié)】 判斷回路運動情況、面積變化趨勢的兩種方法
(1)一般方法
(2)根據(jù)楞次定律的廣義表述判斷
①若是由于相對運動產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象,則感應(yīng)電流所產(chǎn)生的力的效果阻礙相對運動(來拒去留).
②電磁感應(yīng)現(xiàn)象中,回路面積變化總要阻礙磁通量的增加(增縮減擴).
變式遷移3:如圖,金屬環(huán)A用輕繩懸掛,與長直螺線管共軸,并位于其左側(cè).若變阻器滑片P向左移動,則金屬環(huán)A將向________(填“左”或“右”)運動,并有________(填“收縮”或“擴張”)趨勢.
解析: 滑片P向左移動時,電阻減小,電流增大,穿過金屬環(huán)A的磁通量增加,根據(jù)楞次定律,金屬環(huán)將向左運動,并有收縮趨勢.
答案: 左 收縮
強化訓(xùn)練
選擇題
1、如下圖所示,一根條形磁鐵自左向右穿過一個閉合螺線管,則電路中( )
A.始終有感應(yīng)電流自a向b流過電流表G
B.始終有感應(yīng)電流自b向a流過電流表G
C.先有a→G→b方向的感應(yīng)電流,后有b→G→a方向的感應(yīng)電流
D.將不會產(chǎn)生感應(yīng)電流
解析: 條形磁鐵從左邊進入螺線管的過程中,在螺線管內(nèi)產(chǎn)生的磁場方向向右,穿過螺線管的磁通量不斷增加,根據(jù)楞次定律,感應(yīng)電流的方向是a→G→b.條形磁鐵從螺線管中向右穿出的過程中,在螺線管中產(chǎn)生的磁場方向仍向右,穿過螺線管的磁通量不斷減小,根據(jù)楞次定律,感應(yīng)電流的方向是b→G→a.故C項正確.
答案: C
2、電阻R、電容C與一線圈連成閉合電路,條形磁鐵靜止于線圈的正上方,N極朝下,如圖所示。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
【答案】D
【解析】在磁鐵自由下落,N極接近線圈上端的過程中,通過線圈的磁通量方向向下且在增大,根據(jù)楞次定律可判斷出線圈中感應(yīng)電流的磁場方向向上,利用安培定則可判知線圈中感應(yīng)電流方向為逆時針(由上向下看),流過R的電流方向從b到a,電容器下極板帶正電。選項D正確。
【方法指導(dǎo)】
1.“阻礙”并不是“阻止”,一字之差,相去甚遠。要知道原磁場是主動的,感應(yīng)電流的磁場是被動的,原磁通仍要發(fā)生變化,感應(yīng)電流的磁場只是阻礙變化而已。
2.楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向具有普遍意義。
在磁體靠近(或遠離)線圈過程中,都要克服電磁力做功,克服電磁力做功的過程就是將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的過程。正是“阻礙”的形成產(chǎn)生了電磁感應(yīng)現(xiàn)象。
3.如下圖所示,繞在鐵芯上的線圈M與電源、滑動變阻器和開關(guān)組成了一個閉合回路,在鐵芯的右端,線圈P與電流表連成閉合電路.下列各種情況中說法正確的是( )
A.開關(guān)S閉合后,線圈P中有感應(yīng)電流,M、P相互排斥
B.開關(guān)S閉合后,使變阻器滑片向左勻速移動,線圈P中有感應(yīng)電流,M、P相互排斥
C.開關(guān)S閉合后,使變阻器滑片向右勻速移動,線圈P中有感應(yīng)電流,M、P相互排斥
D.開關(guān)S閉合瞬間,線圈P中有感應(yīng)電流,M、P相互吸引
解析: 開關(guān)S閉合后,M線圈中的電流產(chǎn)生的磁場方向由安培定則判知,沿鐵芯軸線向右,由于線圈P中的磁通量不變,故不會產(chǎn)生感應(yīng)電流,M、P沒有排斥作用,也沒有吸引作用,故A、D錯;當開關(guān)S閉合后,滑片向左勻速移動,線圈M中的電流增大,因而穿過線圈P的磁通量增加,產(chǎn)生感應(yīng)電流,并且由楞次定律知,感應(yīng)電流的磁場方向與線圈M的磁場方向相反,故M、P兩線圈相互排斥,B正確.同理判知C錯誤.
答案: B
4、如圖所示,A、B都是鋁環(huán),A環(huán)閉合,B環(huán)有缺口,兩者固定在橫梁兩端,橫梁可繞中間支點轉(zhuǎn)動。某同學(xué)用條形磁鐵的一個磁極靠近或遠離靜止的A、B環(huán),觀察到不同現(xiàn)象。下列推斷正確的是( )
A.N極遠離A環(huán)時,A環(huán)被吸引是由于A環(huán)被磁化
B.S極靠近A環(huán)時,A環(huán)產(chǎn)生順時針方向的電流
C.N極靠近B環(huán)時,B環(huán)不動,是因為B環(huán)內(nèi)磁通量不發(fā)生變化
D.S極遠離B環(huán)時,B環(huán)不動,是因為B環(huán)沒有產(chǎn)生感應(yīng)電動勢
【答案】B
【解析】
A. N極遠離A環(huán)時,A環(huán)被吸引是由于A環(huán)產(chǎn)生感應(yīng)電流,A錯誤;
B. S極靠近A環(huán)時,A環(huán)的磁通量增加,根據(jù)楞次定律,感應(yīng)電流的磁場垂直紙面向里,根據(jù)安培定則,A環(huán)產(chǎn)生順時針方向的電流,B正確;
CD. S極遠離B環(huán)時,B環(huán)磁通量發(fā)生變化產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,有缺口無感應(yīng)電流,磁鐵與B環(huán)無作用力,所以B環(huán)不動,CD錯誤。
故選B。
5、如圖甲所示,水平桌面上固定著一根絕緣的長直導(dǎo)線,矩形導(dǎo)線框abcd靠近長直導(dǎo)線靜止放在桌面上。當長直導(dǎo)線中的電流按圖乙所示的規(guī)律變化時(圖甲中電流所示的方向為正方向),則( )
A. t1到t2時間內(nèi),線框內(nèi)電流的方向為abcda,線框受力向右
B.t2到t3時間內(nèi),線框內(nèi)電流的方向為abcda,線框受力向左
C.0到t2時間內(nèi),線框內(nèi)感應(yīng)電流方向不變,線框受力方向也不變
D.t1到t3時間內(nèi),線框內(nèi)感應(yīng)電流方向不變,線框受力方向改變
【答案】D
【解析】
A.t1到t2時間內(nèi),根據(jù)安培定則可知導(dǎo)線框所在處的磁場方向垂直紙面向里,直導(dǎo)線中的電流減小,所以穿過線框的磁通量減小,根據(jù)楞次定律,可得線框中感應(yīng)電流方向為abcda,根據(jù)左手定則可知導(dǎo)線框所受安培力向左,故A錯誤;
B.同理t2到t3時間內(nèi),長直導(dǎo)線中的電流向下且增大,根據(jù)安培定則可知導(dǎo)線框所在處的磁場方向垂直紙面向外,直導(dǎo)線中的電流增大,所以穿過線框的磁通量增大,根據(jù)楞次定律,可得線框中感應(yīng)電流方向為abcda,根據(jù)左手定則可知導(dǎo)線框所受安培力向右,故B錯誤;
C.同理0到t1時間內(nèi),根據(jù)安培定則可知導(dǎo)線框所在處的磁場方向垂直紙面向里,直導(dǎo)線中的電流增大,所以穿過線框的磁通量增加,根據(jù)楞次定律,可得線框中感應(yīng)電流方向為adcba,故0到t2時間內(nèi),線框內(nèi)感應(yīng)電流方向改變,故C錯誤;
D.t1到t2時間內(nèi)線框中感應(yīng)電流方向為abcda,根據(jù)左手定則可知導(dǎo)線框所受安培力向左,t2到t3時間內(nèi)線框中感應(yīng)電流方向為abcda,根據(jù)左手定則可知導(dǎo)線框所受安培力向右,故t1到t3時間內(nèi),線框內(nèi)感應(yīng)電流方向不變,線框受力方向改變,故D正確。
故選D。
6.如圖所示,在上下無邊界的勻強磁場中放一矩形金屬線框,且磁場的方向與矩形金屬線框垂直,其中為中軸線,矩形金屬線框開始有一半在勻強磁場中,要使矩形金屬線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流,下列措施可行的是( )
A.將矩形金屬線框沿垂直紙面方向向外平移
B.以邊為軸轉(zhuǎn)動,且轉(zhuǎn)過的角度小于60°
C.將矩形金屬線框在紙面內(nèi)向上平移
D.矩形金屬線框以為軸轉(zhuǎn)動
【答案】D
【詳解】
A.將矩形金屬線框沿垂直紙面方向向外平移時,穿過矩形金屬線框的磁通量不變,不能產(chǎn)生感應(yīng)電流,故A措施不可行;
B.當矩形金屬線框以邊為軸轉(zhuǎn)動,且轉(zhuǎn)動的角度小于60°時,cd邊不會越過OO',穿過矩形金屬線框的磁通量不變,不能產(chǎn)生感應(yīng)電流,故B措施不可行;
C.將矩形金屬線框在紙面內(nèi)向上平移時,穿過矩形金屬線框的磁通量不變,不能產(chǎn)生感應(yīng)電流,故C措施不可行;
D.以為軸轉(zhuǎn)動時,穿過矩形金屬線框的磁通量發(fā)生變化,能夠產(chǎn)生感應(yīng)電流,故D措施可行。
故選D。
7.現(xiàn)將電池組、滑動變阻器、帶鐵芯的線圈A、線圈B、電流計及開關(guān)按如圖所示方式連接。在開關(guān)閉合、線圈A放在線圈B中的情況下,某同學(xué)發(fā)現(xiàn)當他將滑動變阻器的滑動端P向左加速滑動時,電流計指針向右偏轉(zhuǎn)。由此可以推斷( )
A.線圈A向上移動或滑動變阻器的滑動端P向右加速滑動,都能引起電流計指針向左偏轉(zhuǎn)
B.線圈A中鐵芯向上拔出或斷開開關(guān),都能引起電流計指針向右偏轉(zhuǎn)
C.滑動變阻器的滑動端P勻速向左或勻速向右滑動,都能使電流計指針靜止在中央
D.因為線圈A、線圈B的繞線方向未知,故無法判斷電流計指針偏轉(zhuǎn)的方向
【答案】B
【詳解】
A.由題意知,當線圈B中的磁通量減小時,B所在閉合電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流使電流計指針向右偏轉(zhuǎn)。當線圈A向上移動時,線圈B中磁通量減小,電流計指針向右偏轉(zhuǎn),A錯誤;
B.當線圈A中的鐵芯向上拔出或斷開開關(guān)時,線圈B中的磁通量均減小,電流計指針均向右偏轉(zhuǎn),B正確;
C.P向左或向右勻速滑動時,線圈A中電流均變化,B中磁通量變化,有感應(yīng)電流產(chǎn)生,電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),C錯誤;
D.綜上分析可知,D錯誤。
故選B。
8.如圖所示,在某節(jié)實驗課上,李老師把一個帶有長鐵芯的導(dǎo)電線圈L、開關(guān)S和電源用導(dǎo)線連接起來,并將一金屬套環(huán)套過線圈L的鐵芯后放在線圈上方。閉合開關(guān)S的瞬間,套環(huán)立刻跳起。某同學(xué)另找來器材再做此實驗。他連接好電路,經(jīng)重復(fù)試驗,導(dǎo)電線圈上的套環(huán)均未動。對比李老師演示的實驗,下列四個說法中,導(dǎo)致套環(huán)未動的原因可能是( )
A.導(dǎo)電線圈接在了直流電源上B.電源電壓過高
C.所選導(dǎo)電線圈的匝數(shù)太多D.所用套環(huán)的材料與李老師的不同
【答案】D
【詳解】
A.導(dǎo)電線圈接在了直流電源上,在閉合S的一瞬間,通過套環(huán)的磁通量也會瞬間增大從而使套環(huán)跳起,故A不符合題意;
BC.電源電壓過高和所選導(dǎo)電線圈的匝數(shù)太多,線圈L產(chǎn)生的磁場強度都會增大,理論上應(yīng)使套環(huán)跳起得更高,故BC不符合題意;
D.所用套環(huán)的材料與李老師的不同,即有可能選用了絕緣體制作的套環(huán),或者材料密度較大的套環(huán),前者是由于套環(huán)中不會產(chǎn)生感應(yīng)電流而不跳起,后者是因為套環(huán)質(zhì)量較大,以至于感應(yīng)電流的阻礙作用不足以將套環(huán)托起,故D符合題意。
故選D。
9.如圖為“研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”的實驗裝置,現(xiàn)將電池組、滑動變阻器、帶鐵芯的線圈A。線圈BC。電流計及電鍵按如圖所示連接,已知電路接通時A中電流方向如圖中箭頭所示。關(guān)于實驗現(xiàn)象,下列判斷正確的是( )
A.將線圈A迅速插入下面線圈時,通過電流計的電流方向是B→G→C
B.將線圈A插入下面線圈穩(wěn)定后,通過電流計的電流方向是C→G→B
C.線圈A插入下面線圈穩(wěn)定后,將變阻器滑片迅速向左滑動時電流計指針不偏轉(zhuǎn)
D.將線圈A從下面線圈中拔出時,快速拔比慢慢拔過程中電流計的最大偏轉(zhuǎn)角度大
【答案】D
【詳解】
A.題干中已知A中電流方向在下面螺線管中產(chǎn)生的磁場方向是豎直向下,當A插入下面線圈時,根據(jù)楞次定律知感應(yīng)電流的磁場向上,由安培定則知感應(yīng)電流方向為C→G→B,故A錯誤;
B.線圈A插入下面線圈穩(wěn)定后不再有感應(yīng)電流,故B錯誤;
C.線圈A插入下面線圈穩(wěn)定后,將變阻器滑片迅速向左滑動時A中電流變化,在下面線圈中有感應(yīng)電流產(chǎn)生,電流計指針偏轉(zhuǎn),故C錯誤;
D.根據(jù)電磁感應(yīng)定律可知感應(yīng)電動勢與磁通量的變化率成正比,快速拔出產(chǎn)生的電動勢比較大,感應(yīng)電流也就比較大。故D正確。
10.如圖所示,一種延時繼電器的示意圖,鐵芯上有兩個線圈A和B.線圈A跟電源連接,線圈B兩端連在一起構(gòu)成一個閉合回路。在斷開開關(guān)S的時候,彈簧K并不會立刻將銜鐵D拉起使觸頭C離開,而是過一小段時間才執(zhí)行這個動作。下列說法正確的是( )
A.線圈B不閉合,仍會產(chǎn)生延時效應(yīng)
B.將銜鐵D換成銅片,延時效果更好
C.保持開關(guān)S閉合,線圈B中磁通量為零
D.斷開開關(guān)S的瞬間,線圈B中的電流從上往下看為順時針方向
【答案】D
【詳解】
A.線圈B不閉合時,當S斷開后,在線圈B中不會產(chǎn)生感應(yīng)電流,鐵芯上不會有磁性,則不會產(chǎn)生延時效應(yīng),選項A錯誤;
B.因銅不是磁性材料,則將銜鐵D換成銅片,會將失去延時效果,選項B錯誤;
C.保持開關(guān)S閉合,線圈B中磁通量不變,但不為零,選項C錯誤;
D.斷開開關(guān)S的瞬間,穿過線圈B的磁通量向下減小,根據(jù)楞次定律可知,線圈B中的電流從上往下看為順時針方向,選項D正確。
故選D。
11.如圖所示,一水平放置的矩形閉合線圈abcd,在細長磁鐵的N極附近豎直下落,保持bc邊在紙外,ad邊在紙內(nèi),從圖中位置Ⅰ經(jīng)過位置Ⅱ到達位置Ⅲ,Ⅰ和Ⅲ都很靠近Ⅱ、在這個過程中,線圈中感應(yīng)電流( )
A.沿abcda流動
B.沿adcba流動
C.由Ⅰ到Ⅱ是沿abcda流動,由Ⅱ到Ⅲ是沿adcba流動
D.由Ⅰ到Ⅱ是沿adcba流動,由Ⅱ到Ⅲ是沿abcda流動
【答案】A
【解析】根據(jù)題意,由條形磁鐵的磁場分布情況可知,線圈在Ⅱ位置時穿過線圈的磁通量最少,線圈從Ⅰ位置到Ⅱ位置,穿過線圈自下而上的磁通量減少,由楞次定律可知,感應(yīng)電流的磁場阻礙其減少,則在線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向為abcda,線圈從Ⅱ位置到Ⅲ位置,穿過線圈自上而下的磁通量在增加,感應(yīng)電流的磁場阻礙其增加,由楞次定律可知感應(yīng)電流的方向仍然是abcda。
12.如圖,金屬圓形線圈a套在條形磁鐵上,條形磁鐵與線圈a所在的平面垂直且穿過線圈圓心,若將線圈a對稱地擴展為線圈b的形狀,則穿過線圈的磁通量變化情況是( )
A.增大B.不變
C.減小D.不能確定
【答案】C
【解析】條形磁鐵的磁感線在磁體的內(nèi)部是從S極到N極,在磁體的外部是從N極到S極,磁體內(nèi)部有多少根磁感線,外部的整個空間就有多少根磁感線,并與內(nèi)部磁感線構(gòu)成閉合曲線。對于線圈的兩個位置,磁鐵內(nèi)部的磁感線全部穿過,但線圈面積越大,抵消越多,穿過線圈的磁通量反而越小。
13.如圖所示,彈簧上端固定,下端懸掛一個磁鐵,磁鐵的N極向下。將磁鐵托起到某一高度(彈簧處于壓縮狀態(tài))后放開,磁鐵能上下振動較長時間才停下來。如果在磁鐵下端放一個固定的閉合金屬圓環(huán)(如右圖所示),仍將磁鐵托起到同一高度后放開,磁鐵就會很快地停下來。針對這個現(xiàn)象下列解釋正確的是( )
A.磁鐵和彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒
B.若磁鐵的S極向下,磁鐵振動時間會變長
C.磁鐵很快停下來的主要原因是圓環(huán)中產(chǎn)生了感應(yīng)電流
D.金屬圓環(huán)的制作材料一定不是鋁,因為磁鐵對鋁不會產(chǎn)生力的作用
【答案】C
【解析】A.由楞次定律,線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流,使磁鐵始終受到阻礙,時而體現(xiàn)引力,時而體現(xiàn)斥力,導(dǎo)致電流做功,從而使系統(tǒng)的機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,故A錯誤;
B.根據(jù)楞次定律下面的線圈會阻礙磁鐵運動,所以當磁鐵向下靠近金屬線圈時,線圈中產(chǎn)生了逆時針的感應(yīng)電流(俯視),兩者之間表現(xiàn)為相互排斥,同理當磁鐵向上遠離金屬線圈時,根據(jù)楞次定律,可得線圈中產(chǎn)生了順時針的感應(yīng)電流(俯視),兩者之間表現(xiàn)為相互吸引,因此與磁鐵的磁極無關(guān),故B錯誤;
C.磁鐵很快停下來的主要原因是圓環(huán)中產(chǎn)生了感應(yīng)電流,故C正確;
D.金屬圓環(huán)的制作材料可以是鋁,只要是金屬,就會產(chǎn)生感應(yīng)電流,出現(xiàn)安培力,故D錯誤。
甲
乙
丙
丁
條形磁體運動的情況
N極向下插入線圈
S極向下插入線圈
N極朝下時拔出線圈
S極朝下時拔出線圈
原磁場方向(“向上”或“向下”)
穿過線圈的磁通量變化情況(“增加”或“減少”)
感應(yīng)電流的方向(在螺線管上方俯視)
逆時針
順時針
順時針
逆時針
感應(yīng)電流的磁場方向(“向上”或“向下”)
原磁場與感應(yīng)電流磁場方向的關(guān)系
誰在阻礙
“感應(yīng)電流的磁場”在阻礙
阻礙什么
阻礙的是“引起感應(yīng)電流的磁場的磁通量的變化”,而不是阻礙的引起感應(yīng)電流的磁場、也不是阻礙的引起感應(yīng)電流的磁通量
如何阻礙
磁通量增加時,阻礙其增加,感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相反,起抵消作用;磁通量減少時,阻礙其減少,感應(yīng)電流的磁場與原磁場方向一致,起補償作用.
為何阻礙
(原)磁場的磁通量發(fā)生了變化.
結(jié)果如何
阻礙并不是阻止,只是延緩了磁通量的變化快慢,這種變化將繼續(xù)進行,最終結(jié)果不受影響
楞次定律
右手定則
區(qū)別
研究對象
整個閉合回路
閉合回路的一部分,即做切割磁感線運動的導(dǎo)線
適用范圍
各種電磁感應(yīng)現(xiàn)象
只適用于導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運動的情況
應(yīng)用
用于磁感應(yīng)強度B隨時間變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象較方便
用于導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生電磁感應(yīng)的現(xiàn)象較方便
聯(lián)系
右手定則是楞次定律的特例
比較項目
右手定則
左手定則
作用
判斷感應(yīng)電流方向
判斷通電導(dǎo)體所受磁場力的方向
圖例
因果關(guān)系
運動→電流
電流→運動
應(yīng)用實例
發(fā)電機
電動機
對象
金屬線框
金屬線框
運動過程
右側(cè)最高點→最低點
最低點→左側(cè)最高點
判斷B方向
豎直向上
豎直向上
判斷Φ變化
減少
增加
由楞次定律判斷感應(yīng)電流的磁場方向
阻礙磁通量減少,感應(yīng)電流的磁場方向垂直線框平面向右上方
阻礙磁通量增加,感應(yīng)電流的磁場方向垂直線框平面向右下方
由安培定則判斷感應(yīng)電流的方向
d→c→b→a→d
d→c→b→a→d
這是一份人教版 (2019)選擇性必修 第二冊第三章 交變電流1 交變電流同步練習(xí)題,共26頁。試卷主要包含了交變電流及其產(chǎn)生,交變電流的變化規(guī)律等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第二冊4 互感和自感習(xí)題,共22頁。試卷主要包含了互感現(xiàn)象,自感現(xiàn)象等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第三冊1 溫度和溫標隨堂練習(xí)題,共14頁。試卷主要包含了 狀態(tài)參量與平衡態(tài), 熱平衡與溫度, 溫度計與溫標等內(nèi)容,歡迎下載使用。
注冊成功