
[高考導(dǎo)航]
考點(diǎn)內(nèi)容
要求
高考(全國卷)三年命題情況對(duì)照分析
2017
2018
2019
命題分析
電磁感應(yīng)現(xiàn)象
Ⅰ
卷Ⅰ·T18:楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律
卷Ⅱ·T20:電磁感應(yīng)中的圖象問題
卷Ⅲ·T15:楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律
卷Ⅰ·T17:楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律
卷Ⅰ·T19:楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律
卷Ⅱ·T18:電磁感應(yīng)中的圖象問題
卷Ⅲ·T20:楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律
卷Ⅰ·T20:楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律
卷Ⅱ·T21:電磁感應(yīng)中的圖象問題
卷Ⅲ·T19:電磁感應(yīng)中的圖象問題
卷Ⅲ·T14:楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律
1.高考對(duì)本章內(nèi)容考查的命題頻率較高,大部分以選擇題的形式出題,也有部分是計(jì)算題。
2.命題熱點(diǎn):感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件、方向判定和導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算,綜合性題目常與力學(xué)、磁場(chǎng)、能量、圖象問題等知識(shí)綜合考查。
磁通量
Ⅰ
楞次定律
Ⅱ
法拉第電磁感應(yīng)定律
Ⅱ
自感、渦流
Ⅰ
核心素養(yǎng)
物理觀念:感應(yīng)電流、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、磁通量、自感、渦流(如2018卷Ⅱ·T18)。
科學(xué)思維:楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律(如2019卷Ⅰ·T20、卷Ⅱ·T21)。
科學(xué)探究:探究斷電自感和通電自感的規(guī)律。
科學(xué)態(tài)度與責(zé)任:磁懸浮、電磁阻尼在生產(chǎn)中的應(yīng)用。
第1節(jié) 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 楞次定律
一、磁通量
1.概念:在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,與磁場(chǎng)方向垂直的面積S與B的乘積。
2.公式:Φ=BS。
3.適用條件:
(1)勻強(qiáng)磁場(chǎng)。
(2)S為垂直磁場(chǎng)的有效面積。
4.磁通量是標(biāo)量(填“標(biāo)量”或“矢量”)。
5.物理意義:
相當(dāng)于穿過某一面積的磁感線的條數(shù)。如圖所示,矩形abcd、abb′a′、a′b′cd的面積分別為S1、S2、S3,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B與平面a′b′cd垂直,則:
(1)通過矩形abcd的磁通量為BS1cos θ或BS3。
(2)通過矩形a′b′cd的磁通量為BS3。
(3)通過矩形abb′a′的磁通量為0。
6.磁通量變化:ΔΦ=Φ2-Φ1。
二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象
1.定義:當(dāng)穿過閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化時(shí),閉合導(dǎo)體回路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生,這種利用磁場(chǎng)產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫作電磁感應(yīng)。
2.條件
(1)條件:穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化。
(2)例如:閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)內(nèi)做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)。
3.實(shí)質(zhì)
產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),如果電路閉合,則有感應(yīng)電流。如果電路不閉合,則只有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)而無感應(yīng)電流。
三、感應(yīng)電流方向的判定
1.楞次定律
(1)內(nèi)容:感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。
(2)適用范圍:一切電磁感應(yīng)現(xiàn)象。
2.右手定則
(1)內(nèi)容:如圖所示,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平面內(nèi):讓磁感線從掌心進(jìn)入,并使拇指指向?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。
(2)適用情況:導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流。
1.思考辨析(正確的畫“√”,錯(cuò)誤的畫“×”)
(1)1831年,英國物理學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象。 (√)
(2)閉合電路內(nèi)只要有磁通量,就有感應(yīng)電流產(chǎn)生。 (×)
(3)穿過線圈的磁通量和線圈的匝數(shù)無關(guān)。 (√)
(4)線框不閉合時(shí),即使穿過線框的磁通量發(fā)生變化,線框中也沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生。 (√)
(5)當(dāng)導(dǎo)體切割磁感線時(shí),一定產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 (√)
(6)由楞次定律知,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)一定與引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向相反。 (×)
(7)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)一定阻礙引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)的磁通量的變化。 (√)
2.(魯科版選修3-2P8T3)如圖所示,條形磁鐵以速度v向螺線管靠近,下面幾種說法中正確的是( )
A.螺線管中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流
B.螺線管中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流
C.只有磁鐵速度足夠大時(shí),螺線管中才能產(chǎn)生感應(yīng)電流
D.只有在磁鐵的磁性足夠強(qiáng)時(shí),螺線管中才會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流
B [當(dāng)條形磁鐵以速度v向螺線管靠近,穿過螺線管的磁通量增大,則螺線管中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,與磁鐵的速度、磁鐵的磁性強(qiáng)弱無關(guān),故B正確。]
3.(粵教版選修3-2P12T2改編)一矩形線框abcd與長(zhǎng)直通電導(dǎo)線處于同一平面內(nèi),ad邊與導(dǎo)線平行,如圖所示。當(dāng)線框在此平面內(nèi)向右運(yùn)動(dòng)到導(dǎo)線的右邊的過程中,線框內(nèi)感應(yīng)電流的方向?yàn)? )
A.一直沿順時(shí)針方向
B.一直沿逆時(shí)針方向
C.先沿順時(shí)針方向,再沿逆時(shí)針方向
D.先沿順時(shí)針方向,再沿逆時(shí)針方向,最后沿順時(shí)針方向
D [根據(jù)“來拒去留”“同向吸引異向排斥”“近大遠(yuǎn)小”等規(guī)律可得,電流方向依次為b→c、c→b、a→d、d→a,即先順時(shí)針,再逆時(shí)針,最后順時(shí)針,故D正確。]
4.(人教版選修3-2P14T6改編)(多選)如圖所示,一輕質(zhì)絕緣橫桿兩側(cè)各固定一金屬環(huán),橫桿可繞中心點(diǎn)自由轉(zhuǎn)動(dòng)。拿一條形磁鐵插向其中一個(gè)小環(huán),后又取出插向另一個(gè)小環(huán),看到的現(xiàn)象及現(xiàn)象分析正確的是( )
A.磁鐵插向左環(huán),橫桿發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)
B.磁鐵插向右環(huán),橫桿發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)
C.磁鐵插向左環(huán),左環(huán)中不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流
D.磁鐵插向右環(huán),右環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流
BD [左環(huán)不閉合,磁鐵插向左環(huán)時(shí),產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),不產(chǎn)生感應(yīng)電流,環(huán)不受力,橫桿不轉(zhuǎn)動(dòng),故A、C錯(cuò)誤;右環(huán)閉合,磁鐵插向右環(huán)時(shí),環(huán)內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流,環(huán)受到磁場(chǎng)的作用,橫桿轉(zhuǎn)動(dòng),故B、D正確。]
5.(粵教版選修3-2P13T4改編)如圖所示,兩個(gè)線圈A、B套在一起,線圈A中通有電流,方向如圖所示。當(dāng)線圈A中的電流突然增強(qiáng)時(shí),線圈B中的感應(yīng)電流方向?yàn)? )
A.沿順時(shí)針方向
B.沿逆時(shí)針方向
C.無感應(yīng)電流
D.先沿順時(shí)針方向,再沿逆時(shí)針方向
[答案] A
磁通量 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 [依題組訓(xùn)練]
1.如圖所示,兩個(gè)同心圓形線圈a、b在同一平面內(nèi),其半徑大小關(guān)系為ra>rb,條形磁鐵穿過圓心并與圓面垂直,則穿過兩線圈的磁通量Φa、Φb間的大小關(guān)系為( )
A.Φa>Φb
B.Φa=Φb
C.Φavab,則ab、cd所圍的面積發(fā)生變化,磁通量也發(fā)生變化,故由楞次定律可判斷出產(chǎn)生由c到d到b到a的電流,故D對(duì)]
判斷感應(yīng)電流方向的“四步法”
楞次定律推論的應(yīng)用 [講典例示法]
楞次定律中“阻礙”的含義可以推廣為:感應(yīng)電流的效果總是阻礙引起感應(yīng)電流的原因。列表說明如下:
內(nèi)容
例證
阻礙原磁通量變化
——“增反減同”
磁鐵靠近,B感與B原反向,二者相斥
磁鐵遠(yuǎn)離,B感與B原同向,二者相吸
阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)
——“來拒去留”
使回路面積有擴(kuò)大或縮小
的趨勢(shì)——“增縮減擴(kuò)”
P、Q是光滑固定導(dǎo)軌,a、b是可動(dòng)金屬棒,磁鐵下移,面積應(yīng)減小,a、b靠近
B減小,線圈擴(kuò)張
阻礙原電流的變化
——“增反減同”
合上S,B燈先亮
[典例示法] (2019·廣東廣州名校聯(lián)考)如圖所示,圓環(huán)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b與電源、滑動(dòng)變阻器連接成如圖所示的電路。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中將產(chǎn)生沿順時(shí)針方向(俯視)的感應(yīng)電流
B.穿過線圈a的磁通量減小
C.線圈a有擴(kuò)張的趨勢(shì)
D.線圈a對(duì)水平桌面的壓力FN將增大
審題指導(dǎo):根據(jù)滑片的移動(dòng)情況判斷出電流的變化情況,再根據(jù)楞次定律判斷出螺線管與線圈之間的相互作用力方向,再結(jié)合楞次定律的有關(guān)推論得出正確答案。
D [當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向下滑動(dòng)時(shí),螺線管中的電流將增大,使穿過線圈a的磁通量變大,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;由楞次定律可知,線圈a中將產(chǎn)生沿逆時(shí)針方向(俯視)的感應(yīng)電流,并且線圈a有縮小和遠(yuǎn)離螺線管的趨勢(shì),線圈a對(duì)水平桌面的壓力FN將增大,故選項(xiàng)D正確,A、C錯(cuò)誤。]
楞次定律中“阻礙”的問題的思路
[跟進(jìn)訓(xùn)練]
增反減同
1.如圖所示,一個(gè)N極朝下的條形磁鐵豎直下落,恰能穿過水平放置的固定矩形導(dǎo)線框,則( )
A.磁鐵經(jīng)過位置①時(shí),線框中感應(yīng)電流沿abcd方向;經(jīng)過位置②時(shí),沿adcb方向
B.磁鐵經(jīng)過位置①時(shí),線框中感應(yīng)電流沿adcb方向;經(jīng)過位置②時(shí),沿abcd方向
C.磁鐵經(jīng)過位置①和②時(shí),線框中的感應(yīng)電流都沿abcd方向
D.磁鐵經(jīng)過位置①和②時(shí),線框中感應(yīng)電流都沿adcb方向
A [當(dāng)磁鐵經(jīng)過位置①時(shí),穿過線框的磁通量向下且不斷增加,由楞次定律可確定感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向上,阻礙磁通量的增加,根據(jù)右手螺旋定則可判定感應(yīng)電流應(yīng)沿abcd方向。同理可判斷當(dāng)磁鐵經(jīng)過位置②時(shí),感應(yīng)電流沿adcb方向。故A正確。]
2.如圖甲所示,在同一平面內(nèi)有兩個(gè)圓環(huán)A、B,圓環(huán)A將圓環(huán)B分為面積相等的兩部分,以圖甲中A環(huán)電流沿順時(shí)針方向?yàn)檎?dāng)圓環(huán)A中的電流如圖乙所示變化時(shí),下列說法正確的是( )
甲 乙
A.B中始終沒有感應(yīng)電流
B.B中有順時(shí)針方向的感應(yīng)電流
C.B中有逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流
D.B中的感應(yīng)電流先沿順時(shí)針方向,后沿逆時(shí)針方向
B [由于圓環(huán)A中的電流發(fā)生了變化,故圓環(huán)B中一定有感應(yīng)電流產(chǎn)生,由楞次定律判定B中有順時(shí)針方向的感應(yīng)電流,故B選項(xiàng)正確。]
來拒去留
3.(一題多法)如圖所示,光滑平行導(dǎo)軌M、N固定在同一水平面上,兩根導(dǎo)體棒P、Q平行放置在導(dǎo)軌上,形成一個(gè)閉合回路,當(dāng)一條形磁鐵從高處下落接近回路時(shí)( )
A.P、Q將互相靠攏
B.P、Q將互相遠(yuǎn)離
C.磁鐵的加速度仍為g
D.磁鐵的加速度大于g
A [解法一 根據(jù)楞次定律的另一表述“感應(yīng)電流的效果總是要阻礙產(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,歸根結(jié)底是磁鐵靠近回路,“效果”便是阻礙磁通量的增加和磁鐵的靠近。所以,P、Q將互相靠攏且磁鐵的加速度小于g,選項(xiàng)A正確。
解法二 設(shè)磁鐵下端為N極,根據(jù)楞次定律可判斷出P、Q中的感應(yīng)電流方向,如圖所示,根據(jù)左手定則可判斷P、Q所受安培力的方向,可見,P、Q將相互靠攏。由于回路所受安培力的合力向下,由牛頓第三定律知,磁鐵將受到向上的反作用力,從而加速度小于g。當(dāng)磁鐵下端為S極時(shí),根據(jù)類似的分析可得到相同的結(jié)論,選項(xiàng)A正確。]
4.如圖所示,通電導(dǎo)線MN與單匝矩形線圈abcd共面,位置靠近ab且相互絕緣。當(dāng)矩形線圈突然向右運(yùn)動(dòng)時(shí),線圈所受安培力的合力方向( )
A.向左
B.向右
C.垂直紙面向外
D.垂直紙面向里
A [當(dāng)矩形線圈突然向右運(yùn)動(dòng)時(shí),線圈中會(huì)產(chǎn)生逆時(shí)針方向的電流,根據(jù)左手定則可知,ab邊受的安培力向左,cd邊受的安培力向左,合力的方向向左,A正確?;蚋鶕?jù)楞次定律,“來拒去留”,感應(yīng)電流的效果總是阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng),所以線圈向右運(yùn)動(dòng)時(shí)所受安培力向左。故A正確。]
增縮減擴(kuò)
5.(多選)如圖所示,兩同心圓環(huán)A、B置于同一水平面上,其中B為均勻帶負(fù)電絕緣環(huán),A為導(dǎo)體環(huán)。當(dāng)B繞軸心順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)且轉(zhuǎn)速增大時(shí),下列說法正確的是( )
A.A中產(chǎn)生逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流
B.A中產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流
C.A具有收縮的趨勢(shì)
D.A具有擴(kuò)展的趨勢(shì)
BD [由題圖可知,B為均勻帶負(fù)電絕緣環(huán),B中電流為逆時(shí)針方向,由右手螺旋定則可知,電流的磁場(chǎng)垂直紙面向外且逐漸增強(qiáng);由楞次定律可知,磁場(chǎng)增強(qiáng)時(shí),感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)的方向相反,所以感應(yīng)電流的磁場(chǎng)的方向垂直紙面向里,A中感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針方向,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;B環(huán)外的磁場(chǎng)的方向與B環(huán)內(nèi)的磁場(chǎng)的方向相反,當(dāng)B環(huán)內(nèi)的磁場(chǎng)增強(qiáng)時(shí),A環(huán)具有面積擴(kuò)展的趨勢(shì),故選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確。]
6.如圖所示,A為水平放置的膠木圓盤,在其側(cè)面均勻分布著負(fù)電荷,在A的正上方用絕緣絲線懸掛一個(gè)金屬圓環(huán)B,使B的環(huán)面水平且與圓盤面平行,其軸線與膠木盤A的軸線OO′重合?,F(xiàn)使膠木盤A由靜止開始繞其軸線OO′按箭頭所示方向加速轉(zhuǎn)動(dòng),則( )
A.金屬環(huán)B的面積有擴(kuò)大的趨勢(shì),絲線受到的拉力增大
B.金屬環(huán)B的面積有縮小的趨勢(shì),絲線受到的拉力減小
C.金屬環(huán)B的面積有擴(kuò)大的趨勢(shì),絲線受到的拉力減小
D.金屬環(huán)B的面積有縮小的趨勢(shì),絲線受到的拉力增大
B [使膠木盤A由靜止開始繞其軸線OO′按箭頭所示方向加速轉(zhuǎn)動(dòng),通過金屬環(huán)B內(nèi)的磁通量增大,根據(jù)楞次定律,金屬環(huán)B的面積有縮小的趨勢(shì),且B有向上升的趨勢(shì),絲線受到的拉力減小,B正確。]
“三定則、一定律”的綜合應(yīng)用 [講典例示法]
1.規(guī)律比較
名稱
基本現(xiàn)象
因果關(guān)系
應(yīng)用的定則
或定律
電流的磁效應(yīng)
電流、運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生磁場(chǎng)
因電生磁
安培定則
安培力、洛倫茲力
磁場(chǎng)對(duì)電流、運(yùn)動(dòng)電荷有作用力
因電受力
左手定則
電磁感應(yīng)
部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)
因動(dòng)生電
右手定則
閉合回路磁通量變化
因磁生電
楞次定律
2.相互聯(lián)系
(1)應(yīng)用楞次定律時(shí),一般要用到安培定則。
(2)研究感應(yīng)電流受到的安培力,一般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。
[典例示法] (多選)如圖所示,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,MN的左邊有一如圖所示的閉合電路,當(dāng)PQ在一外力的作用下運(yùn)動(dòng)時(shí),MN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)
BC [MN向右運(yùn)動(dòng),說明MN受到向右的安培力,因?yàn)閍b在MN處的磁場(chǎng)垂直紙面向里MN中的感應(yīng)電流方向?yàn)镸→NL1中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向上若L2中磁場(chǎng)方向向上減弱PQ中電流方向?yàn)镼→P且減小向右減速運(yùn)動(dòng);若L2中磁場(chǎng)方向向下增強(qiáng)PQ中電流方向?yàn)镻→Q且增大向左加速運(yùn)動(dòng)。]
左、右手定則巧區(qū)分
(1)區(qū)分左手定則和右手定則的根本是抓住“因果關(guān)系”:“因電而動(dòng)”——用左手,“因動(dòng)生電”——用右手。
(2)使用中左手定則和右手定則很容易混淆,為了便于記憶,可把兩個(gè)定則簡(jiǎn)單地總結(jié)為通電受力,“力”的最后一筆“丿”向左,用左手;運(yùn)動(dòng)生電,“電”的最后一筆“乚”向右,用右手。
[跟進(jìn)訓(xùn)練]
楞次定律、安培定則及左手定則的綜合應(yīng)用
1.(多選)如圖是創(chuàng)意物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)作品《小熊蕩秋千》。兩根彼此靠近且相互絕緣的金屬棒C、D固定在鐵架臺(tái)上,與兩個(gè)銅線圈P、Q組成一閉合回路,兩個(gè)磁性很強(qiáng)的條形磁鐵如圖放置,當(dāng)用手左右擺動(dòng)線圈P時(shí),線圈Q也會(huì)跟著擺動(dòng),仿佛小熊在蕩秋千。以下說法正確的是( )
A.P向右擺動(dòng)的過程中,P中的電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向(從右向左看)
B.P向右擺動(dòng)的過程中,Q也會(huì)向右擺動(dòng)
C.P向右擺動(dòng)的過程中,Q會(huì)向左擺動(dòng)
D.若用手左右擺動(dòng)Q,P會(huì)始終保持靜止
AB [P向右擺動(dòng)的過程中,線框中的磁通量減少,根據(jù)楞次定律,P中的電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向(從右向左看),選項(xiàng)A正確;P向右擺動(dòng)的過程中,P中的電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向(從右向左看),Q中的電流方向也為順時(shí)針方向(從右向左看),Q線圈下側(cè)將受到向右的安培力作用,所以Q也會(huì)向右擺動(dòng),選項(xiàng)B正確,C錯(cuò)誤;若用手左右擺動(dòng)Q,切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),在P線圈中將產(chǎn)生感應(yīng)電流,受到安培力作用,由左手定則可判斷出P將擺動(dòng),不會(huì)保持靜止,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。]
2.如圖所示,通電螺線管置于水平放置的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN和PQ之間,ab和cd是放在導(dǎo)軌上的兩根金屬棒,它們分別靜止在螺線管的左右兩側(cè),現(xiàn)使滑動(dòng)變阻器的滑片向左滑動(dòng),則ab和cd棒的運(yùn)動(dòng)情況是( )
A.a(chǎn)b向左運(yùn)動(dòng),cd向右運(yùn)動(dòng)
B.a(chǎn)b向右運(yùn)動(dòng),cd向左運(yùn)動(dòng)
C.a(chǎn)b、cd都向右運(yùn)動(dòng)
D.a(chǎn)b、cd保持靜止
A [由安培定則可知螺線管中磁感線方向向上,金屬棒ab、cd處的磁感線方向均向下,當(dāng)滑片向左滑動(dòng)時(shí),螺線管中電流大小增大,因此磁場(chǎng)變強(qiáng),即磁感應(yīng)強(qiáng)度變大, 回路中的磁通量增大,由楞次定律知,感應(yīng)電流方向?yàn)閍→c→d→b→a,由左手定則知ab受安培力方向向左,cd受安培力方向向右,故ab向左運(yùn)動(dòng),cd向右運(yùn)動(dòng)。只有A正確。]
楞次定律、安培定則及右手定則的綜合應(yīng)用
3.(多選)如圖所示,金屬導(dǎo)軌上的導(dǎo)體棒ab在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中沿導(dǎo)軌做下列哪種運(yùn)動(dòng)時(shí),銅制線圈c中將有感應(yīng)電流產(chǎn)生且被螺線管吸引( )
A.向右做勻速運(yùn)動(dòng) B.向左做減速運(yùn)動(dòng)
C.向右做減速運(yùn)動(dòng) D.向右做加速運(yùn)動(dòng)
BC [當(dāng)導(dǎo)體棒向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生恒定的電流,線圈中的磁通量恒定不變,無感應(yīng)電流出現(xiàn),A錯(cuò);當(dāng)導(dǎo)體棒向左減速運(yùn)動(dòng)時(shí),由右手定則可判定回路中出現(xiàn)從b→a的感應(yīng)電流且減小,由安培定則知螺線管中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)向左在減弱,由楞次定律知c中出現(xiàn)順時(shí)針感應(yīng)電流(從右向左看)且被螺線管吸引,B對(duì);同理可判定C對(duì),D錯(cuò)。]
4.(多選)置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的金屬圓盤中央和邊緣各引出一根導(dǎo)線,與套在鐵芯上部的線圈A相連。套在鐵芯下部的線圈B引出兩根導(dǎo)線接在兩根水平導(dǎo)軌上,如圖所示。導(dǎo)軌上有一根金屬棒ab處在垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。下列說法正確的是( )
A.圓盤順時(shí)針加速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),ab棒將向右運(yùn)動(dòng)
B.圓盤順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),ab棒將向右運(yùn)動(dòng)
C.圓盤順時(shí)針減速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),ab棒將向右運(yùn)動(dòng)
D.圓盤順時(shí)針加速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),ab棒將向左運(yùn)動(dòng)
CD [由右手定則知,圓盤順時(shí)針加速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),感應(yīng)電流從圓心流向邊緣,線圈A中產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向向下且磁場(chǎng)增強(qiáng);由楞次定律知,線圈B中的感應(yīng)磁場(chǎng)方向向上,由右手螺旋定則知,ab棒中感應(yīng)電流方向由a→b;由左手定則知,ab棒受的安培力方向向左,將向左運(yùn)動(dòng),故A錯(cuò)誤,D正確。同理可知,若圓盤順時(shí)針減速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),則ab棒將向右運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)C正確。當(dāng)圓盤順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),線圈A中產(chǎn)生恒定的電流,那么線圈B的磁通量不變,則ab棒沒有感應(yīng)電流,則將不會(huì)運(yùn)動(dòng),故B錯(cuò)誤。故選C、D。]
楞次定律與法拉第電磁感應(yīng)定律的綜合應(yīng)用
5.(多選)一個(gè)水平固定的金屬大圓環(huán)A,通有恒定的電流,方向如圖所示。現(xiàn)有一小金屬環(huán)B自A環(huán)上方落下并穿過A環(huán),B環(huán)在下落過程中始終保持水平,并與A環(huán)共軸,那么在B環(huán)下落過程中( )
A.B環(huán)中感應(yīng)電流方向始終與A環(huán)中電流方向相反
B.B環(huán)中感應(yīng)電流方向與A環(huán)中電流方向先相反后相同
C.經(jīng)過A環(huán)所在平面的瞬間,B環(huán)中感應(yīng)電流最大
D.經(jīng)過A環(huán)所在平面的瞬間,B環(huán)中感應(yīng)電流為零
BD [剛開始的下落過程,穿過B環(huán)的磁通量增加,由楞次定律可知,B環(huán)中應(yīng)產(chǎn)生與A環(huán)中方向相反的感應(yīng)電流。當(dāng)B環(huán)運(yùn)動(dòng)到A環(huán)下方后,隨著B環(huán)的下落,穿過B環(huán)的磁通量逐漸減少,由楞次定律可知,此時(shí)B環(huán)中將產(chǎn)生與A環(huán)中方向相同的感應(yīng)電流,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;當(dāng)B環(huán)經(jīng)過A環(huán)所在平面的瞬間,此時(shí)穿過B環(huán)的磁通量最大,磁通量的變化率為零,故此時(shí)B環(huán)中的感應(yīng)電流為零,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確。]
6.(多選)1824年,法國科學(xué)家阿拉果完成了著名的“圓盤實(shí)驗(yàn)”。實(shí)驗(yàn)中將一銅圓盤水平放置,在其中心正上方用柔軟細(xì)線懸掛一枚可以自由旋轉(zhuǎn)的磁針,如圖所示。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),當(dāng)圓盤在磁針的磁場(chǎng)中繞過圓盤中心的豎直軸旋轉(zhuǎn)時(shí),磁針也隨著一起轉(zhuǎn)動(dòng)起來,但略有滯后。下列說法正確的是( )
A.圓盤上產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
B.圓盤內(nèi)的渦電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng)
C.在圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中,磁針的磁場(chǎng)穿過整個(gè)圓盤的磁通量發(fā)生了變化
D.圓盤中的自由電子隨圓盤一起運(yùn)動(dòng)形成電流,此電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng)
AB [當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),圓盤的半徑切割磁針產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感線,產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),選項(xiàng)A正確;如圖所示,銅圓盤上存在許多小的閉合回路,當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),穿過小的閉合回路的磁通量發(fā)生變化,回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流,根據(jù)楞次定律,感應(yīng)電流阻礙其相對(duì)運(yùn)動(dòng),但阻止不了相對(duì)運(yùn)動(dòng),故磁針會(huì)隨圓盤一起轉(zhuǎn)動(dòng),但略有滯后,選項(xiàng)B正確;在圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)過程中,磁針的磁場(chǎng)穿過整個(gè)圓盤的磁通量始終為零,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;圓盤中的電子定向移動(dòng)不會(huì)產(chǎn)生電流,因?yàn)閳A盤本身不帶電(圓盤內(nèi)正負(fù)電荷代數(shù)和為零),故圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)沒有因電子隨圓盤定向移動(dòng)形成的電流,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。]
微信掃碼,快速注冊(cè)
注冊(cè)成功