专题九电磁感应的应用
考向1 楞次定律的应用
(2020·全国Ⅲ卷)如图,水平放置的圆柱形光滑玻璃棒左边绕有一线圈,右边套有一金属圆环。圆环初始时静止。将图中开关S由断开状态拨至连接状态,电路接通的瞬间,可观察到( )
A.拨至M端或N端,圆环都向左运动
B.拨至M端或N端,圆环都向右运动
C.拨至M端时圆环向左运动,拨至N端时向右运动
D.拨至M端时圆环向右运动,拨至N端时向左运动
(1)审题破题眼:
(2)情境化模型:
(3)命题陷阱点:
陷阱:认为物体相对运动的方向和原电流的方向有关。
利用楞次定律判断电流和物体相对运动变化的情况时,一定分析清楚磁通量的变化情况,不能够利用部分条件进行判断。
熟记安培力的特点
名称物理情境判断方法
电流的磁效
电流产生磁场安培定则应
安培力电流有作用力左手定则
洛伦兹力磁场对运动电荷左手定则
导体切割磁感线运动右手定则
电磁感应
感应电流、运动情况楞次定律
1.安培力作用下导体棒运动状态的求解策略
(1)阻碍原磁通量的变化,即“增反减同”。
(2)阻碍相对运动,即“来拒去留”。
(3)使线圈面积有扩大或缩小的趋势,即“增缩减扩”。
(4)阻碍原电流的变化(自感现象),即“增反减同”。
(5)双向磁场下线圈面积有扩大或缩小的趋势,即“增扩减缩”。2.通电导体棒受力运动分析思路
1.(多次应用楞次定律)(多选)如图甲所示,螺线管内有一平行于轴线的匀强磁场,规定图中箭头所示方向为磁感应强度B的正方向,螺线管与U形导线框cdef相连,导线框cdef内有一半径很小的金属圆环L,圆环与导线框cdef在同一平面内。当螺线管内的磁感应强度随时间按图乙所示规律变化时,下列说法正确的是 ( )
A.在t1时刻,金属圆环L内的磁通量为零
B.在t 2时刻,金属圆环L内的磁通量为零
C.在t1～t2时间内,金属圆环L内有顺时针方向的感应电流
D.在t1～t2时间内,金属圆环L有扩张趋势
2.(楞次定律的应用)(多选)航母上飞机弹射起飞是利用电磁驱动来实现的。电磁驱动原理如图所示,当固定线圈上突然通过直流电流时,线圈端点的金属环被弹射出去。现在固定线圈左侧同一位置,先后放有分别用横截面积相等的铜和铝导线制成的形状、大小相同的两个闭合环,且电阻率ρ铜<ρ铝。闭合开关S的瞬间( )
A.从左侧看环中感应电流沿顺时针方向
B.铜环受到的安培力大于铝环受到的安培力
C.若将环放置在线圈右方,环将向左运动
D.电池正负极调换后,金属环不能向左弹射
3.(楞次定律与安培定则结合问题)如图所示,在水平地面下埋有一条
沿东西方向通有恒定电流的水平直导线。现用一个串有灵敏电流计(未画出)的圆形闭合线圈来检测该直导线的位置,若不考虑地磁场的影响,检测线圈在水平面内沿图中虚线从距直导线很远处的北边匀速移到距直导线很远处的南边的过程中,俯视检测线圈。下列说法正确的是( )
A.检测线圈在直导线正上方时,由于线圈中磁通量为零,所以,肯定不
受安培力的作用
B.线圈中感应电流的方向俯视先逆时针后顺时针,接着又逆时针
C.线圈中感应电流的方向俯视先顺时针后逆时针,接着又顺时针
D.检测线圈在直导线正上方时,由于线圈中磁通量为零,所以,线圈中
的电流肯定为零
专题九电磁感应的应用
考向1
///研透真题·破题有方///
B 不论开关S拨至M端或N端,穿过右边金属圆环的磁通量都会增加,由楞次定律的“增缩减扩”可知,圆环向右运动才能减小磁通量的增加,故B正确。
///多维猜押·制霸考场///
1.A、C 由B-t图知,t1时刻磁感应强度最大,但变化率为零,此时穿过螺线管的磁通量的变化率为零,U形导线框中的感应电流为零,金属圆环L 内的磁通量为零,A正确;在t2时刻,磁感应强度为零,但穿过螺线管的磁通量变化率最大,U形导线框中的感应电流最大,通过金属圆环L的磁通量最大,B错误; 在t1～t2时间内穿过螺线管的磁通量变化率逐渐增大,U形导线框中的感应电流逐渐增大,但穿过螺线管的磁感应强度在减小,根据楞次定律,U形导线框中的感应电流方向是从c→d→e→f,根据右手螺旋定则,穿过金属圆环L的磁通量方向由里向外,且在增强,根据楞次定律,金属圆环L中有顺时针方向的感应电流,C正确;在t1～t2时间
内,金属圆环L中有顺时针方向的电流,金属圆环L又处在由里向外的磁场里,根据左手定则知,金属圆环L受到指向圆心的力的作用,因此金属圆环L有收缩的趋势,D错误,故选A、C。
2.A、B 线圈中电流为右侧流入,磁场方向为向左,在闭合开关的过程中,磁场变强,则由楞次定律可知,环中电流由左侧看为顺时针,选项A正确;由于铜环的电阻较小,故铜环中感应电流较大,故铜环受到的安培力要大于铝环的,选项B正确;若将环放在线圈右方,根据楞次定律可得,环将向右运动,选项C错误;电池正负极调换后,金属环受力仍向左,故仍将向左弹出,选项D错误。
3.B 线圈从左向右靠近直导线的过程中,磁感线先从右上方穿向左下方,磁通量先增加后减少,根据楞次定律,感应电流的方向俯视先逆时针后顺时针;线圈到达直导线正上方时,磁通量为零,但感应电流不为零,受到安培力的阻碍作用,选项A、D错误;过了直导线正上方后,磁感线从下向上穿过线圈平面,磁通量也是先增加后减少,感应电流方向俯视先顺时针后逆时针。选项B正确、C错误。