第十章 第1讲 电磁感应现象 楞次定律
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第十章电磁感应第1讲电磁感应现象楞次定律选择题(本题共15小题,1~10题为单选,11~15题为多选)1.(2021·北京高三一模)用图中三套实验装置探究感应电流产生的条件,下列选项中能产生感应电流的操作是(B)A.甲图中,使导体棒AB顺着磁感线方向运动,且保持穿过ABCD中的磁感线条数不变B.乙图中,使条形磁铁匀速穿过线圈C.丙图中,开关S闭合后,A、B螺线管相对静止一起竖直向上运动D.丙图中,开关S保持闭合,使小螺线管A在大螺线管B中保持不动[解析]甲图中,使导体棒AB顺着磁感线方向运动,AB不切割磁感线,故不能产生感应电流,另外也可以从保持穿过ABCD中的磁感线条数不变的角度看,磁通量没变化,故也不产生感应电流,A错误;乙图中,使条形磁铁匀速穿过线圈,在磁铁从上向下穿过时,穿过线圈的磁通量会变化,故产生感应电流,B正确;丙图中,开关S闭合后,A、B螺线管相对静止一起竖直向上运动,两线圈没有相对运动,B中的磁通量没变化,故不产生感应电流,C错误;丙图中,开关S保持闭合,使小螺线管A在大螺线管B中保持不动时也不会使B中的磁通量变化,故也不能产生感应电流,D错误。
2.(2021·浙江高三一模)如图是漏电保护器的部分电路图,由金属环,线圈,控制器组成,其工作原理是控制器探测到线圈中有电流时会把入户线断开,即称电路跳闸,下列有关漏电保护器的说法正确的是(C)A.当接负载的电线中电流均匀变化时,绕在铁芯上的线圈中有稳定的电流B.当接负载的电线短路或电流超过额定值时,漏电保护器会发出信号使电路跳闸C.只有当接负载的电线漏电时,绕在铁芯上的线圈中才会有电流通过D.当接负载的电线中电流不稳定时,漏电保护器会发出信号使电路跳闸[解析]漏电保护器的工作原理是控制器探测到线圈中有电流时会把入户线断开,线圈的磁通量是由流入负载的导线中的电流和流出负载的导线中的电流在线圈中产生的磁通量的叠加,由于一般情况下,流入负载导线中的电流和流出负载导线中的电流等大反向,故线圈中的磁通量为零,无电流产生。
[A组·基础题]一、单项选择题1.法拉第在1831年发现了“磁生电”现象.如图,他把两个线圈绕在同一个软铁环上,线圈A和电池连接,线圈B用导线连通,导线下面平行放置一个小磁针.实验中可能观察到的现象是()A.用一节电池作电源小磁针不偏转,用十节电池作电源小磁针会偏转B.线圈B匝数较少时小磁针不偏转,匝数足够多时小磁针会偏转C.线圈A和电池连接瞬间,小磁针会偏转D.线圈A和电池断开瞬间,小磁针不偏转解析:小磁针能否发生偏转,要看B中能不能产生感应电流,与A连接的电源电动势的大小无关,A错误;只要穿过B的磁通量发生变化,B中就可产生感应电流,小磁针就可以发生偏转,如果磁通量不变,匝数再多也没有用,B错误;线圈A与电池连接的瞬间,B 中的磁场从无到有,磁通量发生变化,B中会产生感应电流,小磁针会发生偏转,C正确;线圈A与电池断开瞬间,穿过B的磁场从有到无,B中会产生感应电流,小磁针会发生偏转,D错误.答案:C2.(2017·湖南长沙模拟)自1932年磁单极子概念被狄拉克提出以来,不管是理论物理学家还是实验物理学家都一直在努力寻找,但迄今仍然没能找到它们存在的确凿证据.近年来,一些凝聚态物理学家找到了磁单极子存在的有力证据,并通过磁单极子的集体激发行为解释了一些新颖的物理现象,这使得磁单极子艰难的探索之路出现了一丝曙光.如果一个只有N极的磁单极子从上向下穿过如图所示的闭合超导线圈,则从上向下看,这个线圈中将出现()A.先是逆时针方向、然后是顺时针方向的感应电流B.先是顺时针方向、然后是逆时针方向的感应电流C.逆时针方向的持续流动的感应电流D.顺时针方向的持续流动的感应电流解析:N极磁单极子穿过超导线圈的过程中,当磁单极子靠近线圈时,穿过线圈的磁通量增加,且磁场方向从上向下,所以由楞次定律可知感应电流方向为逆时针;当磁单极子远离线圈时,穿过线圈的磁通量减小,且磁场方向从下向上,所以由楞次定律可知感应电流方向为逆时针.因此线圈中产生的感应电流方向不变.由于超导线圈中没有电阻,因此感应电流将长期维持下去,故A、B、D错误,C正确.答案:C3.(2017·辽宁葫芦岛模拟)如图所示,Ⅰ和Ⅱ是一对异名磁极,ab为放在其间的金属棒.ab和cd用导线连成一个闭合回路.当ab棒向右运动时,cd金属棒受到向下的安培力.下列说法正确的是()A.由此可知d端电势高于c端电势B.由此可知Ⅰ是S极C.由此可知Ⅰ是N极D.当cd棒向下运动时,ab导线受到向左的安培力解析:根据题意可知,cd中电流的方向由c→d,c端电势高于d端,A错误;ab中电流的方向由b→a,对ab应用右手定则可知Ⅰ是N极,Ⅱ是S极,B错误,C正确;当cd棒向下运动时,回路中会产生由d→c的电流,则ab中电流的方向由a→b,根据左手定则可知,AB受的安培力向右,D错误.答案:C4.(2017·临沂一中段考)物理课上,老师做了一个奇妙的“跳环实验”.如图所示,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,D正确.答案:D二、多项选择题5.如图所示,水平放置的光滑绝缘直杆上套有A、B、C三个金属铝环,B环连接在如图所示的电路中.闭合开关S的瞬间()A.A环向左滑动B.C环向左滑动C.A环有向外扩展的趋势D.C环有向内收缩的趋势解析:闭合开关S的瞬间,通过A、C环的磁通量增大,根据楞次定律和左手定则可知:A环向左运动,且有收缩的趋势;C环向右运动,且有收缩的趋势.故A、D正确,B、C 错误.答案:AD6.(2016·高考江苏卷)电吉他中电拾音器的基本结构如图所示,磁体附近的金属弦被磁化,因此弦振动时,在线圈中产生感应电流,电流经电路放大后传送到音箱发出声音.下列说法正确的有()A.选用铜质弦,电吉他仍能正常工作B.取走磁体,电吉他将不能正常工作C.增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势D.弦振动过程中,线圈中的电流方向不断变化解析:铜材料不能被磁化,所以选用铜质弦,电吉他不能正常工作,选项A错误;取走磁体,则没有磁场,不能发生电磁感应现象,电吉他不能正常工作,选项B正确;根据法拉第电磁感应定律,线圈的匝数越多产生的感应电动势越大,选项C正确;弦振动过程中,线圈中的磁场强弱反复变化,根据楞次定律,则感应电流的方向不断变化,选项D正确.答案:BCD7.(2017·重庆巴蜀中学诊测)如图所示,磁场方向垂直于纸面,磁感应强度大小在竖直方向均匀分布,水平方向非均匀分布.一铜制圆环用绝缘细线悬挂于O点.将圆环拉至位置a后无初速度释放,圆环摆到右侧最高点b,不计空气阻力.在圆环从a摆向b的过程中()A.感应电流方向先是逆时针方向,再顺时针方向,后逆时针方向B.感应电流方向一直是逆时针C.安培力方向始终与速度方向相反D.安培力方向始终沿水平方向解析:由楞次定律知,感应电流方向先是逆时针方向,再顺时针方向,后逆时针方向,A正确,B错误;根据左手定则,因等效导线是沿竖直方向的,且两边的磁感应强度不同,故合力方向始终沿水平方向,和速度方向会有一定夹角,C错误,D正确.答案:AD8.(2017·广东珠海摸底)矩形导线框abcd与长直导线MN放在同一水平面上,ab边与MN平行,导线MN中通入电流方向如图所示,当MN中的电流增大时,下列说法正确的是()A.导线框abcd有逆时针的感应电流B.bc、ad两边均不受安培力的作用C.导线框所受的安培力的合力向右D.MN所受线框给它的作用力向左解析:直导线中通有M→N均匀增大的电流,根据安培定则知,通过线框的磁场垂直纸面向里,且均匀增大,根据楞次定律知,感应电流的方向为逆时针方向,故A正确.根据A选项分析可知,依据左手定则知,bc、ad两边均受安培力的作用,故B错误.根据左手定则知,ab边所受安培力方向水平向右,cd边所受安培力方向水平向左,离导线越近,磁感应强度越大,所以ab边所受的安培力大于cd边所受的安培力,则线框所受安培力的合力方向向右,因此MN所受线框给它的作用力向左,故C、D正确.答案:ACD[B组·能力题]选择题9.(2017·河南许昌模拟)如图所示,一个闭合三角形导线框ABC位于竖直平面内,其下方(略靠前)固定一根与线框平面平行的水平直导线,导线中通以图示方向的恒定电流.释放线框,它由实线位置下落到虚线位置未发生转动,在此过程中()A.线框中感应电流方向依次为ACBA→ABCAB.线框的磁通量为零时,感应电流却不为零C.线框所受安培力的合力方向依次为向上→向下→向上D.线框做自由落体运动解析:根据右手定则,通电直导线的磁场在上方垂直纸面向外,下方垂直纸面向里;离导线近的地方磁感应强度大,离导线远的地方磁感应强度小.线框从上向下靠近导线的过程中,垂直纸面向外的磁通量增加,根据楞次定律,线框中产生顺时针方向的电流;穿越导线时,上方垂直纸面向外的磁场和下方垂直纸面向里的磁场叠加,先是垂直纸面向外的磁通量减小,之后变成垂直纸面向里的磁通量增大,直至最大,根据楞次定律,线框中产生逆时针方向的电流;垂直纸面向里的磁通量变成最大后,线框继续向下运动,垂直纸面向里的磁通量减小,这时的电流方向又变成了顺时针,即感应电流方向依次为ACBA→ABCA→ACBA,故A错误.根据A中的分析,线框穿越导线时,始终有感应电流存在,故B正确.根据楞次定律,安培力始终阻碍线框相对磁场的运动,故安培力的方向始终向上,线框不可能做自由落体运动,故C、D错误.答案:B10.如图所示,竖直放置的螺线管与导线abcd构成回路,abcd所围区域内存在垂直纸面向里的变化的匀强磁场,螺线管下方的水平桌面上放置一导体圆环.若圆环与桌面间的压力大于圆环的重力,abcd区域内磁场的磁感应强度随时间变化的关系可能是()解析:圆环与桌面间的压力大于圆环的重力,可知导体圆环受到向下的磁场作用力,根据楞次定律的另一种表述,可知螺线管中的磁场磁通量在增大,即螺线管和abcd 构成的回路中产生的感应电流在增大.根据法拉第电磁感应定律E =N ΔBS Δt ,则感应电流I =N ΔBS ΔtR,可知ΔB Δt 增大时(B 变化得越来越快),感应电流才增大.A 、C 、D 选项中的ΔB Δt减小(B 变化得越来越慢),B 选项中的ΔB Δt增大(B 变化得越来越快),所以B 正确,A 、C 、D 错误. 答案:B11.如图甲所示,水平面上的不平行导轨MN 、PQ 上放着两根光滑导体棒ab 、cd ,两棒间用绝缘丝线系住;开始时匀强磁场垂直纸面向里,磁感应强度B 随时间t 的变化如图乙所示.则以下说法正确的是( )A .在t 0时刻导体棒ab 中无感应电流B .在t 0时刻绝缘丝线不受拉力C .在0~t 0时间内导体棒ab 始终静止D .在0~t 0时间内回路电流方向是abdca解析:由图乙所示图象可知,0到t 0时间内磁场垂直纸面向里,磁感应强度B 均匀减小,回路中磁通量均匀减小,回路中产生感应电动势,形成感应电流.由楞次定律可得出感应电流方向沿acdba ,在t 0时刻导体棒ab 中电流不为零,故A 、D 错误.在t 0时刻B =0,根据安培力公式F =BIL 知此时ab 和cd 都不受安培力,所以丝线不受拉力,故B 正确.在0~t 0时间内,根据楞次定律可知ab 受力向左,cd 受力向右,由于cd 所受的安培力比ab 所受的安培力大,所以ab 将向右运动,故C 错误.答案:B12.(多选)两根相互平行的金属导轨水平放置于如图所示的匀强磁场中,与导轨接触良好的导体棒AB 和CD 可以自由滑动.当AB 在外力F 作用下向右运动时,下列说法中正确的是( )A .导体棒CD 内有电流通过,方向是D →CB .导体棒CD 内有电流通过,方向是C →DC .磁场对导体棒CD 的作用力向左D .磁场对导体棒AB 的作用力向左解析:利用楞次定律,两个导体棒与两根金属导轨构成闭合回路,分析出磁通量增加,结合安培定则判断回路中感应电流的方向是B→A→C→D→B.以此为基础,再根据左手定则进一步判定CD、AB的受力方向,经过比较可得正确答案.答案:BD13.(多选)如图所示,线圈A、B同心置于光滑水平桌面上,线圈A中通有逐渐增大的逆时针方向的电流,则()A.线圈B将顺时针转动起来B.线圈B中有顺时针方向的电流C.线圈B将有沿半径方向扩张的趋势D.线圈B对桌面的压力将增大解析:当线圈A中通有逐渐增大的逆时针方向的电流时,穿过线圈B的磁通量竖直向上且增大,根据楞次定律,线圈B产生顺时针方向的电流;线圈A、B中的电流方向相反,互相排斥,线圈B有扩张的趋势,故B、C正确,A错误.线圈B受到的安培力在水平方向上,线圈B对桌面的压力将不变,故D错误.答案:BC14.(多选)(2017·河南六市一联)如图甲所示,等离子气流由左方连续以速度v0射入M 和N两板间的匀强磁场中,ab直导线与M、N相连接,线圈A与直导线cd连接,线圈A 内有按图乙所示规律变化的磁场,且规定向左为磁场B的正方向,则下列叙述正确的是()A.0~1 s内ab、cd导线互相排斥B.1~2 s内ab、cd导线互相吸引C.2~3 s内ab、cd导线互相吸引D.3~4 s内ab、cd导线互相排斥解析:根据左手定则,可判定等离子气流中的正离子向上极板M偏转,负离子向下极板N偏转,所以ab中电流方向是由a向b的.在第1 s内,线圈A内磁场方向向右,磁感应强度减小,由楞次定律可知感应电流方向是由c向d的,根据ab、cd内电流的流向关系,可知两导线相互吸引,A错误;在第2 s内,线圈A内磁场方向向左,磁感应强度增加,由楞次定律可知感应电流的方向是由c向d的,根据电流的流向关系可知两导线相互吸引,B 正确;同理可以判断C错误,D正确.答案:BD。
高二物理第十章知识点总结高二物理第十章主要讲述了电磁感应与电磁场的相关知识。
本章的内容包括电磁感应现象、法拉第电磁感应定律、楞次定律、自感与互感、电磁场的概念及特性等。
以下是对这些知识点的详细总结。
1. 电磁感应现象电磁感应是指导体中的磁通量发生变化时,在导体两端产生感应电动势。
磁通量的变化可以通过改变磁场强度、磁场方向、导体面积或者改变磁场与导体之间的相对运动来实现。
2. 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律描述了感应电动势的大小与变化率之间的关系。
根据定律,感应电动势的大小等于磁通量的变化率。
即E = -dΦ/dt,其中E表示感应电动势,Φ表示磁通量,t表示时间。
3. 楞次定律楞次定律是电磁感应的基本规律之一,它描述了感应电流的方向。
根据楞次定律,当导体中的磁通量发生变化时,感应电流的方向会使得产生的磁场阻碍磁通量的变化。
这个定律也可以用右手规则来判断感应电流的方向。
4. 自感与互感自感是指电流通过一个线圈时,该线圈本身所产生的感应电动势。
互感是指两个或多个线圈之间的相互感应现象。
自感与互感是电磁感应中的重要概念,它们在电路中起到了重要的作用。
5. 电磁场的概念及特性电磁场是指由电荷和电流所产生的空间中的力场和磁场。
电磁场具有电场强度、磁感应强度和能量密度等特性。
电场强度描述了电场对电荷施加力的强度,磁感应强度描述了磁场对带电粒子施加力的强度。
本章的知识点涉及了电磁感应与电磁场的基础概念和原理,这些知识在物理学与工程学中有着广泛的应用。
理解并掌握这些知识点,不仅有助于我们对电和磁的相互作用有更深入的理解,还能帮助我们解决实际问题,如电磁感应发电原理和变压器的工作原理等。
总结起来,本章内容涉及了电磁感应现象、法拉第电磁感应定律、楞次定律、自感与互感以及电磁场的概念与特性。
这些知识点是理解电磁现象和解决相关问题的基础,通过深入学习与实践探索,我们能够更好地理解和应用这些知识,为今后的学习和工作打下坚实的基础。
第1讲电磁感应现象楞次定律一、单项选择题:在每一小题给出的四个选项中,只有一项为哪一项符合题目要求的。
1.如下列图,一水平放置的N匝矩形线框面积为S,匀强磁场的磁感应强度为B,方向斜向上,与水平面成30°角,现假设使矩形框以左边的一条边为轴转到竖直的虚线位置,如此此过程中磁通量的改变量的大小是( C )A.3-12BS B.3+12NBSC.3+12BS D.3-12NBS[解析] sin θ磁通量与匝数无关,Φ=BS中,B与S必须垂直。
初态Φ1=B cos θ·S,末态Φ2=-B cos θ·S,磁通量的变化量大小ΔΦ=|Φ2-Φ1|=|BS(-cos 30°-sin30°)|=3+12BS,所以应选C项。
2.(2020·浙江诸暨模拟)有人设计了一种储能装置:在人的腰部固定一块永久磁铁,N 极向外;在手臂上固定一个金属线圈,线圈连接着充电电容器。
当手不停地前后摆动时,固定在手臂上的线圈能在一个摆动周期内,两次扫过别在腰部的磁铁,从而实现储能。
如下说法正确的答案是( D )A.该装置违反物理规律,不可能实现B.此装置会使手臂受到阻力而导致人走路变慢C.在手摆动的过程中,电容器极板的电性不变D.在手摆动的过程中,手臂受到的安培力方向交替变化[解析] D.在手摆动的过程中,线圈交替的进入或者离开磁场,使穿过线圈的磁通量发生变化,因而会产生感应电流,从而实现储能,该装置符合法拉第电磁感应定律,可能实现,选项A错误;此装置不会影响人走路的速度,选项B错误;在手摆动的过程中,感应电流的方向不断变化,如此电容器极板的电性不断改变。
选项C错误;在手摆动的过程中,感应电流的方向不断变化,手臂受到的安培力方向交替变化。
选项D正确。
3.如下列图,通电导线MN与单匝矩形线圈abcd共面,位置靠近ab且与线圈相互绝缘。
当MN中电流突然减小时,线圈所受安培力的合力方向( B )A.向左B.向右C.垂直纸面向外D.垂直纸面向里[解析] 解法一:当MN中电流突然减小时,单匝矩形线圈abcd垂直纸面向里的磁通量减小,根据楞次定律,线圈abcd中产生的感应电流方向为顺时针方向,由左手定如此可知ab边与cd边所受安培力方向均向右,所以线圈所受安培力的合力方向向右,B正确。
第1讲电磁感应现象楞次定律
知识梳理
一、电磁感应现象
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=①BS。
(3)单位:1 Wb=② 1 T·m2。
(4)公式的适用条件:a.匀强磁场;b.磁感线的方向与平面垂直,即B⊥S。
(5)物理意义:穿过面积S的③磁感线条数。
2.产生感应电流的条件
(1)条件:穿过闭合电路的磁通量④发生变化。
(2)产生电磁感应现象的实质
电磁感应现象的实质是产生⑤感应电动势,如果回路闭合则产生⑥感应电流;如果回路不闭合,则只有⑦感应电动势,而无⑧
感应电流。
二、楞次定律和右手定则。
第1讲电磁感应现象楞次定律ZHI SHI SHU LI ZI CE GONG GU ,知识梳理·自测巩固知识点1 磁通量1.定义匀强磁场中,磁感应强度(B)与垂直于磁场方向的面积(S)的乘积叫作穿过这个面积的磁通量,简称磁通,我们可以用穿过这一面积的磁感线条数的多少来形象地理解。
2.公式Φ=BS。
在国际单位制中,磁通量的单位是韦伯,符号是Wb。
3.公式适用条件(1)匀强磁场。
(2)磁感线的方向与平面垂直,即B⊥S。
思考:如图所示,矩形abcd、abb′a′,a′b′cd的面积分别为S1、S2、S3,匀强磁场的磁感应强度B与平面a′b′cd垂直,则:(1)通过矩形abcd的磁通量为BS1cos_θ或BS3。
(2)通过矩形a′b′cd的磁通量为BS3。
(3)通过矩形abb′a′的磁通量为0。
知识点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内做切割磁感线的运动。
3.电磁感应现象的实质产生感应电动势,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。
知识点3 感应电流方向的判定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。
2.右手定则(1)使用方法。
①让磁感线穿入右手手心。
②使大拇指指向导体运动的方向。
③则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。
思考:如图所示,矩形闭合线圈abcd竖直放置,OO′是它的对称轴,通电直导线AB与OO′平行,且AB、OO′所在平面与线圈平面垂直,AB中通有如图所示的电流I,请回答:(1)穿过线圈abcd中的磁通量为多少?(2)AB中电流I逐渐增大,线圈abcd中有感应电流吗?(3)要使线圈abcd中产生感应电流,可行的做法有哪些(至少答出两种方法)?[答案](1)0 (2)无(3)使线圈左右平动;以OO′为轴转动。
10.1 电磁感应现象楞次定律概念梳理:一、磁通量1.定义: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和B的乘积.2.公式:Φ=BS.适用条件:(1)匀强磁场;(2)S为垂直磁场的有效面积.3.磁通量是标量.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,磁通量为零.二、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:表述1:闭合回路的一部分导体在磁场内做切割磁感线的运动.表述2: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.【注意】当回路不闭合时,没有感应电流,但有感应电动势,只产生感应电动势的现象也可以称为电磁感应现象,且产生感应电动势的那部分导体或线圈相当于电源.三、感应电流方向的判断1.楞次定律(1)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.(2)适用情况:所有的电磁感应现象.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,并使拇指指向导体运动的方向,这时四指所指的方向就是感应电流的方向.(2)适用情况:导体棒切割磁感线产生感应电流.考点一磁通量的计算【例1】写出下图中磁通量的表达式Φ=ΦABCD=Φabcd=Φ圆=Φ线圈=【练习】如图所示,ab是水平面上一个圆的直径,在过ab的竖直面内有一根通电直导线ef,且ef平行于ab,当ef竖直向上平移时,穿过圆面积的磁通量将 ()A.逐渐变大B.逐渐减小C.始终为零D.不为零,但始终保持不变考点二电磁感应现象能否发生的判断1.磁通量发生变化的四种常见情况(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)磁场强弱和回路面积同时改变;(4)回路面积和磁场强弱均不变,但二者的相对位置发生改变.2.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【例1】试分析下列各种情形中,金属线框或线圈里能否产生感应电流?【练习】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,一定能在轨道回路里产生感应电流的是 ( )A .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°)【例2】如图所示,在直线电流附近有一根金属棒ab ,当金属棒以b 端为圆心,以ab 为半径,在过导线的平面内匀速旋转到达图中的位置时( )A .a 端聚积电子B .b 端聚积电子C .金属棒内电场强度等于零D .U a >U b【练习】某架飞机在我国上空匀速巡航时,机翼保持水平,飞机高度不变.由于地磁场的作用,金属机翼上有电势差,设飞行员左方机翼末端处的电势为U 1,右方机翼末端处的电势为U 2 ( )A .若飞机从西往东飞,U 1比U 2高B .若飞机从东往西飞,U 2比U 1高C .若飞机从南往北飞,U 1比U 2高D .若飞机从北往南飞,U 2比U 1高【练习】如图所示,线框abcd 在匀强磁场中匀速向右平动时,关于线框中有无感应电流、线框的ad 两端有无感应电动势、电压表中有无示数的说法正确的是( )A .线框中无感应电流,ad 两端无感应电动势,电压表无示数B.线框中无感应电流,ad两端有感应电动势,电压表无示数C.线框中有感应电流,ad两端无感应电动势,电压表无示数D.线框中无感应电流,ad两端有感应电动势,电压表有示数考点三感应电流方向的判断一.利用楞次定律判断感应电流的方向1.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;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。
[课时作业·巩固提升]精选名校试题考点全面覆盖[基础题组]一、单项选择题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,观察电流表的变化解析:产生感应电流的条件为:穿过闭合回路的磁通量发生变化.选项A、B中,磁通量未变,不会产生感应电流,A、B错误.往线圈中插入条形磁铁的瞬间,线圈中磁通量发生变化,此时线圈中将产生感应电流,但插入后磁通量不再变化,无感应电流,故到相邻房间观察时无示数,C错误.在线圈通电或断电的瞬间,磁通量发生变化,产生感应电流,D 正确.答案:D2.(2020·广东揭阳质检)如图所示,一圆形金属环与两固定的平行长直导线在同一竖直平面内,环心与两导线距离相等,环的直径小于两导线间距离,两导线中通有图示方向相同的恒定电流I.则当环()A.向上运动时,环中产生顺时针方向的感应电流B.向下运动时,环中产生顺时针方向的感应电流C.向左侧靠近导线时,环中产生逆时针方向的感应电流D.向右侧靠近导线时,环中产生逆时针方向的感应电流解析:直导线之间的磁场是对称的,圆环在中间时,通过圆环的磁通量为零,圆环上、下运动的时候,通过圆环的磁通量不变,不会有感应电流产生,故A、B错误;圆环向左侧靠近直导线,则穿过圆环的磁场垂直纸面向外并且增强,根据楞次定律可得,环上的感应电流方向为顺时针,故C错误;圆环向右侧靠近直导线,则穿过圆环的磁场垂直纸面向里并且增强,根据楞次定律可得,环上的感应电流方向为逆时针,故D正确.答案:D3.如图所示,在水平放置的螺线管的中央,放着一个可绕水平轴OO′自由转动的闭合线圈abcd,轴OO′与螺线管的轴线垂直,ab边在OO′轴的左上方,闭合K的瞬间,关于线圈的运动情况,下列说法正确的是()A.不转动B.ab边向左转动C.ab边向右转动D.转动的方向与螺线管中的电流方向有关解析:闭合K的瞬间,通过闭合线圈abcd的磁通量增大,根据楞次定律,线圈ab边向左转动,转动的方向与螺线管中的电流方向无关,选项B正确.答案:B4.(2017·高考全国卷Ⅰ)扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上的形貌.为了有效隔离外界振动对STM的扰动,在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板,并施加磁场来快速衰减其微小振动,如图所示.无扰动时,按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场;出现扰动后,对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是()解析:由于要求有效衰减紫铜薄板的上下及左右的微小振动,则在紫铜薄板发生微小的上下或左右振动时,通过紫铜薄板横截面的磁通量应均能发生变化,产生阻碍作用,由图可以看出,只有A图方案中才能使两方向上的微小振动得到有效衰减.答案:A5.(2020·山东潍坊教科院高三模拟)如图甲所示,绝缘的水平桌面上放置一金属圆环,在圆环的正上方放置一个螺线管,在螺线管中通入如图乙所示的电流,电流从螺线管a端流入为正.以下说法正确的是()A.0~1 s内圆环面积有扩张的趋势B.1 s末圆环对桌面的压力小于圆环的重力C.1~2 s内和2~3 s内圆环中的感应电流方向相反D.从上往下看,0~2 s内圆环中的感应电流先沿顺时针方向、后沿逆时针方向解析:0~1 s线圈中电流增大,产生的磁场增大,金属环中磁通量增大,有面积缩小趋势,故A错误.1 s末螺线管中电流最大,但金属环中感应电流为零,两者间无相互作用,所以1 s末圆环对桌面的压力等于圆环的重力,故B错误.1~2 s正方向电流减小,2~3 s反向电流增大,根据楞次定律,金属环中感应电流的磁场方向不变,感应电流方向不变,故C 错误.0~1 s线圈中电流增大,产生的磁场增大,金属环中磁通量增大,根据楞次定律可知,从上往下看,0~l s内圆环中的感应电流沿顺时针方向;1~2 s内线圈中电流减小,产生的磁场减弱,金属环中磁通量减小,根据楞次定律可知,从上往下看,1~2 s内圆环中的感应电流沿逆时针方向,故D正确.答案:D二、多项选择题6.(2020·陕西宝鸡模拟)如图所示,两个条形磁铁的N极和S极相向水平放置,一竖直放置的矩形线框从两个磁铁之间正上方由静止落下,并从两磁铁中间穿过.下列关于线框受到的安培力及从右向左看感应电流的方向说法正确的是()A.感应电流方向先沿逆时针方向,后沿顺时针方向B.感应电流方向先沿顺时针方向,后沿逆时针方向C.安培力方向一直竖直向上D.安培力方向先竖直向上,后竖直向下解析:由题图可知,中间磁感应强度最大,而向上或向下磁感应强度均越来越小,故在线框从高处下落过程中,穿过线框的磁通量一直向右,且先增大后减小,则由楞次定律可知,感应电流方向先沿顺时针方向后沿逆时针方向,故A错误,B正确;产生的感应电流一直阻碍物体间的相对运动,故安培力一定一直竖直向上,故C正确,D错误.答案:BC7.(2020·海南“七校联盟”联考)如图所示,在一竖直平面内的三条平行导线上串有两个电阻R1和R2,导体棒PQ与三条导线均接触良好,匀强磁场的方向垂直纸面向里,导体棒的电阻可忽略.若导体棒向左加速运动,则()A.流经R1的电流方向向上B.流经R2的电流方向向下C.流经R1的电流方向向下D.流经R2的电流方向向上解析:导体棒PQ向左切割磁感线运动时,由右手定则可判断出导体棒与R1组成的回路中产生的感应电流是顺时针方向,即流经R1的电流方向向上,选项A正确;导体棒与电阻R2组成的回路中产生的感应电流是逆时针方向,即流经R2的电流方向向上,选项D正确.答案:AD8.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,选项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且减弱,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,选项B正确;同理可判定选项C正确,D错误.答案:BC[能力题组]选择题9.(2020·北京丰台区模拟)随着科技的不断发展,无线充电已经进入人们的视线.小到手表、手机,大到电脑、电动汽车.都已经实现了无线充电从理论研发到实际应用的转化.如图所示为某品牌的无线充电手机利用电磁感应方式充电的原理图.关于无线充电,下列说法正确的是()A.无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是“电流的磁效应”B.只有将充电底座接到直流电源上才能对手机进行充电C.接收线圈中交变电流的频率与发射线圈中交变电流的频率相同D.只要有无线充电底座,所有手机都可以进行无线充电解析:无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是电磁感应,故A错误;当给充电设备通以恒定直流电时,充电设备不会产生交变磁场,即不能正常充电,故B错误;接收线圈中交变电流的频率应与发射线圈中交变电流的频率相同,故C正确;被充电手机内部,应该有一类似金属线圈的部件与手机电池相连,当有交变磁场时,则产生感应电动势,那么普通手机由于没有金属线圈,所以不能够利用无线充电设备进行充电,故D错误.答案:C10.(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解析: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,环中感应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.答案:AB11.(多选)(2020·浙江杭州联考)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为一接有小灯泡的闭合多匝线圈,下列关于小灯泡发光的说法正确的是()A.闭合开关后小灯泡可能发光B.若闭合开关后小灯泡发光,再将B线圈靠近A,则小灯泡更亮C.闭合开关瞬间,小灯泡才能发光D.若闭合开关后小灯泡不发光,将滑动变阻器滑片左移后,小灯泡可能会发光解析:闭合开关后,A产生交变磁场,B的磁通量变化,小灯泡通电后可能发光,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,小灯泡更亮,选项B正确;闭合开关后小灯泡不发光,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,小灯泡更不可能会发光,选项D错误.答案:AB12.如图所示,通电导线MN与单匝矩形线圈abcd共面,位置靠近ab且相互绝缘.当MN中电流突然减小时,线圈所受安培力的合力方向()A.向左B.向右C.垂直纸面向外D.垂直纸面向里解析:方法1:当MN中电流突然减小时,单匝矩形线圈abcd垂直纸面向里的磁通量减少,根据楞次定律,线圈abcd中产生的感应电流方向为顺时针方向,由左手定则可知ab 边与cd边所受安培力方向均向右,所以线圈所受安培力的合力方向向右,B正确.方法2:由对楞次定律中“阻碍”的理解可知,当MN中电流突然减小而导致线圈abcd 垂直纸面向里的磁通量减少时,线圈abcd一定会有向右运动的趋势以“阻碍”其磁通量的减少,所以其所受安培力的合力方向向右,B正确.答案:B13.(2020·浙江长兴模拟)1831年,法拉第在一次会议上展示了他发明的圆盘发电机(图甲).它是利用电磁感应原理制成的,是人类历史上第一台发电机.图乙是这个圆盘发电机的示意图:铜盘安装在水平的铜轴上,它的边缘正好在两磁极之间,两块铜片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘良好接触.使铜盘转动,电阻R中就有电流通过.若所加磁场为匀强磁场,回路的总电阻恒定,从左往右看,铜盘沿顺时针方向匀速转动,CRD平面与铜盘平面垂直,下列说法正确的是()A.电阻R中没有电流流过B.铜片C的电势高于铜片D的电势C.保持铜盘不动,磁场变为方向垂直于铜盘的交变磁场,则铜盘中有电流产生D.保持铜盘不动,磁场变为方向垂直于铜盘的交变磁场,则CRD回路中有电流产生解析:根据右手定则可知,电流从D点流出,流向C点,由于圆盘在切割磁感线,相当于电源,所以D处的电势比C处高,A、B错误;保持铜盘不动,磁场变为方向垂直于铜盘的交变磁场,则穿过铜盘的磁通量发生变化,故有感应电流产生,但是此时不再切割磁感线,所以CD不能当成电源,故CRD回路中没有电流产生,C正确,D错误.答案:C14.如图所示,上下开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q竖直放置,小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放,并落至底部,则小磁块()A.在P和Q中都做自由落体运动B.在两个下落过程中的机械能都守恒C.在P中的下落时间比在Q中的长D.落至底部时在P中的速度比在Q中的大解析:小磁块在铜管中下落,产生电磁感应现象,根据楞次定律的推论——阻碍相对运动可知,小磁块下落过程中受到向上的电磁阻力,而在塑料管中下落,没有电磁感应现象,小磁块做自由落体运动,故C正确.答案:C15.(多选)如图甲所示,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.下列说法正确的是()A.0~1 s内ab、cd导线互相排斥B.1~2 s内ab、cd导线互相排斥C.2~3 s内ab、cd导线互相排斥D.3~4 s内ab、cd导线互相排斥解析:由题图甲左侧电路可以判断ab中电流方向为由a到b;由右侧电路及题图乙可以判断,0~2 s内cd中感应电流方向为由c到d,跟ab中的电流同向,因此ab、cd相互吸引,选项A、B错误.2~4 s内cd中感应电流方向为由d到c,跟ab中电流反向,因此ab、cd相互排斥,选项C、D正确.答案:CD。