学年高中物理第一章电磁感应习题课楞次定律的应用练习教科版选修.docx
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习题课 电磁感应规律的应用一、基础练1.如图1所示,平行导轨间的距离为d ,一端跨接一个电阻R ,匀强磁场的磁感应强度为B ,方向垂直于平行金属导轨所在的平面.一根足够长的金属棒与导轨成θ角放置.金属棒与导轨的电阻不计,当金属棒沿垂直于棒的方向滑行时,通过电阻R 的电流为( )图1 A.Bdv R B.Bdv sin θRC.Bdv cos θRD.Bdv R sin θ 答案 D解析 题中B 、l 、v 满足两两垂直的关系,所以E =Blv 其中l =d sin θ即E =Bdv sin θ,故通过电阻R 的电流为BdvR sin θ,选D.点评 正确理解E =BLv ,知道适用条件是三个量两两垂直. 2. 图2中两条平行虚线之间存在匀强磁场,虚线间的距离为l ,磁场方向垂直纸面向里,abcd 是位于纸面内的梯形线圈,ad 与bc 间的距离也为l.t=0时刻,bc 边与磁场区域边界重合(如图).现令线圈以恒定的速度v 沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域.取沿a →b →c →d →a 的感应电流为正,则在线圈穿越磁场区域的过程中,感应电流I 随时间t 变化的图线可能是()答案 B解析 线框进入时,磁通量是增加的,线框穿出时磁通量是减少的,由楞次定律可判断两次电流方向一定相反,故只能在A 、B 中选择,再由楞次定律及规定的电流正方向可判断进入时电流为负方向,故选B.3.如图3所示,ab 和cd 是位于水平面内的平行金属轨道,间距为l ,其电阻可忽略不计,ac 之间连接一阻值为R 的电阻.ef 为一垂直于ab 和cd 的金属杆,它与ad 和cd 接触良好并可沿轨道方向无摩擦地滑动.电阻可忽略.整个装置处在匀强磁场中,磁场方向垂直于图中纸面向里,磁感应强度为B ,当施外力使杆ef 以速度v 向右匀速运动时,杆ef 所受的安培力为( )图3 A.vB 2l 2R B.vBl RC.vB 2l RD.vBl 2R 答案 A4.如图4所示,先后两次将同一个矩形线圈由匀强磁场中拉出,两次拉动的速度相同.第一次线圈长边与磁场边界平行,将线圈全部拉出磁场区,拉力做功W 1、通过导线截面的电荷量为q 1,第二次线圈短边与磁场边界平行,将线圈全部拉出磁场区域,拉力做功为W 2、通过导线截面的电荷量为q 2,则( )图4A .W 1>W 2,q 1=q 2B .W 1=W 2,q 1>q 2C .W 1<W 2,q 1<q 2D .W 1>W 2,q 1>q 2答案 A解析 设矩形线圈的长边为a ,短边为b ,电阻为R ,速度为v ,则W 1=BI 1ba =B ·Bav R ·a ·b ,W 2=BI 2ba =B ·Bbv R·a ·b ,因为a >b ,所以W 1>W 2.通过导线截面的电荷量q 1=I 1t 1=Bav R ·b v=q 2. 5.如图5所示,半径为a 的圆形区域(图中虚线)内有匀强磁场,磁感应强度为B =0.2T ,半径为b 的金属圆环与虚线圆同心、共面的放置,磁场与环面垂直,其中a =0.4m 、b =0.6m ;金属环上分别接有灯L 1、L 2,两灯的电阻均为2Ω.一金属棒MN 与金属环接触良好,棒与环的电阻均不计.图5(1)若棒以v 0=5m/s 的速率沿环面向右匀速滑动,求棒滑过圆环直径OO ′的瞬间,MN 中的电动势和流过灯L 1的电流.(2)撤去中间的金属棒MN ,将左面的半圆弧O L 1O ′以MN 为轴翻转90°,若此后B 随时间均匀变化,其变化率为ΔB Δt =4πT/s ,求灯L 2的功率. 答案 (1)0.8V 0.4A (2)1.28×10-2W解析 (1)棒滑过圆环直径OO ′的瞬间,MN 中的电动势为动生电动势,E =B ·2a ·v =0.8V.流经L 1的电流I =E R L1=0.4A (2)电路中的电动势为感生电动势,E =πa 22·ΔB Δt灯L 2的功率P 2=⎝ ⎛⎭⎪⎫E R L1+R L22R L2=1.28×10-2W 点评 求电路中的电动势时,要分析清楚产生感应电动势的方式,若为导体切割磁感线类,宜用E =BLv 计算;若为磁场变化产生感生电场类,宜用E =nS ΔB Δt. 二、提升练 6.如图6所示,矩形线框abcd 的ad 和bc 的中点M 、N 之间连接一电压表,整个装置处于匀强磁场中,磁场的方向与线框平面垂直.当线框向右匀速平动时,下列说法中正确的是( )图6A .穿过线框的磁通量不变化,MN 间无感应电动势B .MN 这段导体做切割磁感线运动,MN 间有电势差C .MN 间有电势差,所以电压表有示数D .因为有电流通过电压表,所以电压表有示数答案 B解析 穿过线框的磁通量不变化,线框中无感应电流,但ab 、MN 、dc 都切割磁感线,它们都有感应电动势,故A 错,B 对.无电流通过电压表,电压表无示数,C 、D 错.7.如图7所示,线圈C 连接光滑平行导轨,导轨处在方向垂直纸面向里的匀强磁场中,导轨电阻不计,导轨上放着导体棒MN .为了使闭合线圈A 产生图示方向的感应电流,可使导体棒MN ( )图7A .向右加速运动B .向右减速运动C .向左加速运动D .向左减速运动答案 AD解析 N 再由右手定则判断MN 应向左运动,磁场减弱则电流减小故MN 应减速,故可判断MN 向左减速,同理可判断向右加速也可,故选A 、D.→N 再由右手定则判断MN 应向左运动,磁场减弱则电流减小故MN 应减速,故可判断MN 向左减速,同理可判断向右加速也可,故选A 、D.8.如图8所示,平行金属导轨与水平面成θ角,导轨与固定电阻R 1和R 2相连,匀强磁场垂直穿过导轨平面.有一导体棒ab ,质量为m ,导体棒的电阻与固定电阻R 1和R 2的阻值均相等,与导轨之间的动摩擦因数为μ,导体棒ab 沿导轨向上滑动,当上滑的速度为v 时,受到安培力的大小为F .此时( )图8 A .电阻R 1消耗的热功率为Fv /3B .电阻R 2消耗的热功率为Fv /6C .整个装置因摩擦而消耗的热功率为μmgv cos θD .整个装置消耗的机械功率为(F +μmg cos θ)v答案 BCD解析 棒ab 上滑速度为v 时,切割磁感线产生感应电动势E =BLv ,设棒电阻为R ,则R 1=R 2=R ,回路的总电阻R 总=32R ,通过棒的电流I =E R 总=2BLv 3R,棒所受安培力F =BIL =2B 2L 2v 3R ,通过电阻R 1的电流与通过电阻R 2的电流相等,即I 1=I 2=I 2=BLv 3R,则电阻R 1消耗的热功率P 1=I 21R =B 2L 2v 29R =Fv 6,电阻R 2消耗的热功率P 2=I 22R =Fv 6.棒与导轨间的摩擦力f =μmg cos θ,故因摩擦而消耗的热功率为P =fv =μmgv cos θ;由能量转化知,整个装置中消耗的机械功率为安培力的功率和摩擦力的功率之和P 机=Fv +fv =(F +μmg cos θ)v .由以上分析可知,B 、C 、D 选项正确.点评 切割磁感线的导体相当于电源,电源对闭合回路供电.分析清楚整个过程中能量的转化和守恒,所有的电能和摩擦生热都来自于机械能,而转化的电能在回路中又转化为电热.9.如图9所示,一个半径为r 的铜盘,在磁感应强度为B 的匀强磁场中以角速度ω绕中心轴OO ′匀速转动,磁场方向与盘面垂直,在盘的中心轴与边缘处分别安装电刷.设整个回路电阻为R ,当圆盘匀速运动角速度为ω时,通过电阻的电流为________.图9答案 Br 2ω2R 解析 当铜盘转动时,产生的感应电动势相当于一根导体棒绕其一个端点在磁场中做切割磁感线的圆周运动,产生的电动势为E =12Br 2ω所以通过电阻的电流为Br 2ω2R. 10.如图10所示,在磁感应强度B =0.5T 的匀强磁场中,垂直于磁场方向水平放置着两根相距为h =0.1m 的平行金属导轨MN 与PQ ,导轨的电阻忽略不计.在两根导轨的端点N 、Q 之间连接一阻值R =0.3Ω的电阻,导轨上跨放着一根长为L =0.2m 、每米长电阻r =2.0Ω/m 的金属棒ab ,金属棒与导轨正交,交点为c 、d .当金属棒以速度v =4.0 m/s 向左做匀速运动时,试求:图10(1)电阻R 中电流的大小和方向;(2)金属棒ab 两端点间的电势差.Q答案(1)0.4A,方向为N →Q (2)0.32V解析 (1)在cNQd 构成的回路中,动生电动势E =Bhv ,由欧姆定律可得电流0.4E Bhv I A R hr R hr ===++0.4E Bhv I A R hr R hr===++ (2)a 、b 两点间电势差应由ac 段、cd 段、db 段三部分相加而成,其中cd 两端的电压U cd =IR .ac 、db 端电压即为其电动势,且有E ac +E db =B (L -h )v .故U ab =IR +E ac +E db =0.32V. 点评 无论磁场中做切割磁感线运动的导体是否接入电路,都具有电源的特征,接入电路后,其两端电压为路端电压,未接入电路时两端电压大小即为其电动势的大小.图1111.如图11所示,足够长的两根相距为0.5m 的平行光滑导轨竖直放置,导轨电阻不计,磁感应强度B 为0.8T 的匀强磁场的方向垂直于导轨平面.两根质量均为0.04kg 的可动金属棒ab 和cd 都与导轨接触良好,金属棒ab 和cd 的电阻分别为1Ω和0.5Ω,导轨最下端连接阻值为1Ω的电阻R ,金属棒ab 用一根细绳拉住,细绳允许承受的最大拉力为0.64N .现让cd 棒从静止开始落下,直至细绳刚被拉断,此过程中电阻R 上产生的热量为0.2J(g 取10m/s 2).求:(1)此过程中ab 棒和cd 棒产生的热量Q ab 和Q cd ;(2)细绳被拉断瞬间,cd 棒的速度v ;(3)细绳刚要被拉断时,cd 棒下落的高度h .答案 (1)0.2J 0.4J (2)3m/s (3)2.45m解析 (1)Q ab =Q R =0.2J ,由Q =I 2Rt ,I cd =2I ab .所以Q cd =I 2cd R cd I 2ab R ab Q ab =4×12×0.2J=0.4J. (2)绳被拉断时BI ab L +mg =F T ,E =BLv,2I ab =E R cd +RR ab R +R ab解上述三式并代入数据得v =3m/s(3)由能的转化和守恒定律有mgh =12mv 2+Q cd +Q ab +Q R 代入数据得h =2.45m12.磁悬浮列车的运行原理可简化为如图12所示的模型,在水平面上,两根平行直导轨间有竖直方向且等距离分布的匀强磁场B 1和B 2,导轨上有金属框abcd ,金属框宽度ab 与磁场B 1、B 2宽度相同.当匀强磁场B 1和B 2同时以速度v 0沿直导轨向右做匀速运动时,金属框也会沿直导轨运动,设直导轨间距为L ,B 1=B 2=B ,金属框的电阻为R ,金属框运动时受到的阻力恒为F ,则金属框运动的最大速度为多少?图12答案 4B 2L 2v 0-FR 4B 2L 2 解析 当磁场B 1、B 2同时以速度v 0向右匀速运动时,线框必然同时有两条边切割磁感线而产生感应电动势.线框以最大速度运动时切割磁感线的速度为v =v 0-v m当线框以最大速度v m 匀速行驶时,线框产生的感应电动势为E =2BLv 线框中产生的感应电流为I =E R线框所受的安培力为F 安=2BIL线框匀速运动时,据平衡可得F 安=F解得v m =4B 2L 2v 0-FR 4B 2L 2 点评 这是一道力、电综合题.它涉及力学中的受力分析及牛顿运动定律.解答的关键在于把新情景下的磁悬浮列车等效为有两条边切割磁感线的线框模型,分析运动情景,挖掘极值条件(线框做加速度越来越小的加速运动,当安培力等于阻力时,速度最大),另外还要注意切割磁感线的速度为框与磁场的相对速度.精美句子1、善思则能“从无字句处读书”。
第4节楞次定律1.右手定则:将右手手掌伸平,使大拇指与其余并拢四指垂直,并与手掌在同一个平面内,让磁感线垂直从手心进入,大拇指指导游体运动方向,这时四指所指的就是感觉电流的方向.2.楞次定律:感觉电流拥有这样的方向,即感觉电流的磁场总是要阻拦引起感觉电流的磁通量的变化.3.以下说法正确的选项是()A.感觉电流的磁场方向总是与引起感觉电流的磁场方向相反B.感觉电流的磁场方向与引起感觉电流的磁场方向可能同样,也可能相反C.楞次定律只好判断闭合回路中感觉电流的方向D.楞次定律能够判断不闭合的回路中感觉电动势的方向答案BD解析此题的要点是理解楞次定律,感觉电流的磁场总是阻拦引起感觉电流的磁通量的变化.若是是因磁通量的减小而引起的感觉电流,则感觉电流的磁场方向与引起感觉电流的磁场方向同样,阻拦磁通量的减小;若是是因磁通量的增大而引起的感觉电流,则感觉电流的磁场与引起感觉电流的磁场方向相反,阻拦磁通量的增大,故A项错误,B项正确;楞次定律既能够判断闭合回路中感觉电流的方向,也能够判断电流的方向,还可以够判断不闭合回路中感觉电动势的方向.C项错误,D项正确.4.如图1所示,一线圈用细杆悬于P点,开始时细杆处于水平川址,释放后让它在匀强磁场中运动,已知线圈平面向来与纸面垂直,当线圈第一次经过地址Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ时(地址Ⅱ正好是细杆竖直地址),线圈内的感觉电流方向(顺着磁场方向看去)是()图1A.Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ地址均是顺时针方向B.Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ地址均是逆时针方向C.Ⅰ地址是顺时针方向,Ⅱ地址为零,Ⅲ地址是逆时针方向D.Ⅰ地址是逆时针方向,Ⅱ地址为零,Ⅲ地址是顺时针方向答案D解析此题要点是判断出Ⅰ,Ⅱ地址时磁通量的变化情况,线圈由初始地址向Ⅰ地址运动过程中,沿磁场方向的磁通量逐渐增大,依照楞次定律,感觉电流的磁场方向与原磁场方向相反,从右向左穿过线圈,依照安培定则,Ⅰ地址时感觉电流的方向(沿磁感线方向看去)是逆时针方向;在Ⅱ地址时由左向右穿过线圈的磁通量最大,由Ⅱ地址向Ⅲ地址运动时,向右穿过线圈的磁通量减少,依照楞次定律,感觉电流的磁场方向向右,阻拦它的减少,依照安培定则可判断Ⅲ地址的电流方向(沿磁感线方向看去)是顺时针方向,且知Ⅱ地址时感觉电流为零.应选D.5.如图2所示,当导体棒MN在外力作用下沿导轨向右运动时,流过R的电流方向是()图2A.由A→BB.由B→AC.无感觉电流D.无法确定答案A M,则经过R的电流为A→M,则经过R的电流为A→B.【见解规律练】知识点一右手定则1.如图表示闭合电路中的一部分导体ab在磁场中做切割磁感线运动的情况,导体ab上的感觉电流方向为a→b的是()答案A b,B中电流由b→b,B中电流由b→a,C中电流沿a→c→b→a 方向,D中电流由b→a.应选A.议论鉴识导体切割磁感线产生的感觉电流方向时,采用右手定则更有针对性,自然用楞次定律也能够鉴识.2.如图3所示,导线框abcd与通电直导线在同一平面内,直导线通有恒定电流并经过ad和bc的中点,当线框向右运动的刹时,则()图3A.线框中有感觉电流,且按顺时针方向B.线框中有感觉电流,且按逆时针方向C.线框中有感觉电流,但方向难以判断D.由于穿过线框的磁通量为零,所以线框中没有感觉电流答案B解析此题可用两种方法求解,借此感觉右手定则和楞次定律分别在哪一种情况下更便利.方法一:第一由安培定则判断通电直导线周围的磁场方向(以以下列图所示),因ab导线向右做切割磁感线运动,由右手定则判断感觉电流由a→b,同理可判断cd导线中的感觉电流方向由c→d,ad、bc两边不做切割磁感线运动,所以整个线框中的感觉电流是逆时针方向的.方法二:第一由安培定则判断通电直导线周围的磁场方向(如右图所示),由对称性可知合磁通量Φ=0;其次当导线框向右运动时,穿过线框的磁通量增大(方向垂直向里),由楞次定律可知感觉电流的磁场方向垂直纸面向外,最后由安培定则判断感觉电流按逆时针方向,故B选项正确.议论右手定则在判断由于部分导体切割磁感线的感觉电流方向时针对性强,若电路中非一部分导体做切割磁感线运动时,应用楞次定律更轻松一些.知识点二楞次定律的基本理解图43.如图4所示为一种早期发电机原理表示图,该发电机由固定的圆形线圈和一对用铁芯连接的圆柱形磁铁组成,两磁极有关于线圈平面对称,在磁极绕转轴匀速转动过程中,磁极中心在线圈平面上的投影沿圆弧XOY运动(O是线圈中心),则()A.从X到O,电流由E经G流向F,先增大再减小B.从X到O,电流由F经G流向E,先减小再增大C.从O到Y,电流由F经G流向E,先减小再增大D.从O到Y,电流由E经G流向F,先增大再减小答案D解析S,方向向上.当磁极由X到O时,穿过线圈的磁通量增加.依照楞次定律,感觉电流的磁场应向下,再依照安培定则可知电流由F经G流向E,当磁极在圆形线圈正上方时,磁通量的变化率最小,故电流先增大后减小.当磁极从O到Y时,穿过线圈的磁通量减少,可判断电流方向由E经G流向F.再依照磁通量最大时,磁通量的变化率最小,则感觉电流最小,故电流先增大后减小.应选项D正确.→S,方向向上.当磁极由X到O时,穿过线圈的磁通量增加.依照楞次定律,感觉电流的磁场应向下,再依照安培定则可知电流由F 经G流向E,当磁极在圆形线圈正上方时,磁通量的变化率最小,故电流先增大后减小.当磁极从O到Y时,穿过线圈的磁通量减少,可判断电流方向由E 经G流向F.再依照磁通量最大时,磁通量的变化率最小,则感觉电流最小,故电流先增大后减小.应选项D正确.议论应用楞次定律判断感觉电流的一般步骤:原磁场方向及穿过回路的磁通量的增减情况――→楞次定律感觉电流的磁场方向――→安培定则感觉电流的方向 4.如图5所示,一均匀的扁平条形磁铁的轴线与圆形线圈在同一平面内,磁铁中心与圆心重合,为了在磁铁开始运动时线圈中能获取逆时针方向的感觉电流,磁铁的运动方式应是( )图5A .N 极向纸内,S 极向纸外,使磁铁绕O 点转动B .N 极向纸外,S 极向纸内,使磁铁绕O 点转动C .磁铁在线圈平面内顺时针转动D .磁铁在线圈平面内逆时针转动答案 A解析 当N 极向纸内,S 极向纸外转动时,穿过线圈的磁场由无到有并向里,感觉电流的磁场应向外,电流方向为逆时针,A 选项正确;当N 极向纸外,S 极向纸内转动时,穿过线圈的磁场向外并增加,感觉电流方向为顺时针,B 选项错误;当磁铁在线圈平面内绕O 点转动时,穿过线圈的磁通量向来为零,所以不产生感觉电流,C 、D 选项错误.议论 此题是“逆方向”应用楞次定律,只要把一般步骤“逆向”即可感觉电流的方向――→安培定则感觉电流的磁场方向――→楞次定律穿过回路的磁通量的增减情况【方法技巧练】一、增反减同法5.某磁场磁感线如图6所示,有一铜线圈自图示A 处落至B 处,在下落过程中,自上向下看,线圈中的感觉电流方向是( )图6A .向来顺时针B .向来逆时针C .先顺时针再逆时针D .先逆时针再顺时针答案 C解析自A 落至图示地址时,穿过线圈的磁通量增加,磁场方向向上,则感觉电流的磁场方向与之相反,即向下,故可由安培定则判断线圈中的感觉电流为顺时针;自图示地址落至B点时,穿过线圈的磁通量减少,磁场方向向上,则感觉电流的磁场方向与之同样即向上,故可由安培定则判断线圈中的感觉电流为逆时针,选C.方法总结此题中的“增反减同”为:当回路中的磁通量增加(减少)时感觉电流的磁场方向与原磁场方向相反(同样).6.电阻R、电容C与一线圈连成闭合回路,条形磁铁静止于线圈的正上方,N极朝下,如图7所示,现使磁铁开始自由下落,在N极凑近线圈上端的过程中,流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是()图7A.从a到b,上极板带正电B.从a到b,下极板带正电C.从b到a,上极板带正电D.从b到a,下极板带正电答案D解析在N极凑近线圈上端的过程,穿过线圈的磁通量向下增加,则感觉电流的磁场方向向上.由安培定则可判断电路中的电流为顺时针方向,故经过R 的电流由b到a,电容器下极板带正电.方法总结应用增反减同法时,特别要注意原磁场的方向,才能依照增反减同判断出感觉电流的磁场方向.二、来拒去留法7.如图8所示,当磁铁突然向铜环运动时,铜环的运动情况是()图8A.向右摇动B.向左摇动C.静止D.无法判断答案A解析此题可由两种方法来解决方法1:画出磁铁磁感线分布,如图甲所示,当磁铁向环运动时,穿过环的磁通量增加,由楞次定律判断出铜环中的感觉电流方向如图甲所示.铜环中有感觉电流时铜环又要碰到安培力的作用,解析铜环受安培力作用而运动时,可把铜环中的电流等效为多段直线电流元.取上、下两小段电流研究,由左手定则确定两段电流受力,由此可联想到整个铜环所受合力向右,则A选项正确.甲乙方法2(等效法):磁铁向右运动,使铜环产生的感觉电流可等效为图乙所示的条形磁铁,则两磁铁有排斥作用,故A正确.方法总结此题中若磁铁远离铜环运动时,同样可解析出铜环的运动情况为向左摇动,故可归纳出:感觉电流在磁场中受力时有“来拒去留”的特点.8.如图9所示,蹄形磁铁的两极间,放置一个线圈abcd,磁铁和线圈都能够绕OO′轴转动,磁铁如图示方向转动时,线圈的运动情况是()图9A.俯视,线圈顺时针转动,转速与磁铁同样B.俯视,线圈逆时针转动,转速与磁铁同样C.线圈与磁铁转动方向同样,但转速小于磁铁转速D.线圈静止不动答案C解析此题“原因”是磁铁有相对线圈的运动,“收效”即是线圈要阻拦两者的相对运动,线圈阻拦不了磁铁的运动,由“来拒去留”线圈只好跟着磁铁同向转动;若是两者转速同样,就没有相对运动,线圈就不会转动,故答案为C.方法总结感觉电流在磁场中受力,用“来拒去留”来直接判断既快又准,此法也可理解为感觉电流在磁场中受力总是“阻拦相对运动”.三、增减少扩法9.如图10所示,圆滑固定导轨M、N水平放置,两根导体棒P、Q平行放置于导轨上,形成一个闭合回路,一条形磁铁从高处下落凑近回路时()图10A.P、Q将相互靠拢B.P、Q将相互远离C.磁铁的加速度仍为gD.磁铁的加速度小于g答案AD解析依照楞次定律,感觉电流的收效是总要阻拦产生感觉电流的原因,此题中“原因”是回路中磁通量的增加,P、Q可经过减小面积的方式进行阻拦,故可得A正确.由“来拒去留”得回路电流碰到向下的力的作用,由牛顿第三定律知磁铁受向上的作用力,所以磁铁的加速度小于g,选A、D.方法总结增减少扩法,就闭合电路的面积而言,致使电路的面积有缩短或扩大的趋势.10.如图11(a)所示,两个闭合圆形线圈A、B的圆心重合,放在同一水平面内,线圈A中通以如图(b)所示的交变电流,t=0时电流方向为顺时针(如图箭头所示),在t1~t2时间段内,关于线圈B,以下说法中正确的选项是()图11A.线圈B内有顺时针方向的电流,线圈有扩大的趋势B.线圈B内有顺时针方向的电流,线圈有缩短的趋势C.线圈B内有逆时针方向的电流,线圈有扩大的趋势D.线圈B内有逆时针方向的电流,线圈有缩短的趋势答案A解析在t1~t2时间段内,A线圈的电流为逆时针方向,产生的磁场垂直纸面向外且是增加的,由此可判断B线圈中的电流为顺时针方向,线圈的扩大与缩短可用阻拦Φ变化的见解去判断.在t1~t2时间段内B线圈内的Φ增强,依照楞次定律,只有B线圈增大面积,才能阻拦Φ的增加,应选A.方法总结注意B线圈内的磁通量是穿进穿出两部分抵消后的磁通量.1.关于决定感觉电流方向的因素以下说法中正确的选项是()A.回路所包围的引起感觉电流的磁场的方向B.回路外磁场的方向C.回路所包围的磁通量的大小D.回路所包围的磁通量的变化情况答案AD解析回路以外的磁场无论变化与否,对回路的感觉电动势没有影响,更不能够决定感觉电流的方向.经过实验知道,回路所包围的原磁场的方向变化或磁通量发生增、减变化时,感觉电流的方向变化,感觉电流的方向与磁场的强弱和磁通量的大小没有关系,应选项A、D正确.2.如图12所示,螺线管CD的导线绕法不明,当磁铁AB插入螺线管时,闭合电路中有图示方向的感觉电流产生,以下关于螺线管磁场极性的判断,正确的选项是()图12A.C端必然是N极B.D端必然是N极C.C端的极性必然与磁铁B端的极性同样D.因螺线管的绕法不明,故无法判断极性答案C解析由“来拒去留”得磁铁与螺线管之间产生相斥的作用,即螺线管的C端必然与磁铁的B端极性同样,与螺线管的绕法没关.但由于磁铁AB的N、S极性不明,所以螺线管CD的两端极性也不能够明确,所以A、B、D错,C对.3.如图13所示,通电螺线管两侧各悬挂一个小铜环,铜环平面与螺线管截面平行.当电键S接通刹时,两铜环的运动情况是()图13A.同时向两侧推开B.同时向螺线管靠拢C.一个被推开,一个被吸引,但因电源正负极未知,无法详尽判断D.同时被推开或同时向螺线管靠拢,因电源正负极未知,无法详尽判断答案A解析当电路接通刹时,穿过线圈的磁通量在增加,使得穿过两侧铜环的磁通量都在增加,由楞次定律可知,两环中感觉电流的磁场与线圈中磁场方向相反,即碰到线圈磁场的排斥作用,使两铜环分别向外侧搬动,选项A正确.4.如图14所示,金属环所在地域存在着匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里.当磁感觉强度逐渐增大时,内、外金属环中感觉电流的方向为()图14A.外环顺时针、内环逆时针B.外环逆时针,内环顺时针C.内、外环均为逆时针D.内、外环均为顺时针答案B解析第一明确研究的回路由外环和内环共同组成,回路中包围的磁场方向垂直纸面向里且内、外环之间的磁通量增加.由楞次定律可知两环之间的感觉电流的磁场方向与原磁场方向相反,垂直于纸面向外,再由安培定则判断出感觉电流的方向是:在外环沿逆时针方向,在内环沿顺时针方向,应选项B正确.5.如图15所示,A是用毛皮摩掠过的橡胶圆形环,由于它的转动,使得金属环B中产生了以下列图方向的感觉电流,则A环的转动情况为()图15A.顺时针匀速转动B.逆时针加速转动C.逆时针减速转动D.顺时针减速转动答案BD解析此题观察安培安则和楞次定律的应用.B环中感觉电流为逆时针,依照安培定则判断可知,感觉电流的磁场为垂直纸面向外,依照楞次定律能产生这样的磁场,是由于A环旋转时A环上负电荷定向运动产生一个垂直纸面向外减弱的磁场也许产生一个垂直纸面向里增强的磁场的结果,负电荷的运动方向与电流方向相反,依照安培定则可得出,A环逆时针加速转动时产生方向垂直纸面向里的增强的磁场,若A环顺时针减速转动时产生垂直纸面向外的减弱的磁场.故正确答案为B、D.6.信用卡的磁条中有一个个连续的相反极性的磁化区,如图16,刷卡时,当磁条以某一速度拉过信用卡阅读器的检测头时,在检测头的线圈中产生感觉电流,那么以下说法正确的选项是()图16A.A、B、C三地址经过检测头时,线圈中有感觉电流产生B.A、B、C三地址经过检测头时,线圈中无感觉电流产生C.A、C两地址经过检测头时,线圈中感觉电流方向同样D.A、C两地址经过检测头时,线圈中感觉电流方向相反答案AD解析A、B、C三地址处于磁性过渡区,经过检测头时,引起线圈中磁通量变化,有感觉电流产生,A对,B错.A、C两地址磁性变化规律不同样,经过检测头时引起线圈中磁通量变化情况相反,感觉电流方向相反,C错,D对.7.如图17所示,MN,PQ为同一水平面的两平行导轨,导轨间有垂直于导轨平面的磁场,导体ab,cd与导轨有优异的接触并能滑动,当ab沿轨道向右滑动时,则()图17A.cd向右滑B.cd不动C.cd向左滑D.无法确定答案A解析对ab应用右手定则确定回路中电流方向,应用左手定则确定cd受力后的运动方向.(与磁场方向没关,也可由来拒去留直接判断)8.如图18所示,匀强磁场与圆形导体环平面垂直,导体ef与环接触优异,当ef向右匀速运动时()图18A.圆环中磁通量不变,环上无感觉电流产生B.整个环中有顺时针方向的电流C.整个环中有逆时针方向的电流D.环的右侧有逆时针方向的电流,环的左侧有顺时针方向的电流答案D f,故右侧的电流方向为逆时针,左侧的电流方向为顺时针,选D.→f,故右侧的电流方向为逆时针,左侧的电流方向为顺时针,选D.9.2000年终,我国宣布已研制成功一辆高温超导磁悬浮高速列车的模型车,该车的车速已达到500km·h-1,可载5人,如图19所示就是磁悬浮的原理图,图中A是圆柱形磁铁,B是用高温超导资料制成的超导线圈.将超导线圈B水平放在磁铁A上,它就能在磁力的作用下悬浮在磁铁A上方的空中.以下说法正确的选项是()图19A.在B放入磁场的过程中,B中将产生感觉电流.当牢固后,感觉电流消失B.在B放入磁场的过程中,B中将产生感觉电流.当牢固后,感觉电流仍存在C.如A的N极向上,B中感觉电流的方向如图中所示D.如A的N极向上,B中感觉电流的方向与图中所示的相反答案BD解析线圈B放入磁场的过程中,穿过B的磁通量从无到有,逐渐增加,故应在B中产生感觉电流.由于B是超导线圈,不会出现热耗费,故B中的电流应连续存在.若是明确了磁场的N极向上,可由楞次定律得出电流方向与图示中B环的电流方向相反.10.圆形导体环用一根轻质细杆悬挂在O点,导体环能够在竖直平面里来回摇动,空气阻力和摩擦力均可不计.在图20所示的正方形地域里,有匀强磁场垂直于圆环的振动面指向纸内.以下说法中正确的有()图20A.此摆振动的开始阶段机械能不守恒B.导体环进入磁场和走开磁场时,环中电流的方向必然相反C.导体环经过最低点时,环中感觉电流最大D.最后此摆在匀强磁场中振动时,机械能守恒答案ABD解析导体环在进、出磁场阶段有感觉电流产生,机械能转变成电能,环全部进入磁场后,磁通量不变无感觉电流.11.如图21所示,空间存在两个磁场,磁感觉强度大小均为B,方向相反且垂直纸面,MN、PQ为其界线,OO′为其对称轴.一导线折成边长为l的正方形闭合回路abcd,回路在纸面内以恒定速度v0向右运动,当运动到关于OO′对称的地址时()图21A.穿过回路的磁通量为零B.回路中感觉电动势大小为2Blv0C.回路中感觉电流的方向为顺时针方向D.回路中ab边与cd边所受安培力方向同样答案ABD解析线框关于OO′对称时,左右两侧磁通量大小相等,磁场方向相反,合磁通量为0;依照右手定则,cd的电动势方向由c到d,ab的电动势方向由a 到b,且大小均为Blv0,闭合电路的电动势为2Blv0,电流方向为逆时针;依照左手定则,ab和cd边所受安培力方向均向左,方向同样,故正确的选项为A、B、D.12.在“研究电磁感觉现象”的实验中,第一按图22甲接线,以查明电流表指针的偏转方向与电流方向之间的关系;当闭合开关S时,观察到电流表指针向左偏,不通电时电流表指针停在正中央.尔后按图乙所示,将电流表与副线圈B连成一个闭合回路,将原线圈A、电池、滑动变阻器和开关S串通成另一个闭合电路.(1)S闭合后,将螺线管A(原线圈)插入螺线管B(副线圈)的过程中,电流表的指针将如何偏转?(2)线圈A放在B中不动时,指针如何偏转?(3)线圈A放在B中不动,将滑动变阻器的滑片P向左滑动时,电流表指针将如何偏转?(4)线圈A放在B中不动,突然断开S,电流表指针将如何偏转?图22答案(1)向右偏转(2)不偏转(3)向右偏转(4)向左偏转13.如图23是环保型手电筒的外形.环保型手电筒不需要任何化学电池作为电源,不会造成由废电池引起的环境污染.使用时只要将它摇动一分钟,手电筒即可连续照明好几分钟.手电筒内部有一永久磁铁,外层有一线圈,那么这种手电筒的原理是什么?图23答案见解析解析环保型手电筒应用了电磁感觉原理,内部有磁铁外面有线圈,摇动时,使磁铁相对线圈运动,产生感觉电流,把机械能变换为电能,并有一电容器暂时储蓄电能从而保持手电筒照明几分钟.。
训练6习题课:法拉第电磁感应定律、楞次定律的综合应用[概念规律题组]1.图1中a~d所示分别为穿过某闭合回路的磁通量Φ随时间t变化的图像,关于回路中产生的感应电动势,下列论述正确的是()图1A.图a中回路产生的感应电动势恒定不变B.图b中回路产生的感应电动势一直在变大C.图c中回路在0~t1时间内产生的感应电动势小于在t1~t2时间内产生的感应电动势D.图d中回路产生的感应电动势先变小再变大2.如图2所示,虚线上方空间有匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里,直角扇形导线框绕垂直于纸面的轴O以角速度ω匀速逆时针转动.设线框中感应电流的方向以逆时针为正,线框处于图示位置时为时间零点,那么,下列图中能正确表示线框转动一周感应电流变化情况的是() 图23.如图3所示,空间某区域中有一匀强磁场,磁感应强度方向水平,且垂直于纸面向里,磁场上边界b和下边界d水平.在竖直面内有一矩形金属线圈,线圈上下边的距离很短,下边水平.线圈从水平面a开始下落.已知磁场上、下边界之间的距离大于水平面a、b之间的距离.若线圈下边刚通过水平面b、c(位于磁场中)和d时,线圈所受到的磁场力的大小分别为F b、F c和F d,则()A.F d>F c>F bB.F c<F d<F b 图3C.F c>F b>F dD.F c<F b<F d4.矩形导线框abcd放在匀强磁场中,磁感线方向与线圈平面垂直,磁感应强度B随时间变化的图像如图4所示.t=0时刻,磁感应强度的方向垂直纸面向里.若规定导线框中感应电流逆时针方向为正,则在0~4 s时间内,线框中的感应电流I以及线框的ab边所受安培力F随时间变化的图像为下图中的(安培力取向上为正方向)()图4[方法技巧题组]5.如图5所示,在一匀强磁场中有一U形导线框abcd,线框处于水平面内,磁场与线框平面垂直,R为一电阻,ef为垂直于ab的一根导体杆,它可在ab、cd上无摩擦地滑动.杆ef及线框中导线的电阻都可不计.开始时,给ef一个向右的初速度,则()A.ef将减速向右运动,但不是匀减速图5B.ef将匀减速向右运动,最后停止C.ef将匀速向右运动D.ef将往返运动6.如图6所示,边长为L、总电阻为R的正方形线框abcd放置在光滑水平桌面上,其bc边紧靠磁感应强度为B、宽度为2L、方向竖直向下的有界匀强磁场的边缘.现使线框以初速度v0匀加速通过磁场,下列图线中能定性反映线框从进入到完全离开磁场的过程中,线框中的感应电流的变化的是(电流以逆时针方向为正) () 图67.如图7甲所示,固定在水平桌面上的光滑金属框架cdef处于方向竖直向下的匀强磁场中,金属杆ab与金属框架接触良好.在两根导轨的端点d、e之间连接一电阻,其他部分电阻忽略不计.现用一水平向右的外力F作用在金属杆ab上,使金属杆由静止开始向右在框架上滑动,运动中杆ab 始终垂直于框架.图乙为一段时间内金属杆受到的安培力F 安随时间t 的变化关系,则图中可以表示外力F 随时间t 变化关系的图像是()图78.如图8所示,两固定的竖直光滑金属导轨足够长且电阻不计.两质量、 长度均相同的导体棒c 、d ,置于边界水平的匀强磁场上方同一高度h 处.磁场宽为3h ,方向与导轨平面垂直.先由静止释放c ,c 刚进入磁场 即匀速运动,此时再由静止释放d ,两导体棒与导轨始终保持良好接 触.用a c 表示c 的加速度,E k d 表示d 的动能,x c 、x d 分别表示c 、d 相对释放点的位移,图9中正确的是()图9A.①②B.③④C.①③D.②④9.如图10所示,水平放置的平行金属导轨,相距L =0.50 m ,左端接一电 阻R =0.20 Ω,磁感应强度B =0.40 T 的匀强磁场方向垂直于导轨平面, 导体棒ab 垂直放在导轨上,并能无摩擦地沿导轨滑动,导轨和导体棒 的电阻均可忽略不计,当ab 以v =4.0 m/s 的速度水平向右匀速滑动时, 求:图1010.如图11甲所示,一对平行光滑轨道放置在水平面上,两轨道间距L =0.20 m ,电阻R =1.0 Ω;有一导体杆静止地放在轨道上,与两轨道垂直,杆及轨道的电阻皆可忽略不计,整个装置处于磁感应强度B =0.50 T 的匀强磁场中,磁场方向垂直轨道面向下,现用一外力F 沿轨道方向拉杆,使之做匀加速运动,测得力F 与时间t 的关系如图乙所示,求杆的质量m 和加速度a .图8图11[创新应用题组]11.如图12所示,两根相距L 、平行放置的光滑导电轨道,与水平面的夹角均为α,轨道间有电阻R ,处于磁感应强度为B 、方向竖直 向上的匀强磁场中,一根质量为m 、电阻为r 的金属杆ab ,由静止 开始沿导电轨道下滑.设下滑过程中杆ab 始终与轨道保持垂直,且 接触良好,导电轨道足够长,且电阻不计. (1)杆ab 将做什么运动?图12(2)若开始时就给杆ab 沿轨道向下的拉力F ,使其由静止开始向下做加速度为a 的匀加速运动(a >g sin α),求拉力F 与时间t 的关系式.答案1.D2.A3.D4.C5.A6.A7.D8.D9.(1)0.80 V (2)4.0 A (3)0.8 N 10.0.1 kg 10 m/s 211.(1)ab 先做加速度变小的加速运动,最终做匀速运动(2)F =m (a -g sin α)+B 2L 2a cos 2 αR +r·t。
4.楞次定律基础巩固C 1.(多选)关于对楞次定律的理解,下面说法正确的是( )A. 感应电流的方向总是要使它的磁场阻碍原来的磁通量的变化B. 感应电流的磁场方向,总是跟原磁场方向相同C. 感应电流的磁场方向,总是跟原磁场方向相反D. 感应电流的磁场方向可以跟原磁场方向相同,也可以相反解析:根据楞次定律,感应电流的磁场阻碍原磁场的磁通量的变化 ,选项A 正确;感应电流的磁场方向在磁通量增加时与原磁场方向相反 ,在磁通量减小时与原磁场方向相同 ,选项B C 错误,选项D正确. 答案:AD#2.下图表示闭合电路中的一部分导体 ab 在磁场中做切割磁感线运动的情景 ,其中能产生由a 到b 的感应电流的是( )b ,B 、D 中均为a. C 中不产生感应电流,所以选A .答案:A•3.如图所示,闭合线圈上方有 竖直放置的条形磁铁,磁铁的N 极朝卜.当磁铁向卜运动时(但未插入线圈内部)( )解析:由右手定则判知,A 中感应电流方向解析:由题意可知穿过线圈的磁场方向向下 ,磁铁向下运动造成穿过线圈的磁通量增加 ,由楞次定律 判断感应电流的磁场方向与磁铁的磁场方向相反 ,由此可以判断闭合线圈的上端为 N 极,则其感应 电流的方向与题图中所标电流方向相同 ,磁铁与线圈相互排斥•故选项B 是正确的• 答案:B匕4.如图所示,闭合金属圆环沿垂直于磁场方向放置在匀强磁场中 以下各种说法正确的是()A. 向左拉出和向右拉出,环中的感应电流方向相反B. 向左或向右拉出时,环中的感应电流方向都是沿顺时针方向的C. 向左或向右拉出时,环中的感应电流方向都是沿逆时针方向的D. 环在离开磁场之前,就已经有了感应电流 解析:不管将金属环从哪边拉出磁场 ,穿过闭合圆环的磁通量都要减少 ,根据楞次定律可知,感应电流的磁场要阻碍原磁通量的减少 ,感应电流的磁场与原磁场方向相同 ,应用安培定则可以判断出感应电流的方向是顺时针方向的,选项B 正确,选项A C 错误;在圆环离开磁场前,穿过圆环的磁通量没有改变,没有感应电流产生,故选项D 错误. 答案:BJ 5.(多选)某地的地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下 ,大小为4.5 X 10-5 T . 一灵敏电压表连接 在当地入A.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同B.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同C.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反D.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反,磁铁与线圈相互吸引 ,磁铁与线圈相互排斥 ,磁铁与线圈相互吸引 ,磁铁与线圈相互排斥,将它从匀强磁场中匀速拉出海河段的两岸,河宽100 m,该河段涨潮和落潮时有海水(视为导体)流过.设落潮时,海水自西向东流,流速为2 m/s .下列说法正确的是()A. 电压表记录的电压为5 mVB. 电压表记录的电压为9 mVC. 河南岸的电势较高D. 河北岸的电势较高解析:由E=BLv=4.5X 10-5X 100 X 2V=9 X 10-3V可知选项A错误,选项B正确.再由右手定则可判断河北岸电势高,故选项C错误,选项D正确.答案:BD#6.如图所示,矩形闭合线圈abed竖直放置,00是它的对称轴,通电直导线AB与00平行,且AB 00所在平面与线圈平面垂直.如要在线圈中形成方向为abeda的感应电流,可行的做法是()A. AB中电流I逐渐增大B. AB中电流I先增大后减小C. AB正对00靠近线圈D. 线圈绕00轴逆时针转动90° (俯视)解析:00是线框的对称轴,由题图所示可知,直导线AB中电流产生的磁场穿过线圈的磁通量为零.不管AB中电流如何变化,其穿过线圈的磁通量依旧是零,保持不变,线圈中没有感应电流产生,故选项A B错误;AB正对00靠近线圈时,穿过线圈的磁通量为零,保持不变,线圈中没有感应电流产生故选项C 错误;线圈绕00轴逆时针转动90° (俯视),穿过线圈的磁通量增大,方向为面向纸面,由楞次定律,感应电流的磁场阻碍原磁场磁通量的变化,可知磁场方向为背向纸面,由右手螺旋定则可知感应电流方向应为abeda,故选项D正确.答案:D#7.如图甲所示,A B两绝缘金属环套在同一铁芯上,A环中电流i A随时间t的变化规律如图乙所示.下列说法正确的是()A. t i时刻,两环作用力最大B. t2和t3时刻,两环相互吸引C. t 2时刻两环相互吸引,t 3时刻两环相互排斥D. t3和t4时刻,两环相互吸引解析:11时刻B环中感应电流为零,故两环作用力为零,则选项A错误;t2时刻A环中电流在减小,则B环中产生与A环同向的电流使二者相互吸引,同理,t3时刻也应相互吸引,故选项B正确,选项C错误;t4时刻A环中电流为零,两环无相互作用,故选项D错误.答案:B®8.如图所示,一个闭合矩形金属框abed与一根绝缘轻杆相连,轻杆上端0点是一个固定转动轴转动轴与线框平面垂直,线框静止时恰位于蹄形磁铁的正中间.线框平面与磁感线垂直.现将线框从左侧某位置静止释放,并使其左右摆动,在左右摆动过程中,线框受到磁场力的方向是()A.向左摆动的过程中,受力方向向左;向右摆动的过程中,受力方向向右B.向左摆动的过程中,受力方向向右;向右摆动的过程中,受力方向向左C.向左摆动的过程中,受力方向先向左后向右;向右摆动的过程中,受力方向先向右后向左D.向左、向右摆动过程中始终不受力解析:从阻碍相对运动的角度来看,由于磁通量的变化是线框和磁场间做相对运动引起的,因此感应电流的磁场总是阻碍线框相对磁场的运动.要阻碍相对运动,磁场对线框中感应电流的作用力一定和相对运动的方向相反,即线框向左摆时受力方向向右,线框向右摆时受力方向向左,所以选项B正确• 答案:B#9.如图所示,一个有弹性的金属圆环被一根橡皮绳吊于通电直导线的正下方,直导线与圆环在同一竖直面内,当通电直导线中电流增大时,弹性圆环的面积S和橡皮绳的长度I将()A. S增大,l变长B.S减小,I变短C.S增大,l变短D.S减小,I变长解析:当通电导线中电流增大时,穿过金属圆环的磁通量增大,金属圆环中产生感应电流,根据楞次定律,感应电流要反抗磁通量的增大,一是用缩小面积的方式进行反抗,二是用远离直导线的方式进行反抗,故D 正确•答案:D能力提升®1.如图所示,在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中,有一质量为m阻值为R的闭合矩形金属线框abcd(ad边在外,be边在里)用绝缘轻质细杆悬挂在0点,并可绕0点摆动.金属线框从右侧某一位置静止开始释放,在摆动到左侧最高点的过程中,细杆和金属线框平面始终处于同一平面,且垂直纸面.则线框中感应电流的方向是()A. a^ aC.先是d T C T b T a T d,后是a^b^c T d^ aD.先是a T b T c T d T a,后是d T c T b T a T d 解析:线框从右侧摆到最低点的过程中,穿过线框的磁通量减小,由楞次定律可判断感应电流的方向为C T d,从最低点到左侧最高点的过程中,穿过线框的磁通量增大,由楞次定律可判断感应电流的方向为d T C T b T a T d,选项B正确.答案:BJ 2.如图所示,I和□是一对异名磁极,ab为放在其间的金属棒,cd为一相同的金属棒.ab和cd用导线连成一个闭合回路.当ab棒向左运动时,cd棒受到向下的磁场力.下列说法正确的是()A. 由此可知d点电势高于C点电势B. 由此可知I是S极C. 由此可知I是N极D. 当ab棒向左运动时,ab导线受到向左的磁场力解析:cd棒受到向下的磁场力,由左手定则可知,cd棒中电流方向是由C指向d,所以c点的电势高于d点的电势,故选项A错误;ab中的电流由b流向a, ab棒向左运动,由右手定则可知,ab棒所处位置磁场方向为竖直向上,则I是S极,□是N极,故选项B正确,C错误;当ab棒向左运动时,因ab 中的感应电流由b流向a,根据左手定则可知ab受到向右的磁场力,或者根据楞次定律可知,感应电流的效果阻碍ab相对磁场的运动,也可得出结论,故选项D错误.答案:B®3.如图所示,一载流长直导线和一矩形导线框固定在同一平面内,线框在长直导线右侧,且其长边与长直导线平行.已知在t=0到t=t i的时间间隔内,直导线中电流i发生某种变化,而线框中的感应电流总是沿顺时针方向;线框受到的安培力的合力先水平向左、后水平向右.设电流i正方向与图中箭头所示方向相同,则i随时间t变化的图像可能是()解析:题中“线框受到的安培力的合力先水平向左、后水平向右”表明穿过线框的磁通量先减小后增大,即导线中的电流先减小后增大,选项C、D错误;根据楞次定律,当导线中的电流先沿正方向减小时,在线框中才产生顺时针方向的感应电流,选项B错误,A正确•答案:Ak_. 4.如图所示,均匀带正电的绝缘圆环a与金属圆环b同心共面放置,当a绕0点在其所在平面内旋转时,b中产生顺时针方向的感应电流,且具有收缩趋势,由此可知,圆环a( )A.顺时针加速旋转B.顺时针减速旋转C.逆时针加速旋转D.逆时针减速旋转解析:对选项A,当圆环a顺时针加速转动时,其产生的磁场增强,穿过圆环b向里的磁通量增加,由楞次定律得,圆环b中产生的感应电流的磁场方向向外,选项A错误,同理选项D错误;对选项B,圆环a减速转动,其产生的磁场减弱,穿过圆环b向里的磁通量减少,由楞次定律得,圆环b中产生的感应电流的磁场方向向里,由安培定则可判断出圆环b中的感应电流方向沿顺时针,同理,C选项的条件,也可使b产生顺时针方向的电流,但b收缩,说明a、b环中电流同向,故选项B正确,C错误.答案:B9.5.如图所示,匀强磁场中有两个导体圆环a、b,磁场方向与圆环所在平面垂直•磁感应强度B随时间均匀增大.两圆环半径之比为 2 : 1,圆环中产生的感应电动势分别为E a和吕,不考虑两圆环间的相互影响.下列说法正确的是()a■ ••( * 1 *1 «A.E a :曰=4 : 1,感应电流均沿逆时针方向B. E a :曰=4 : 1,感应电流均沿顺时针方向C. E a :曰=2 : 1,感应电流均沿逆时针方向D. E a :曰=2 : 1,感应电流均沿顺时针方向解析:根据楞次定律可知,感应电流产生的磁场方向垂直圆环所在平面向里;由右手定则知,两圆环中电流均沿顺时针方向.圆环的半径之比为 2 : 1,则面积之比为4 : 1,据法拉第电磁感应定律得E=△ ?? △ ???? △??丽=方,—为定值,故E a : 6=4 : 1,故选项B正确•答案:B#6.矩形导线框固定在匀强磁场中,如图甲所示.磁感线的方向与导线框所在平面垂直,规定磁场的正方向为垂直纸面向里,磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示,则()XXXXXXXXXA. 从0到t1时间内,导线框中电流的方向为abcdaB. 从0到11时间内,导线框中的电流越来越小C. 从0到t2时间内,导线框中电流的方向始终为adcbaD. 从0到t2时间内,导线框be边受到的安培力越来越大解析:由题图可知,0~t2内,线圈中磁通量的变化率相同,故0到t2时间内电流的方向相同,由楞次定律可知,电路中电流方向为顺时针,即电流为adeba方向,故A错误,C正确;从0到11时间内,线圈中磁通量的变化率相同,感应电动势恒定不变,电路中电流大小恒定不变;导线电流大小恒定,故B错误;从0到12时间内,磁场的变化率不变,则电路中电流大小恒定不变,故由F=BIL可知,F与B成正比,即先减小后增大,故D错误.答案:C®7.(多选)如图所示,在匀强磁场中放一电阻不计的平行金属轨道,轨道与轨道平面内的圆形线圈P相连,要使在同一平面内所包围的小闭合线圈Q内产生顺时针方向的感应电流,导线ab的运动情况可能是()A.匀速向右运动B.加速向右运动C.减速向右运动D.加速向左运动解析:本题关键是要弄清要使Q中产生顺时针方向的电流,那么穿过Q中的磁通量应如何变化.可用楞次定律步骤的逆过程来分析,要使Q中产生顺时针方向的感应电流,感应电流的磁场方向应垂直纸面指向纸内.如果穿过Q的原磁场是垂直于纸面向里的,则原磁场应减弱;如果穿过Q的原磁场是垂直于纸面向外的,则原磁场应增强.当ab向右运动时,根据右手定则可判定出P中产生的感应电流方向是a,是顺时针方向,由右手定则可判知P中感应电流的磁场穿过Q中的磁感线方向向里,所以当ab向右减速运动时,可使穿过Q的向里的磁通量减小,从而使Q中产生顺时针方向的电流;当ab向左运动时,同理可判定P 中感应电流的磁场穿过Q中的磁感线方向向外,所以当ab向左加速运动时,可使穿过Q的向外的磁通量增大,从而使Q 中产生顺时针方向的感应电流.故正确选项为C D.答案:CD会员升级服务第一拨・清北季神马’有清华北大学II方法论课;还有清华学潺向所有的父母亲述自己求学之路;衡水名校试卷悄悄的上线了;扫qq领取官网不首发课程*很多人我没告诉他啊!会员q 口专享尊你来撮……。
4 楞次定律[学科素养与目标要求]物理观念:1.正确理解楞次定律的内容及其本质.2.掌握右手定则,并理解右手定则实际上是楞次定律的一种具体表现形式.科学思维:1.通过对实验现象的观察、归纳、概括,抽象得出影响感应电流方向的因素.2.掌握运用楞次定律和右手定则判断感应电流方向的方法和步骤.科学探究:1.经历探究导体切割磁感线运动产生的感应电流方向的实验,归纳出右手定则.2.经历探究螺线管中感应电流方向的实验,记录、分析实验现象,交流讨论,归纳出普遍的规律.科学态度与责任:参与实验、多角度分析和逐步明确归纳感应电流方向的过程,领略楞次定律的表述因高度抽象和概括而表现出的简洁美.一、右手定则将右手手掌伸平,使大拇指与其余并拢的四指垂直,并与手掌在同一平面内,让磁感线从手心穿入,大拇指指向导体运动方向,这时四指的指向就是感应电流的方向,也就是感应电动势的方向.二、楞次定律感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化.1.判断下列说法的正误.(1)感应电流的磁场总是与引起感应电流的磁场方向相反.( ×)(2)感应电流的磁场可能与引起感应电流的磁场方向相同.( √)(3)感应电流的磁场总是阻止引起感应电流的磁通量的变化.( ×)(4)右手定则和楞次定律都适用于所有电磁感应现象中感应电流方向的判断.( ×)2.如图1所示,光滑平行金属导轨PP′和QQ′,都处于同一水平面内,P和Q之间连接一电阻R,整个装置处于竖直向下的匀强磁场中.现垂直于导轨放置一根导体棒MN,MN向右运动时,MN中的电流方向为________,MN向左运动时,MN中的电流方向为________.(填“M→N”或“N→M”)图1答案N→M M→N一、右手定则的理解和应用1.实验:探究导体切割磁感线运动产生的感应电流方向如图2所示的电路中,G为电流计(已知电流由左接线柱流入,指针向左偏,由右接线柱流入,指针向右偏),当ab在磁场中切割磁感线运动时,指针的偏转情况如下表,根据指针的偏转情况,判断电流方向.图2答案顺时针逆时针2.对右手定则的理解(1)适用范围:闭合电路的部分导体切割磁感线产生感应电流方向的判断.(2)右手定则反映了磁场方向、导体运动方向和电流方向三者之间的相互垂直关系.①大拇指所指的方向是导体相对磁场切割磁感线的运动方向,既可以是导体运动而磁场不动,也可以是导体不动而磁场运动,还可以是两者以不同速度同时运动.②四指指向电流方向,切割磁感线的那部分导体相当于电源.例1 下列图中表示闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动的情景,导体ab上的感应电流方向为a→b的是( )答案 A解析在导体ab上,A中电流方向为a→b,B中电流方向为b→a,C中电流方向为b→a,D 中电流方向为b→a,故选A.二、对楞次定律的理解1.实验:探究影响感应电流方向的因素根据如图3甲、乙、丙、丁所示进行实验操作,并填好实验现象.图3请根据上表所填内容理解:甲、乙两种情况下,磁通量都________,感应电流的磁场方向与原磁场方向________;丙、丁两种情况下,磁通量都________,感应电流的磁场方向与原磁场方向________.答案向下向上向下向上增加增加减少减少向上向下向下向上相反相反相同相同增加相反减少相同2.对楞次定律的理解(1)楞次定律中的因果关系楞次定律反映了电磁感应现象中的因果关系,磁通量发生变化是原因,产生感应电流是结果.(2)楞次定律中“阻碍”的含义①“阻碍”的理解谁阻碍——感应电流产生的磁场.阻碍谁——阻碍引起感应电流的磁通量的变化.如何阻碍——当原磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反;当原磁通量减少时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同.阻碍效果——阻碍并不是阻止,结果增加的还是增加,减少的还是减少.②“阻碍”的表现形式从磁通量变化的角度看:感应电流的效果是阻碍磁通量的变化.从相对运动的角度看:感应电流的效果是阻碍相对运动.例2 关于楞次定律,下列说法正确的是 ( )A.感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化B.感应电流的磁场总是阻止磁通量的变化C.原磁场穿过闭合回路的磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场同向D.感应电流的磁场总是跟原磁场反向,阻碍原磁场的变化答案 A解析感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化,选项A正确;阻碍并不是阻止,只起延缓的作用,选项B错误;原磁场穿过闭合回路的磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场反向,选项C错误;当原磁通量增加时感应电流的磁场跟原磁场反向,当原磁通量减少时感应电流的磁场跟原磁场同向,选项D错误.三、楞次定律的应用楞次定律应用四步曲(1)确定原磁场方向;(2)判定产生感应电流的磁通量如何变化(增加还是减少);(3)根据楞次定律确定感应电流的磁场方向(增反减同);(4)判定感应电流的方向.该步骤也可以简单地描述为“一原二变三感四螺旋”,一原——确定原磁场的方向;二变——确定磁通量是增加还是减少;三感——判断感应电流的磁场方向;四螺旋——用右手螺旋定则判断感应电流的方向.例3 (多选)如图4所示,闭合金属圆环沿垂直于磁场方向放置在有界匀强磁场中,将它从匀强磁场中匀速拉出,以下各种说法中正确的是( )图4A.向左拉出和向右拉出时,环中的感应电流方向相反B.向左或向右拉出时,环中感应电流方向都是沿顺时针方向的C.向左或向右拉出时,环中感应电流方向都是沿逆时针方向的D.将圆环左右拉动,当环全部处在磁场中运动时,圆环中无感应电流答案BD解析将金属圆环不管从哪边拉出磁场,穿过闭合圆环的磁通量都要减少,根据楞次定律可知,感应电流的磁场要阻碍原磁通量的减少,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,应用右手螺旋定则可以判断出感应电流的方向是顺时针方向的,选项B正确,A、C错误;当圆环全部处在磁场中运动时,穿过圆环的磁通量没有改变,这种情况无感应电流,D正确.例4 (2017·宿迁市高二下期末)如图5所示,一根条形磁铁自左向右穿过一个闭合螺线管,则电路中( )图5A.始终有感应电流自a向b流过电流表B.始终有感应电流自b向a流过电流表C.先有a→→b方向的感应电流,后有b→→a方向的感应电流D.将不会产生感应电流答案 C解析当条形磁铁进入螺线管时,闭合线圈中的磁通量增加,产生感应电流方向为a→→b;当条形磁铁穿出螺线管时,闭合线圈中的磁通量减少,产生感应电流方向为b→→a,选项C 正确.[学科素养] 楞次定律既适用于闭合电路的一部分导体切割磁感线产生的感应电流方向的判断,又适用于因磁场变化在闭合电路中产生的感应电流方向的判断,通过例3、例4中楞次定律的应用,使学生熟练掌握运用楞次定律处理问题的步骤,很好地体现了“科学思维”的学科素养.1.(右手定则的应用)(多选)闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动,如图所示,能正确表示磁感应强度B的方向、导体运动速度方向与产生的感应电流方向间关系的是( )答案BC解析图A中导体不切割磁感线,导体中无电流;由右手定则可以判断B、C正确;D图中感应电流方向应垂直纸面向外.2.(楞次定律的理解)在电磁感应现象中,下列说法正确的是( )A.感应电流的磁场方向可能与引起感应电流的磁场方向相同B.感应电流的磁场方向总是与引起感应电流的磁场方向相同C.感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量D.感应电流的磁场阻止了引起感应电流的磁通量的变化答案 A解析根据楞次定律,感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化,选项C错误;当原磁场增强时,感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向相反,当原磁场减弱时,感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向相同,选项A正确,B错误;感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁通量的变化,不是阻止,选项D错误.3.(楞次定律的应用)如图6所示,一水平放置的圆形通电线圈1固定,另一较小的圆形线圈2从线圈1的正上方下落,在下落过程中,两线圈平面始终保持平行且共轴,则线圈2从线圈1的正上方下落至正下方的全过程中,从上往下看,线圈2中( )图6A.无感应电流B.有顺时针方向的感应电流C.有先顺时针后逆时针方向的感应电流D.有先逆时针后顺时针方向的感应电流答案 C解析根据安培定则判断可知,线圈1产生的磁场方向向上.当线圈2靠近线圈1时,穿过线圈2的磁通量增加,根据楞次定律可知,线圈2中产生顺时针方向的感应电流;当线圈2远离线圈1时,穿过线圈2的磁通量减小,根据楞次定律可知,线圈2中产生逆时针方向的感应电流.所以线圈2中感应电流的方向先是顺时针后是逆时针,故选项C正确.4.(楞次定律的应用)小管同学为了探究感应电流的方向与什么因素有关,他把一灵敏电流计与一个线圈相连构成闭合电路,然后将条形磁铁插入或拔出线圈,如图7所示.其中线圈中所标箭头方向为感应电流方向.则下列判断正确的是( )图7A.甲图磁铁正在向下运动B.乙图磁铁正在向上运动C.丙图磁铁正在向上运动D.丁图磁铁正在向上运动答案 D解析根据线圈中感应电流的方向,由右手螺旋定则可知,甲和丙中的线圈上端为感应电流磁场的S极,乙和丁中的线圈上端为N极,由楞次定律的“阻碍”含义知,甲和丁图中磁铁正在向上运动,乙和丙图中磁铁正在向下运动,故选项A、B、C错误,D正确.考点一楞次定律的理解1.(多选)关于感应电流,下列说法正确的是( )A.根据楞次定律知,感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁通量B.感应电流的磁场总是阻碍原磁场的变化C.感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向可能相同,也可能相反D.当导体切割磁感线运动时,必须用安培定则确定感应电流的方向答案BC考点二楞次定律的应用2.(多选)如图1所示,通电直导线L和平行于直导线放置的闭合导体框abcd,当通电导线L 运动时(不与导体框接触且始终在导体框的左侧),以下说法正确的是( )图1A.当导线L向左平移时,导体框abcd中感应电流的方向为abcdaB.当导线L向左平移时,导体框abcd中感应电流的方向为adcbaC.当导线L向右平移时,导体框abcd中感应电流的方向为abcdaD.当导线L向右平移时,导体框abcd中感应电流的方向为adcba答案AD3.电阻R、电容器C与一线圈连成闭合电路,条形磁铁位于线圈的正上方,N极朝下,如图2所示.在使磁铁N极远离线圈上端的过程中,流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是( )图2A.从b到a,下极板带正电B.从a到b,下极板带正电C.从b到a,上极板带正电D.从a到b,上极板带正电答案 D4.(多选)如图3所示,有界匀强磁场竖直向下穿过光滑的水平桌面,一椭圆形导体框平放在桌面上.使导体框从左边进入磁场,从右边穿出磁场.下列说法正确的是( )图3A.导体框进入磁场过程中,感应电流的方向为顺时针方向B.导体框离开磁场过程中,感应电流的方向为顺时针方向C.导体框全部在磁场中运动时,感应电流的方向为顺时针方向D.导体框全部在磁场中运动时,无感应电流产生答案BD解析根据楞次定律,导体框进入磁场过程中,感应电流的方向为逆时针方向,导体框离开磁场过程中,感应电流的方向为顺时针方向,导体框全部在磁场中运动时,没有感应电流产生,故选项A、C错误,B、D正确.5.如图4所示,一线圈用细杆悬于P点,开始时细杆处于水平位置,释放后让它在匀强磁场中运动,磁场的方向如图所示,已知线圈平面始终与纸面垂直,当线圈第一次通过位置Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ时(位置Ⅱ正好是细杆竖直时线圈所处的位置),线圈内的感应电流(顺着磁场方向看去)( )图4A.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ位置均是顺时针方向B.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ位置均是逆时针方向C.Ⅰ位置是顺时针方向,Ⅱ位置为零,Ⅲ位置是逆时针方向D.Ⅰ位置是逆时针方向,Ⅱ位置为零,Ⅲ位置是顺时针方向答案 D解析线圈由初始位置向Ⅰ位置运动过程中,沿磁场方向的磁通量逐渐增大,根据楞次定律,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反,从右向左穿过线圈,根据安培定则,Ⅰ位置时感应电流的方向(沿磁感线方向看去)是逆时针方向;在Ⅱ位置时由左向右穿过线圈的磁通量最大,但变化率为0,由Ⅱ位置向Ⅲ位置运动时,向右穿过线圈的磁通量减少,根据楞次定律,感应电流的磁场方向向右,根据安培定则可判定Ⅲ位置的电流方向(沿磁感线方向看去)是顺时针方向,且Ⅱ位置时感应电流为零,故D 正确.6.如图5所示,一圆形金属线圈放置在水平桌面上,匀强磁场垂直桌面竖直向下,过线圈上A 点作切线OO ′,OO ′与线圈在同一平面上.在线圈以OO ′为轴翻转180°的过程中,线圈中电流方向( )图5A .始终为A →B →C →AB .始终为A →C →B →AC .先为A →C →B →A 再为A →B →C →AD .先为A →B →C →A 再为A →C →B →A答案 A解析 在线圈以OO ′为轴翻转0~90°的过程中,穿过线圈正面向里的磁通量逐渐减少,由楞次定律可知感应电流方向为A →B →C →A ;线圈以OO ′为轴翻转90°~180°的过程中,穿过线圈反面向里的磁通量逐渐增加,由楞次定律可知感应电流方向仍然为A →B →C →A ,A 正确.7.长直导线与矩形线框abcd 处在同一平面中静止不动,如图6甲所示.长直导线中通以大小和方向都随时间做周期性变化的电流,I -t 图像如图乙所示.规定沿长直导线方向向上的电流为正方向.关于0~T 时间内矩形线框中感应电流的方向,下列说法正确的是( )图6A .由顺时针方向变为逆时针方向B .由逆时针方向变为顺时针方向C .由顺时针方向变为逆时针方向,再变为顺时针方向D .由逆时针方向变为顺时针方向,再变为逆时针方向答案 D解析 0~T 4时间内,直导线中向上的电流增大,通过线框中的磁通量增大,线框中产生逆时针方向的感应电流.T 4~T 2时间内,直导线中向上的电流减小,通过线框中的磁通量减少,线框中产生顺时针方向的感应电流;同样判断出T 2~34T 时间内、34T ~T 时间内的感应电流方向分别为顺时针和逆时针,故选D.8.如图7所示,两条互相平行的导线M、N中通有大小相等、方向相同的电流,矩形导线框abcd和两条导线在同一平面内且ad边与导线M平行,线框沿着与两导线垂直的方向自右向左在两导线间匀速移动,则在移动过程中,线框中的感应电流的方向为( )图7A.先顺时针后逆时针B.先逆时针后顺时针C.一直是逆时针D.一直是顺时针答案 C9.(2018·福州市高二检测)通电长直导线中有恒定电流I,方向竖直向上,矩形线框与直导线在同一竖直面内,现要使线框中产生如图8所示方向的感应电流,则应使线框( )图8A.稍向左平移B.稍向右平移C.稍向上平移D.以直导线为轴匀速转动答案 B解析由楞次定律可知,线框左移,磁通量增加,感应电流的方向与题图所示方向相反;选项C、D磁通量不变,无感应电流产生.考点三右手定则的应用10.如图9所示,CDEF是一个矩形金属框,当导体棒AB向右移动时,回路中会产生感应电流,则下列说法中正确的是( )图9A.导体棒中的电流方向由B→AB.电流表A1中的电流方向由F→EC.电流表A1中的电流方向由E→FD.电流表A2中的电流方向由D→C答案 B解析根据右手定则,导体棒内部电流方向为A到B,所以电流表A1中的电流方向由F→E,A、C错,B对.同理电流表A2中的电流方向由C→D,D错.11.如图10所示,匀强磁场与圆形导体环所在平面垂直,导体ef与环接触良好,当ef向右匀速运动时( )图10A.圆环中磁通量不变,环上无感应电流产生B.整个环中有顺时针方向的电流C.整个环中有逆时针方向的电流D.环的右侧有逆时针方向的电流,环的左侧有顺时针方向的电流答案 D解析由右手定则知ef上的感应电流由e→f,故环的右侧的电流方向为逆时针,环的左侧的电流方向为顺时针,选D.12.如图11所示,MN、PQ为同一水平面的两平行光滑导轨,导轨间有垂直于导轨平面的磁场(图中未画出),导体ab、cd与导轨有良好的接触并能自由滑动,当导体ab沿轨道向右滑动时,则( )图11A.cd向右滑B.cd不动C.cd向左滑D.无法确定答案 A13.(2017·盐城市高二第二学期期末)1831年10月28日,法拉第在一次会议上展示了他发明的圆盘发电机,它是利用电磁感应的原理制成的,是人类历史上的第一台发电机.图示是这个圆盘发电机的示意图:铜盘安装在水平的铜轴上,铜片甲、乙分别与转动轴、铜盘边缘接触.下列四幅图中的图A、B中磁场方向与铜盘平行;图C、D中磁场方向与铜盘垂直,C图中磁场区域仅在甲、丙之间,D图中磁场区域仅在甲、乙之间.从右向左看铜盘以相同的角速度逆时针方向转动,电阻R上有电流且方向沿纸面向上的是( )答案 D解析A、B图中铜盘半径与磁场方向平行,不切割磁感线,故没有感应电流产生,A、B错误;C图中,从右向左看,铜盘逆时针转动时,由右手定则可知,铜盘内感应电流的方向由乙流向甲,所以电阻R上的电流方向沿纸面向下,C错误.D图中,根据右手定则可知,铜盘内感应电流的方向从甲到乙,流经R的电流方向沿纸面向上,D正确.14.(多选)如图12所示,导体棒AB、CD可在水平光滑轨道上自由滑动,下列说法正确的是( )图12A.将导体棒CD固定,当AB向左移动时,AB中感应电流的方向为A到BB.将导体棒CD固定,当AB向右移动时,AB中感应电流的方向为A到BC.将导体棒AB固定,当CD向左移动时,AB中感应电流的方向为A到BD.将导体棒AB固定,当CD向右移动时,AB中感应电流的方向为A到B答案AC解析由右手定则可判断,当AB向左运动时,AB中感应电流方向为A→B;当AB向右运动时,AB中感应电流方向为B→A,A正确,B错误;当CD向左运动时,CD中的感应电流方向为C→D,AB中的感应电流方向为A→B;当CD向右移动时,AB中感应电流方向为B→A,C正确,D错误.。
高中物理选修3-2《电磁感应》习题课(楞次定律的应用)[学习目标] 1.应用楞次定律判断感应电流的方向.2.理解安培定则、左手定则、右手定则和楞次定律的区别.一、利用“结论法”判断感应电流的方向1.“增反减同”法感应电流的磁场,总要阻碍引起感应电流的磁通量(原磁场磁通量)的变化.(1)当原磁场磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反.(2)当原磁场磁通量减少时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同.口诀记为“增反减同”.例1如图1所示,一水平放置的矩形闭合线圈abcd在细长磁铁的N极附近竖直下落,保持bc边在纸外,ad边在纸内,由图中位置Ⅰ经过位置Ⅱ到位置Ⅲ,位置Ⅰ和位置Ⅲ都很接近位置Ⅱ,这个过程中线圈的感应电流()图1A.沿abcd流动B.沿dcba流动C.先沿abcd流动,后沿dcba流动D.先沿dcba流动,后沿abcd流动答案 A解析由条形磁铁的磁场分布可知,线圈在位置Ⅱ时穿过闭合线圈的磁通量最小为零,线圈从位置Ⅰ到位置Ⅱ,从下向上穿过线圈的磁通量在减少,线圈从位置Ⅱ到位置Ⅲ,从上向下穿过线圈的磁通量在增加,根据楞次定律可知感应电流的方向是abcd.2.“来拒去留”法由于磁场与导体的相对运动产生电磁感应现象时,产生的感应电流与磁场间有力的作用,这种力的作用会“阻碍”相对运动.口诀记为“来拒去留”.例2如图2所示,当磁铁突然向铜环运动时,铜环的运动情况是()图2A.向右摆动B.向左摆动C.静止D.无法判定答案 A解析当磁铁突然向铜环运动时,穿过铜环的磁通量增加,为阻碍磁通量的增加,铜环远离磁铁向右运动.3.“增缩减扩”法就闭合电路的面积而言,收缩或扩张是为了阻碍电路原磁通量的变化.若穿过闭合电路的磁通量增加,面积有收缩趋势;若穿过闭合电路的磁通量减少,面积有扩张趋势.口诀为“增缩减扩”.说明:此法只适用于回路中只有一个方向的磁感线的情况.例3如图3所示,在载流直导线旁固定有两平行光滑导轨A、B,导轨与直导线平行且在同一水平面内,在导轨上有两个可自由滑动的导体ab和cd.当载流直导线中的电流逐渐增大时,导体ab和cd的运动情况是()图3A.一起向左运动B.一起向右运动C.ab和cd相向运动,相互靠近D.ab和cd相背运动,相互远离答案 C解析由于在闭合回路abdc中,ab和cd电流方向相反,所以两导体运动方向一定相反,排除A、B;当载流直导线中的电流逐渐增大时,穿过闭合回路的磁通量增大,根据楞次定律,感应电流总是阻碍穿过回路磁通量的变化,所以两导体相互靠近,减小面积,达到阻碍磁通量增大的目的.故选C.4.“增离减靠”法当磁场变化且线圈回路可移动时,由于磁场增强使得穿过回路的磁通量增加,线圈将通过远离磁体来阻碍磁通量增加;反之,由于磁场减弱使线圈中的磁通量减少时,线圈将靠近磁体来阻碍磁通量减少,口诀记为“增离减靠”.例4如图4所示,通电螺线管两侧各悬挂一个小铜环,铜环平面与螺线管截面平行,当开关S接通瞬间,两铜环的运动情况是()图4A.同时向两侧推开B.同时向螺线管靠拢C.一个被推开,一个被吸引,但因电源正负极未知,无法具体判断D.同时被推开或同时向螺线管靠拢,但因电源正负极未知,无法具体判断答案 A解析开关S接通瞬间,小铜环中磁通量从无到有增加,根据楞次定律,感应电流的磁场要阻碍磁通量的增加,则两环将同时向两侧运动.故A正确.二、“三定则一定律”的综合应用安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的适用场合如下表.综合运用这几个规律的关键是分清各个规律的适用场合,不能混淆.例5(多选)如图5所示,导轨间的磁场方向垂直于纸面向里,当导线MN在导轨上向右加速滑动时,正对电磁铁A的圆形金属环B中(说明:导体棒切割磁感线速度越大,感应电流越大) ()图5A.有感应电流,且B被A吸引B.MN受到的安培力方向水平向左C.MN受到的安培力方向水平向右D.有感应电流,且B被A排斥答案BD解析MN向右加速滑动,根据右手定则,MN中的电流方向从N→M,且大小在逐渐变大,根据左手定则知MN受到的安培力方向水平向左,故B正确,C错误.根据安培定则知,电磁铁A的磁场方向向左,且大小逐渐增强,根据楞次定律知,B环中的感应电流产生的磁场方向向右,B被A排斥,D正确,A错误.几个规律的使用中,要抓住各个对应的因果关系:(1)因电而生磁(I→B)―→安培定则(2)因动而生电(v、B→I)→右手定则(3)因电而受力(I、B→F安)→左手定则三、能量的角度理解楞次定律感应电流的产生并不是创造了能量.导体做切割磁感线运动时,产生感应电流,感应电流受到安培力作用,导体克服安培力做功从而实现其他形式能向电能的转化,所以楞次定律的“阻碍”是能量转化和守恒的体现.例6如图6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()图6A.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中的大答案 C解析小磁块下落过程中,在铜管P中产生感应电流,小磁块受到向上的磁场力,不做自由落体运动,而在塑料管Q中只受到重力,在Q中做自由落体运动,故选项A错误;根据功能关系知,在P中下落时,小磁块机械能减少,在Q中下落时,小磁块机械能守恒,故选项B错误;在P中加速度较小,在P中下落时间较长,选项C正确;由于在P中下落时要克服磁场力做功,机械能有损失,故可知落到底部时在P中的速度比在Q中的小,选项D错误.1.如图7所示,水平放置的光滑杆上套有A、B、C三个金属环,其中B接电源.在接通电源的瞬间,A、C两环()图7A.都被B吸引B.都被B排斥C.A被吸引,C被排斥D.A被排斥,C被吸引答案 B解析在接通电源的瞬间,通过B环的电流从无到有,电流产生的磁场从无到有,穿过A、C两环的磁通量从无到有,A、C两环产生感应电流,由楞次定律可知,感应电流总是阻碍原磁通量的变化,为了阻碍原磁通量的增加,A、C两环都被B 环排斥而远离B环,故A、C、D错误,B正确.2.如图8所示,水平桌面上放有一个闭合铝环,在铝环轴线上方有一个条形磁铁.当条形磁铁沿轴线竖直向下迅速移动时,下列判断正确的是()图8A.铝环有收缩趋势,对桌面压力减小B.铝环有收缩趋势,对桌面压力增大C.铝环有扩张趋势,对桌面压力减小D.铝环有扩张趋势,对桌面压力增大答案 B解析根据楞次定律可知:当条形磁铁沿轴线竖直向下迅速移动时,闭合铝环内的磁通量增大,因此铝环面积应有收缩的趋势,同时有远离磁铁的趋势,故增大了和桌面的挤压程度,从而使铝环对桌面压力增大,故B项正确.3.(多选)如图9所示,闭合圆形金属环竖直固定,光滑水平导轨穿过圆环,条形磁铁沿导轨以初速度v0向圆环运动,其轴线穿过圆环圆心,与环面垂直,则磁铁在穿过圆环的整个过程中,下列说法正确的是()图9A.磁铁靠近圆环的过程中,做加速运动B.磁铁靠近圆环的过程中,做减速运动C.磁铁远离圆环的过程中,做加速运动D.磁铁远离圆环的过程中,做减速运动答案BD4. (多选)如图10所示,水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN,当PQ在外力的作用下运动时,MN在磁场力的作用下向右运动,则PQ所做的运动可能是()图10A.向右加速运动B.向左加速运动C.向右减速运动D.向左减速运动答案BC解析当PQ向右运动时,用右手定则可判定PQ中感应电流的方向是由Q→P,由安培定则可知穿过L1的磁场方向是自下而上的;若PQ向右加速运动,则穿过L1的磁通量增加,用楞次定律可以判断流过MN的感应电流是从N→M的,用左手定则可判定MN受到向左的安培力,将向左运动,选项A错误;若PQ向右减速运动,流过MN的感应电流方向、MN所受的安培力的方向均将反向,MN向右运动,所以选项C正确;同理可判断选项B正确,选项D错误.选择题(1~9题为单选题,10~12题为多选题)1.如图1所示,MN是一根固定的通电长直导线,电流方向向上,今将一金属线框abcd放在导线上,让线框的位置偏向导线的左边,两者彼此绝缘,当导线上的电流突然增大时,线框整个受力为()图1A.受力向右B.受力向左C.受力向上D.受力为零答案 A解析金属线框放在导线MN上,导线中电流产生磁场,根据安培定则判断可知,线框左右两侧磁场方向相反,线框左侧的磁通量大于线框右侧的磁通量,当导线中电流增大时,穿过线框的磁通量增大,线框产生感应电流,根据楞次定律可知,感应电流的磁场要阻碍磁通量的变化,则线框将向磁通量减小的方向运动,即向右移动,故A正确,B、C、D错误.2.如图2所示,粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈.当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线AB正上方快速经过时,若线圈始终不动,则关于线圈受到的支持力F N及在水平方向运动趋势的正确判断是()图2A.F N先小于mg后大于mg,运动趋势向左B.F N先大于mg后小于mg,运动趋势向左C.F N先小于mg后大于mg,运动趋势向右D.F N先大于mg后小于mg,运动趋势向右答案 D解析条形磁铁从线圈正上方由左向右运动的过程中,线圈中的磁通量先增大后减小,根据楞次定律的“来拒去留”可知,线圈先有向下和向右运动的趋势,后有向上和向右运动的趋势.故线圈受到的支持力先大于重力后小于重力,运动趋势向右.故选D.3. 如图3所示,一个有弹性的金属线圈被一根橡皮绳吊于通电直导线的正下方,直导线与线圈在同一竖直面内,当通电直导线中电流增大时,金属线圈的面积S 和橡皮绳的长度l将()图3A.S增大,l变长B.S减小,l变短C.S增大,l变短D.S减小,l变长答案 D解析当通电直导线中电流增大时,穿过金属线圈的磁通量增大,金属线圈中产生感应电流,根据楞次定律,感应电流要阻碍原磁通量的增大:一是用缩小面积的方式进行阻碍;二是用远离直导线的方式进行阻碍,故D正确.4. 如图4所示,铜质金属环从条形磁铁的正上方由静止开始下落,在下落过程中,下列判断正确的是()图4A.金属环在下落过程中的机械能守恒B.金属环在下落过程中动能的增加量小于其重力势能的减少量C.金属环的机械能先减小后增大D.磁铁对桌面的压力始终大于其自身的重力答案 B5. 如图5所示,条形磁铁从高h处自由下落,中途穿过一个固定的空心线圈,开关S断开时,至落地用时t1,落地时速度为v1;S闭合时,至落地用时t2,落地时速度为v2.则它们的大小关系正确的是()图5A.t1>t2,v1>v2 B.t1=t2,v1=v2C.t1<t2,v1<v2 D.t1<t2,v1>v2答案 D解析开关S断开时,线圈中无感应电流,对磁铁无阻碍作用,故磁铁自由下落,a=g;当S闭合时,线圈中有感应电流,对磁铁有阻碍作用,故a<g.所以t1<t2,v1>v2.6.如图6所示,两个相同的轻质铝环套在一根水平光滑绝缘杆上,当一条形磁铁向左运动靠近两环时,两环的运动情况是()图6A.同时向左运动,间距变大B.同时向左运动,间距变小C.同时向右运动,间距变小D.同时向右运动,间距变大答案 B解析磁铁向左运动,穿过两环的磁通量都增加.根据楞次定律,感应电流的磁场将阻碍原磁通量增加,所以两者都向左运动.另外,两环产生的感应电流方向相同,依据安培定则和左手定则可以判断两个环之间是相互吸引的,所以选项A、C、D错误,B正确.7.如图7所示,固定的水平长直导线中通有电流I,矩形线框与导线在同一竖直平面内,且一边与导线平行.线框由静止释放,在下落过程中()图7A.穿过线框的磁通量保持不变B.线框中感应电流方向保持不变C.线框所受安培力的合力为零D.线框的机械能不断增大答案 B解析线框在下落过程中,所在位置磁场减弱,穿过线框的磁感线的条数减少,磁通量减小.故A错误.下落过程中,因为磁通量随线框下落而减小,根据楞次定律,感应电流的磁场与原磁场方向相同,不变,所以感应电流的方向不变,故B正确.线框左右两边受到的安培力互相抵消,上边受的安培力大于下边受的安培力,安培力合力不为零.故C错误.线框中产生电能,机械能减小.故D错误.8.如图8所示,A为水平放置的胶木圆盘,在其侧面均匀分布着负电荷,在A 的正上方用绝缘丝线悬挂一个金属环B,使B的环面水平且与圆盘面平行,其轴线与胶木圆盘A的轴线OO′重合,现使胶木圆盘A由静止开始绕其轴线OO′按箭头所示方向加速转动,则()图8A.金属环B的面积有扩大的趋势,丝线受到的拉力增大B.金属环B的面积有缩小的趋势,丝线受到的拉力减小C.金属环B的面积有扩大的趋势,丝线受到的拉力减小D.金属环B的面积有缩小的趋势,丝线受到的拉力增大答案 B解析胶木圆盘A由静止开始绕其轴线OO′按箭头所示方向加速转动,形成环形电流,环形电流的大小增大,根据右手螺旋定则知,通过B的磁通量向下,且增大,根据楞次定律,感应电流引起的效果阻碍原磁通量的增大,知金属环的面积有缩小的趋势,且有向上的运动趋势,所以丝线的拉力减小.故B正确,A、C、D错误.9.为了测量列车运行的速度和加速度大小,可采用如图9甲所示的装置,它由一块安装在列车车头底部的强磁体和埋设在轨道地面的一组线圈及电流测量记录仪组成(电流测量记录仪未画出).当列车经过线圈上方时,线圈中产生的电流被记录下来,P、Q为接测量仪器的端口.若俯视轨道平面磁场垂直地面向里(如图乙),则在列车经过测量线圈的过程中,流经线圈的电流方向为()图9A.始终逆时针方向B.先顺时针,再逆时针方向C.先逆时针,再顺时针方向D.始终顺时针方向答案 C解析在列车经过线圈的上方时,由于列车上的磁场的方向向下,所以线圈内的磁通量方向向下,先增大后减小,根据楞次定律可知,线圈中的感应电流的方向为先逆时针,再顺时针方向.10.如图10所示,在水平面上有一固定的导轨,导轨为U形金属框架,框架上放置一金属杆ab,不计摩擦,在竖直方向上有匀强磁场,则()图10A.若磁场方向竖直向上并增强时,杆ab将向右移动B.若磁场方向竖直向上并减弱时,杆ab将向右移动C.若磁场方向竖直向下并增强时,杆ab将向右移动D.若磁场方向竖直向下并减弱时,杆ab将向右移动答案BD解析不管磁场方向竖直向上还是竖直向下,当磁感应强度增大时,回路中磁通量增大,由楞次定律知杆ab将向左移动,反之,杆ab将向右移动,选项B、D 正确.11.如图11是某电磁冲击钻的原理图,若突然发现钻头M向右运动,则可能是()图11A.开关S闭合瞬间B.开关S由闭合到断开的瞬间C.开关S已经是闭合的,滑动变阻器滑片P向左迅速滑动D.开关S已经是闭合的,滑动变阻器滑片P向右迅速滑动答案AC解析当开关突然闭合时,左线圈上有了电流,产生磁场,而对于右线圈来说,磁通量增加,产生感应电流,使钻头M向右运动,故A项正确;当开关S已经闭合时,只有左侧线圈电流增大才会导致钻头M向右运动,故C项正确.12. 绕有线圈的铁芯直立在水平桌面上,铁芯上套着一个铝环,线圈与电源、开关相连,如图12所示.线圈上端与电源正极相连,闭合开关的瞬间,铝环向上跳起.则下列说法中正确的是()图12A.若保持开关闭合,则铝环不断升高B.若保持开关闭合,则铝环停留在跳起后的某一高度C.若保持开关闭合,则铝环跳起到某一高度后将回落D.如果电源的正、负极对调,观察到的现象不变答案CD解析铝环跳起是开关闭合时铝环上产生的感应电流与通电螺线管上的电流相互作用而引起的.故C、D正确.。
飞行员教育法拉第电磁感应定律和伦茨定律的练习法律1在下图中,可以产生感应电流2至于电磁感应现象,正确的解释是下面语句中的一个是()A.当闭合线圈置于变化磁场中时必须是感应电流B.当通过闭合线圈的磁通量发生变化时,存在线圈中的感应电流C.当闭合线圈垂直于磁场移动时感应线在均匀磁场中,产生感应电流将生成当磁感应线的数量通过闭路变化,电路中有感应电流三。
一架飞机以最快的速度水平飞越北半球机身的长度是a和a之间的距离机翼的两端是B。
地磁的磁感应此空间中的字段强度的水平分量为B1,垂直分量为组件为B2。
假设飞行员是C,右翼的端点是D,那么两点之间的距离CD为0电位差u为A.U=b1vb,C点电位低于B点电位点D.u=b1vb,点C的电位高于D点的C.U=b2vb,C点的电位比C点的电位低点D.u=b2vb,C点的电位比D点的电位高4一个实验组使用了图中所示的实验装置验证伦茨定律的数字。
线圈穿过固定棒自上而下的磁铁在这个过程中,从上到下,诱导的方向线圈中的电流为A.先顺时针,然后逆时针B.先逆时针,然后顺时针c、总是顺时针的它总是逆时针的5如图所示,金属弯曲杆位于磁感应强度的位置和方向垂直于纸张表面并向内B类在均匀磁场中,当它移动到右边的速度很快,两点间电abbcLvac公司电位差为()A.B.罪恶BLvBLvθC.BLvcosθD.BLv(l+sinθ)6时变磁通量的Φ-t图像图中显示了一个线圈,感应电动势-1的最大来源是什么-飞行员教育①0-5s②5-10s③10-12s④12-15sA.①②B.②③C.③④D.④7如图所示,两个闭合线圈的匝数由同一根金属丝制成的B是20,半径ra=2rb,线圈周围是否有均匀磁场B、线圈a和B将产生感应电动势电压A:B和感应电流A:B之比两个线圈是是的,我是A.1:1,1:2B.1:1,1:1C.1:2,1:2D.1:2,1:一8在下列情况下,最大感应电动势是()9如果通过一个闭合线圈的磁通量2Ω的电阻每秒平均降低8WB,然后线圈中的感应电动势每小时增加8伏第二。
练习四楞次定律的应用(1)一、选择题(每题5分,共50分)1.B如图所示,线圈由A位置开始下落,在磁场中受到的磁场力如果总小于重力,则它在A、B、C、D四个位置时,加速度关系为A.a A>a B>a C>a DB.a A=a C>a B>a DC.a A=a C>a D>a BD.a A>a C>a B=a D答案:B2.B两个闭合铝环,挂在一根水平光滑的绝缘杆上,当条形磁铁N极向左插向圆环时(如图),两圆环的运动是A.边向左移边分开B.边向左移边靠拢C.边向右移边分开D.边向右移边靠拢答案:B3.A如图所示,MN、PQ为同一水平面的两平行导轨,导轨间有垂直于导轨平面的磁场,导体ab、cd与导轨有良好的接触并能滑动,当ab曲沿轨道向右滑动时,cd将A.右滑B.不动C.左滑D.无法确定答案:A4.B如图所示,一条形磁铁与一圆形线圈在同一平面内,磁铁中心与圆心O重合,为了在磁铁开始运动时,在线圈中得到如图所示的电流I,磁铁的运动方向应为A.N极向纸内,S极向纸外,使磁铁绕0点转动B.N极向纸外,S极向纸内,使磁铁绕O点转动C.使磁铁沿垂直于线圈平面的方向向纸外做平动D.使磁铁沿垂直于线圈平面的方向向纸内做平动答案:A5.A如图所示,金属线框ABCD由细线悬吊在空中,图中虚线区域内是垂直于线框向里的匀强磁场,要使悬线的拉力变大,可采用的办法有A.将磁场向上平动B.将磁场均匀增强C.将磁场向下平动D.将磁场均匀减弱答案:CD6.B如图所示,平行导轨a、b和平行导轨c、d在同一平面内,两导轨分别和两线圈相连接,匀强磁场的方向垂直两导轨所在的平面.金属棒L1和L2可在两导轨上沿导轨自由滑动,棒L2原来静止,用外力使L1向左运动,下列说法中正确的是A.当L1向左匀速运动时,L2将向左运动B.当L1向左匀速运动时,L2将向右运动C.当L 1向左加速运动时,L 2将向左运动D.当L 1向左加速运动时,L 2将向右运动答案:C7.A 如图所示,用细线吊着一个矩形闭合金属线框,它的正下方有一水平通电直导线MN ,现在使导线M 端向纸外、N 端向纸内在水平面内转动,则金属框A.有顺时针方向感应电流,与导线同向转动B.有顺时针方向感应电流,与导线反向转动C.有逆时针方向感应电流,与导线同向转动D.有逆时针方向感应电流,与导线反向转动答案:C8.B 线圈L2在L 1附近,为使L 3中有如图所示箭头所指方向的感应电流,可以使A.变阻器滑片向左移B.变阻器滑片向右移C.L 3远离L 1运动D.断开开关s 的瞬间答案:BCD9.B 如图所示,螺线管中放有一根条形磁铁,那么A.当磁铁突然向右抽出时,A 点电势比B 点高B.当磁铁突然向右抽出时,B 点电势比A 点高C.当磁铁突然向左抽出时,A 点电势比B 点高D.当磁铁突然向左抽出时,B 点电势比A 点高答案:AC10.B 如图所示,若套在条形磁铁上的弹性金属闭合圆线圈由I 状态突然缩小到Ⅱ状态,则关于该线圈中的感应电流及方向(从上往下看)应是A.有顺时针方向的感应电流B.有逆时针方向的感应电流C.先有逆时针方向、后变为顺时针方向的感应电流D.没有感应电流答案:B二、填空题(每题8分,共24分)11.A 在磁感应强度为B 的匀强磁场中,有一半径为R 的圆弧金属丝ab ,ab 的长度为周长的32,弧平面与磁场垂直,若其以速度v 向右运动,如图所示,则ab 两点间感应电动势的大小为______,a 点电势比b 点______.答案:圆弧金属丝的有效长度即为a 、b 的直线距离:R 3ab 所以E ab =BLv=3BRv 再据右手定则可判断得:a 点电势比b 点高12.B 如图所示,电阻为R 的矩形导线框abcd ,边长ab=L ,ad=h ,质量为m ,自某一高度自由落下,通过一匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里,磁场区域的宽度为h ,若线框恰好以恒定的速度通过磁场,线框中产生的焦耳热是________(不考虑空气阻力).答案:据能的转化和守恒定律可知:Q=2mgh.13.B 如图所示,空间存在垂直纸面的匀强磁场,在半径为a 的圆形区域内外,磁场方向相反、磁感应强度大小均为B ,一半径为b 的圆形导线环,电阻为R ,放置在纸面内,其圆心与圆形区域的中心重合,在内外磁场同时由B 均匀地减小到零的过程中,通过导线横截面的电荷量q 为________答案:初始状态导线环中的磁通量为φ1=(πb 2-πa 2)B-πa 2B末状态导线环中的磁通量为φ2=0.其磁通量的变化量|Δφ|=|φ2-φ1|=|(πb 2-2πa 2)B| 产生的电荷量q=R ||∆Φ=|()R2a b B 22-π| 三、计算题(14题15分,15题11分)14.B 图所示,abcd 为一边长为L 、具有质量的刚性导线框,位于水平面内,bc 边中接有电阻R ,导线的电阻不计.虚线表示一匀强磁场区域的边界,它与线框的ab 边平行,磁场区域宽度为2L ,磁感应强度为B ,方向竖直向下,线框在一垂直于ab 边的水平恒力作用下,沿光滑水平面运动,直到通过磁场区域.已知ab 边刚进入磁场时,线框便变为匀速运动,此时通过电阻R 的电流的大小为i.若取逆时针方向的电流为正,试在图所示的i-x 坐标上定性画出:从导线框刚进入磁场到完全离开磁场的过程中,流过电阻R 的电流i 随ab 边的位置坐标x 变化的曲线.答案:解:线圈的整个运动情况如图中所示,可分为三个阶段Ⅰ→Ⅱ,Ⅱ→Ⅲ,Ⅲ→Ⅳ.在Ⅰ→Ⅱ的过程中,由于线圈匀速进入磁场.据E=BLv 和I=RE 可知线圈内的感应电流为一恒定的值i 0。
习题课楞次定律的应用一、基础练1.如图所示,无限大磁场的方向垂直于纸面向里,A图中线圈在纸面内由小变大(由图中实线矩形变成虚线矩形),B图中线圈正绕a点在平面内旋转,C图与D图中线圈正绕OO′轴转动,则线圈中不能产生感应电流的是( )答案 B解析选项A中线圈面积S变化;选项C、D中线圈面与磁感应强度B的夹角变化,都会导致穿过线圈的磁通量变化而产生感应电流.选项B中,B、S及两者夹角均不变,穿过线圈的磁通量不变,不产生感应电流.2.水平固定的大环中通过恒定的强电流I,从上向下看为逆时针方向,如图1所示,有一小铜环,从上向下穿过大圆环,且保持环面与大环平行且共轴,下落过程中小环中产生感应电流的过程是( )图1A.只有小环在接近大环的过程中B.只有小环在远离大环的过程中C.只有小环在经过大环的过程中D.小环下落的整个过程答案 D解析由环形电流磁感线的分布可知小环在运动过程中无论是接近还是远离大环,小环的磁通量均在变化,所以小环下落的整个过程均能产生感应电流.故选D.3.如图2所示,一对大磁极,中间处可视为匀强磁场,上、下边缘处为非匀强磁场,一矩形导线框abcd保持水平,从两磁极间中心上方某处开始下落,并穿过磁场( )图2A.线框中有感应电流,方向是先a→b→c→d→a后d→c→b→a→dB.线框中有感应电流,方向是先d→c→b→a→d后a→b→c→d→aC.受磁场的作用,线框要发生转动D.线框中始终没有感应电流答案 D解析由于线框从两极间中心上方某处开始下落,根据对称性知,下落过程中穿过abcd 的磁通量始终是零,没有变化,所以始终没有感应电流,因此不会受磁场的作用.故选项D 正确.4.如图3所示,当磁铁运动时,流过电阻的电流由A经R到B,则磁铁的运动可能是( )图3A.向下运动B.向上运动C.向左平移D.向右平移答案BCD R→R→B,应用安培定则得知感应电流在螺线管内产生的磁场方向向下;(2)由楞次定律判断得螺线管内的磁通量变化应是向下的减小或向上的增加;(3)由条形磁铁的磁感线分布知螺线管内原磁场方向是向下的,故应是磁通量减小,磁铁向上运动、向左或向右平移都会导致通过螺线管内的向下的磁通量减小.5.在图4中,MN为一根固定的通有恒定电流I的长直导线,导线框abcd与MN在同一竖直平面内(彼此绝缘),当导线框以竖直向下的速度v经过图示位置时,线框中感应电流方向如何?答案abcda解析MN中的电流在MN上方和下方的磁场如图所示.“·”表示磁感线垂直于纸面向外,“×”表示磁感线垂直于纸面向里,线框在图示位置时,线框在MN上面的部分与MN 间所包围的“·”的磁感线将要减少,线框在MN下方的部分与MN间所包围的“×”将要增多,总的来说,线框所围面积的“·”将要减少,“×”将要增多,根据“增反减同”这一口诀,可知感应电流的磁场方向与“·”同向,与“×”反向,由右手螺旋定则可知线框中感应电流方向为abcda.二、提升练6.两圆环A、B置于同一水平面上,其中A为均匀带电绝缘环,B为导体环.当A以如图5所示的方向绕中心转动的角速度发生变化时,B中产生如图所示方向的感应电流,则( )图5A.A可能带正电且转速减小B.A可能带正电且转速增大C.A可能带负电且转速减小D.A可能带负电且转速增大答案BC解析选取A环为研究对象,若A环带正电,且转速增大,则使穿过环面的磁通量向里增加.由楞次定律知,B环中感应电流的磁场方向向外,B环中感应电流的方向应为逆时针方向,故A错误,B正确;若A环带负电,且转速增大,则使穿过环面的磁通量向外增加,由楞次定律知,B环中感应电流的磁场方向向里,B环中感应电流的方向应为顺时针方向,故C正确,D错误.7.如图6所示,同一平面内的三条平行导线串有两个电阻R和r,导体棒PQ与三条导线接触良好,匀强磁场的方向垂直纸面向里.导体棒的电阻可忽略,当导体棒向左滑动时,下列说法正确的是( )图6A.流过R的电流为由d到c,流过r的电流为由b到aB.流过R的电流为由c到d,流过r的电流为由b到aC.流过R的电流为由d到c,流过r的电流为由a到bD.流过R的电流为由c到d,流过r的电流为由a到b答案 B解析根据磁场方向和导体棒的运动方向,用右手定则可以判断出在PQ中产生的感应电动势的方向由P指向Q,即导体棒下端电势高、上端电势低,所以在接入R的闭合电路中,电流由c流向d,在接入r的闭合电路中,电流由b流向a.8.如图7所示,金属裸导线框abcd放在水平光滑金属导轨上,在磁场中向右运动,匀强磁场垂直水平面向下,则( )图7A.G1表的指针发生偏转B.G2表的指针发生偏转C.G1表的指针不发生偏转D.G2表的指针不发生偏转答案AB解析ab导线与G电表形成回路,导线框向右运动时,回路中磁通量增加,产生感应电流,故两电表均有电流.9.如图8所示,在空间中存在两个相邻的、磁感应强度大小相等、方向相反的有界匀强磁场,其宽度均为L.现将宽度也为L的矩形闭合线圈,从图示位置垂直于磁场方向匀速拉过磁场区域,则在该过程中,能正确反映线圈中所产生的感应电流或其所受的安培力随时间变化的图象是( )图8答案 D解析由楞次定律可知,当矩形导线框进入磁场和出磁场时,磁场力总是阻碍物体的运动,方向始终向左,所以外力F始终水平向右,因安培力的大小不同,故选项D是正确的,选项C是错误的.当矩形导线框进入磁场时,由法拉第电磁感应定律判断,感应电流的大小在中间时是最大的,所以选项A、B是错误的.点评题中并没有明确电流或安培力的正方向,所以开始时取正值或负值都可以,关键是图象能否正确反映过程的特点.图910.如图9所示,一个有弹性的金属圆环被一根橡皮绳吊于通电直导线的正下方,直导线与圆环在同一竖直面内,当通电直导线中电流增大时,弹性圆环的面积S和橡皮绳的长度l将( )A.S增大,l变长B.S减小,l变短C.S增大,l变短D.S减小,l变长答案 D解析当通电直导线中电流增大时,穿过金属圆环的磁通量增大,金属圆环中产生感应电流,根据楞次定律,感应电流要阻碍磁通量的增大:一是用缩小面积的方式进行阻碍;二是用远离直导线的方法进行阻碍,故D正确.11.如图10所示,粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈,当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线AB正上方等高快速经过时,若线圈始终不动,则关于线圈受到的支持力N及在水平方向运动趋势的正确判断是( )图10A.N先小于mg后大于mg,运动趋势向左B.N先大于mg后小于mg,运动趋势向左C.N先小于mg后大于mg,运动趋势向右D.N先大于mg后小于mg,运动趋势向右答案 D解析本题考查电磁感应有关的知识,为中等难度题目.条形磁铁从线圈正上方等高快速经过时,通过线圈的磁通量先增加后减小.当通过线圈的磁通量增加时,为阻碍其增加,在竖直方向上线圈有向下运动的趋势,所以线圈受到的支持力大于其重力,在水平方向上有向右运动的趋势.当通过线圈的磁通量减小时,为阻碍其减小,在竖直方向上线圈有向上运动的趋势,所以线圈受到的支持力小于其重力,在水平方向上有向右运动的趋势.综上所述,线圈所受到的支持力先大于重力后小于重力,运动趋势总是向右.12.如图11所示,在匀强磁场中放置一个电阻不计的平行金属导轨,导轨跟大线圈M 相连,导轨上放一根导线ab,磁感线垂直于导轨所在平面,欲使M所包围的小闭合线圈N 产生顺时针方向的感应电流,则导线的运动情况可能是( )图11A.匀速向右运动B.加速向右运动C.减速向右运动D.加速向左运动答案CD解析N中产生顺时针方向的感应电流,必须是M中顺时针方向的电流减小,或逆时针方向的电流增大,故选项C 、D 满足这一要求.13.如图12甲所示,长直导线与闭合金属线框位于同一平面内,长直导线中的电流i 随时间t 的变化关系如图乙所示.在0~T 2时间内,直导线中电流方向向上,则在T 2~T 时间内,线框中感应电流的方向与所受安培力方向正确的是( )图12A .感应电流方向为顺时针,线框受安培力的合力方向向左B .感应电流方向为逆时针,线框受安培力的合力方向向右C .感应电流方向为顺时针,线框受安培力的合力方向向右D .感应电流方向为逆时针,线框受安培力的合力方向向左答案 C解析 在T 2~T 时间内,直导线中的电流方向向下且增大,穿过线圈的磁通量垂直纸面向外且增加,由楞次定律知感应电流方向为顺时针,线框所受安培力由左手定则可知向右,所以C 正确.点评 右手定则适用于闭合电路部分导体切割磁感线产生感应电流的情况;左手定则适用于通电导体在磁场中的受力情况.应用时应注意抓住“因果关系”,即“因动而电”用右手,“因电而动”用左手.14.某同学在实验室里熟悉各种仪器的使用,他将一条形磁铁放在水平转盘上,如图13甲所示,磁铁可随转盘转动,另将一磁感应强度传感器固定在转盘旁边.当转盘(及磁铁)转动时,引起磁感应强度测量值周期性地变化,该变化的周期与转盘转动周期一致.经过操作,该同学在计算机上得到了如图乙所示的图象.该同学猜测磁感应强度传感器内有一线圈,当测得的磁感应强度最大时就是穿过线圈的磁通量最大时.按照这种猜测( )图13A .在t =0.1s 时刻,线圈内产生的感应电流的方向发生了变化B .在t =0.15s 时刻,线圈内产生的感应电流的方向发生了变化C .在t =0.1s 时刻,线圈内产生的感应电流的大小达到了最大值D .在t =0.15s 时刻,线圈内产生的感应电流的大小达到了最大值答案 AC解析 根据图象可知,0.1s 为磁感应强度最大的位置,并且突然从增大变为减小,所以感应电流应该最大并且改变方向.15.如图14所示,处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距1m ,导轨平面与水平面成θ=37°角,下端连接阻值为R 的电阻.匀强磁场方向与导轨平面垂直,质量为0.2kg 、电阻不计的金属棒放在两导轨上,棒与导轨垂直并保持良好接触,它们之间的动摩擦因数为0.25.图14(1)求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小.(2)当金属棒下滑速度达到稳定时,电阻R 消耗的功率为8W ,求该速度的大小.(3)在上问中,若R =2Ω,金属棒中的电流方向由a 到b ,求磁感应强度的大小与方向.(g 取10m/s 2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)答案 (1)4m/s 2 (2)10 m/s (3)0.4T 方向垂直导轨平面向上解析 (1)金属棒开始下滑的初速度为零,根据牛顿第二定律得mg sin θ-μmg cos θ=ma ①由①式解得a =10×(0.6-0.25×0.8) m/s 2=4 m/s 2②(2)设金属棒运动达到稳定时,速度为v ,所受安培力为F ,棒在沿导轨方向受力平衡 mg sin θ-μmg cos θ-F =0③此时金属棒克服安培力做功的功率等于电路中电阻R 消耗的电功率Fv =P ④由③④两式解得:v =P F =80.2×10×(0.6-0.25×0.8)m/s =10m/s ⑤(3)设电路中电流为I ,两导轨间金属棒的长为L ,磁场的磁感应强度为B I =BLv R⑥ P =I 2R ⑦由⑥⑦两式解得:B =PR vL =8×210×1T =0.4T 磁场方向垂直导轨平面向上。