20182019学年高中物理课时分层作业7交变电流教科版选修32

04课后提升考能1．(多选)下列关于扼流圈的说法中正确的是( )A．扼流圈是利用电感阻碍交变电流的作用制成的B．低频扼流圈用来“通低频、阻高频”C．高频扼流圈用来“通直流、阻交流”D．高频扼流圈对低频交变电流的阻碍作用小，对高频交变电流的阻碍作用很大答案AD解析低频扼流圈用来通直流、阻交流(对低频电流阻碍作用很大)。

而高频扼流圈对高频电流阻碍作用很大，对低频电流阻碍作用较小。

高频扼流圈的自感系数较小，低频扼流圈的自感系数较大，故A、D正确。

2．直流电源的电压与交流电压的有效值相同，自感线圈的直流电阻不计，则灯泡发光最强的图是( )答案 D解析电容器C、电感器L都对交变电流有阻碍作用，故A、B两图中灯不是最亮的；C图中灯被短路，不亮；D图中电容器C有隔直流作用。

所以D中灯泡最亮。

3．[2018·金华高二检测]如图所示的电路中，正弦交流电源电压的有效值为220 V，则关于交流电压表的示数，以下说法中正确的是( )A．等于220 V B．大于220 VC．小于220 V D．等于零答案 C解析电感对交变电流有阻碍作用，将起到分压的作用，故灯泡的电压即电压表的示数小于220 V，C项正确。

4．(多选)对交变电流能够通过电容器的正确理解是( )A．在有电容器的交流电路中，没有电荷定向移动B．在有电容器的交流电路中，有电荷定向移动C．当电容器接到交变电源上时，电容器交替进行充、放电，电路中才有交变电流D．当电容器接到交变电源上时，因为有自由电荷通过电容器，电路中才有交变电流答案BC解析电容器能够通过交变电流，是通过电容器交替充、放电而进行的，实际上自由电荷并没有通过电容器两极板间的绝缘介质，故C对，D错；既然电容器交替充、放电，电路中就有了电荷的定向移动，故B对，A 错。

5．(多选)如图所示，“二分频”音箱内有两个不同口径的扬声器，它们的固有频率分别处于高音、低音频段，分别称为高音扬声器和低音扬声器。

课时分层作业(三) 楞次定律[基础达标练](时间：15分钟分值：50分)一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)1．(多选)关于对楞次定律的理解，下面说法中正确的是( )【导学号：24622022】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AD[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，A项正确；感应电流的磁场方向在原磁通量增加时与原磁场方向相反，在原磁通量减小时与原磁场方向相同，B、C项错误，D项正确．]2．如选项图所示，一个闭合导体圆环固定在水平桌面上，一根条形磁铁沿圆环的轴线运动，使圆环内产生了感应电流．下列四幅图中，产生的感应电流方向与条形磁铁的运动情况相吻合的是( )D[选项A，磁场向上减弱，由增反减同知感应电流为俯视逆时针，选项A错误；选项B，磁场向上增强，由增反减同知感应电流为俯视顺时针，选项B错误；选项C，磁场向下减弱，由增反减同知感应电流为俯视顺时针，选项C错误；选项D，磁场向下增强，由增反减同知感应电流为俯视逆时针，选项D正确．]3.如图1­4­12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( )图1­4­12A．向左B．向右C．垂直纸面向外D．垂直纸面向里B[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，单匝矩形线圈abcd中产生的感应电流方向为顺时针方向，由左手定则可知，线圈所受安培力的合力方向向右，选项B正确．]4．如图1­4­13所示，当磁场的磁感应强度B增强时，内、外金属环上的感应电流的方向应为( )图1­4­13A．内环顺时针，外环逆时针B．内环逆时针，外环顺时针C．内、外环均为顺时针D．内、外环均为逆时针A[磁场增强，则穿过回路的磁通量增大，故感应电流的磁场向外，由安培定则知电流对整个电路而言应沿逆时针方向，即外环逆时针，内环顺时针，选项A正确．]5.某实验小组用如图1­4­14所示的实验装置来验证楞次定律．当条形磁铁自上而下穿过固定的线圈时，通过电流计的感应电流方向是( )【导学号：24622023】图1­4­14A．a→G→bB．先a→G→b，后b→G→aC．b→G→aD．先b→G→a，后a→G→bD[(1)确定原磁场的方向：条形磁铁在穿入线圈的过程中，磁场方向向下．(2)明确回路中磁通量变化的情况：向下的磁通量增加．(3)由楞次定律的“增反减同”可知：线圈中感应电流产生的磁场方向向上．(4)应用右手定则可以判断感应电流的方向为逆时针(俯视)，即从b→G→a.同理可以判断出条形磁铁穿出线圈过程中，向下的磁通量减小，由楞次定律可得：线圈中将产生顺时针的感应电流(俯视)，电流从a→G→b.]6．如图1­4­15所示，两根平行金属导轨置于水平面内，导轨之间接有电阻R.金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下．现使磁感应强度随时间均匀减小，ab 始终保持静止，下列说法正确的是( )图1­4­15A ．ab 中的感应电流方向由b 到aB ．ab 中的感应电流逐渐减小C ．ab 所受的安培力保持不变D ．ab 所受的静摩擦力逐渐减小D [A 错：根据楞次定律，ab 中感应电流方向由a 到b .B 错：根据E ＝ΔB Δt ·S ，因为ΔB Δt 恒定，所以E 恒定，根据I ＝E R ＋r知，回路中的感应电流恒定．C 错：根据F ＝BIl ，由于B 减小，安培力F 减小．D 对：根据平衡条件，静摩擦力f ＝F ，故静摩擦力减小．]二、非选择题(14分)7．如图1­4­16所示，在一根较长的铁钉上，用漆包线绕两个线圈A 和B .将线圈B 的两端与漆包线CD 相连，使CD 平放在静止的小磁针的正上方，与小磁针平行．试判断合上开关的瞬间，小磁针N 极的偏转情况．线圈A 中电流稳定后，小磁针又怎样偏转？图1­4­16【解析】 在开关合上的瞬间，线圈A 内有了由小变大的电流，根据安培定则可判断出此时线圈A 在铁钉内产生了一个由小变大的向右的磁场．由楞次定律可知，线圈B 内感应电流的磁场应该阻碍线圈B 内的磁通量的增加，即线圈B 内感应电流的磁场方向是向左的．由安培定则可判断出线圈B 内感应电流流经CD 时的方向是由C 到D .再由安培定则可以知道直导线CD 内电流所产生的磁场在其正下方是垂直于纸面向里，因此，小磁针N 极应该向纸内偏转．线圈A 内电流稳定后，CD 内不再有感应电流，所以，小磁针又回到原来的位置．【答案】 见解析[能力提升练](时间：25分钟 分值：50分)一、选择题(本题共5小题，每小题6分，共30分)1．如图1­4­17所示，ab 是一个可绕垂直于纸面的轴转动的闭合矩形导线框，当滑动变阻器的滑片P自左向右滑动时，从纸外向纸内看，线框ab将( )图1­4­17A．保持静止不动B．逆时针转动C．顺时针转动D．发生转动，但因电源极性不明，无法确定转动方向C[无论电源极性如何，两电磁铁中间的区域内均产生水平方向的匀强磁场，当滑片P 自左向右滑动时，电流减小，穿过导线框ab的磁通量减少，由楞次定律的“动态规律”知，线框ab应顺时针转动．故选项C正确．]2. (多选)如图1­4­18所示，金属导轨上的导体棒ab在匀强磁场中沿导轨做下列运动时，铜制线圈c中将有感应电流产生且被螺线管吸引的是 ( )【导学号：24622024】图1­4­18A．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BC[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，A项错误；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在减弱，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，B项正确；同理可判定C项正确，D项错误．] 3．如图1­4­19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圆环B，使B的环面水平且与圆盘面平行，其轴线与胶木盘A的轴线OO′重合，现使胶木盘A由静止开始绕其轴线OO′按箭头所示方向加速转动，则( )图1­4­19A．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B[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项正确，A、C、D项错误．]4．(多选)如图1­4­20所示，一根长导线弯曲成“”形，通以直流电I，正中间用绝缘线悬挂一金属环C，环与导线处于同一竖直平面内．在电流I增大的过程中，下列判断正确的是( )图1­4­20A．金属环中无感应电流产生B．金属环中有逆时针方向的感应电流C．悬挂金属环C的竖直线的拉力大于环的重力D．悬挂金属环C的坚直线的拉力小于环的重力BC[Φ＝BS，S不变，I增大，B增大，所以有感应电流产生，A项错误．由楞次定律得，感应电流方向沿逆时针，B正确．由圆的上半部分B大于下半部分，所以安培力以上半圆为主，I方向向左，B垂直纸面向里，F安方向向下，所以F拉＝mg＋F安，拉力大于重力，C项正确，D项错误．]5．如图1­4­21甲所示为放在同一水平面内的两个闭合同心圆形线圈A、B，线圈A中通入如图1­4­21乙所示的电流，t＝0时电流方向为顺时针(如图中箭头所示)，则下列说法中不正确的是( )甲乙图1­4­21A．在t1～t2时间段内，线圈B内有顺时针方向的电流，线圈B有扩张的趋势B．在t1～t2时间段内，线圈B内感应电流产生的磁场方向垂直纸面向里C．在0～t1时间段内，线圈B内有逆时针方向的电流D．在0～t1时间段内，线圈B有收缩的趋势C[在t1～t2时间段内，线圈A中的电流为逆时针方向，产生的磁场垂直纸面向外且是增大的，由此可判定线圈B中的电流为顺时针方向，产生的磁场方向垂直纸面向里，线圈A、B中电流方向相反，相互排斥，线圈B有扩张趋势，故A、B项正确；在0～t1时间段内，线圈A中的电流为顺时针方向，产生的磁场垂直纸面向里且是减小的，线圈B内有顺时针方向的感应电流，线圈A、B相互吸引，线圈B有收缩的趋势，C项错误，D项正确．]二、非选择题(20分)6．某同学在学习了法拉第电磁感应定律之后，自己制作了一个手动手电筒．如图1­4­22是手电筒的简单结构示意图，左右两端是两块完全相同的条形磁铁，中间是一根绝缘直杆，由绝缘细铜丝绕制的多匝环形线圈可在直杆上自由滑动，线圈两端接一灯泡，晃动手电筒时线圈也来回滑动，灯泡就会发光，其中O点是两磁极连线的中点，a、b两点关于O点对称．图1­4­22(1)试分析其工作原理；(2)灯泡中的电流方向是否变化？【解析】(1)线圈来回滑动时，穿过线圈的磁通量不断变化，线圈中产生感应电流，灯泡发光．(2)线圈由a滑至b过程中，磁场方向向左，穿过线圈的磁通量先减小后增加，根据楞次定律，灯泡中电流方向先由右向左，后由左向右．同样可判断线圈由b滑至a过程中，灯泡中电流方向先由右向左，后由左向右．所以灯泡中电流方向不断变化．【答案】见解析。

2 描述交变电流的物理量[学习目标] 1.掌握交变电流的周期、频率、线圈转动角速度三者之间的关系.2.能理解电流的有效值，知道有效值是与热效应有关的量.3.掌握交变电流有效值与峰值的关系，会进行有效值的计算．一、周期和频率 1．周期(T )交变电流完成一次周期性变化所需的时间． 2．频率(f )交变电流在1 s 内完成周期性变化的次数． 3．T ＝1f 或f ＝1T.二、峰值和有效值1．峰值：交变电流的电压、电流能达到的最大值叫峰值．2．有效值：让交流与恒定电流分别通过大小相同的电阻，如果在交流的一个周期内它们产生的热量相同，则此恒定电流的数值叫做交流电的有效值． 3．在正弦式交变电流中，最大值与有效值之间的关系E ＝E m2＝0.707E m U ＝0.707U m I ＝0.707I m 三、相位和相位差1．定义：正弦式交变电流u ＝U m sin (ωt ＋φ)，其中“ωt ＋φ”叫做交变电流的相位．两支交流的相位之差叫做它们的相位差．2．正弦式交流电u 1＝U m sin (ωt ＋φ1)和u 2＝U m sin (ωt ＋φ2)的相位差是φ1－φ2. [即学即用]1．判断下列说法的正误．(1)正弦式交变电流的正负两部分是对称的，所以有效值为零．( × ) (2)交变电流的有效值就是一个周期内的平均值．( × )(3)一个正弦式交变电流的峰值同周期、频率一样是不变的，但有效值是随时间不断变化的．( × )(4)交流电路中，电压表、电流表的测量值都是有效值．( √ )2．我国电网中交流电的频率为50 Hz ，则我国提供市电的发电机转子的转速为________r/min. 答案 3 000一、周期和频率[导学探究] 如图1所示，交变电流完成一次周期性变化需要多长时间？在1 s 内完成多少次周期性变化？图1答案 完成一次周期性变化需要0.02 s ；在1 s 内完成50次周期性变化． [知识深化]交变电流的周期和频率跟发电机转子的角速度ω或转速n 有关．ω(n )越大，周期越短，频率越高，其关系为T ＝2πω，ω＝2πf ＝2πn .例1 (多选)矩形金属线圈共10匝，绕垂直于磁场方向的转动轴在匀强磁场中匀速转动，线圈中产生的交流电动势e 随时间t 变化的情况如图2所示．下列说法中正确的是( )图2A ．此交变电流的频率为0.2 HzB ．1 s 内电流方向变化10次C ．t ＝0.1 s 时，线圈平面与磁场方向平行D ．1 s 内线圈转5圈 答案 BD解析 由题图知T ＝0.2 s ，故f ＝1T ＝10.2 Hz ＝5 Hz ，即1 s 内完成5个周期，线圈转5圈，每转1圈电流方向改变2次，故A 错误，B 、D 正确；在t ＝0.1 s 时，e ＝0，所以线圈平面与磁场方向垂直，故C 错误．二、峰值和有效值 [导学探究]1．图3是通过一个R ＝1 Ω的电阻的电流i 随时间t 变化的图象．图3(1)试计算1 s 内电阻R 中产生的热量．(2)如果有一个大小、方向都不变的恒定电流通过这个电阻R ，也能在1 s 内产生同样的热量，这个电流是多大？答案 (1)Q ＝I 12Rt 1＋I 22Rt 2＝42×1×0.5 J＋22×1×0.5 J＝10 J ．(2)根据交变电流有效值的定义可得：I 2Rt ＝Q ，解得I ＝10 A.2．某交流电压的瞬时值表达式u ＝62sin (100πt ) V ，把标有“6 V 2 W”的小灯泡接在此电源上会不会被烧坏？把标有6 V 的电容器接在此电源上会不会被击穿？答案 小灯泡不会被烧坏，交流电压的瞬时值表达式u ＝62sin (100πt ) V 中6 2 V 是最大值，其有效值为6 V ，而标有“6 V 2 W”的小灯泡中的6 V 是有效值．电容器会被击穿． [知识深化]1．峰值和有效值的应用(1)电容器所能承受的电压应高于交流电的峰值，否则电容器可能被击穿．(2)电气设备铭牌上标注的额定电压、额定电流都是有效值．交流电压表和交流电流表测量的也是有效值．(3)保险丝的熔断电流为有效值． 2．有效值的计算(1)对于正弦式交变电流，可先根据E m ＝nBS ω求出最大值，然后根据E ＝E m2求出其有效值．(2)当电流是非正弦式交变电流时，必须根据有效值的定义求解．先计算交变电流在一个周期内产生的热量Q ，再将热量Q 用相应的物理量的有效值表示，即Q ＝I 2RT 或Q ＝U 2RT ，最后代入数据求解有效值．例2 (多选)下列关于交流电的说法中正确的是( ) A ．交流电气设备上所标的电压值和电流值是交流电的峰值 B ．用交流电流表和电压表测定的读数值是交流电的瞬时值 C ．给定的交流数值，在没有特别说明的情况下是指有效值D．跟交变电流有相同的热效应的直流电的数值是交流电的有效值答案CD解析对于交变电流，在没有特别说明的情况下指有效值，交流电流表和电压表的读数值是交流电的有效值，交流电气设备的铭牌上所标的电压值和电流值也是有效值，A、B错误，C 正确；根据有效值定义可知，D正确．例3通过一阻值R＝100 Ω的电阻的交变电流如图4所示，其周期为1 s．电阻两端电压的有效值为( )图4A．12 V B．410 V C．15 V D．8 5 V答案 B解析根据电流的热效应先计算电流的有效值．由(0.1 A)2R×0.4 s×2＋(0.2 A)2R×0.1s×2＝I2R×1 s，可得流过电阻的电流的有效值I＝1025A，电阻两端电压的有效值为U＝IR＝ 410 V，故B正确．对于非正弦式交变电流的有效值，应按有效值的定义计算，计算时要紧扣电流通过电阻产生的热量进行计算，计算时间一般取一个周期，半周期对称的可取半个周期.例4(多选)图5甲、乙分别为两种电压的波形，其中图甲所示的电压按正弦规律变化，图乙所示的电压的波形是正弦函数的一部分．下列说法正确的是( )图5A．图甲、图乙均表示交流电B．图甲所示电压的瞬时值表达式为u＝20sin 100πt(V)C．图甲所示电压的有效值为10 VD ．图乙所示电压的有效值为10 V 答案 ABD解析 根据交变电流的定义，题图甲、乙均表示交流电，题图甲所示电压的瞬时值表达式为u ＝20sin 100πt (V)，选项A 、B 正确；题图甲所示电压的有效值U 甲＝U m2＝202V ＝10 2 V ，C 错误；根据有效值的定义得：(102)2R ·T 2＝U 乙2R T ，解得题图乙所示电压的有效值U 乙＝10 V ，选项D 正确．三、正弦式交流电有效值、最大值、平均值的对比 1．有效值(1)只有正(或余)弦式交流电的有效值根据E ＝E m2计算．(2)计算与电流热效应有关的量(如电功、电功率、热量)要用有效值．(3)交流电表的测量值，电气设备标注的额定电压、额定电流，通常提到的交流电的数值都是指有效值． 2．最大值写正弦式交流电瞬时值表达式e ＝E m sin ωt 时要用到最大值．最大值E m ＝nBS ω. 3．平均值(1)求某一过程中的电动势是平均值，E ＝n ΔΦΔt.(2)计算通过线圈横截面的电荷量时用电动势的平均值，即q ＝I ·Δt ＝ER 总Δt ＝n ΔΦR 总.例5 如图6所示，矩形线圈面积为S ，匝数为n ，线圈电阻为r ，在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕垂直磁场方向的OO ′轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R .当线圈由图示位置转过90°的过程中，求：图6(1)通过电阻R 的电荷量q ； (2)电阻R 上所产生的热量Q .答案 (1)nBS R ＋r (2)πn 2B 2S 2ωR4(R ＋r )2解析 (1)依题意磁通量的变化量ΔΦ＝BS ，线圈转过90°的时间为Δt ＝T 4＝2π4ω＝π2ω，平均感应电动势为E ＝n ΔΦΔt ＝2nBS ωπ，平均感应电流为I ＝E R ＋r ＝2nBS ωπ(R ＋r )，通过电阻R 的电荷量为q ＝I ·Δt ＝nBSR ＋r. (2)线圈中感应电动势的有效值E 和最大值E m 的关系是E ＝E m2＝nBS ω2，电路中电流的有效值为I ＝ER ＋r＝nBS ω2(R ＋r ).电阻R 上产生的焦耳热为Q ＝I 2R ·Δt ＝πn 2B 2S 2ωR4(R ＋r )2.1．(对描述交变电流物理量的理解)如图7，实验室一台手摇交流发电机，内阻r ＝1.0 Ω，外接R ＝9.0 Ω的电阻．闭合开关S ，当发电机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势e ＝102sin 10πt (V)，则( )图7A ．该交变电流的频率为10 HzB ．该电动势的有效值为10 2 VC ．外接电阻R 所消耗的电功率为10 WD ．电路中理想交流电流表A 的示数为1.0 A 答案 D解析 因e ＝102sin 10πt (V)，故ω＝10π rad/s ，f ＝ω2π＝5 Hz ，选项A 错误；E m ＝10 2 V ，故其有效值E ＝E m2＝10 V ，选项B 错误；交流电表的示数及功率的计算均要用有效值，因此电路中理想电流表A 的示数I ＝ER ＋r＝1.0A ，选项D 正确；外接电阻R 所消耗的电功率为P ＝I 2R ＝1.02×9 W＝9 W ，选项C 错误．2．(交变电流有效值的计算)如图8所示是一交变电流随时间变化的图象，求此交变电流的有效值．图8答案 5 A解析 设该交变电流的有效值为I ，让该交变电流和直流电分别通过同一电阻(阻值为R )，在一个周期(T ＝0.2 s)内，该交变电流产生的热量：Q ′＝I 12Rt 1＋I 22Rt 2 在一个周期内直流电通过该电阻产生的热量Q ＝I 2RT由Q ＝Q ′，代入数据，解得I ＝5 A.3．(有效值的应用)一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图9甲所示．已知发电机线圈内阻为5.0 Ω，外接一只电阻为95.0 Ω的灯泡，如图乙所示，则 ( )图9A ．电压表的示数为220 VB ．电路中的电流方向每秒钟改变50次C ．灯泡实际消耗的功率为484 WD ．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 J 答案 D解析 电压表示数为灯泡两端电压的有效值，由题图知电动势的最大值E m ＝220 2 V ，有效值E ＝220 V ，灯泡两端电压U ＝RER ＋r＝209 V ，A 错误；由题图甲知T ＝0.02 s ，一个周期内电流方向变化两次，可知1 s 内电流方向变化100次，B 错误；灯泡的实际功率P ＝U 2R ＝209295W ＝459.8 W ，C 错误；电流的有效值I ＝ER ＋r＝2.2 A ，发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为Q r ＝I 2rt ＝2.22×5×1J ＝24.2 J ，D 正确．4．(正弦式交流电有效值、最大值、平均值的对比)如图10所示，单匝矩形闭合导线框abcd全部处于磁感应强度为B 的水平匀强磁场中，线框面积为S ，电阻为R .线框绕与cd 边重合的竖直固定转轴以角速度ω匀速转动，线框中感应电流的有效值I ＝________.线框从中性面开始转过π2的过程中，通过导线横截面的电荷量q ＝________.图10答案2BS ω2R BSR解析 感应电动势的最大值E m ＝BS ω，有效值E ＝E m2，感应电流的有效值I ＝ER ＝2BS ω2R，电荷量q ＝I ·Δt ＝ER·Δt ＝ΔΦR ·Δt ·Δt ＝ΔΦR ＝BSR.。

课时分层作业(三) 楞次定律[基础达标练](时间：15分钟分值：50分)一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)1．(多选)关于对楞次定律的理解，下面说法中正确的是( )【导学号：24622022】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AD[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，A项正确；感应电流的磁场方向在原磁通量增加时与原磁场方向相反，在原磁通量减小时与原磁场方向相同，B、C项错误，D项正确．]2．如选项图所示，一个闭合导体圆环固定在水平桌面上，一根条形磁铁沿圆环的轴线运动，使圆环内产生了感应电流．下列四幅图中，产生的感应电流方向与条形磁铁的运动情况相吻合的是( )D[选项A，磁场向上减弱，由增反减同知感应电流为俯视逆时针，选项A错误；选项B，磁场向上增强，由增反减同知感应电流为俯视顺时针，选项B错误；选项C，磁场向下减弱，由增反减同知感应电流为俯视顺时针，选项C错误；选项D，磁场向下增强，由增反减同知感应电流为俯视逆时针，选项D正确．]3.如图1­4­12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( )图1­4­12A．向左B．向右C．垂直纸面向外D．垂直纸面向里B[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，单匝矩形线圈abcd中产生的感应电流方向为顺时针方向，由左手定则可知，线圈所受安培力的合力方向向右，选项B正确．]4．如图1­4­13所示，当磁场的磁感应强度B增强时，内、外金属环上的感应电流的方向应为( )图1­4­13A．内环顺时针，外环逆时针B．内环逆时针，外环顺时针C．内、外环均为顺时针D．内、外环均为逆时针A[磁场增强，则穿过回路的磁通量增大，故感应电流的磁场向外，由安培定则知电流对整个电路而言应沿逆时针方向，即外环逆时针，内环顺时针，选项A正确．]5.某实验小组用如图1­4­14所示的实验装置来验证楞次定律．当条形磁铁自上而下穿过固定的线圈时，通过电流计的感应电流方向是( )【导学号：24622023】图1­4­14A．a→G→bB．先a→G→b，后b→G→aC．b→G→aD．先b→G→a，后a→G→bD[(1)确定原磁场的方向：条形磁铁在穿入线圈的过程中，磁场方向向下．(2)明确回路中磁通量变化的情况：向下的磁通量增加．(3)由楞次定律的“增反减同”可知：线圈中感应电流产生的磁场方向向上．(4)应用右手定则可以判断感应电流的方向为逆时针(俯视)，即从b→G→a.同理可以判断出条形磁铁穿出线圈过程中，向下的磁通量减小，由楞次定律可得：线圈中将产生顺时针的感应电流(俯视)，电流从a→G→b.]6．如图1­4­15所示，两根平行金属导轨置于水平面内，导轨之间接有电阻R.金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下．现使磁感应强度随时间均匀减小，ab 始终保持静止，下列说法正确的是( )图1­4­15A ．ab 中的感应电流方向由b 到aB ．ab 中的感应电流逐渐减小C ．ab 所受的安培力保持不变D ．ab 所受的静摩擦力逐渐减小D [A 错：根据楞次定律，ab 中感应电流方向由a 到b .B 错：根据E ＝ΔB Δt ·S ，因为ΔB Δt 恒定，所以E 恒定，根据I ＝E R ＋r知，回路中的感应电流恒定．C 错：根据F ＝BIl ，由于B 减小，安培力F 减小．D 对：根据平衡条件，静摩擦力f ＝F ，故静摩擦力减小．]二、非选择题(14分)7．如图1­4­16所示，在一根较长的铁钉上，用漆包线绕两个线圈A 和B .将线圈B 的两端与漆包线CD 相连，使CD 平放在静止的小磁针的正上方，与小磁针平行．试判断合上开关的瞬间，小磁针N 极的偏转情况．线圈A 中电流稳定后，小磁针又怎样偏转？图1­4­16【解析】 在开关合上的瞬间，线圈A 内有了由小变大的电流，根据安培定则可判断出此时线圈A 在铁钉内产生了一个由小变大的向右的磁场．由楞次定律可知，线圈B 内感应电流的磁场应该阻碍线圈B 内的磁通量的增加，即线圈B 内感应电流的磁场方向是向左的．由安培定则可判断出线圈B 内感应电流流经CD 时的方向是由C 到D .再由安培定则可以知道直导线CD 内电流所产生的磁场在其正下方是垂直于纸面向里，因此，小磁针N 极应该向纸内偏转．线圈A 内电流稳定后，CD 内不再有感应电流，所以，小磁针又回到原来的位置．【答案】 见解析[能力提升练](时间：25分钟 分值：50分)一、选择题(本题共5小题，每小题6分，共30分)1．如图1­4­17所示，ab 是一个可绕垂直于纸面的轴转动的闭合矩形导线框，当滑动变阻器的滑片P自左向右滑动时，从纸外向纸内看，线框ab将( )图1­4­17A．保持静止不动B．逆时针转动C．顺时针转动D．发生转动，但因电源极性不明，无法确定转动方向C[无论电源极性如何，两电磁铁中间的区域内均产生水平方向的匀强磁场，当滑片P 自左向右滑动时，电流减小，穿过导线框ab的磁通量减少，由楞次定律的“动态规律”知，线框ab应顺时针转动．故选项C正确．]2. (多选)如图1­4­18所示，金属导轨上的导体棒ab在匀强磁场中沿导轨做下列运动时，铜制线圈c中将有感应电流产生且被螺线管吸引的是 ( )【导学号：24622024】图1­4­18A．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BC[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，A项错误；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在减弱，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，B项正确；同理可判定C项正确，D项错误．] 3．如图1­4­19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圆环B，使B的环面水平且与圆盘面平行，其轴线与胶木盘A的轴线OO′重合，现使胶木盘A由静止开始绕其轴线OO′按箭头所示方向加速转动，则( )图1­4­19A．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B[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项正确，A、C、D项错误．]4．(多选)如图1­4­20所示，一根长导线弯曲成“”形，通以直流电I，正中间用绝缘线悬挂一金属环C，环与导线处于同一竖直平面内．在电流I增大的过程中，下列判断正确的是( )图1­4­20A．金属环中无感应电流产生B．金属环中有逆时针方向的感应电流C．悬挂金属环C的竖直线的拉力大于环的重力D．悬挂金属环C的坚直线的拉力小于环的重力BC[Φ＝BS，S不变，I增大，B增大，所以有感应电流产生，A项错误．由楞次定律得，感应电流方向沿逆时针，B正确．由圆的上半部分B大于下半部分，所以安培力以上半圆为主，I方向向左，B垂直纸面向里，F安方向向下，所以F拉＝mg＋F安，拉力大于重力，C项正确，D项错误．]5．如图1­4­21甲所示为放在同一水平面内的两个闭合同心圆形线圈A、B，线圈A中通入如图1­4­21乙所示的电流，t＝0时电流方向为顺时针(如图中箭头所示)，则下列说法中不正确的是( )甲乙图1­4­21A．在t1～t2时间段内，线圈B内有顺时针方向的电流，线圈B有扩张的趋势B．在t1～t2时间段内，线圈B内感应电流产生的磁场方向垂直纸面向里C．在0～t1时间段内，线圈B内有逆时针方向的电流D．在0～t1时间段内，线圈B有收缩的趋势C[在t1～t2时间段内，线圈A中的电流为逆时针方向，产生的磁场垂直纸面向外且是增大的，由此可判定线圈B中的电流为顺时针方向，产生的磁场方向垂直纸面向里，线圈A、B中电流方向相反，相互排斥，线圈B有扩张趋势，故A、B项正确；在0t1时间段内，线圈A中的电流为顺时针方向，产生的磁场垂直纸面向里且是减小的，线圈B内有顺时针方向的感应电流，线圈A、B相互吸引，线圈B有收缩的趋势，C项错误，D项正确．]二、非选择题(20分)6．某同学在学习了法拉第电磁感应定律之后，自己制作了一个手动手电筒．如图1­4­22是手电筒的简单结构示意图，左右两端是两块完全相同的条形磁铁，中间是一根绝缘直杆，由绝缘细铜丝绕制的多匝环形线圈可在直杆上自由滑动，线圈两端接一灯泡，晃动手电筒时线圈也来回滑动，灯泡就会发光，其中O点是两磁极连线的中点，a、b两点关于O点对称．图1­4­22(1)试分析其工作原理；(2)灯泡中的电流方向是否变化？【解析】(1)线圈来回滑动时，穿过线圈的磁通量不断变化，线圈中产生感应电流，灯泡发光．(2)线圈由a滑至b过程中，磁场方向向左，穿过线圈的磁通量先减小后增加，根据楞次定律，灯泡中电流方向先由右向左，后由左向右．同样可判断线圈由b滑至a过程中，灯泡中电流方向先由右向左，后由左向右．所以灯泡中电流方向不断变化．【答案】见解析。