(通用版)2021版高考物理大一輪復(fù)習 第10章 電磁感應(yīng) 第1節(jié) 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 楞次定律教學(xué)案
《(通用版)2021版高考物理大一輪復(fù)習 第10章 電磁感應(yīng) 第1節(jié) 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 楞次定律教學(xué)案》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《(通用版)2021版高考物理大一輪復(fù)習 第10章 電磁感應(yīng) 第1節(jié) 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 楞次定律教學(xué)案(18頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、第10章 電磁感應(yīng) [高考導(dǎo)航] 考點內(nèi)容 要求 高考(全國卷)三年命題情況對照分析 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·
2、T14:楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律 1.高考對本章內(nèi)容考查的命題頻率較高,大部分以選擇題的形式出題,也有部分是計算題。 2.命題熱點: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)電動勢的計算,綜合性題目常與力學(xué)、磁場、能量、圖象問題等知識綜合考查。 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)電動勢、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)度與責任:磁懸浮、電磁阻
3、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)強度為B的勻強磁場中,與磁場方向垂直的面積S與B的乘積。 2.公式:Φ=BS。 3.適用條件: (1)勻強磁場。 (2)S為垂直磁場的有效面積。 4.磁通量是標量(填“標量”或“矢量”)。 5.物理意義: 相當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,勻強磁場的磁感應(yīng)強度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
4、。 (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:當穿過閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化時,閉合導(dǎo)體回路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生,這種利用磁場產(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)體在磁場內(nèi)做切割磁感線的運動。 3.實質(zhì) 產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,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)電動勢而無感應(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。
5、 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):讓磁感線從掌心進入,并使拇指指向?qū)Ь€運動的方向,這時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,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)當導(dǎo)體切割磁感線時,一定產(chǎn)生
6、感應(yīng)電動勢。 (√) (6)由楞次定律知,感應(yīng)電流的磁場一定與引起感應(yīng)電流的磁場方向相反。 (×) (7)感應(yīng)電流的磁場一定阻礙引起感應(yīng)電流的磁場的磁通量的變化。 (√) 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.螺線管中不會產(chǎn)生感應(yīng)電流 B.螺線管中會產(chǎn)生感應(yīng)電流 C.只有磁鐵速度足夠大時,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時,螺線管中才會產(chǎn)生感應(yīng)電流 B [當條形磁鐵以速度v向螺線管靠近,穿過螺線管的磁通量增大,則螺線管中會產(chǎn)生感應(yīng)電流,與磁鐵的速度、磁鐵的磁性強弱無關(guān),故B正確。]
7、 3.(粵教版選修3-2P12T2改編)一矩形線框abcd與長直通電導(dǎo)線處于同一平面內(nèi),ad邊與導(dǎo)線平行,如圖所示。當線框在此平面內(nèi)向右運動到導(dǎo)線的右邊的過程中,線框內(nèi)感應(yīng)電流的方向為( ) A.一直沿順時針方向 B.一直沿逆時針方向 C.先沿順時針方向,再沿逆時針方向 D.先沿順時針方向,再沿逆時針方向,最后沿順時針方向 D [根據(jù)“來拒去留”“同向吸引異向排斥”“近大遠小”等規(guī)律可得,電流方向依次為b→c、c→b、a→d、d→a,即先順時針,再逆時針,最后順時針,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
8、繞中心點自由轉(zhuǎn)動。拿一條形磁鐵插向其中一個小環(huán),后又取出插向另一個小環(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 B.磁鐵插向右環(huán),橫桿發(fā)生轉(zhuǎn)動 C.磁鐵插向左環(huán),左環(huán)中不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流 D.磁鐵插向右環(huán),右環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流 BD [左環(huán)不閉合,磁鐵插向左環(huán)時,產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,不產(chǎn)生感應(yīng)電流,環(huán)不受力,橫桿不轉(zhuǎn)動,故A、C錯誤;右環(huán)閉合,磁鐵插向右環(huán)時,環(huán)內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流,環(huán)受到磁場的作用,橫桿轉(zhuǎn)動,故B、D正確。] 5.(粵教版選修3-2P13T4改編)如圖所示,兩個線圈A、B套在一起,線圈A中通有電流,方向如圖所示。當線圈A中
9、的電流突然增強時,線圈B中的感應(yīng)電流方向為( ) A.沿順時針方向 B.沿逆時針方向 C.無感應(yīng)電流 D.先沿順時針方向,再沿逆時針方向 [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.Φa<Φb D.條件不足,無法判斷 C [條形磁鐵內(nèi)部的磁感線全部穿過a、b兩個線圈,而外部磁感線穿過線圈a的比穿過線圈b的要多,線圈a中磁感線條數(shù)的代數(shù)和要小,故選項
10、C正確。] 2.如圖所示,一個U形金屬導(dǎo)軌水平放置,其上放有一個金屬導(dǎo)體棒ab,有一磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場斜向上穿過軌道平面,且與豎直方向的夾角為θ。在下列各過程中,一定能在軌道回路里產(chǎn)生感應(yīng)電流的是( ) A.a(chǎn)b向右運動,同時使θ減小 B.使磁感應(yīng)強度B減小,θ角同時也減小 C.a(chǎn)b向左運動,同時增大磁感應(yīng)強度B D.a(chǎn)b向右運動,同時增大磁感應(yīng)強度B和θ角(0°<θ<90°) A [設(shè)此時回路面積為S,據(jù)題意,磁通量Φ=BScos θ,S增大,θ減小,cos θ增大,則Φ增大,A正確;B減小,θ減小,cos θ增大,Φ可能不變,B錯誤;S減小,B增大,Φ可能不變,C錯
11、誤;S增大,B增大,θ增大,cos θ減小,Φ可能不變,D錯誤。] 3.在法拉第時代,下列驗證“由磁產(chǎn)生電”設(shè)想的實驗中,能觀察到感應(yīng)電流的是( ) A.將繞在磁鐵上的線圈與電流表組成一閉合回路,然后觀察電流表的變化 B.在一通電線圈旁放置一連有電流表的閉合線圈,然后觀察電流表的變化 C.將一房間內(nèi)的線圈兩端與相鄰房間的電流表連接,往線圈中插入條形磁鐵后,再到相鄰房間去觀察電流表的變化 D.繞在同一鐵環(huán)上的兩個線圈,分別接電源和電流表,在給線圈通電或斷電的瞬間,觀察電流表的變化 D [產(chǎn)生感應(yīng)電流必須滿足的條件:①電路閉合;②穿過閉合電路的磁通量要發(fā)生變化。選項A、B電路閉合,但
12、磁通量不變,不能產(chǎn)生感應(yīng)電流,故選項A、B不能觀察到電流表的變化;選項C滿足產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件,也能產(chǎn)生感應(yīng)電流,但是等我們從一個房間到另一個房間后,電流表中已沒有電流,故選項C也不能觀察到電流表的變化;選項D滿足產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件,能產(chǎn)生感應(yīng)電流,可以觀察到電流表的變化,所以選D。] 4.磁通量是研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的重要物理量,如圖所示,通有恒定電流的導(dǎo)線MN與閉合線框共面,第一次將線框由位置1平移到位置2,第二次將線框繞cd邊翻轉(zhuǎn)到位置2,設(shè)先后兩次通過線框的磁通量變化分別為ΔΦ1和ΔΦ2,則( ) A.ΔΦ1>ΔΦ2 B.ΔΦ1=ΔΦ2 C.ΔΦ1<ΔΦ2 D.無法確定 C
13、 [設(shè)閉合線框在位置1時的磁通量為Φ1,在位置2時的磁通量為Φ2,直線電流產(chǎn)生的磁場在位置1處比在位置2處要強,故Φ1>Φ2。將閉合線框從位置1平移到位置2,磁感線是從閉合線框的同一面穿過的,所以ΔΦ1=|Φ2-Φ1|=Φ1-Φ2;將閉合線框從位置1繞cd邊翻轉(zhuǎn)到位置2,磁感線分別從閉合線框的正反兩面穿過,所以ΔΦ2=|(-Φ2)-Φ1|=Φ1+Φ2(以原來穿過的方向為正方向,則后來從另一面穿過的方向為負方向)。故正確選項為C。] 1.理解磁通量的兩點注意 (1)磁通量雖然是標量,但有正、負。上題中閉合線框由位置1平移到位置2和繞cd邊翻轉(zhuǎn)到位置2時,在位置2的磁通量大小相等,但磁感線
14、穿入的方向相反。 (2)磁通量計算要注意“有效面積”。 2.常見的產(chǎn)生感應(yīng)電流的三種情況 感應(yīng)電流方向的判斷 [依題組訓(xùn)練] 1.(多選)磁懸浮高速列車在我國已投入運行數(shù)年。如圖所示就是磁懸浮的原理,圖中A是圓柱形磁鐵,B是用高溫超導(dǎo)材料制成的超導(dǎo)圓環(huán)。將超導(dǎo)圓環(huán)B水平放在磁鐵A上,它就能在磁力的作用下懸浮在磁鐵A的上方空中,則( ) A.在B放入磁場的過程中,B中將產(chǎn)生感應(yīng)電流;當穩(wěn)定后,感應(yīng)電流消失 B.在B放入磁場的過程中,B中將產(chǎn)生感應(yīng)電流;當穩(wěn)定后,感應(yīng)電流仍存在 C.若A的N極朝上,B中感應(yīng)電流的方向為順時針方向(從上往下看) D.若A的N極朝上,B
15、中感應(yīng)電流的方向為逆時針方向(從上往下看) BC [在B放入磁場的過程中,穿過B的磁通量增加,B中將產(chǎn)生感應(yīng)電流,因為B是超導(dǎo)體,沒有電阻,所以感應(yīng)電流不會消失,故A錯誤,B正確;若A的N極朝上,在B放入磁場的過程中,磁通量向上增加,根據(jù)楞次定律可判斷B中感應(yīng)電流的方向為順時針方向,C正確,D錯誤。] 2.(多選)(2018·全國卷Ⅰ)如圖所示,兩個線圈繞在同一根鐵芯上,其中一線圈通過開關(guān)與電源連接,另一線圈與遠處沿南北方向水平放置在紙面內(nèi)的直導(dǎo)線連接成回路。將一小磁針懸掛在直導(dǎo)線正上方,開關(guān)未閉合時小磁針處于靜止狀態(tài)。下列說法正確的是( ) A.開關(guān)閉合后的瞬間,小磁針的N極朝垂
16、直紙面向里的方向轉(zhuǎn)動 B.開關(guān)閉合并保持一段時間后,小磁針的N極指向垂直紙面向里的方向 C.開關(guān)閉合并保持一段時間后,小磁針的N極指向垂直紙面向外的方向 D.開關(guān)閉合并保持一段時間再斷開后的瞬間,小磁針的N極朝垂直紙面向外的方向轉(zhuǎn)動 AD [由電路可知,開關(guān)閉合瞬間,右側(cè)線圈環(huán)繞部分的電流向下,由安培定則可知,鐵芯中產(chǎn)生水平向右的磁場,由楞次定律可知,左側(cè)線圈環(huán)繞部分產(chǎn)生向上的電流,則直導(dǎo)線中的電流方向由南向北,由安培定則可知,直導(dǎo)線在小磁針所在位置產(chǎn)生垂直紙面向里的磁場,則小磁針的N極朝垂直紙面向里的方向轉(zhuǎn)動,A正確;開關(guān)閉合并保持一段時間后,穿過左側(cè)線圈的磁通量不變,則左側(cè)線圈中的
17、感應(yīng)電流為零,直導(dǎo)線不產(chǎn)生磁場,則小磁針靜止不動,B、C錯誤;開關(guān)閉合并保持一段時間再斷開后的瞬間,穿過左側(cè)線圈向右的磁通量減少,則由楞次定律可知,左側(cè)線圈環(huán)繞部分產(chǎn)生向下的感應(yīng)電流,則流過直導(dǎo)線的電流方向由北向南,直導(dǎo)線在小磁針所在處產(chǎn)生垂直紙面向外的磁場,則小磁針的N極朝垂直紙面向外的方向轉(zhuǎn)動,D正確。] 3.(2017·全國卷Ⅲ)如圖所示,在方向垂直于紙面向里的勻強磁場中有一U形金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌平面與磁場垂直。金屬桿PQ置于導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌形成閉合回路PQRS,一圓環(huán)形金屬線框T位于回路圍成的區(qū)域內(nèi),線框與導(dǎo)軌共面?,F(xiàn)讓金屬桿PQ突然向右運動,在運動開始的瞬間,關(guān)于感應(yīng)電流的方向,下列說法
18、正確的是( ) A.PQRS中沿順時針方向,T中沿逆時針方向 B.PQRS中沿順時針方向,T中沿順時針方向 C.PQRS中沿逆時針方向,T中沿逆時針方向 D.PQRS中沿逆時針方向,T中沿順時針方向 D [金屬桿PQ突然向右運動,在運動開始的瞬間,閉合回路PQRS中磁場方向垂直紙面向里,磁通量增大,由楞次定律可判斷,閉合回路PQRS中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場垂直紙面向外,由安培定則可判斷感應(yīng)電流方向為逆時針;由于閉合回路PQRS中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向垂直紙面向外,與原磁場方向相反,則T中磁通量減小,由楞次定律可判斷,T中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向垂直紙面向里,由安培定則可知T中感應(yīng)電流
19、方向為順時針,選項D對。] 4.MN、GH為光滑的水平平行金屬導(dǎo)軌,ab、cd為跨在導(dǎo)軌上的兩根金屬桿,勻強磁場垂直穿過MN、GH所在的平面,如圖所示,則( ) A.若固定ab,使cd向右滑動,則abdc回路有電流,電流方向由a到b到d到c B.若ad、cd以相同的速度一起向右滑動,則abdc回路有電流,電流方向由c到d到b到a C.若ab向左、cd向右同時運動,則abdc回路電流為0 D.若ab、cd都向右運動,且兩棒速度vcd>vab,則abdc回路有電流,電流方向由c到d到b到a D [若固定ab,使cd向右滑動,由右手定則知應(yīng)產(chǎn)生順時針方向的電流,故A錯;若ab、cd
20、同向運動且速度大小相同,ab、cd所圍的面積不變,磁通量不變,不產(chǎn)生感應(yīng)電流,故B錯;若ab向左、cd向右同時運動,則abdc回路中有順時針方向的電流,故C錯;若ab、cd都向右運動,且vcd>vab,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] 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
21、離,B感與B原同向,二者相吸 阻礙相對運動 ——“來拒去留” 使回路面積有擴大或縮小 的趨勢——“增縮減擴” P、Q是光滑固定導(dǎo)軌,a、b是可動金屬棒,磁鐵下移,面積應(yīng)減小,a、b靠近 B減小,線圈擴張 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、滑動變阻器連接成如圖所示的電路。若將滑動變阻器的滑片P向下滑動,下列表述正確的是( ) A.線圈a中將產(chǎn)生沿順時針方向(俯視)的感應(yīng)電流 B.穿過線圈a的磁通
22、量減小 C.線圈a有擴張的趨勢 D.線圈a對水平桌面的壓力FN將增大 審題指導(dǎo):根據(jù)滑片的移動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 [當滑動變阻器的滑片P向下滑動時,螺線管中的電流將增大,使穿過線圈a的磁通量變大,選項B錯誤;由楞次定律可知,線圈a中將產(chǎn)生沿逆時針方向(俯視)的感應(yīng)電流,并且線圈a有縮小和遠離螺線管的趨勢,線圈a對水平桌面的壓力FN將增大,故選項D正確,A、C錯誤。] 楞次定律中“阻礙”的問題的思路 [跟進訓(xùn)練] 增反減同 1.如圖所示,一個N極朝下的條形磁鐵豎直
23、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,線框中感應(yīng)電流沿abcd方向;經(jīng)過位置②時,沿adcb方向 B.磁鐵經(jīng)過位置①時,線框中感應(yīng)電流沿adcb方向;經(jīng)過位置②時,沿abcd方向 C.磁鐵經(jīng)過位置①和②時,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,線框中感應(yīng)電流都沿adcb方向 A [當磁鐵經(jīng)過位置①時,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。同理可判斷當磁鐵經(jīng)過位置②時,感應(yīng)電流沿adcb方向。故A正確。] 2.如圖甲所示,在
24、同一平面內(nèi)有兩個圓環(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)電流沿順時針方向為正,當圓環(huán)A中的電流如圖乙所示變化時,下列說法正確的是( ) 甲 乙 A.B中始終沒有感應(yīng)電流 B.B中有順時針方向的感應(yīng)電流 C.B中有逆時針方向的感應(yīng)電流 D.B中的感應(yīng)電流先沿順時針方向,后沿逆時針方向 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中有順時針方向的感應(yīng)電流,故B選項正確。] 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,形成一個閉合回路,當一條
25、形磁鐵從高處下落接近回路時( ) A.P、Q將互相靠攏 B.P、Q將互相遠離 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
26、的反作用力,從而加速度小于g。當磁鐵下端為S極時,根據(jù)類似的分析可得到相同的結(jié)論,選項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。當矩形線圈突然向右運動時,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 [當矩形線圈突然向右運動時,線圈中會產(chǎn)生逆時針方向的電流,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運動,所以線圈向右運動時所受安培力向左。故A正確。] 增縮減擴 5.(多選)如圖所
27、示,兩同心圓環(huán)A、B置于同一水平面上,其中B為均勻帶負電絕緣環(huán),A為導(dǎo)體環(huán)。當B繞軸心順時針轉(zhuǎn)動且轉(zhuǎn)速增大時,下列說法正確的是( ) A.A中產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流 B.A中產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流 C.A具有收縮的趨勢 D.A具有擴展的趨勢 BD [由題圖可知,B為均勻帶負電絕緣環(huán),B中電流為逆時針方向,由右手螺旋定則可知,電流的磁場垂直紙面向外且逐漸增強;由楞次定律可知,磁場增強時,感應(yīng)電流的磁場與原磁場的方向相反,所以感應(yīng)電流的磁場的方向垂直紙面向里,A中感應(yīng)電流的方向為順時針方向,故選項A錯誤,B正確;B環(huán)外的磁場的方向與B環(huán)內(nèi)的磁場的方向相反,當B環(huán)內(nèi)的磁場增強時,
28、A環(huán)具有面積擴展的趨勢,故選項C錯誤,D正確。] 6.如圖所示,A為水平放置的膠木圓盤,在其側(cè)面均勻分布著負電荷,在A的正上方用絕緣絲線懸掛一個金屬圓環(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,則( ) A.金屬環(huán)B的面積有擴大的趨勢,絲線受到的拉力增大 B.金屬環(huán)B的面積有縮小的趨勢,絲線受到的拉力減小 C.金屬環(huán)B的面積有擴大的趨勢,絲線受到的拉力減小 D.金屬環(huán)B的面積有縮小的趨勢,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,通過金屬環(huán)B內(nèi)的磁通
29、量增大,根據(jù)楞次定律,金屬環(huán)B的面積有縮小的趨勢,且B有向上升的趨勢,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、運動電荷產(chǎn)生磁場 因電生磁 安培定則 安培力、洛倫茲力 磁場對電流、運動電荷有作用力 因電受力 左手定則 電磁感應(yīng) 部分導(dǎo)體做切割磁感線運動 因動生電 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,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
30、向,再用左手定則確定安培力的方向,有時也可以直接應(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的金屬棒PQ、MN,MN的左邊有一如圖所示的閉合電路,當PQ在一外力的作用下運動時,MN向右運動,則PQ所做的運動可能是( ) A.向右加速運動 B.向左加速運動 C.向右減速運動 D.向左減速運動 BC [MN向右運動,說明MN受到向右的安培力,因為ab在MN處的磁場垂直紙面向里MN中的感應(yīng)電流方向為M→NL1中感應(yīng)電流的磁場方向向上若L2中磁場方向向上減弱PQ中電流方向為Q→P且減小向右減速運動;若L2中磁場方向向下增強PQ中電流方向為
31、P→Q且增大向左加速運動。] 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”——用左手,“因動生電”——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,可把兩個定則簡單地總結(jié)為通電受力,“力”的最后一筆“丿”向左,用左手;運動生電,“電”的最后一筆“乚”向右,用右手。 [跟進訓(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)意物理實驗設(shè)計作品《小熊蕩秋千》。兩根彼此靠近且相互絕緣的金屬棒C、D固定在鐵架臺上,與兩個銅線圈P、Q組成一閉合回路,兩個磁性很強的條形磁鐵如圖放置,當用手左右擺動線圈P時,
32、線圈Q也會跟著擺動,仿佛小熊在蕩秋千。以下說法正確的是( ) A.P向右擺動的過程中,P中的電流方向為順時針方向(從右向左看) B.P向右擺動的過程中,Q也會向右擺動 C.P向右擺動的過程中,Q會向左擺動 D.若用手左右擺動Q,P會始終保持靜止 AB [P向右擺動的過程中,線框中的磁通量減少,根據(jù)楞次定律,P中的電流方向為順時針方向(從右向左看),選項A正確;P向右擺動的過程中,P中的電流方向為順時針方向(從右向左看),Q中的電流方向也為順時針方向(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也會向右擺動,選項B正確,C錯誤;若用手左右擺動Q,切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢
33、,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,不會保持靜止,選項D錯誤。] 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)使滑動變阻器的滑片向左滑動,則ab和cd棒的運動情況是( ) A.a(chǎn)b向左運動,cd向右運動 B.a(chǎn)b向右運動,cd向左運動 C.a(chǎn)b、cd都向右運動 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,當滑片向左滑動時,螺線管中電流大小增大,因此磁場變強,即磁感應(yīng)強度變大, 回路中的
34、磁通量增大,由楞次定律知,感應(yīng)電流方向為a→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向左運動,cd向右運動。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在勻強磁場中沿導(dǎo)軌做下列哪種運動時,銅制線圈c中將有感應(yīng)電流產(chǎn)生且被螺線管吸引( ) A.向右做勻速運動 B.向左做減速運動 C.向右做減速運動 D.向右做加速運動 BC [當導(dǎo)體棒向右勻速運動時產(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;當導(dǎo)體棒向左減速運動時,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
35、安培定則知螺線管中感應(yīng)電流的磁場向左在減弱,由楞次定律知c中出現(xiàn)順時針感應(yīng)電流(從右向左看)且被螺線管吸引,B對;同理可判定C對,D錯。] 4.(多選)置于勻強磁場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磁場中。下列說法正確的是( ) A.圓盤順時針加速轉(zhuǎn)動時,ab棒將向右運動 B.圓盤順時針勻速轉(zhuǎn)動時,ab棒將向右運動 C.圓盤順時針減速轉(zhuǎn)動時,ab棒將向右運動 D.圓盤順時針加速轉(zhuǎn)動時,ab棒將向左運動 CD [由右手定則知,圓盤順時針加速
36、轉(zhuǎn)動時,感應(yīng)電流從圓心流向邊緣,線圈A中產(chǎn)生的磁場方向向下且磁場增強;由楞次定律知,線圈B中的感應(yīng)磁場方向向上,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,將向左運動,故A錯誤,D正確。同理可知,若圓盤順時針減速轉(zhuǎn)動時,則ab棒將向右運動,選項C正確。當圓盤順時針勻速轉(zhuǎn)動時,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,則將不會運動,故B錯誤。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
37、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B環(huán)運動到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A錯誤,B正確;當B環(huán)經(jīng)過A環(huán)所在平面的瞬間,此時穿過B環(huán)的磁通量最大,磁通量的變化率為零,
38、故此時B環(huán)中的感應(yīng)電流為零,選項C錯誤,D正確。] 6.(多選)1824年,法國科學(xué)家阿拉果完成了著名的“圓盤實驗”。實驗中將一銅圓盤水平放置,在其中心正上方用柔軟細線懸掛一枚可以自由旋轉(zhuǎn)的磁針,如圖所示。實驗中發(fā)現(xiàn),當圓盤在磁針的磁場中繞過圓盤中心的豎直軸旋轉(zhuǎn)時,磁針也隨著一起轉(zhuǎn)動起來,但略有滯后。下列說法正確的是( ) A.圓盤上產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢 B.圓盤內(nèi)的渦電流產(chǎn)生的磁場導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動 C.在圓盤轉(zhuǎn)動的過程中,磁針的磁場穿過整個圓盤的磁通量發(fā)生了變化 D.圓盤中的自由電子隨圓盤一起運動形成電流,此電流產(chǎn)生的磁場導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動 AB [當圓盤轉(zhuǎn)動時,圓盤的半徑切割磁針產(chǎn)生的磁場的磁感線,產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,選項A正確;如圖所示,銅圓盤上存在許多小的閉合回路,當圓盤轉(zhuǎn)動時,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)電流阻礙其相對運動,但阻止不了相對運動,故磁針會隨圓盤一起轉(zhuǎn)動,但略有滯后,選項B正確;在圓盤轉(zhuǎn)動過程中,磁針的磁場穿過整個圓盤的磁通量始終為零,選項C錯誤;圓盤中的電子定向移動不會產(chǎn)生電流,因為圓盤本身不帶電(圓盤內(nèi)正負電荷代數(shù)和為零),故圓盤轉(zhuǎn)動時沒有因電子隨圓盤定向移動形成的電流,選項D錯誤。] 18
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