2020高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十章 第1講 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 楞次定律學(xué)案(含解析)
-
資源ID:105059661
資源大小:3.09MB
全文頁(yè)數(shù):28頁(yè)
- 資源格式: DOC
下載積分:26積分
快捷下載

會(huì)員登錄下載
微信登錄下載
微信掃一掃登錄
友情提示
2、PDF文件下載后,可能會(huì)被瀏覽器默認(rèn)打開(kāi),此種情況可以點(diǎn)擊瀏覽器菜單,保存網(wǎng)頁(yè)到桌面,就可以正常下載了。
3、本站不支持迅雷下載,請(qǐng)使用電腦自帶的IE瀏覽器,或者360瀏覽器、谷歌瀏覽器下載即可。
4、本站資源下載后的文檔和圖紙-無(wú)水印,預(yù)覽文檔經(jīng)過(guò)壓縮,下載后原文更清晰。
5、試題試卷類文檔,如果標(biāo)題沒(méi)有明確說(shuō)明有答案則都視為沒(méi)有答案,請(qǐng)知曉。
|
2020高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十章 第1講 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 楞次定律學(xué)案(含解析)
第1講 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 楞次定律
高考地位
本章是高考的必考內(nèi)容,在歷年高考中所占分值較高,本章內(nèi)容單獨(dú)考查以選擇為主,涉及綜合問(wèn)題以計(jì)算為主。
考綱下載
1.電磁感應(yīng)現(xiàn)象(Ⅰ)
2.磁通量(Ⅰ)
3.法拉第電磁感應(yīng)定律(Ⅱ)
4.楞次定律(Ⅱ)
5.自感、渦流(Ⅰ)
考綱解讀
1.應(yīng)用楞次定律和右手定則判斷感應(yīng)電流的方向。
2.法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用。
3.結(jié)合各種圖象(如Φt圖象、Bt圖象和it圖象),考查感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件及其方向的判定,以及導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算。
4.電磁感應(yīng)與磁場(chǎng)、電路、力學(xué)等知識(shí)的綜合應(yīng)用,特別是在實(shí)際問(wèn)題中的應(yīng)用。
5.自感現(xiàn)象和渦流現(xiàn)象在生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用。
第1講 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 楞次定律
主干梳理 對(duì)點(diǎn)激活
知識(shí)點(diǎn) 磁通量 Ⅰ
1.磁通量
(1)定義:勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度(B)與垂直磁場(chǎng)方向的面積(S)的乘積叫做穿過(guò)這個(gè)面積的磁通量,簡(jiǎn)稱磁通,我們可以用穿過(guò)這一面積的磁感線條數(shù)的多少來(lái)形象地理解。
(2)公式:Φ=BS。
(3)公式的適用條件:①勻強(qiáng)磁場(chǎng);②S是垂直磁場(chǎng)方向的有效面積。
(4)單位:韋伯(Wb),1 Wb=1_T·m2。
(5)標(biāo)量性:磁通量是標(biāo)量,但有正負(fù)之分。磁通量的正負(fù)是這樣規(guī)定的,即任何一個(gè)平面都有正、反兩面,若規(guī)定磁感線從正面穿出時(shí)磁通量為正,則磁感線從反面穿出時(shí)磁通量為負(fù)。
2.磁通量的變化量
在某個(gè)過(guò)程中,穿過(guò)某個(gè)平面的磁通量的變化量等于末磁通量Φ2與初磁通量Φ1的差值,即ΔΦ=Φ2-Φ1。
3.磁通量的變化率(磁通量的變化快慢)
磁通量的變化量與發(fā)生此變化所用時(shí)間的比值,即。
知識(shí)點(diǎn) 電磁感應(yīng)現(xiàn)象?、?
1.電磁感應(yīng)現(xiàn)象
當(dāng)穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生改變時(shí),電路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生的現(xiàn)象。
2.產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件
(1)電路閉合。
(2)磁通量變化。
3.電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩種典型情況
(1)閉合電路中部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)。
(2)穿過(guò)閉合回路的磁通量發(fā)生變化。
4.電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)
電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),如果回路閉合則產(chǎn)生感應(yīng)電流;如果回路不閉合,則只產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),而不產(chǎn)生感應(yīng)電流。
5.能量轉(zhuǎn)化
發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象時(shí),機(jī)械能或其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能。
知識(shí)點(diǎn) 楞次定律?、?
1.楞次定律
(1)內(nèi)容:感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。
(2)適用范圍:適用于一切回路磁通量變化的情況。
2.右手定則
(1)內(nèi)容:①磁感線穿入右手手心。(從掌心入,手背穿出)
②大拇指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)的方向。
③其余四指指向感應(yīng)電流的方向。
(2)適用范圍:適用于部分導(dǎo)體切割磁感線。
一 思維辨析
1.磁通量等于磁感應(yīng)強(qiáng)度B與面積S的乘積。( )
2.磁通量既有大小,又有方向,所以磁通量是矢量。( )
3.磁通量、磁通量的變化量、磁通量的變化率的大小均與匝數(shù)無(wú)關(guān)。( )
4.只要回路中的磁通量變化,回路中一定有感應(yīng)電流。( )
5.只要閉合回路的一部分導(dǎo)體切割磁感線,閉合回路中一定有感應(yīng)電流。( )
6.感應(yīng)電流的磁場(chǎng)可能與原磁場(chǎng)方向相同,也可能與原磁場(chǎng)方向相反。( )
答案 1.× 2.× 3.√ 4.× 5.√ 6.√
二 對(duì)點(diǎn)激活
1.如圖所示,正方形線圈abcd位于紙面內(nèi),邊長(zhǎng)為L(zhǎng),匝數(shù)為N,過(guò)ab中點(diǎn)和cd中點(diǎn)的連線OO′恰好位于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的右邊界上,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,則穿過(guò)線圈的磁通量為Φ,若線圈繞OO′軸轉(zhuǎn)過(guò)60°的過(guò)程中,磁通量的變化量為ΔΦ,則關(guān)于Φ和ΔΦ的大小正確的是( )
A., B.,
C.BL2, D.NBL2,
答案 A
解析 由公式Φ=BS可知,S應(yīng)為有效面積,且磁通量與線圈匝數(shù)無(wú)關(guān)。初態(tài)S1=,所以Φ=。轉(zhuǎn)過(guò)60°,有效面積S2=·cos60°=,Φ′=,所以ΔΦ=Φ′-Φ=-,所以A選項(xiàng)是正確的。
2.(人教版選修3-2·P7·T1改編)如圖所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)矩形閉合導(dǎo)線框,在下列四種情況下,線框中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流的是( )
A.如圖甲所示,保持線框平面始終與磁感線平行,線框在磁場(chǎng)中左右運(yùn)動(dòng)
B.如圖乙所示,保持線框平面始終與磁感線平行,線框在磁場(chǎng)中上下運(yùn)動(dòng)
C.如圖丙所示,線框繞位于線框平面內(nèi)且與磁感線垂直的軸線AB轉(zhuǎn)動(dòng)
D.如圖丁所示,線框繞位于線框平面內(nèi)且與磁感線平行的軸線CD轉(zhuǎn)動(dòng)
答案 C
解析 A、B、D選項(xiàng)中穿過(guò)線圈的磁通量均沒(méi)變化,不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,故選C。
3.(人教版選修3-2·P14·T6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),橫桿可繞中心點(diǎn)自由轉(zhuǎn)動(dòng),老師拿一條形磁鐵插向其中一個(gè)小環(huán),后又取出插向另一個(gè)小環(huán),同學(xué)們看到的現(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(dòng)
B.磁鐵插向右環(huán),橫桿發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)
C.磁鐵插向左環(huán),左環(huán)中不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流
答案 BD
解析 磁鐵插向左環(huán)時(shí),通過(guò)左環(huán)的磁通量發(fā)生變化,左環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),但左環(huán)是開(kāi)路的,所以沒(méi)有感應(yīng)電流產(chǎn)生,此時(shí)橫桿不動(dòng),A、C錯(cuò)誤;磁鐵插向右環(huán)時(shí),通過(guò)右環(huán)的磁通量發(fā)生變化,右環(huán)中將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙磁通量的變化,使右環(huán)與磁鐵相互排斥,則橫桿會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng),B、D正確。
4. (人教版選修3-2·P13·T3改編)如圖所示,CDEF是金屬框,框內(nèi)存在著垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。當(dāng)導(dǎo)體AB向右移動(dòng)時(shí),金屬框中CD、EF邊的感應(yīng)電流的方向?yàn)? )
A.C→D,E→F B.D→C,E→F
C.C→D,F(xiàn)→E D.D→C,F(xiàn)→E
答案 C
解析 根據(jù)右手定則可以判斷,AB中感應(yīng)電流的方向?yàn)锳→B,則在ABCD回路中,CD的感應(yīng)電流方向?yàn)镃→D,在ABFE回路中,EF的感應(yīng)電流方向?yàn)镕→E,C正確。
考點(diǎn)細(xì)研 悟法培優(yōu)
考點(diǎn)1 電磁感應(yīng)現(xiàn)象的判斷
1.感應(yīng)電流能否產(chǎn)生的判斷
(1)
(2)
以上兩種判斷方法中,有的題目只能用其中一種方法,或只有一種方法判斷簡(jiǎn)便,有的題目?jī)煞N方法均可快速判斷。
2.磁通量變化的常見(jiàn)情況
例1 (多選)如圖所示,矩形閉合線圈abcd豎直放置,OO′是它的對(duì)稱軸,通電直導(dǎo)線AB與OO′平行。若要在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流,可行的做法是( )
A.AB中電流I逐漸增大
B.AB中電流I先增大后減小
C.以AB為軸,線圈繞AB順時(shí)針轉(zhuǎn)90°
D.線圈繞OO′軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)90°(俯視)
解題探究 (1)AB中電流變化,能否在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流?
提示:只要AB中電流變化,線圈中磁通量就變化,就有感應(yīng)電流產(chǎn)生。
(2)能夠引起線圈中磁通量變化的因素有哪些?
提示:①AB中電流強(qiáng)度的大小和方向變化;②線圈的有效面積變化。
嘗試解答 選ABD。
只要AB中電流發(fā)生變化,可以是大小變,也可以是方向變,也可以是大小和方向同時(shí)變,都可以使線圈的磁通量發(fā)生變化,從而產(chǎn)生感應(yīng)電流,A和B都正確;以AB為軸,線圈繞AB順時(shí)針轉(zhuǎn)90°的過(guò)程中,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和線圈的有效面積都沒(méi)變,磁通量不變,不能產(chǎn)生感應(yīng)電流,C錯(cuò)誤;以O(shè)O′為軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)90°的過(guò)程中,線圈的有效面積發(fā)生了變化,磁通量變化,能產(chǎn)生感應(yīng)電流,D正確。
總結(jié)升華
判斷是否產(chǎn)生感應(yīng)電流的方法
①確定所研究回路;②看Φ是否變化;③回路是否閉合;②③同時(shí)滿足可產(chǎn)生感應(yīng)電流。
[變式1-1] (人教版選修3-2·P6·實(shí)驗(yàn)改編)現(xiàn)將電池組、滑動(dòng)變阻器、帶鐵芯的線圈A、線圈B、電流計(jì)及開(kāi)關(guān)按如圖所示連接。下列說(shuō)法正確的是( )
A.開(kāi)關(guān)閉合后,線圈A插入或拔出都會(huì)引起電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)
B.線圈A插入線圈B中后,開(kāi)關(guān)閉合和斷開(kāi)的瞬間,電流計(jì)指針均不會(huì)偏轉(zhuǎn)
C.開(kāi)關(guān)閉合后,滑動(dòng)變阻器的滑片P勻速滑動(dòng),會(huì)使電流計(jì)指針靜止在中央零刻度
D.開(kāi)關(guān)閉合后,只有滑動(dòng)變阻器的滑片P加速滑動(dòng),電流計(jì)指針才能偏轉(zhuǎn)
答案 A
解析 線圈A插入或拔出,都將造成在線圈B處磁場(chǎng)的變化,因此線圈B的磁通量變化,產(chǎn)生感應(yīng)電流,故A正確;開(kāi)關(guān)閉合和斷開(kāi)均能引起線圈B中磁通量的變化而產(chǎn)生感應(yīng)電流,故B錯(cuò)誤;開(kāi)關(guān)閉合后,只要移動(dòng)滑片P,線圈B中磁通量就會(huì)變化而產(chǎn)生感應(yīng)電流,故C、D錯(cuò)誤。
[變式1-2] (人教版選修3-2·P14·T7改編)如圖所示為感應(yīng)式發(fā)電機(jī),a、b、c、d是空間四個(gè)可用電刷與銅盤邊緣接觸的點(diǎn),O1、O2是銅盤軸線導(dǎo)線的接線端,M、N是電流表的接線端,現(xiàn)在將銅盤轉(zhuǎn)動(dòng),能觀察到感應(yīng)電流的是( )
A.將電流表的接線端M、N分別連接a、c位置
B.將電流表的接線端M、N分別連接O1、a位置
C.將電流表的接線端M、N分別連接O1、O2位置
D.將電流表的接線端M、N分別連接c、d位置
答案 B
解析 將銅盤看成無(wú)數(shù)個(gè)軸向銅條組成,當(dāng)銅盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),其切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),此時(shí)銅條相當(dāng)于電源,銅盤邊緣和中心相當(dāng)于電源的兩個(gè)極,則想要觀察到感應(yīng)電流,M、N應(yīng)分別接電源的兩個(gè)極,故B正確。
考點(diǎn)2 對(duì)楞次定律的理解及應(yīng)用
1.用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向
2.楞次定律中“阻礙”的含義
例2 如圖所示,水平面內(nèi)有兩條相互垂直且彼此絕緣的通電長(zhǎng)直導(dǎo)線,以它們?yōu)樽鴺?biāo)軸構(gòu)成一個(gè)平面直角坐標(biāo)系。四個(gè)相同的圓形閉合線圈在四個(gè)象限內(nèi)完全對(duì)稱放置,兩直導(dǎo)線中的電流大小與變化情況完全相同,電流方向如圖中所示,當(dāng)兩直導(dǎo)線中的電流都增大時(shí),四個(gè)線圈a、b、c、d中產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较蚋袘?yīng)電流的是( )
A.線圈a B.線圈b C.線圈c D.線圈d
解題探究 (1)如何判斷線圈a、b、c、d中磁通量?
提示:應(yīng)用安培定則判斷通電直導(dǎo)線周圍的磁場(chǎng),再疊加。
(2)兩直導(dǎo)線中電流增大時(shí),電流周圍的磁場(chǎng)如何變化?
提示:增強(qiáng)。
嘗試解答 選C。
由安培定則判斷出電流周圍的磁場(chǎng)方向,疊加后知線圈a中磁場(chǎng)方向垂直紙面向里,線圈c中磁場(chǎng)方向垂直紙面向外,b、d中磁場(chǎng)疊加后為零;當(dāng)兩直導(dǎo)線電流增大時(shí),由楞次定律判斷出線圈c中會(huì)產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流,線圈a中會(huì)產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流,b、d中不產(chǎn)生感應(yīng)電流,故C正確。
總結(jié)升華
電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的兩個(gè)磁場(chǎng)和一個(gè)電流
(1)原磁場(chǎng):引起電磁感應(yīng)現(xiàn)象的磁場(chǎng)。做題時(shí)需要首先明確原磁場(chǎng)分布特點(diǎn)(大小、方向)以及穿過(guò)閉合回路的磁場(chǎng)變化情況。
(2)感應(yīng)電流磁場(chǎng):感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng),阻礙原磁場(chǎng)的磁通量變化,根據(jù)“增反減同”可以判斷出感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向。
(3)感應(yīng)電流:在確定感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向后,再由安培定則判斷感應(yīng)電流的方向。
[變式2] (2018·南昌模擬)在自行車速度表中,條形磁鐵與車輪的輻條連接,線圈固定在車架上,使輪子每轉(zhuǎn)一圈磁鐵就移過(guò)它一次。當(dāng)磁鐵移過(guò)線圈時(shí),在線圈中感應(yīng)出一個(gè)電流脈沖。如圖所示中顯示了磁鐵正要移經(jīng)線圈。若以逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎?,選項(xiàng)中可能是所產(chǎn)生的電流脈沖的是( )
答案 C
解析 根據(jù)楞次定律,在磁鐵靠近線圈時(shí)線圈中產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流,在磁鐵遠(yuǎn)離線圈時(shí)線圈中產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流,也就是說(shuō),在線圈中感應(yīng)出的電流脈沖可能如C所示。
考點(diǎn)3 楞次定律推論的應(yīng)用
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(shuō)明如下:
例3 (2018·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(dòng)變阻器連接成如圖所示的電路。若將滑動(dòng)變阻器的滑片P向下滑動(dòng),下列表述正確的是( )
A.線圈a中將產(chǎn)生沿順時(shí)針?lè)较?俯視)的感應(yīng)電流
B.穿過(guò)線圈a的磁通量減小
C.線圈a有擴(kuò)張的趨勢(shì)
D.線圈a對(duì)水平桌面的壓力FN將增大
解題探究 (1)滑片P向下滑動(dòng),穿過(guò)線圈a的磁通量如何變化?
提示:變大。
(2)用楞次定律的推論判斷線圈如何阻礙這種變化?
提示:面積縮小或遠(yuǎn)離螺線管。
嘗試解答 選D。
當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向下滑動(dòng)時(shí),螺線管中的電流將增大,使穿過(guò)線圈a的磁通量變大,B錯(cuò)誤;由楞次定律可知,線圈a中將產(chǎn)生沿逆時(shí)針?lè)较?俯視)的感應(yīng)電流,并且線圈a有縮小和遠(yuǎn)離螺線管的趨勢(shì),線圈a對(duì)水平桌面的壓力FN將增大,故D正確,A、C錯(cuò)誤。
總結(jié)升華
[變式3] (2018·合肥質(zhì)檢)如圖所示,條形磁鐵用細(xì)線懸掛于O點(diǎn),一金屬圓環(huán)放置在O點(diǎn)正下方的水平絕緣桌面上?,F(xiàn)將磁鐵拉至左側(cè)某一高度后由靜止釋放,磁鐵在豎直面內(nèi)擺動(dòng),在其第一次擺至右側(cè)最高點(diǎn)的過(guò)程中,圓環(huán)始終靜止。則下列說(shuō)法正確的是( )
A.磁鐵始終受到圓環(huán)的斥力作用
B.圓環(huán)中的感應(yīng)電流方向保持不變
C.桌面對(duì)圓環(huán)始終有摩擦力作用
D.磁鐵在O點(diǎn)兩側(cè)最高點(diǎn)的重力勢(shì)能不相等
答案 D
解析 由楞次定律推論可知,磁鐵靠近圓環(huán)時(shí)受到斥力作用,遠(yuǎn)離圓環(huán)時(shí)受到引力作用,A錯(cuò)誤;磁鐵由釋放到第一次運(yùn)動(dòng)到右側(cè)最高點(diǎn)的過(guò)程中,穿過(guò)圓環(huán)的磁通量先增大后減小,由于穿過(guò)圓環(huán)的磁場(chǎng)方向不變,而磁通量的變化趨勢(shì)發(fā)生了改變,因此感應(yīng)電流的方向發(fā)生變化,B錯(cuò)誤;分析可知,在磁鐵豎直向下時(shí)圓環(huán)內(nèi)的磁通量達(dá)到最大,此時(shí)桌面對(duì)圓環(huán)無(wú)摩擦力作用,C錯(cuò)誤;由楞次定律推論可知,感應(yīng)電流總是阻礙磁鐵的相對(duì)運(yùn)動(dòng),感應(yīng)電流對(duì)磁鐵的作用力總是阻力,因此磁鐵在右側(cè)的最高點(diǎn)比釋放點(diǎn)低,則磁鐵在兩側(cè)最高點(diǎn)的重力勢(shì)能不相等,D正確。
考點(diǎn)4 三定則一定律的綜合應(yīng)用
1.“三個(gè)定則一個(gè)定律”的比較
以上定則或定律中,“因電而動(dòng)”用左手定則,“因動(dòng)生電”用右手定則;“因電生磁”用安培定則,“因磁生電”用楞次定律或右手定則。
2.相互聯(lián)系
(1)應(yīng)用楞次定律時(shí),一般要用到安培定則。
(2)研究感應(yīng)電流受到的安培力時(shí),一般先用右手定則確定電流方向,再用左手定則確定安培力的方向,有時(shí)也可以直接應(yīng)用楞次定律的推論確定。
例4 (多選)如圖所示,水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動(dòng)的金屬棒PQ、MN,MN的左邊有一閉合電路,當(dāng)PQ在外力的作用下運(yùn)動(dòng)時(shí),MN向右運(yùn)動(dòng),則PQ所做的運(yùn)動(dòng)可能是( )
A.向右加速運(yùn)動(dòng) B.向左加速運(yùn)動(dòng)
C.向右減速運(yùn)動(dòng) D.向左減速運(yùn)動(dòng)
解題探究 (1)如何判斷MN所在處的磁場(chǎng)方向?
提示:MN處的磁場(chǎng)由ab中電流產(chǎn)生,用安培定則判斷。
(2)由MN的運(yùn)動(dòng)方向,如何確定MN中的電流方向?
提示:用左手定則確定。
(3)L1中磁場(chǎng)方向如何判定?
提示:與L2的磁場(chǎng)方向一致,L2中磁場(chǎng)方向由PQ切割磁感線方向決定,應(yīng)用右手定則判斷。
嘗試解答 選BC。
MN向右運(yùn)動(dòng),說(shuō)明MN受到向右的安培力,因?yàn)閍b在MN處的磁場(chǎng)垂直紙面向里MN中的感應(yīng)電流由M→NL1中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向上;若L2中磁場(chǎng)方向向上減弱PQ中電流為Q→P且減小向右減速運(yùn)動(dòng);若L2中磁場(chǎng)方向向下增強(qiáng)PQ中電流為P→Q且增大向左加速運(yùn)動(dòng),故選B、C。
總結(jié)升華
在二次感應(yīng)現(xiàn)象中,“程序法”和“逆向推理法”的選擇
(1)如果已知二次感應(yīng)后的結(jié)果,要判斷導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)情況或磁場(chǎng)的變化,可選擇逆向推理法。
①首先依據(jù)二次感應(yīng)產(chǎn)生的效應(yīng),判斷二次感應(yīng)電流的方向。
②其次應(yīng)用安培定則,判斷二次感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁通量的方向,明確它是阻礙第一個(gè)感應(yīng)磁場(chǎng)變化的。
③然后根據(jù)楞次定律,得出第一個(gè)感應(yīng)磁場(chǎng)可能的方向及相應(yīng)的變化,從而得到引起磁場(chǎng)變化的電流的方向與變化。
④最后依據(jù)電流的方向與變化,判斷導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)的方向與速度。
(2)也可以按選項(xiàng)中的某一選項(xiàng)用“程序法”來(lái)判斷與結(jié)果是否相符合。
[變式4] (多選)如圖所示,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中放有一與線圈D相連接的平行導(dǎo)軌,要使放在線圈D中的線圈A(A、D兩線圈同心共面)各處受到沿半徑方向指向圓心的力,金屬棒MN的運(yùn)動(dòng)情況可能是( )
A.勻速向右 B.加速向左 C.加速向右 D.減速向左
答案 BC
解析 假設(shè)MN向右運(yùn)動(dòng),由右手定則可知MN中的電流方向?yàn)镹→M,在D中產(chǎn)生磁場(chǎng),由安培定則可知磁場(chǎng)方向垂直紙面向外,如果MN加速向右運(yùn)動(dòng),則MN中電流增大,ΦA(chǔ)增大,由楞次定律可知,A有收縮的趨勢(shì);如果MN勻速向右運(yùn)動(dòng),則MN中的電流不變,ΦA(chǔ)不變,由楞次定律可知,A沒(méi)有收縮的趨勢(shì),故C正確,A錯(cuò)誤。假設(shè)MN向左運(yùn)動(dòng),可知MN中的電流方向?yàn)镸→N,由安培定則可知,D中磁場(chǎng)方向垂直紙面向里,若MN加速向左運(yùn)動(dòng),則MN中電流增大,A有收縮的趨勢(shì);若MN減速向左運(yùn)動(dòng),則MN中電流減小,A有擴(kuò)張的趨勢(shì),B正確,D錯(cuò)誤。
高考模擬 隨堂集訓(xùn)
1. (2017·江蘇高考)如圖所示,兩個(gè)單匝線圈a、b的半徑分別為r和2r。圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)B的邊緣恰好與a線圈重合,則穿過(guò)a、b兩線圈的磁通量之比為( )
A.1∶1 B.1∶2 C.1∶4 D.4∶1
答案 A
解析 根據(jù)Φ=BS,S為有磁場(chǎng)區(qū)域的面積,且與磁場(chǎng)方向垂直,因此a、b兩線圈的有效面積相等,故磁通量之比Φa∶Φb=1∶1,A正確。
2.(2018·全國(guó)卷Ⅰ)(多選)如圖,兩個(gè)線圈繞在同一根鐵芯上,其中一線圈通過(guò)開(kāi)關(guān)與電源連接,另一線圈與遠(yuǎn)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(kāi)關(guān)未閉合時(shí)小磁針處于靜止?fàn)顟B(tài)。下列說(shuō)法正確的是( )
A.開(kāi)關(guān)閉合后的瞬間,小磁針的N極朝垂直紙面向里的方向轉(zhuǎn)動(dòng)
B.開(kāi)關(guān)閉合并保持一段時(shí)間后,小磁針的N極指向垂直紙面向里的方向
C.開(kāi)關(guān)閉合并保持一段時(shí)間后,小磁針的N極指向垂直紙面向外的方向
D.開(kāi)關(guān)閉合并保持一段時(shí)間再斷開(kāi)后的瞬間,小磁針的N極朝垂直紙面向外的方向轉(zhuǎn)動(dòng)
答案 AD
解析 小磁針的N極的指向?yàn)樵撎幋艌?chǎng)的方向。開(kāi)關(guān)閉合后的瞬間,通過(guò)右邊線圈的電流增大,在鐵芯中產(chǎn)生由北向南的磁場(chǎng)增大,通過(guò)左側(cè)的線圈的磁通量增大,根據(jù)楞次定律和安培定則可以判斷,直導(dǎo)線的電流從南流向北,再根據(jù)安培定則可以判斷,直導(dǎo)線電流在小磁針處的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里,小磁針N極向里轉(zhuǎn)動(dòng),A正確;開(kāi)關(guān)閉合并保持一段時(shí)間后,通過(guò)左側(cè)線圈的磁通量不變,不會(huì)產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象,所以直導(dǎo)線無(wú)感應(yīng)電流流過(guò),小磁針在地磁場(chǎng)作用下恢復(fù)原指向,B、C錯(cuò)誤;開(kāi)關(guān)閉合并保持一段時(shí)間再斷開(kāi)后的瞬間,通過(guò)左側(cè)線圈的磁通量減小,直導(dǎo)線產(chǎn)生由北流向南的電流,則小磁針N極向外轉(zhuǎn)動(dòng),D正確。
3. (2017·全國(guó)卷Ⅲ)如圖,在方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一U形金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌平面與磁場(chǎng)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(yùn)動(dòng),在運(yùn)動(dòng)開(kāi)始的瞬間,關(guān)于感應(yīng)電流的方向,下列說(shuō)法正確的是( )
A.PQRS中沿順時(shí)針?lè)较颍琓中沿逆時(shí)針?lè)较?
B.PQRS中沿順時(shí)針?lè)较?,T中沿順時(shí)針?lè)较?
C.PQRS中沿逆時(shí)針?lè)较?,T中沿逆時(shí)針?lè)较?
D.PQRS中沿逆時(shí)針?lè)较?,T中沿順時(shí)針?lè)较?
答案 D
解析 金屬桿PQ突然向右運(yùn)動(dòng),在運(yùn)動(dòng)開(kāi)始的瞬間,閉合回路PQRS中磁場(chǎng)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(chǎng)垂直紙面向外,由安培定則可判斷感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針;由于閉合回路PQRS中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外,與原磁場(chǎng)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(chǎng)方向垂直紙面向里,由安培定則可知T中感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針,D正確。
4. (2017·全國(guó)卷Ⅰ)掃描隧道顯微鏡(STM)可用來(lái)探測(cè)樣品表面原子尺度上的形貌。為了有效隔離外界振動(dòng)對(duì)STM的擾動(dòng),在圓底盤周邊沿其徑向?qū)ΨQ地安裝若干對(duì)紫銅薄板,并施加磁場(chǎng)來(lái)快速衰減其微小振動(dòng),如圖所示。無(wú)擾動(dòng)時(shí),按下列四種方案對(duì)紫銅薄板施加恒磁場(chǎng);出現(xiàn)擾動(dòng)后,對(duì)于紫銅薄板上下及左右振動(dòng)的衰減最有效的方案是( )
答案 A
解析 底盤上的紫銅薄板出現(xiàn)擾動(dòng)時(shí),其擾動(dòng)方向不確定,在選項(xiàng)C這種情況下,紫銅薄板出現(xiàn)上下或左右擾動(dòng)時(shí),穿過(guò)薄板的磁通量難以改變,不能發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象,沒(méi)有阻尼效應(yīng);在選項(xiàng)B、D這兩種情況下,紫銅薄板出現(xiàn)上下擾動(dòng)時(shí),也沒(méi)有發(fā)生電磁阻尼現(xiàn)象;在選項(xiàng)A這種情況下,紫銅薄板出現(xiàn)上下或左右擾動(dòng)時(shí),都發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象,產(chǎn)生電磁阻尼效應(yīng),選項(xiàng)A正確。
5. (2017·天津高考)如圖所示,兩根平行金屬導(dǎo)軌置于水平面內(nèi),導(dǎo)軌之間接有電阻R。金屬棒ab與兩導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸,整個(gè)裝置放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌平面向下?,F(xiàn)使磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻減小,ab始終保持靜止,下列說(shuō)法正確的是( )
A.a(chǎn)b中的感應(yīng)電流方向由b到a
B.a(chǎn)b中的感應(yīng)電流逐漸減小
C.a(chǎn)b所受的安培力保持不變
D.a(chǎn)b所受的靜摩擦力逐漸減小
答案 D
解析 根據(jù)楞次定律,ab中感應(yīng)電流方向由a到b,故A錯(cuò)誤;根據(jù)E=·S,因?yàn)楹愣?,所以E恒定,根據(jù)I=知,回路中的感應(yīng)電流恒定,故B錯(cuò)誤;根據(jù)F=BIl,由于B減小,安培力F減小,故C錯(cuò)誤;根據(jù)平衡條件,靜摩擦力f=F,故靜摩擦力減小,故D正確。
配套課時(shí)作業(yè)
時(shí)間:45分鐘 滿分:100分
一、選擇題(本題共13小題,每小題7分,共91分。其中1~8為單選,9~13為多選)
1.如圖所示,一水平放置的N匝矩形線框面積為S,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向斜向上,與水平面成30°角,現(xiàn)若使矩形框以左邊的一條邊為軸轉(zhuǎn)到豎直的虛線位置,則此過(guò)程中磁通量的改變量的大小是( )
A.BS B.NBS
C.BS D.NBS
答案 C
解析 磁通量與匝數(shù)無(wú)關(guān),Φ=BS中,B與S必須垂直。初態(tài)Φ1=Bsinθ·S,末態(tài)Φ2=-Bcosθ·S,磁通量的變化量大小ΔΦ=|Φ2-Φ1|=|BS(-cos30°-sin30°)|=BS,所以應(yīng)選C項(xiàng)。
2.下列圖中能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是( )
答案 B
解析 根據(jù)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件:A中,電路沒(méi)閉合,無(wú)感應(yīng)電流;B中,電路閉合,且垂直磁感線的閉合回路的面積增大,即閉合電路的磁通量增大,有感應(yīng)電流;C中,穿過(guò)閉合線圈的磁感線相互抵消,磁通量恒為零,無(wú)感應(yīng)電流;D中,閉合回路中的磁通量不發(fā)生變化,無(wú)感應(yīng)電流。故選B。
3.如圖甲所示,在同一平面內(nèi)有兩個(gè)絕緣金屬細(xì)圓環(huán)A、B,兩環(huán)重疊部分的面積為圓環(huán)A面積的一半,圓環(huán)B中電流i隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示,以圖甲中圓環(huán)B中所示的電流方向?yàn)樨?fù)方向,則A環(huán)中( )
A.沒(méi)有感應(yīng)電流
B.有逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流
C.有順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流
D.感應(yīng)電流先沿順時(shí)針?lè)较?,后沿逆時(shí)針?lè)较?
答案 B
解析 由于B環(huán)中的電流發(fā)生變化,A環(huán)中的磁通量發(fā)生變化,所以A環(huán)中有感應(yīng)電流,A錯(cuò)誤;根據(jù)楞次定律和安培定則知,B環(huán)中的磁通量先垂直紙面向外減少,后垂直紙面向里增多,故A環(huán)中產(chǎn)生沿逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流,B正確,C、D錯(cuò)誤。
4.某磁場(chǎng)的磁感線如圖所示,有一銅線圈由A位置下落至B位置,在下落的過(guò)程中,自上往下看,線圈中感應(yīng)電流的方向( )
A.始終沿順時(shí)針
B.始終沿逆時(shí)針
C.先沿順時(shí)針再沿逆時(shí)針
D.先沿逆時(shí)針再沿順時(shí)針
答案 C
解析 線圈由A位置下落至O位置的過(guò)程中,向上的磁通量增大,由O位置下落至B位置的過(guò)程中,向上的磁通量減小,根據(jù)楞次定律可知線圈中感應(yīng)電流的方向(自上往下看)先沿順時(shí)針后沿逆時(shí)針,故C正確。
5. (2016·海南高考)如圖,一圓形金屬環(huán)與兩固定的平行長(zhǎng)直導(dǎo)線在同一豎直平面內(nèi),環(huán)的圓心與兩導(dǎo)線距離相等,環(huán)的直徑小于兩導(dǎo)線間距。兩導(dǎo)線中通有大小相等、方向向下的恒定電流。若( )
A.金屬環(huán)向上運(yùn)動(dòng),則環(huán)上的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较?
B.金屬環(huán)向下運(yùn)動(dòng),則環(huán)上的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较?
C.金屬環(huán)向左側(cè)直導(dǎo)線靠近,則環(huán)上的感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?
D.金屬環(huán)向右側(cè)直導(dǎo)線靠近,則環(huán)上的感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?
答案 D
解析 金屬環(huán)向上或向下運(yùn)動(dòng)時(shí)穿過(guò)金屬環(huán)的磁通量不變,由產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件可知A、B錯(cuò)誤;金屬環(huán)向左側(cè)直導(dǎo)線靠近,穿過(guò)金屬環(huán)的合磁通量向外并且增強(qiáng),根據(jù)楞次定律可知,環(huán)上的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较?,C錯(cuò)誤;金屬環(huán)向右側(cè)直導(dǎo)線靠近,穿過(guò)金屬環(huán)的合磁通量向里并且增強(qiáng),則環(huán)上的感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较颍珼正確。
6.(2018·湖南部分重點(diǎn)中學(xué)演練)如圖所示,磁場(chǎng)方向垂直紙面向里,金屬導(dǎo)軌EF、CD在豎直平面內(nèi)水平平行放置,EF、CD通過(guò)繞在豎直放置的鐵芯上的導(dǎo)線連接,鐵芯正上方有一水平放置的金屬環(huán),金屬桿AB豎直放置,與導(dǎo)軌EF、CD垂直且始終接觸良好,當(dāng)金屬桿AB突然向右運(yùn)動(dòng)時(shí),下列說(shuō)法正確的是( )
A.AB中電流由A到B,鐵芯中磁場(chǎng)豎直向上,環(huán)中有順時(shí)針的電流(俯視)
B.AB中電流由A到B,鐵芯中磁場(chǎng)豎直向下,環(huán)中有順時(shí)針的電流(俯視)
C.AB中電流由B到A,鐵芯中磁場(chǎng)豎直向下,環(huán)中有逆時(shí)針的電流(俯視)
D.AB中電流由B到A,鐵芯中磁場(chǎng)豎直向上,環(huán)中有逆時(shí)針的電流(俯視)
答案 C
解析 當(dāng)金屬桿AB突然向右運(yùn)動(dòng)時(shí),由右手定則可知電流由B到A,由右手螺旋定則可知鐵芯中的磁場(chǎng)方向向下,因金屬桿AB由靜止開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng),金屬環(huán)中的磁通量增加,由楞次定律可知金屬環(huán)中的感應(yīng)電流將產(chǎn)生向上的磁場(chǎng),即環(huán)中有逆時(shí)針?lè)较螂娏?俯視),C正確,A、B、D錯(cuò)誤。
7.(2018·四川期中)如圖所示為安檢門原理圖,左邊門框中有一通電線圈,右邊門框中有一接收線圈。工作過(guò)程中某段時(shí)間通電線圈中存在如圖順時(shí)針?lè)较蚓鶆蛟龃蟮碾娏?,則( )
A.無(wú)金屬片通過(guò)時(shí),接收線圈中的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針
B.無(wú)金屬片通過(guò)時(shí),接收線圈中的感應(yīng)電流增大
C.有金屬片通過(guò)時(shí),接收線圈中的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針
D.有金屬片通過(guò)時(shí),接收線圈中的感應(yīng)電流大小發(fā)生變化
答案 D
解析 無(wú)金屬片通過(guò)時(shí),接收線圈中向右的磁通量增大,產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较螂娏?,且電流大小恒定,故A、B錯(cuò)誤。有金屬片通過(guò)時(shí),金屬片中產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流,將空間中的磁場(chǎng)的變化削弱一些,引起接收線圈中的感應(yīng)電流大小發(fā)生變化,故C錯(cuò)誤,D正確。
8.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(fù)電荷,在A的正上方用絕緣絲線懸掛一個(gè)金屬圓環(huán)B,使B的環(huán)面水平且與圓盤面平行,其軸線與膠木圓盤A的軸線OO′重合,現(xiàn)使膠木圓盤A由靜止開(kāi)始繞其軸線OO′按箭頭所示方向加速轉(zhuǎn)動(dòng),則( )
A.金屬環(huán)B的面積有擴(kuò)大的趨勢(shì),絲線受到的拉力增大
B.金屬環(huán)B的面積有縮小的趨勢(shì),絲線受到的拉力減小
C.金屬環(huán)B的面積有擴(kuò)大的趨勢(shì),絲線受到的拉力減小
D.金屬環(huán)B的面積有縮小的趨勢(shì),絲線受到的拉力增大
答案 B
解析 膠木圓盤A由靜止開(kāi)始繞其軸線OO′按箭頭所示方向加速轉(zhuǎn)動(dòng),形成環(huán)形電流,環(huán)形電流的大小逐漸增大,根據(jù)右手螺旋定則知,通過(guò)圓環(huán)B的磁通量向下,且增大,根據(jù)楞次定律推論可知,金屬圓環(huán)的面積有縮小的趨勢(shì),且有向上的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì),所以絲線受到的拉力減小,B正確,A、C、D錯(cuò)誤。
9.(2018·湖北八校二聯(lián))已知地磁場(chǎng)類似于條形磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng),地磁N極位于地理南極附近。如圖所示,在湖北某中學(xué)實(shí)驗(yàn)室的水平桌面上,放置邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形閉合導(dǎo)體線框abcd,線框的ad邊沿南北方向,ab邊沿東西方向,下列說(shuō)法正確的是( )
A.若使線框向東平移,則a點(diǎn)電勢(shì)比d點(diǎn)電勢(shì)低
B.若使線框向北平移,則a點(diǎn)電勢(shì)等于b點(diǎn)電勢(shì)
C.若以ad邊為軸,將線框向上翻轉(zhuǎn)90°,則翻轉(zhuǎn)過(guò)程線框中電流方向始終為adcba方向
D.若以ab邊為軸,將線框向上翻轉(zhuǎn)90°,則翻轉(zhuǎn)過(guò)程線框中電流方向始終為adcba方向
答案 AC
解析 地球北半部的磁場(chǎng)方向由南向北斜向下,可分解為水平向北和豎直向下兩個(gè)分量。若線框向東平移,根據(jù)右手定則可知a點(diǎn)電勢(shì)低于d點(diǎn)電勢(shì),A正確;若線框向北平移,根據(jù)右手定則可知a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì),B錯(cuò)誤;若以ad邊為軸,將線框向上翻轉(zhuǎn)90°,根據(jù)楞次定律及安培定則可知翻轉(zhuǎn)過(guò)程線框中的電流方向始終為adcba方向,C正確;若以ab邊為軸,將線框向上翻轉(zhuǎn)90°,穿過(guò)線框的磁通量先增大后減小,根據(jù)楞次定律及安培定則可知,翻轉(zhuǎn)過(guò)程線框中的電流方向?yàn)橄妊豠bcda方向再沿adcba方向,故D錯(cuò)誤。
10.(2018·菏澤一模)如圖甲所示,螺線管內(nèi)有一平行于軸線的磁場(chǎng),規(guī)定圖中箭頭所示方向?yàn)榇鸥袘?yīng)強(qiáng)度B的正方向,螺線管與U形導(dǎo)線框cdef相連,導(dǎo)線框cdef內(nèi)有一半徑很小的金屬圓環(huán)L,圓環(huán)面積為S,圓環(huán)與導(dǎo)線框cdef在同一平面內(nèi)。當(dāng)螺線管內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間按圖乙所示規(guī)律變化時(shí),下列說(shuō)法中正確的是( )
A.在t1時(shí)刻,金屬圓環(huán)L內(nèi)的磁通量最大,最大值
Φm=B0S
B.在t2時(shí)刻,金屬圓環(huán)L內(nèi)的磁通量最大
C.在t1~t2時(shí)間內(nèi),金屬圓環(huán)L有擴(kuò)張的趨勢(shì)
D.在t1~t2時(shí)間內(nèi),金屬圓環(huán)L內(nèi)有順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流
答案 BD
解析 當(dāng)螺線管內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間按圖乙所示規(guī)律變化時(shí),在導(dǎo)線框cdef內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流,在t1時(shí)刻,螺線管內(nèi)磁通量的變化率為零,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零,感應(yīng)電流為零,金屬圓環(huán)L內(nèi)的磁通量為零,A錯(cuò)誤;在t2時(shí)刻,螺線管內(nèi)磁通量的變化率最大,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,感應(yīng)電流最大,金屬圓環(huán)L內(nèi)的磁通量最大,B正確;在t1~t2時(shí)間內(nèi),螺線管內(nèi)磁通量減小,磁通量的變化率逐漸增大,則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)逐漸增大,感應(yīng)電流逐漸增大,由楞次定律及安培定則,導(dǎo)線框cdef內(nèi)有逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流,感應(yīng)電流逐漸增大,金屬圓環(huán)L內(nèi)磁通量增大,根據(jù)楞次定律及安培定則,金屬圓環(huán)L內(nèi)有順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流,金屬圓環(huán)L有收縮的趨勢(shì),C錯(cuò)誤,D正確。
11. 如圖是某電磁沖擊鉆的原理圖,若突然發(fā)現(xiàn)鉆頭M向右運(yùn)動(dòng),則可能是( )
A.開(kāi)關(guān)S閉合瞬間
B.開(kāi)關(guān)S由閉合到斷開(kāi)的瞬間
C.開(kāi)關(guān)S是閉合的,滑動(dòng)變阻器滑片P向左迅速滑動(dòng)
D.開(kāi)關(guān)S是閉合的,滑動(dòng)變阻器滑片P向右迅速滑動(dòng)
答案 AC
解析 當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí),左線圈上有了電流,產(chǎn)生磁場(chǎng),而對(duì)于右線圈來(lái)說(shuō),磁通量增加,由楞次定律可知,為了阻礙磁通量的增加,鉆頭M向右運(yùn)動(dòng)遠(yuǎn)離左邊線圈,故A正確;當(dāng)開(kāi)關(guān)S由閉合到斷開(kāi)的瞬間,穿過(guò)右線圈的磁通量要減少,為了阻礙磁通量的減少,鉆頭M要向左運(yùn)動(dòng)靠近左邊的線圈,故B錯(cuò)誤;開(kāi)關(guān)S閉合時(shí),當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片P向左迅速滑動(dòng)時(shí),回路的電阻減小,回路的電流增大,產(chǎn)生的磁場(chǎng)增強(qiáng),穿過(guò)右線圈的磁通量增大,為了阻礙磁通量的增加,鉆頭M向右運(yùn)動(dòng)遠(yuǎn)離左邊線圈,故C正確;當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向右迅速滑動(dòng)時(shí),回路的電阻增大,回路的電流減小,產(chǎn)生的磁場(chǎng)減弱,穿過(guò)右邊線圈的磁通量減少,為了阻礙磁通量的減少,鉆頭M向左運(yùn)動(dòng)靠近左邊線圈,故D錯(cuò)誤。
12.(2018·廣西二模)水平光滑的桌面內(nèi)固定一足夠長(zhǎng)的直導(dǎo)線,并通入如圖所示的恒定電流,兩個(gè)相同的正方形線框abcd和efgh到導(dǎo)線的距離相等,兩個(gè)線框間產(chǎn)生的電磁現(xiàn)象忽略不計(jì),現(xiàn)分別給兩個(gè)線框豎直向下和水平向右的速度v,下列判斷正確的是( )
A.線框abcd做勻速直線運(yùn)動(dòng),線框efgh做減速直線運(yùn)動(dòng)
B.剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)瞬間bc邊與eh邊所受安培力的大小相等
C.線框efgh運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生沿順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流
D.線框abcd運(yùn)動(dòng)過(guò)程中a點(diǎn)的電勢(shì)比b點(diǎn)低
答案 AD
解析 通電直導(dǎo)線周圍的磁場(chǎng)為非勻強(qiáng)磁場(chǎng),離導(dǎo)線越近,磁場(chǎng)越強(qiáng),線框abcd和efgh所在位置的磁場(chǎng)分別垂直紙面向里和向外。abcd向下運(yùn)動(dòng),始終與導(dǎo)線的距離相等,穿過(guò)線框的磁通量不變,不產(chǎn)生感應(yīng)電流,沒(méi)有安培力,故線框abcd做勻速直線運(yùn)動(dòng),但是ab邊在切割磁感線,由右手定則判斷出a點(diǎn)的電勢(shì)比b點(diǎn)低。線框efgh在遠(yuǎn)離導(dǎo)線的過(guò)程中,向外的磁場(chǎng)減弱,由楞次定律和右手螺旋定則可判斷出線框產(chǎn)生沿逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流,并受到向左的安培力,做減速直線運(yùn)動(dòng)。綜上,A、D正確,B、C錯(cuò)誤。
13.圖甲中bacd為導(dǎo)體做成的框架,其平面與水平面成θ角,質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒PQ與ab、cd接觸良好,回路的電阻為R,整個(gè)裝置放在垂直于框架平面的變化的磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化如圖乙,導(dǎo)體棒PQ始終靜止,在0~t1時(shí)間內(nèi)( )
A.導(dǎo)體棒PQ所受安培力的方向始終沿軌道斜面向上
B.導(dǎo)體棒PQ所受安培力的方向始終沿軌道斜面向下
C.導(dǎo)體棒PQ受到的摩擦力可能一直增大
D.導(dǎo)體棒PQ受到的摩擦力可能先減小后增大
答案 CD
解析 在0~t1時(shí)間內(nèi),磁感應(yīng)強(qiáng)度B先減小后反向增大,穿過(guò)PQca回路的磁通量先減小后反向增大,由楞次定律可知,當(dāng)回路磁通量均勻減小時(shí),產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電流,回路面積有擴(kuò)大趨勢(shì),導(dǎo)體棒PQ受到的安培力沿軌道斜面向上,安培力的大小FA=BIL=IL(B0-kt),隨磁感應(yīng)強(qiáng)度B的減小而減小,導(dǎo)體棒PQ受到的靜摩擦力在t=0時(shí)若沿斜面向下,則靜摩擦力隨B的減小先減小后反向增大;在t=0時(shí)靜摩擦力若沿斜面向上,則靜摩擦力隨B的減小而增大。當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B反向增大時(shí),回路磁通量增大,回路面積有縮小的趨勢(shì),導(dǎo)體棒PQ受到的安培力沿斜面向下,且隨磁感應(yīng)強(qiáng)度B的增大而增大,導(dǎo)體棒PQ受到的靜摩擦力Ff=mgsinθ+BIL也隨之增大。因此安培力在磁感應(yīng)強(qiáng)度B減小到0之前沿斜面向上,反向增大時(shí)沿斜面向下,靜摩擦力有可能一直增大,也可能先減小后增大,C、D正確,A、B錯(cuò)誤。
二、非選擇題(共9分)
14.如圖所示裝置中,cd桿光滑且原來(lái)靜止,當(dāng)ab桿________________運(yùn)動(dòng)時(shí),cd桿將向右移動(dòng)。
答案 向右加速或向左減速
解析 cd桿向右移動(dòng),說(shuō)明受向右的安培力,由左手定則可知cd桿中的電流c→d,由安培定則可知L2中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向豎直向上。如果與原磁場(chǎng)方向相同,則Φ減小,L1中的電流減小,ab桿減速,L1中磁場(chǎng)方向豎直向下,由安培定則可知ab桿中電流b→a,由右手定則可知ab桿向左切割磁感線,即ab桿向左減速運(yùn)動(dòng)。如果與原磁場(chǎng)方向相反,同理分析可知ab桿向右加速。
28