浙江省高中物理 第四章 電磁感應(yīng) 第4課時(shí) 習(xí)題課：楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用課件 新人教版選修32.ppt

第4課時(shí)習(xí)題課 楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用 一 楞次定律的應(yīng)用方法1 增反減同 法 感應(yīng)電流的磁場(chǎng) 總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量 原磁場(chǎng)磁通量 的變化 1 當(dāng)原磁場(chǎng)磁通量增加時(shí) 感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向相反 2 當(dāng)原磁場(chǎng)磁通量減少時(shí) 感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相同 口訣記為 增反減同 例1 如圖1所示 一根條形磁鐵自左向右穿過一個(gè)閉合螺線管 則電路中 圖1a 始終有感應(yīng)電流自a向b流過電流表gb 始終有感應(yīng)電流自b向a流過電流表gc 先有a g b方向的感應(yīng)電流 后有b g a方向的感應(yīng)電流d 將不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流 解析當(dāng)條形磁鐵進(jìn)入螺線管的時(shí)候 閉合線圈中的磁通量增加 當(dāng)條形磁鐵穿出螺線管時(shí) 閉合線圈中的磁通量減少 根據(jù)增反減同可知 感應(yīng)電流的方向先為a g b 后為b g v 選項(xiàng)c正確 答案c 跟蹤訓(xùn)練1 如圖2所示 aoc是光滑的金屬軌道 ao沿豎直方向 oc沿水平方向 pq是一根金屬直桿立在導(dǎo)軌上 直桿從圖示位置由靜止開始在重力作用下運(yùn)動(dòng) 運(yùn)動(dòng)過程中q端始終在oc上 空間存在著垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 則在pq桿滑動(dòng)的過程中 下列判斷正確的是 圖2a 感應(yīng)電流的方向始終是由p qb 感應(yīng)電流的方向先是由p q 后是由q p c pq受磁場(chǎng)力的方向垂直于桿向左d pq受磁場(chǎng)力的方向先垂直于桿向右 后垂直于桿向左解析在pq桿滑動(dòng)的過程中 桿與導(dǎo)軌所圍成的三角形面積先增大后減小 三角形poq內(nèi)的磁通量先增大后減小 由 增反減同 法可知 感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向先向里后向外 感應(yīng)電流的方向先由p q 后由q p b項(xiàng)正確 a項(xiàng)錯(cuò)誤 再由pq中電流方向及左手定則可判斷c d項(xiàng)錯(cuò)誤 答案b 2 來拒去留 法 導(dǎo)體與磁場(chǎng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象時(shí) 產(chǎn)生的感應(yīng)電流的導(dǎo)體受到磁場(chǎng)的安培力 這個(gè)安培力會(huì) 阻礙 相對(duì)運(yùn)動(dòng) 口訣記為 來拒去留 圖3a 向右擺動(dòng)b 向左擺動(dòng)c 靜止d 無法判定解析根據(jù)產(chǎn)生感應(yīng)電流的導(dǎo)體所受安培力阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)的 來拒去留 法判斷知 銅環(huán)的運(yùn)動(dòng)情況是向右擺動(dòng) 故選項(xiàng)a正確 答案a 例2 如圖3所示 當(dāng)磁鐵突然向銅環(huán)運(yùn)動(dòng)時(shí) 銅環(huán)的運(yùn)動(dòng)情況是 跟蹤訓(xùn)練2 如圖4所示 閉合導(dǎo)體環(huán)固定 條形磁鐵s極向下以初速度v0沿過導(dǎo)體環(huán)圓心的豎直線下落并穿過導(dǎo)體環(huán) 不計(jì)空氣阻力 下列關(guān)于導(dǎo)體環(huán)中感應(yīng)電流方向 俯視 和條形磁鐵加速度的說法正確的是 a 感應(yīng)電流方向先順時(shí)針再逆時(shí)針b 感應(yīng)電流方向一直沿順時(shí)針方向c 靠近導(dǎo)體環(huán)時(shí)條形磁鐵加速度小于gd 遠(yuǎn)離導(dǎo)體環(huán)時(shí)條形磁鐵加速度大于g 圖4 解析從 阻礙磁通量變化 來看 原磁場(chǎng)方向向上 磁感應(yīng)強(qiáng)度大小是先增后減 感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向先向下后向上 感應(yīng)電流方向先順時(shí)針后逆時(shí)針 選項(xiàng)a正確 b錯(cuò)誤 從 阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng) 來看 先排斥后吸引 條形磁鐵加速度都小于g 選項(xiàng)c正確 d錯(cuò)誤 答案ac 3 增縮減擴(kuò) 法當(dāng)閉合電路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生時(shí) 閉合電路的各部分導(dǎo)線就會(huì)受到安培力作用 會(huì)使閉合電路的面積有變化 或有變化趨勢(shì) 1 若原磁通量增加 則通過減小有效面積起到阻礙的作用 2 若原磁通量減小 則通過增大有效面積起到阻礙的作用 口訣記為 增縮減擴(kuò) 溫馨提示本方法適用于磁感線單方向穿過閉合回路的情況 例3 如圖5所示 在載流直導(dǎo)線近旁固定有兩平行光滑導(dǎo)軌a b 導(dǎo)軌與直導(dǎo)線平行且在同一水平面內(nèi) 在導(dǎo)軌上有兩可自由滑動(dòng)的導(dǎo)體ab和cd 當(dāng)載流直導(dǎo)線中的電流逐漸增強(qiáng)時(shí) 導(dǎo)體ab和cd的運(yùn)動(dòng)情況是 a 一起向左運(yùn)動(dòng)b 一起向右運(yùn)動(dòng)c ab和cd相向運(yùn)動(dòng) 相互靠近d ab和cd相背運(yùn)動(dòng) 相互遠(yuǎn)離解析當(dāng)載流直導(dǎo)線中的電流逐漸增強(qiáng)時(shí) 穿過閉合回路的磁通量增大 根據(jù) 增縮減擴(kuò) 法可知 導(dǎo)體ab和cd所圍的面積減小 則兩者相向運(yùn)動(dòng) 故選項(xiàng)c正確 答案c 圖5 跟蹤訓(xùn)練3 2017 寧波效實(shí)中學(xué)模擬考試 一種具有獨(dú)特屬性的新型合金能夠?qū)崮苤苯愚D(zhuǎn)化為電能 具體而言 只要略微提高溫度 這種合金會(huì)從非磁性合金變成強(qiáng)磁性合金 從而在環(huán)繞它的線圈中產(chǎn)生電流 其簡(jiǎn)化模型如圖6所示 m為圓柱形合金材料 n為線圈 套在圓柱形合金材料上 線圈的半徑大于合金材料的半徑 現(xiàn)對(duì)m進(jìn)行加熱 假設(shè)m變?yōu)閺?qiáng)磁性合金時(shí) 磁感線在m內(nèi)沿軸線方向 則 圖6 a n中將產(chǎn)生逆時(shí)針方向的電流b n中將產(chǎn)生順時(shí)針方向的電流c n線圈有收縮的趨勢(shì)d n線圈有擴(kuò)張的趨勢(shì)解析當(dāng)對(duì)m加熱使其溫度升高時(shí) m從非磁性合金變?yōu)閺?qiáng)磁性合金 穿過n的磁通量增加 根據(jù) 增縮減擴(kuò) 法可知 n有擴(kuò)張的趨勢(shì)才能使穿過n的磁通量減少 選項(xiàng)c錯(cuò)誤 選項(xiàng)d正確 由于不知m的磁場(chǎng)方向 故不能判斷n中感應(yīng)電流的方向 選項(xiàng)a b錯(cuò)誤 答案d 4 增離減靠 法 發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象時(shí) 通過什么方式來 阻礙 原磁通量的變化要根據(jù)具體情況而定 可能是阻礙導(dǎo)體的相對(duì)運(yùn)動(dòng) 也可能是改變線圈的有效面積 還可能是通過遠(yuǎn)離或靠近變化的磁場(chǎng)源來阻礙原磁通量的變化 1 若原磁通量增加 則通過遠(yuǎn)離磁場(chǎng)源起到阻礙的作用 2 若原磁通量減小 則通過靠近磁場(chǎng)源起到阻礙的作用 口訣記為 增離減靠 例4 一長(zhǎng)直鐵芯上繞有一固定線圈m 鐵芯右端與一木質(zhì)圓柱密接 木質(zhì)圓柱上套有一閉合金屬環(huán)n n可在木質(zhì)圓柱上無摩擦移動(dòng) m連接在如圖7所示的電路中 其中r為滑動(dòng)變阻器 e1和e2為直流電源 s為單刀雙擲開關(guān) 下列情況中 可觀測(cè)到n向左運(yùn)動(dòng)的是 圖7 a 在s斷開的情況下 s向a閉合的瞬間b 在s斷開的情況下 s向b閉合的瞬間c 在s已向a閉合的情況下 將r的滑片向c端移動(dòng)時(shí)d 在s已向a閉合的情況下 將r的滑片向d端移動(dòng)時(shí)解析金屬環(huán)n向左運(yùn)動(dòng) 根據(jù) 增離減靠 法可知 穿過n的磁通量在減小 說明線圈m中的電流在減小 故選項(xiàng)c正確 答案c 跟蹤訓(xùn)練4 如圖8所示 導(dǎo)軌間的磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里 當(dāng)導(dǎo)體棒mn在導(dǎo)軌上水平向右加速滑動(dòng)時(shí) 正對(duì)電磁鐵a的圓形金屬環(huán)b中 導(dǎo)體棒切割磁感線速度越大 感應(yīng)電流越大 a 有感應(yīng)電流 且b被a吸引b 無感應(yīng)電流c 可能有 也可能沒有感應(yīng)電流d 有感應(yīng)電流 且b被a排斥解析mn向右加速滑動(dòng) mn中的電流大小在逐漸變大 電磁鐵a的磁場(chǎng)逐漸增強(qiáng) 根據(jù) 增離減靠 法可知 b環(huán)中有感應(yīng)電流 且b被a排斥 故d正確 a b c錯(cuò)誤 答案d 圖8 二 法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用 圖9 答案c 跟蹤訓(xùn)練5 在范圍足夠大 方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 b 0 2t 有一水平放置的光滑框架 寬度為l 0 4m 如圖10所示 框架上放置一質(zhì)量為0 05kg 電阻為1 的金屬桿cd 框架電阻不計(jì) 若cd桿以恒定加速度a 2m s2 由靜止開始做勻變速直線運(yùn)動(dòng) 則 圖10 1 在5s內(nèi)平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是多少 2 第5s末 回路中的電流多大 3 第5s末 作用在cd桿上的水平外力多大 答案 1 0 4v 2 0 8a 3 0 164n 2 電磁感應(yīng)過程中通過導(dǎo)體截面的電荷量 例6 在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 有一個(gè)接有電容器的導(dǎo)線回路 如圖11所示 已知電容c 30 f 回路的長(zhǎng)和寬分別為l1 5cm l2 8cm 磁場(chǎng)變化率為5 10 2t s 則 a 電容器帶電荷量為2 10 9cb 電容器帶電荷量為4 10 9cc 電容器帶電荷量為6 10 9cd 電容器帶電荷量為8 10 9c 圖11 答案c 跟蹤訓(xùn)練6 如圖12所示 將直徑為d 電阻為r的閉合金屬環(huán)從勻強(qiáng)磁場(chǎng)b中拉出 求這一過程 圖12 1 磁通量的改變量 2 通過金屬環(huán)某一截面的電荷量 3 電磁感應(yīng)中的導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線問題 如圖13所示 長(zhǎng)為l的金屬棒ab 繞b端在垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的平面內(nèi)以角速度 勻速轉(zhuǎn)動(dòng) 磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b ab棒所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小可用下面兩種方法推出 圖13 方法一 棒上各處速率不同 故不能直接用公式e blv求 由v r可知 棒上各點(diǎn)的線速度跟半徑成正比 故可用棒的中點(diǎn)的速度作為平均切割速度代入公式計(jì)算 例7 如圖14 直角三角形金屬框abc放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b 方向平行于ab邊向上 當(dāng)金屬框繞ab邊以角速度 逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) 已知bc邊的長(zhǎng)度為l 下列判斷正確的是 a 金屬框中無電流b 金屬框中電流方向沿abcac ubc bl2 圖14 答案a 跟蹤訓(xùn)練7 一個(gè)電阻是r 半徑為r的單匝線圈放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 如圖15所示 若以線圈的直徑為軸旋轉(zhuǎn)180 則在此過程中 導(dǎo)線橫截面上通過的電荷量為 答案c 圖15 1 如圖16所示 a b為大小 形狀均相同且內(nèi)壁光滑 用不同材料制成的圓筒 豎直固定在相同高度 兩個(gè)相同的條形磁鐵 同時(shí)從a b上端管口同一高度無初速度同時(shí)釋放 穿過a管的條形磁鐵比穿過b管的條形磁鐵先落到地面 下面關(guān)于兩管的制作材料的描述可能的是 圖16 a a管是用塑料制成的 b管是用銅制成的b a管是用鋁制成的 b管是用膠木制成的c a管是用膠木制成的 b管是用塑料制成的d a管是銅制成的 b管是用塑料制成的解析如果圓筒是用金屬材料制成的 當(dāng)條形磁鐵進(jìn)入和離開筒口位置時(shí)都會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流 磁鐵和圓筒之間有力的作用 阻礙其產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng) 故落地較晚 如果筒由絕緣材料制成 則不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流 兩者之間沒有力的作用 磁鐵做自由落體運(yùn)動(dòng)通過圓筒 用時(shí)較少 先落地 答案a 2 如圖17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 螺線管與電源和滑動(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)生俯視逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流b 穿過線圈a的磁通量變小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 圖17 解析若將滑動(dòng)變阻器的滑片p向下滑動(dòng) 螺線管b中電流增大 根據(jù)楞次定律和安培定則 線圈a中將產(chǎn)生俯視逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流 穿過線圈a的磁通量變大 線圈a有縮小和遠(yuǎn)離線圈b的趨勢(shì) 線圈a對(duì)水平桌面的壓力fn將增大 選項(xiàng)b c錯(cuò)誤 a d正確 答案ad 3 如圖18所示 在空間存在著豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 磁感應(yīng)強(qiáng)度為