第九章 第1節(jié) 電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律VIP

1、第九章 第1節(jié) 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 楞次定律【例1】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，有一個磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場斜向上穿過軌道平面，且與豎直方向的夾角為.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.ab向右運(yùn)動，同時使減小B.使磁感應(yīng)強(qiáng)度B減小，角同時也減小C.ab向左運(yùn)動，同時增大磁感應(yīng)強(qiáng)度BD.ab向右運(yùn)動，同時增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B和角(0°<<90°)【答案】選A.【詳解】設(shè)此時回路面積為S，據(jù)題意，磁通量=BScos,對A，S增大，減小，cos增大，則增大，A正確.對B，B減小，減小，cos增大，可能不變，B錯.對

2、C，S減小，B增大，可能不變，C錯.對D，S增大，B增大，增大，cos減小，可能不變,D錯.故只有A正確.【例2】如圖所示，CDEF為閉合線圈，AB為電阻絲.當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭向下滑動時，線圈CDEF中的感應(yīng)電流在G處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向是“·”時，電源的哪一端是正極？【答案】下端【詳解】當(dāng)線圈CDEF中的感應(yīng)電流在G處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向是“·”時，它在線圈內(nèi)部產(chǎn)生磁感應(yīng)強(qiáng)度方向應(yīng)是“×”，根據(jù)電路知識,電路中AB的電流是增大的,由楞次定律知,線圈CDEF中感應(yīng)電流的磁場要和原磁場方向相反，AB中增強(qiáng)的電流在線圈內(nèi)部產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向是“·”

3、，所以，AB中電流的方向是由B流向A，故電源的下端為正極.【例3】如圖所示，兩個線圈套在同一個鐵芯上，線圈的繞向如圖.左線圈連著平行導(dǎo)軌M和N，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，在導(dǎo)軌垂直方向上放著金屬棒ab，金屬棒處于垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場中，下列說法中正確的是 ( )A.當(dāng)金屬棒向右勻速運(yùn)動時，a點(diǎn)電勢高于b點(diǎn)，c點(diǎn)電勢高于d點(diǎn)B.當(dāng)金屬棒向右勻速運(yùn)動時，b點(diǎn)電勢高于a點(diǎn)，c點(diǎn)與d點(diǎn)等電勢C.當(dāng)金屬棒向右加速運(yùn)動時，b點(diǎn)電勢高于a點(diǎn)，c點(diǎn)電勢高于d點(diǎn)D.當(dāng)金屬棒向右加速運(yùn)動時，b點(diǎn)電勢高于a點(diǎn)，d點(diǎn)電勢高于c點(diǎn)【答案】選B、D.【詳解】(1)金屬棒勻速向右運(yùn)動切割磁感線時，產(chǎn)生恒定感應(yīng)電動勢，由右手定則判斷電

4、流由ab，b點(diǎn)電勢高于a點(diǎn)，c、d端不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，c點(diǎn)與d點(diǎn)等勢，故A錯、B正確.(2)金屬棒向右加速運(yùn)動時，b點(diǎn)電勢仍高于a點(diǎn)，感應(yīng)電流增大，穿過右邊線圈的磁通量增大，所以右線圈中也產(chǎn)生感應(yīng)電流，由楞次定律可判斷電流從d流出，在外電路d點(diǎn)電勢高于c點(diǎn)，故C錯，D正確.【鞏固練習(xí)】1.（2011·上海高考物理·T20）如圖，磁場垂直于紙面，磁感應(yīng)強(qiáng)度在豎直方向均勻分布，水平方向非均勻分布。一銅制圓環(huán)用絲線懸掛于點(diǎn)，將圓環(huán)拉至位置后無初速釋放，在圓環(huán)從擺向的過程中(A)感應(yīng)電流方向先逆時針后順時針再逆時針 (B)感應(yīng)電流方向一直是逆時針(C)安培力方向始終與速度方向相反

5、(D)安培力方向始終沿水平方向 【答案】選AD【詳解】圓環(huán)從位置后無初速釋放，在到達(dá)磁場分界線之前，穿過圓環(huán)向里的磁感線條數(shù)在增加，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r針，圓環(huán)經(jīng)過磁場分界線之時，穿過圓環(huán)向里的磁感線條數(shù)在減少，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r針，圓環(huán)經(jīng)過磁場分界線之后，穿過圓環(huán)向外的磁感線條數(shù)在減少，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r針，A正確因?yàn)榇艌鲈谪Q直方向分布均勻，圓環(huán)受到的豎直方向的安培力抵消，所以D正確2.（2011·山東高考·T16）了解物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)過程，學(xué)會像科學(xué)家那樣觀察和思考，往往比掌握知識本身更重要。以下符合事實(shí)的是A.焦耳發(fā)現(xiàn)了電流熱效應(yīng)

6、的規(guī)律B.庫侖總結(jié)出了點(diǎn)電荷間相互作用的規(guī)律C.楞次發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，拉開了研究電 與磁相互關(guān)系的序幕D.牛頓將斜面實(shí)驗(yàn)的結(jié)論合理外推，間接證明了自由落體運(yùn)動是勻變速直線運(yùn)動【答案】選A、B.【詳解】在電學(xué)的發(fā)展過程中，焦耳發(fā)現(xiàn)了電流的熱效應(yīng)，庫侖總結(jié)出電荷間相互作用的計(jì)算公式-庫侖定律，這兩項(xiàng)符合物理學(xué)史的事實(shí)。在C項(xiàng)中，發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)的是丹麥物理學(xué)家奧斯特；D項(xiàng)中，牛頓對伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)合理外推得到的是物體在不受外力作用下將一直保持勻速直線運(yùn)動或靜止?fàn)顟B(tài)-牛頓第一定律。3.（2011·山東高考·T22）如圖甲所示，兩固定的豎直光滑金屬導(dǎo)軌足夠長且電阻不計(jì)。兩質(zhì)量、

7、長度均相同的導(dǎo)體棒c、d，置于邊界水平的勻強(qiáng)磁場上方同一高度處。磁場寬為3，方向與導(dǎo)軌平面垂直。先由靜止釋放c，c剛進(jìn)入磁場即勻速運(yùn)動，此時再由靜止釋放d，兩導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌始終保持良好接觸。用表示的加速度，表示的動能，、分別表示 、相對釋放點(diǎn)的位移。圖乙中正確的是 【答案】選B、D。【詳解】導(dǎo)體棒c在進(jìn)入磁場之前做自由落體運(yùn)動，進(jìn)入磁場時在d沒進(jìn)入磁場之前做勻速直線運(yùn)動，受力平衡，在d也進(jìn)入磁場的瞬間，由于導(dǎo)體棒d做勻加速直線運(yùn)動的末速度與導(dǎo)體棒c的勻速運(yùn)動的速度相同，可知在相同時間里導(dǎo)體棒c向下的位移是導(dǎo)體棒d位移的兩倍，在導(dǎo)體棒d進(jìn)入磁場時導(dǎo)體棒c的位移為3h,從此時刻直到C離開磁場，由于兩

8、棒運(yùn)動的速度大小方向均相同，沒有產(chǎn)生感應(yīng)電流，導(dǎo)體棒c、d均做勻加速直線運(yùn)動，加速度等于重力加速度?？梢缘贸鲈诘谝粋€h導(dǎo)體棒做自由落體運(yùn)動，h到3h，c做勻速直線運(yùn)動，3h到4h以g做勻加速直線運(yùn)動。在導(dǎo)體棒c離開磁場以后，只受重力，加速度等于重力加速度。故B正確，A錯誤。導(dǎo)體棒d在c離開磁場時的速度比剛進(jìn)入磁場時的速度大，故導(dǎo)體棒d的勻速過程在此時結(jié)束，對應(yīng)的下落高度為2h，在從此時開始直到導(dǎo)體棒d離開磁場經(jīng)歷了一個減速過程，故C錯誤，D正確。4.（2011·海南物理·T6）如圖，EOF和為空間一勻強(qiáng)磁場的邊界，其中EO，F(xiàn)O，且EOOF；為EOF的角平分析，間的距離為l

9、；磁場方向垂直于紙面向里。一邊長為l的正方形導(dǎo)線框沿方向勻速通過磁場，t=0時刻恰好位于圖示位置。規(guī)定導(dǎo)線框中感應(yīng)電流沿逆時針方向時為正，則感應(yīng)電流i與實(shí)踐t的關(guān)系圖線可能正確的是（ ）【答案】選B?！驹斀狻扛鶕?jù)楞次定律，線框剛進(jìn)入磁場時感應(yīng)電流沿逆時針方向，故C、D錯誤。再根據(jù)，線框通過磁場的過程中，導(dǎo)體切割磁感線的有效長度發(fā)生變化，感應(yīng)電動勢先增大，后不變，再減小，然后再反向增大，后不變，再減小，故A錯誤，B正確。5.（2010·全國卷1）17某地的地磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的豎直分量方向向下，大小為T。一靈敏電壓表連接在當(dāng)?shù)厝牒：佣蔚膬砂?，河?00m，該河段漲潮和落潮時有海水（視為導(dǎo)體

10、）流過。設(shè)落潮時，海水自西向東流，流速為2m/s。下列說法正確的是A河北岸的電勢較高 B河南岸的電勢較高C電壓表記錄的電壓為9mV D電壓表記錄的電壓為5mV【答案】BD海水在落潮時自西向東流，該過程可以理解為：自西向東運(yùn)動的導(dǎo)體棒在切割豎直向下的磁場。根據(jù)右手定則，右岸即北岸是正極電勢高，南岸電勢低，D對C錯。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律V, B對A錯。【命題意圖與考點(diǎn)定位】導(dǎo)體棒切割磁場的實(shí)際應(yīng)用題。6. （2010·全國卷2）18.如圖，空間某區(qū)域中有一勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向水平，且垂直于紙面向里，磁場上邊界b 和下邊界d水平。在豎直面內(nèi)有一矩形金屬統(tǒng)一加線圈，線圈上下邊的距離很短

11、，下邊水平。線圈從水平面a開始下落。已知磁場上下邊界之間的距離大于水平面a、b之間的距離。若線圈下邊剛通過水平面b、c（位于磁場中）和d時，線圈所受到的磁場力的大小分別為、和，則 A.>> B.<< C.>> D.<<【答案】D線圈從a到b做自由落體運(yùn)動，在b點(diǎn)開始進(jìn)入磁場切割磁感線所有受到安培力，由于線圈的上下邊的距離很短，所以經(jīng)歷很短的變速運(yùn)動而進(jìn)入磁場，以后線圈中磁通量不變不產(chǎn)生感應(yīng)電流，在c處不受安培力，但線圈在重力作用下依然加速，因此從d處切割磁感線所受安培力必然大于b處，答案D?！久}意圖與考點(diǎn)定位】線圈切割磁感線的豎直運(yùn)動，應(yīng)用法拉

12、第電磁感應(yīng)定律求解。7.（09·浙江·17）如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，有一質(zhì)量為、阻值為的閉合矩形金屬線框用絕緣輕質(zhì)細(xì)桿懸掛在點(diǎn)，并可繞點(diǎn)擺動。金屬線框從右側(cè)某一位置靜止開始釋放，在擺動到左側(cè)最高點(diǎn)的過程中，細(xì)桿和金屬線框平面始終處于同一平面，且垂直紙面。則線框中感應(yīng)電流的方向是 （ B ）ABC先是，后是D先是，后是解析：由楞次定律，一開始磁通量減小，后來磁通量增大，由“增反”“減同”可知電流方向是。8.（09·上海物理·13）如圖，金屬棒ab置于水平放置的U形光滑導(dǎo)軌上，在ef右側(cè)存在有界勻強(qiáng)磁場B，磁場方向垂直導(dǎo)軌平

13、面向下，在ef左側(cè)的無磁場區(qū)域cdef內(nèi)有一半徑很小的金屬圓環(huán)L，圓環(huán)與導(dǎo)軌在同一平面內(nèi)。當(dāng)金屬棒ab在水平恒力F作用下從磁場左邊界ef處由靜止開始向右運(yùn)動后，圓環(huán)L有_（填收縮、擴(kuò)張）趨勢，圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流_（填變大、變小、不變）。答案：收縮，變小解析：由于金屬棒ab在恒力F的作用下向右運(yùn)動，則abcd回路中產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流，則在圓環(huán)處產(chǎn)生垂直于只面向外的磁場，隨著金屬棒向右加速運(yùn)動，圓環(huán)的磁通量將增大，依據(jù)楞次定律可知，圓環(huán)將有收縮的趨勢以阻礙圓環(huán)的磁通量將增大；又由于金屬棒向右運(yùn)動的加速度減小，單位時間內(nèi)磁通量的變化率減小，所以在圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流不斷減小。【考點(diǎn)模擬演練】

14、1.(2011·韶關(guān)模擬)如圖是驗(yàn)證楞次定律實(shí)驗(yàn)的示意圖，豎直放置的線圈固定不動，將磁鐵從線圈上方插入或拔出，線圈和電流表構(gòu)成的閉合回路中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流.各圖中分別標(biāo)出了磁鐵的極性、磁鐵相對線圈的運(yùn)動方向以及線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向等情況，其中表示正確的是( )【答案】選C、D.【詳解】先根據(jù)楞次定律“來拒去留”判斷線圈的N極和S極.A中線圈上端為N極，B中線圈上端為N極，C中線圈上端為S極，D中線圈上端為S極，再根據(jù)安培定則確定感應(yīng)電流的方向，A、B錯誤，C、D正確.2.一平面線圈用細(xì)桿懸于P點(diǎn)，開始時細(xì)桿處于水平位置，釋放后讓它在如圖所示的勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動，已知線圈平面始終與紙

15、面垂直，當(dāng)線圈第一次通過位置和位置時，順著磁場的方向看去，線圈中的感應(yīng)電流的方向分別為( ) 位置 位置A.逆時針方向 逆時針方向B.逆時針方向 順時針方向C.順時針方向 順時針方向D.順時針方向 逆時針方向【答案】選B.【詳解】線圈第一次經(jīng)過位置時，穿過線圈的磁通量增加，由楞次定律，線圈中感應(yīng)電流的磁場方向向左，根據(jù)安培定則，順著磁場看去，感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r針方向.當(dāng)線圈第一次通過位置時，穿過線圈的磁通量減小，可判斷出感應(yīng)電流為順時針方向，故選項(xiàng)B正確.3. (2011·江門模擬)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，則可能是( )A.開關(guān)S閉合瞬間B.開關(guān)S由閉

16、合到斷開的瞬間C.開關(guān)S已經(jīng)是閉合的，變阻器滑片P向左迅速滑動D.開關(guān)S已經(jīng)是閉合的，變阻器滑片P向右迅速滑動【答案】選A、C.【詳解】M向右運(yùn)動是阻礙磁通量的增加,原因是左邊螺線管中電流的磁場增強(qiáng),所以有兩種情況,一是S閉合,二是滑片P向左滑動,故A、C對.4.(2011·福州模擬)如圖所示,絕緣水平面上有兩個離得很近的導(dǎo)體環(huán)a、b.將條形磁鐵沿它們的正中向下移動(不到達(dá)該平面),a、b將如何移動( )A.a、b將相互遠(yuǎn)離B.a、b將相互靠近C.a、b將不動D.無法判斷 【答案】選A.【詳解】根據(jù)=BS,磁鐵向下移動過程中B增大,所以穿過每個環(huán)中的磁通量都有增大的趨勢，由于S不可改

17、變,為阻礙磁通量增大,導(dǎo)體環(huán)應(yīng)該盡量遠(yuǎn)離磁鐵,所以a、b將相互遠(yuǎn)離.5.電阻R、電容器C與一線圈連成閉合回路，條形磁鐵靜止于線圈的正上方，N極朝下，如圖所示，現(xiàn)使磁鐵開始下落，在N極接近線圈上端的過程中，流過R的電流方向和電容器極板的帶電情況是( )A.從a到b，上極板帶正電B.從a到b，下極板帶正電C.從b到a，上極板帶正電D.從b到a，下極板帶正電【答案】選D.【詳解】在N極接近線圈上端的過程中,通過線圈的磁感線方向向下，磁通量增大，由楞次定律可判定流過線圈的電流方向向下，外電路電流由b流向a，同時線圈作為電源，下端應(yīng)為正極，則電容器下極板電勢高，帶正電.6.(2011·杭州模擬

18、)如圖所示，一根長導(dǎo)線彎成如圖abcd的形狀，在導(dǎo)線框中通以直流電，在框的正中間用絕緣的橡皮筋懸掛一個金屬環(huán)P，環(huán)與導(dǎo)線框處于同一豎直平面內(nèi)，當(dāng)電流I增大時，下列說法中正確的是( )A.金屬環(huán)P中產(chǎn)生順時針方向的電流B.橡皮筋的長度增大C.橡皮筋的長度不變D.橡皮筋的長度減小【答案】選B.【詳解】導(dǎo)線框中的電流所產(chǎn)生的磁場在金屬環(huán)P內(nèi)的磁通量方向垂直于紙面向里，當(dāng)電流I增大時，金屬環(huán)P中的磁通量向里且增大，由楞次定律和安培定則可知金屬環(huán)P中產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流，故A錯;根據(jù)對稱性及左手定則可知金屬環(huán)P所受安培力的合力方向向下，并且隨電流I的增大而增大，所以橡皮筋會被拉長，故B正確，C、D錯

19、.7.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，當(dāng)PQ在外力作用下運(yùn)動時， MN在磁場力作用下向右運(yùn)動，則PQ所做的運(yùn)動可能是( )A.向右加速運(yùn)動 B.向左加速運(yùn)動C.向右減速運(yùn)動 D.向左減速運(yùn)動【答案】選B、C.【詳解】設(shè)PQ向右運(yùn)動，用右手定則和安培定則判定可知穿過L1的磁感線方向向上.若PQ向右加速運(yùn)動，則穿過L1的磁通量增加，用楞次定律判定可知通過MN的感應(yīng)電流方向是NM，對MN用左手定則判定可知MN向左運(yùn)動，可見A選項(xiàng)不正確.若PQ向右減速運(yùn)動，則穿過L1的磁通量減少，用楞次定律判定可知通過MN的感應(yīng)電流方向是MN，用左手定則判定可知MN向右運(yùn)動，可見C正

20、確.同理設(shè)PQ向左運(yùn)動，用上述類似方法可判定B正確，而D錯誤.8.(2011·皖南八校聯(lián)考)如右圖所示，一半圓形鋁框處在水平向外的非勻強(qiáng)磁場中，場中各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為By，y為該點(diǎn)到地面的距離，c為常數(shù)，B0為一定值鋁框平面與磁場垂直，直徑ab水平，(空氣阻力不計(jì))鋁框由靜止釋放下落的過程中()A鋁框回路磁通量不變，感應(yīng)電動勢為0B回路中感應(yīng)電流沿順時針方向，直徑ab兩點(diǎn)間電勢差為0C鋁框下落的加速度大小一定小于重力加速度gD直徑ab受安培力向上，半圓弧ab受安培力向下，鋁框下落加速度大小可能等于g【答案】C【詳解】由題意知，y越小，By越大，下落過程中，磁通量逐漸增加，A錯誤；由楞

21、次定律判斷，鋁框中電流沿順時針方向，但Uab0，B錯誤；直徑ab受安培力向上，半圓弧ab受安培力向下，但直徑ab處在磁場較強(qiáng)的位置，所受安培力較大，半圓弧ab的等效水平長度與直徑相等，但處在磁場較弱的位置，所受安培力較小，這樣整個鋁框受安培力的合力向上，故C正確D錯誤9.一長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M連接在如右圖所示的電路中，其中R為滑動變阻器，E1和E2為直流電源，S為單刀雙擲開關(guān)下列情況中，可觀測到N向左運(yùn)動的是()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

22、況下，將R的滑動頭向c端移動時D在S已向a閉合的情況下，將R的滑動頭向d端移動時【答案】C【詳解】由楞次定律及左手定則可知：只要線圈中電流增強(qiáng)，即穿過N的磁通量增加，則N受排斥而向右，只要線圈中電流減弱，即穿過N的磁通量減少，則N受吸引而向左故C選項(xiàng)正確10如右圖所示，金屬棒ab置于水平放置的金屬導(dǎo)體框架cdef上，棒ab與框架接觸良好從某一時刻開始，給這個空間施加一個斜向上的勻強(qiáng)磁場，并且磁場均勻增加，ab棒仍靜止，在磁場均勻增加的過程中，關(guān)于ab棒受到的摩擦力，下列說法正確的是()A摩擦力大小不變，方向向右B摩擦力變大，方向向右C摩擦力變大，方向向左D摩擦力變小，方向向左【答案】B【詳解】本題考查電磁感應(yīng)規(guī)律和平衡條件由法拉第電磁感應(yīng)定律，ab中產(chǎn)生的電流的大小恒定，方向由b到a，由左手定則，ab受到的安培力方向向左下方，F(xiàn)BIL，由于B均勻變大，F(xiàn)變大，F(xiàn)的水平分量Fx變大，靜摩擦力FfFx變大，方向向右，B正確本題難度中等11磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場僅存在于邊長為2l的正方