第九章 第一节 楞次定律Word下载.docx

第九章 第一节 楞次定律Word下载.docx

《第九章 第一节 楞次定律Word下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第九章 第一节 楞次定律Word下载.docx（23页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

（1）磁通量的变化ΔΦ＝Φ2－Φ1.

（2）几种常见引起磁通量变化的情形．

①B改变，S不变，ΔΦ＝ΔB·

S.

②B不变，S变化，ΔΦ＝B·

ΔS.

③B、S两者都变化，ΔΦ＝Φ2－Φ1，不能用ΔΦ＝ΔB·

ΔS来计算．

④B和S均不变，磁感线方向与线圈平面的夹角θ变化，则ΔΦ＝BS（sinθ2－sinθ1）．

2．判断下列说法是否正确．

（1）磁通量与线圈的匝数无关．（　√　）

（2）闭合电路内只要有磁通量，就有感应电流产生．（　×

　）

（3）电路中的磁通量发生变化时，就一定会产生感应电流．（　×

1．[磁通量的计算]在一空间有方向相反、磁感应强度大小均为B的匀强磁场，如图1所示，垂直纸面向外的磁场分布在一半径为a的圆形区域内，垂直纸面向里的磁场分布在除圆形区域外的整个区域，该平面内有一半径为b（b＞

a）的圆形线圈，线圈平面与磁感应强度方向垂直，线圈与半径为a的圆形区域是同心圆．从某时刻起磁感应强度大小开始减小到

，则此过程中该线圈磁通量的变化量的大小为（　　）

图1

A.

πB（b2－2a2）B．πB（b2－2a2）

C．πB（b2－a2）D.

πB（b2－2a2）

答案　D

解析　计算磁通量Φ时，磁感线既有垂直纸面向外的，又有垂直纸面向里的，所以可以取垂直纸面向里的方向为正方向．磁感应强度大小为B时线圈磁通量Φ1＝πB（b2－a2）－πBa2，磁感应强度大小为

时线圈磁通量Φ2＝

πB（b2－a2）－

πBa2，因而该线圈磁通量的变化量的大小为ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝

πB（b2－2a2），故选项D正确．

2．[电磁感应现象的判断]（2014·

新课标全国Ⅰ·

14）在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能观察到感应电流的是（　　）

A．将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路，然后观察电流表的变化

B．在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，然后观察电流表的变化

C．将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接，往线圈中插入条形磁铁后，再到相邻房间去观察电流表的变化

D．绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，观察电流表的变化

解析　产生感应电流必须满足的条件：

①电路闭合；

②穿过闭合电路的磁通量要发生变化．选项A、B电路闭合，但磁通量不变，不能产生感应电流，故选项A、B不能观察到电流表的变化；

选项C满足产生感应电流的条件，也能产生感应电流，但是等我们从一个房间到另一个房间后，电流表中已没有电流，故选项C也不能观察到电流表的变化；

选项D满足产生感应电流的条件，能产生感应电流，可以观察到电流表的变化，所以选D.

3．[电磁感应现象的判断]现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关按如图2所示连接．下列说法中正确的是（　　）

图2

A．开关闭合后，线圈A插入或拔出都会引起电流计指针偏转

B．线圈A插入线圈B中后，开关闭合和断开的瞬间电流计指针均不会偏转

C．开关闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑动，会使电流计指针静止在中央零刻度

D．开关闭合后，只有滑动变阻器的滑片P加速滑动，电流计指针才能偏转

答案　A

解析　只要闭合回路磁通量发生变化就会产生感应电流，故A正确，B错误；

开关闭合后，只要滑片P滑动就会产生感应电流，故C、D错误．

电磁感应现象能否发生的判断流程

1．确定研究的闭合回路．

2．明确回路内的磁场分布，并确定该回路的磁通量Φ.

3.

考点二　楞次定律的理解及应用

1．楞次定律

（1）内容：

感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化．

（2）适用情况：

所有的电磁感应现象．

2．楞次定律中“阻碍”的含义

→

↓

→当磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反；

当磁通量

减少时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同，即“增反减同”

3．楞次定律的使用步骤

4．右手定则

伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；

让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导线运动的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向．

导体切割磁感线产生感应电流．

在应用楞次定律判断感应电流方向时，可借助楞次定律中“阻碍”含义的不同，提高解题的灵活性，请思考“阻碍”有哪几种不同的理解？

答案　楞次定律中“阻碍”的主要表现形式

（1）阻碍原磁通量的变化——“增反减同”；

（2）阻碍相对运动——“来拒去留”；

（3）使线圈面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”；

（4）阻碍原电流的变化（自感现象）——“增反减同”．

4．[从阻碍磁通量变化的角度]如图3，在一水平、固定的闭合导体圆环上方，有一条形磁铁（N极朝上，S极朝下）由静止开始下落，磁铁从圆环中穿过且不与圆环接触，关于圆环中感应电流的方向（从上向下看），下列说法正确的是（　　）

图3

A．总是顺时针B．总是逆时针

C．先顺时针后逆时针D．先逆时针后顺时针

答案　C

解析　磁铁从圆环中穿过且不与圆环接触，则圆环中，先是向上的磁通量增加，磁铁中间通过以后，向上的磁通量减少，根据楞次定律，产生的感应电流方向（从上向下看）先顺时针后逆时针，选项C正确．

5．[从阻碍相对运动的角度]（2014·

大纲全国·

20）很多相同的绝缘铜圆环沿竖直方向叠放，形成一很长的竖直圆筒．一条形磁铁沿圆筒的中心轴竖直放置，其下端与圆筒上端开口平齐．让条形磁铁从静止开始下落．条形磁铁在圆筒中的运动速率（　　）

A．均匀增大B．先增大，后减小

C．逐渐增大，趋于不变D．先增大，再减小，最后不变

解析　开始时，条形磁铁以加速度g竖直下落，则穿过铜环的磁通量发生变化，铜环中产生感应电流，感应电流的磁场阻碍条形磁铁的下落．开始时的感应电流比较小，条形磁铁向下做加速运动，且随下落速度增大，其加速度变小．当条形磁铁的速度达到一定值后，相应铜环对条形磁铁的作用力趋近于条形磁铁的重力．故条形磁铁先加速运动，但加速度变小，最后的速度趋近于某个定值．选项C正确．

6．[从阻碍面积变化的角度]（多选）如图4，匀强磁场垂直于软导线回路平面，由于磁场发生变化，回路变为圆形，则磁场可能（　　）

图4

A．逐渐增强，方向向外B．逐渐增强，方向向里

C．逐渐减弱，方向向外D．逐渐减弱，方向向里

答案　CD

解析　根据楞次定律，感应电流的磁场方向总是阻碍引起闭合回路中磁通量的变化，体现在面积上是“增缩减扩”，而回路变为圆形，面积增加了，说明磁场逐渐减弱．因不知回路中电流方向，故无法判定磁场方向，故C、D都有可能．

7．[右手定则的应用]如图5所示，在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中，有一质量为M、阻值为R的闭合矩形金属线框abcd用绝缘轻质细杆悬挂在O点，并可绕O点摆动．金属线框从右侧某一位置由静止开始释放，在摆动到左侧最高点的过程中，细杆和金属线框平面始终处于同一平面，且垂直纸面，则线框中感应电流的方向是（　　）

图5

A．a→b→c→d→a

B．d→c→b→a→d

C．先是d→c→b→a→d，后是a→b→c→d→a

D．先是a→b→c→d→a，后是d→c→b→a→d

答案　B

解析　摆动过程中ab、dc边切割磁感线，vab＜vdc，所以以dc边切割为主，由右手定则判断电流方向为d→c，故选B.

应用楞次定律判断感应电流和电动势的方向

1．利用楞次定律判断的电流方向也是电路中感应电动势的方向，利用右手定则判断的电流方向也是做切割磁感线运动的导体上感应电动势的方向．若电路为开路，可假设电路闭合，应用楞次定律或右手定则确定电路中假想电流的方向即为感应电动势的方向．

2．在分析电磁感应现象中的电势高低时，一定要明确产生感应电动势的那部分电路就是电源．在电源内部，电流方向从低电势处流向高电势处．

考点三　三定则一定律的综合应用

安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律应用于不同现象

基本现象

应用的定则或定律

运动电荷、电流产生磁场

安培定则

磁场对运动电荷、电流的作用力

左手定则

电磁感应

部分导体做切割磁感线运动

右手定则

闭合回路磁通量变化

楞次定律

1．右手定则与左手定则的区别：

“因电而动”——用左手定则，“因动而电”——用右手定则．

2．安培定则与楞次定律的区别：

“因电生磁”——用安培定则．

“因磁生电”——用楞次定律（或右手定则）．

8．[三定则一定律的综合应用]（多选）如图6所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，MN的左边有一如图所示的闭合电路，当PQ在一外力的作用下运动时，MN向右运动，则PQ所做的运动可能是（　　）

图6

A．向右加速运动B．向左加速运动

C．向右减速运动D．向左减速运动

答案　BC

解析　MN向右运动，说明MN受到向右的安培力，因为ab在MN处的磁场垂直纸面向里

MN中的感应电流方向为M→N

L1中感应电流的磁场方向向上

.若L2中磁场方向向上减弱

PQ中电流方向为Q→P且减小

向右减速运动；

若L2中磁场方向向下增强

PQ中电流方向为P→Q且增大

向左加速运动．

9．[三定则一定律的综合应用]（多选）如图7所示，一电子以初速度v沿与金属板平行的方向飞入MN极板间，突然发现电子向M板偏转，若不考虑磁场对电子运动方向的影响，则产生这一现象的原因可能是（　　）

图7

A．开关S闭合瞬间

B．开关S由闭合后断开瞬间

C．开关S是闭合的，变阻器滑片P向右迅速滑动

D．开关S是闭合的，变阻器滑片P向左迅速滑动

答案　AD

解析　电子向M板偏转，说明M板为正极，则感应电流如图：

由安培定则得，感应电流磁场方向水平向左，而原磁场方向水平向右，由楞次定律得原磁场增强，即原电流增加，故A、D正确．

10．[三定则一定律的综合应用]（多选）如图8所示，金属导轨上的导体棒ab在匀强磁场中沿导轨做下列哪种运动时，铜制线圈c中将有感应电流产生且被螺线管吸引（　　）

图8

A．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

解析　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，无感应电流出现，A错；

当导体棒向左做减速运动时，由右手定则可判定回路中出现了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中出现顺时针方向的感应电流（从右向左看）且被螺线管吸引，B对；

同理可判定C对，D错．

三定则一定律的应用技巧

1．应用楞次定律时，一般要用到安培定则．

2．研究感应电流受到的安培力时，一般先用右手定则确定电流方向，再用左手定则确定安培力方向，有时也可以直接应用楞次定律的推论确定．

1．如图9所示，面积为S的圆环始终与纸面垂直，圆环与轻杆一端相连，轻杆另一端绕垂直纸面的水平轴O转动，当转到A、C、D三位置时（D、C在同一直线上）穿过圆环的磁通量正确的是（　　）

图9

A．ΦA＝ΦC＝ΦD＝BS

B．ΦA＝ΦC＝ΦD＝BScosα

C．ΦA＝ΦC＝BScosα，ΦD＝－BScosα

D．ΦA＝ΦD＝BSsinα，ΦC＝－BSsinα

解析　由题图可知圆环所在的三个位置投影到垂直于磁场方向上的面积均为Scosα，磁感线穿过A、C位置的圆环时方向是相同的，磁感线穿过D位置的圆环时与穿过A、C位置的圆环时方向是相反的，则ΦD与ΦA的符号应相反．

2．如图10所示为感应式发电机的结构图，a、b、c、d是空间四个可用电刷与铜盘边缘接触的点，O1、O2是铜盘轴线导线的接线端，M、N是电流表的接线端．现在将铜盘转动，能观察到感应电流的是（　　）

图10

A．将电流表的接线端M、N分别连接a、c位置

B．将电流表的接线端M、N分别连接O1、a位置

C．将电流表的接线端M、N分别连接O1、O2位置

D．将电流表的接线端M、N分别连接c、d位置

解析　当铜盘转动时，其切割磁感线产生感应电动势，此时铜盘相当于电源，铜盘边缘和中心相当于电源的两个极，则要想观察到感应电流，M、N应分别连接电源的两个极，故可知只有B项正确．

3．（多选）如图11，在水平光滑桌面上，两相同的矩形刚性小线圈分别叠放在固定的绝缘矩形金属框的左右两边上，且每个小线圈都各有一半面积在金属框内．在金属框接通逆时针方向电流的瞬间（　　）

图11

A．两小线圈会有相互靠拢的趋势

B．两小线圈会有相互远离的趋势

C．两小线圈中感应电流都沿顺时针方向

D．左边小线圈中感应电流沿顺时针方向，右边小线圈中感应电流沿逆时针方向

解析　通电绝缘金属框内部磁场较外部磁场强，由楞次定律可知，通电瞬间，左右两个小线圈中均感应出顺时针方向的感应电流，有相互远离的趋势，故正确选项为B、C.

4．如图12所示，圆环形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路．若将滑动变阻器的滑片P向下滑动，下列表述正确的是（　　）

图12

A．线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流

B．穿过线圈a的磁通量变小

C．线圈a有扩张的趋势

D．线圈a对水平桌面的压力FN将增大

解析　当滑片P向下移动时滑动变阻器连入电路的电阻减小，通过b的电流增大，从而判断出穿过线圈a的磁通量增大，方向向下，选项B错误；

根据楞次定律即可判断出线圈a中感应电流方向应为逆时针（俯视），选项A错误；

a的磁通量增加，所以a面积有收缩趋势，a有远离的趋势，所以FN将增大，故C错误，D正确．

5．（多选）如图13所示，在匀强磁场中放有平行金属导轨，它与大线圈M相连接，要使小导线圈N获得顺时针方向的感应电流，则放在金属导轨上的金属棒ab的运动情况是（两线圈共面放置）（　　）

图13

A．向右匀速运动B．向左加速运动

C．向右减速运动D．向右加速运动

解析　欲使N产生顺时针方向的感应电流，感应电流的磁场方向垂直纸面向里，由楞次定律可知有两种情况：

一是M中有沿顺时针方向逐渐减小的电流，使其在N中的磁场方向向里，且磁通量在减小；

二是M中有逆时针方向逐渐增大的电流，使其在N中的磁场方向向外，且磁通量在增大．因此对前者应使ab向右减速运动；

对于后者，则应使ab向左加速运动．

练出高分

基础巩固

1．在物理学发展过程中，观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用．下列叙述不符合史实的是（　　）

A．奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，该效应揭示了电和磁之间存在联系

B．安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性，提出了分子电流假说

C．法拉第在实验中观察到，在通有恒定电流的静止导线附近的固定导线圈中，会出现感应电流

D．楞次在分析了许多实验事实后提出，感应电流应具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化

解析　通有恒定电流的静止导线附近产生的磁场是不变的，在其附近的固定导线圈中没有磁通量的变化，因此，不会出现感应电流．

2．如图1所示，一个U形金属导轨水平放置，其上放有一个金属导体棒ab，有一磁感应强度为B的匀强磁场斜向上穿过轨道平面，且与竖直方向的夹角为θ.在下列各过程中，一定能在轨道回路里产生感应电流的是（　　）

A．ab向右运动，同时使θ减小

B．使磁感应强度B减小，θ角同时也减小

C．ab向左运动，同时增大磁感应强度B

D．ab向右运动，同时增大磁感应强度B和θ角（0°

<

θ<

90°

）

解析　设此时回路面积为S，据题意，磁通量Φ＝BScosθ，对A选项，S增大，θ减小，cosθ增大，则Φ增大，A正确．对B选项，B减小，θ减小，cosθ增大，Φ可能不变，B错误．对C选项，S减小，B增大，Φ可能不变，C错误．对D选项，S增大，B增大，θ增大，cosθ减小，Φ可能不变，D错误．故只有A正确．

3．MN、GH为光滑的水平平行金属导轨，ab、cd为跨在导轨上的两根金属杆，匀强磁场垂直穿过MN、GH所在的平面，如图2所示，则（　　）

A．若固定ab，使cd向右滑动，则abdc回路有电流，电流方向由a到b到d到c

B．若ab、cd以相同的速度一起向右滑动，则abdc回路有电流，电流方向由c到d到b到a

C．若ab向左、cd向右同时运动，则abdc回路电流为0

D．若ab、cd都向右运动，且两棒速度vcd>

vab，则abdc回路有电流，电流方向由c到d到b到a

解析　若固定ab，使cd向右滑动，由右手定则知应产生顺时针方向的电流，故A错．若ab、cd同向运动且速度大小相同，ab、cd所围的面积不变，磁通量不变，不产生感应电流，故B错．若ab向左、cd向右同时运动，则abdc中有顺时针方向的电流，故C错．若ab、cd都向右运动，且vcd>

vab，则ab、cd所围的面积发生变化，磁通量也发生变化，故由楞次定律可判断出产生由c到d到b到a的电流，故D正确．

4．如图3所示，ab是一个可以绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导体线圈，当滑动变阻器R的滑片P自左向右滑动过程中，线圈ab将（　　）

A．静止

B．逆时针转动

C．顺时针转动

D．发生转动，但因电源的极性不明，无法确定转动的方向

解析　当P向右滑动时，电路中电阻减小，电流增大，穿过线圈ab的磁通量增大，根据楞次定律判断，线圈ab将顺时针转动．

5．如图4所示，通电导线MN与单匝圆形线圈a共面，位置靠近圆形线圈a左侧且相互绝缘．当MN中电流突然减小时，下列说法正确的是（　　）

A．线圈a中产生的感应电流方向为顺时针方向

B．线圈a中产生的感应电流方向为逆时针方向

C．线圈a所受安培力的合力方向垂直纸面向里

D．线圈a所受安培力的合力方向水平向左

解析　根据安培定则，MN中电流产生的磁场在导线左侧垂直纸面向外，在导线右侧垂直纸面向里．由于导线MN位置靠近圆形线圈a左侧，所以单匝圆形线圈a中合磁场方向为垂直纸面向里．当MN中电流突然减小时，垂直纸面向里的磁通量减少，根据楞次定律可知，线圈a中产生的感应电流方向为顺时针方向，选项A正确，B错误．由左手定则可知，导线左侧圆弧所受安培力方向水平向右，导线右侧圆弧所受安培力方向水平向右，所以线圈a所受安培力的合力方向水平向右，选项C、D错误．

6．如图5所示，一圆形金属线圈放置在水平桌面上，匀强磁场垂直桌面竖直向下，过线圈上A点作切线OO′，OO′与线圈在同一平面上．在线圈以OO′为轴翻转180°

的过程中，线圈中电流流向（　　）

A．始终为A→B→C→A

B．始终为A→C→B→A

C．先为A→C→B→A，再为A→B→C→A

D．先为A→B→C→A，再为A→C→B→A

解析　在线圈以OO′为轴翻转0～90°

的过程中，穿过线圈正面向里的磁通量逐渐减小，则感应电流产生的磁场垂直桌面向下，由右手定则可知感应电流方向为A→B→C→A；

线圈以OO′为轴翻转90°

～180°

的过程中，穿过线圈反面向里的磁通量逐渐增加，则感应电流产生的磁场垂直桌面向上，由右手定则可知感应电流方向仍然为A→B→C→A，A正确．

7．长直导线与矩形线框abcd处在同一平面中静止，如图6甲所示．长直导线中通以大小和方向都随时间做周期性变化的交流电：

i＝Imsinωt，i－t图象如图乙所示．规定沿长直导线方向向上的电流为正方向．关于最初一个周期内矩形线框中感应电流的方向，下列说法正确的是（　　）

A．由顺时针方向变为逆时针方向

B．由逆时针方向变为顺时针方向

C．由顺时针方向变为逆时针方向，再变为顺时针方向

D．由逆时针方向变为顺时针方向，再变为逆时针方向

解析　0～

时间内，直导线中的电流增大，通过线框中的磁通量增大，线框中产生逆时针方向的电流.

～

时间内，直导线中的电流减小，通过线框中的磁通量减小，线框中产生顺时针方向的电流，同样判断出第3个、第4个

周期时间内的电流方向分别为顺时针方向和逆时针方向．

8．（多选）如图7是某电磁冲击钻的原理图，若突然发现钻头M向右运动，则可能是（　　）

B．开关S由闭合到断开的瞬间

C．开关S已经是闭合的，滑动变阻器滑片P向左迅速滑动

D．开关S已经是闭合的，滑动变阻器滑片P向右迅速滑动

答案　AC

解析　M向右运动远离，说明是为了阻碍磁通量的增加，所以原电流增加，故A、C正确．

9．（多选）如图8甲所示，圆形线圈P静止在水平桌面上，其正上方悬挂一螺线管Q，P和Q共轴，Q中通有变化的电流i，电流随时间变化的规律如图乙所示，P所受的重力为G，桌面对P的支持力为FN，则（　　）

A．t1时刻，FN>

GB．t2时刻，FN>

G

C．t3时刻，FN<

GD．t4时刻，FN＝G

解析　t1时刻线圈Q中电流在增大，电流的磁场增强，穿过线圈P的磁通量增加，P有远离Q的趋势，受到Q的排斥作用，设这个力大小为F，则有FN＝F＋G，即FN>

G，A选项正确．t2时刻Q中电流恒定，线圈P中磁通量不变，不产生感应电流，P只受重力G与桌面支持力FN作用而平衡，有FN＝G，故B选项错．同理在t4时刻Q中电流恒定，有FN＝G，D选项正确．t3时刻Q中电流变化，P中磁通量变化，产生感应电流，但Q中I＝0，对P无磁场力作用，仍是FN＝G，故C选项错．

综合应用

10．（多选）如图9甲所示，等离子气流由左边连续以方向如图所示的速度v0射入P1和P2两金属板间的匀强磁场中，ab直导线与P1、P2相连接，线圈A与直导线cd连接．线圈A内有如图乙所示的变化磁场，且磁场B的正方向规定为向左，如图甲所示．则下列说法正确的是（　　）

A．0～1s内ab、cd导线互相排斥

B．1～2s内ab、cd导线互相排斥

C．2～3s内ab、cd导线互相排斥

D．3～4s内ab、cd导线互相排斥

解析　由题图甲左侧电路可以判断ab中电流方向为由a到b；

由右侧电路及题