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）.doc

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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)容單獨考查以選擇為主，涉及綜合問題以計算為主。 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)電動勢的計算。 4．電磁感應(yīng)與磁場、電路、力學(xué)等知識的綜合應(yīng)用，特別是在實際問題中的應(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 對點激活 知識點　　磁通量　Ⅰ 1．磁通量 (1)定義：勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度(B)與垂直磁場方向的面積(S)的乘積叫做穿過這個面積的磁通量，簡稱磁通，我們可以用穿過這一面積的磁感線條數(shù)的多少來形象地理解。 (2)公式：Φ＝BS。 (3)公式的適用條件：①勻強(qiáng)磁場；②S是垂直磁場方向的有效面積。 (4)單位：韋伯(Wb)，1 Wb＝1_Tm2。 (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，即任何一個平面都有正、反兩面，若規(guī)定磁感線從正面穿出時磁通量為正，則磁感線從反面穿出時磁通量為負(fù)。 2．磁通量的變化量 在某個過程中，穿過某個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)生此變化所用時間的比值，即。 知識點　　電磁感應(yīng)現(xiàn)象　Ⅰ 1．電磁感應(yīng)現(xiàn)象 當(dāng)穿過閉合電路的磁通量發(fā)生改變時，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。 (2)穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化。 4．電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實質(zhì) 電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實質(zhì)是產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，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)電動勢，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，機(jī)械能或其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能。 知識點　　楞次定律?、? 1．楞次定律 (1)內(nèi)容：感應(yīng)電流產(chǎn)生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：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)電流的磁場可能與原磁場方向相同，也可能與原磁場方向相反。(　　) 答案　1.　2.　3.√　4.　5.√　6.√ 二 對點激活 1．如圖所示，正方形線圈abcd位于紙面內(nèi)，邊長為L，匝數(shù)為N，過ab中點和cd中點的連線OO′恰好位于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場的右邊界上，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則穿過線圈的磁通量為Φ，若線圈繞OO′軸轉(zhuǎn)過60的過程中，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)無關(guān)。初態(tài)S1＝，所以Φ＝。轉(zhuǎn)過60，有效面積S2＝cos60＝，Φ′＝，所以ΔΦ＝Φ′－Φ＝－，所以A選項是正確的。 2．(人教版選修3－2P7T1改編)如圖所示的勻強(qiáng)磁場中有一個矩形閉合導(dǎo)線框，在下列四種情況下，線框中會產(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，線框在磁場中左右運(yùn)動 B．如圖乙所示，保持線框平面始終與磁感線平行，線框在磁場中上下運(yùn)動 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 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 答案　C 解析　A、B、D選項中穿過線圈的磁通量均沒變化，不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，故選C。 3．(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)，橫桿可繞中心點自由轉(zhuǎn)動，老師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)，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 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 答案　BD 解析　磁鐵插向左環(huán)時，通過左環(huán)的磁通量發(fā)生變化，左環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，但左環(huán)是開路的，所以沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生，此時橫桿不動，A、C錯誤；磁鐵插向右環(huán)時，通過右環(huán)的磁通量發(fā)生變化，右環(huán)中將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的磁場阻礙磁通量的變化，使右環(huán)與磁鐵相互排斥，則橫桿會發(fā)生轉(zhuǎn)動，B、D正確。 4. (人教版選修3－2P13T3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。當(dāng)導(dǎo)體AB向右移動時，金屬框中CD、EF邊的感應(yīng)電流的方向為(　　) 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)電流的方向為A→B，則在ABCD回路中，CD的感應(yīng)電流方向為C→D，在ABFE回路中，EF的感應(yīng)電流方向為F→E，C正確。 考點細(xì)研 悟法培優(yōu) 考點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便，有的題目兩種方法均可快速判斷。 2．磁通量變化的常見情況 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順時針轉(zhuǎn)90 D．線圈繞OO′軸逆時針轉(zhuǎn)動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順時針轉(zhuǎn)90的過程中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和線圈的有效面積都沒變，磁通量不變，不能產(chǎn)生感應(yīng)電流，C錯誤；以O(shè)O′為軸逆時針轉(zhuǎn)90的過程中，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同時滿足可產(chǎn)生感應(yīng)電流。 [變式1－1]　(人教版選修3－2P6實驗改編)現(xiàn)將電池組、滑動變阻器、帶鐵芯的線圈A、線圈B、電流計及開關(guān)按如圖所示連接。下列說法正確的是(　　) A．開關(guān)閉合后，線圈A插入或拔出都會引起電流計指針偏轉(zhuǎn) B．線圈A插入線圈B中后，開關(guān)閉合和斷開的瞬間，電流計指針均不會偏轉(zhuǎn) C．開關(guān)閉合后，滑動變阻器的滑片P勻速滑動，會使電流計指針靜止在中央零刻度 D．開關(guān)閉合后，只有滑動變阻器的滑片P加速滑動，電流計指針才能偏轉(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；開關(guān)閉合和斷開均能引起線圈B中磁通量的變化而產(chǎn)生感應(yīng)電流，故B錯誤；開關(guān)閉合后，只要移動滑片P，線圈B中磁通量就會變化而產(chǎn)生感應(yīng)電流，故C、D錯誤。 [變式1－2]　(人教版選修3－2P14T7改編)如圖所示為感應(yīng)式發(fā)電機(jī)，a、b、c、d是空間四個可用電刷與銅盤邊緣接觸的點，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，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　將銅盤看成無數(shù)個軸向銅條組成，當(dāng)銅盤轉(zhuǎn)動時，其切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，此時銅條相當(dāng)于電源，銅盤邊緣和中心相當(dāng)于電源的兩個極，則想要觀察到感應(yīng)電流，M、N應(yīng)分別接電源的兩個極，故B正確。 考點2　對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直導(dǎo)線，以它們?yōu)樽鴺?biāo)軸構(gòu)成一個平面直角坐標(biāo)系。四個相同的圓形閉合線圈在四個象限內(nèi)完全對稱放置，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，四個線圈a、b、c、d中產(chǎn)生順時針方向感應(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，再疊加。 (2)兩直導(dǎo)線中電流增大時，電流周圍的磁場如何變化？ 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方向，疊加后知線圈a中磁場方向垂直紙面向里，線圈c中磁場方向垂直紙面向外，b、d中磁場疊加后為零；當(dāng)兩直導(dǎo)線電流增大時，由楞次定律判斷出線圈c中會產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流，線圈a中會產(chǎn)生逆時針方向的感應(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)象中的兩個磁場和一個電流 (1)原磁場：引起電磁感應(yīng)現(xiàn)象的磁場。做題時需要首先明確原磁場分布特點(大小、方向)以及穿過閉合回路的磁場變化情況。 (2)感應(yīng)電流磁場：感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場，阻礙原磁場的磁通量變化，根據(jù)“增反減同”可以判斷出感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向。 (3)感應(yīng)電流：在確定感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向后，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)一圈磁鐵就移過它一次。當(dāng)磁鐵移過線圈時，在線圈中感應(yīng)出一個電流脈沖。如圖所示中顯示了磁鐵正要移經(jīng)線圈。若以逆時針方向為正，選項中可能是所產(chǎn)生的電流脈沖的是(　　) 答案　C 解析　根據(jù)楞次定律，在磁鐵靠近線圈時線圈中產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流，在磁鐵遠(yuǎn)離線圈時線圈中產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流，也就是說，在線圈中感應(yīng)出的電流脈沖可能如C所示。 考點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的磁通量減小 C．線圈a有擴(kuò)張的趨勢 D．線圈a對水平桌面的壓力FN將增大 解題探究　(1)滑片P向下滑動，穿過線圈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，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(yuǎn)離螺線管的趨勢，線圈a對水平桌面的壓力FN將增大，故D正確，A、C錯誤。 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，一金屬圓環(huán)放置在O點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，在其第一次擺至右側(cè)最高點的過程中，圓環(huán)始終靜止。則下列說法正確的是(　　) 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．桌面對圓環(huán)始終有摩擦力作用 D．磁鐵在O點兩側(cè)最高點的重力勢能不相等 答案　D 解析　由楞次定律推論可知，磁鐵靠近圓環(huán)時受到斥力作用，遠(yuǎn)離圓環(huán)時受到引力作用，A錯誤；磁鐵由釋放到第一次運(yùn)動到右側(cè)最高點的過程中，穿過圓環(huán)的磁通量先增大后減小，由于穿過圓環(huán)的磁場方向不變，而磁通量的變化趨勢發(fā)生了改變，因此感應(yīng)電流的方向發(fā)生變化，B錯誤；分析可知，在磁鐵豎直向下時圓環(huán)內(nèi)的磁通量達(dá)到最大，此時桌面對圓環(huán)無摩擦力作用，C錯誤；由楞次定律推論可知，感應(yīng)電流總是阻礙磁鐵的相對運(yùn)動，感應(yīng)電流對磁鐵的作用力總是阻力，因此磁鐵在右側(cè)的最高點比釋放點低，則磁鐵在兩側(cè)最高點的重力勢能不相等，D正確。 考點4　三定則一定律的綜合應(yīng)用 1．“三個定則一個定律”的比較 以上定則或定律中，“因電而動”用左手定則，“因動生電”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，一般要用到安培定則。 (2)研究感應(yīng)電流受到的安培力時，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)動時，MN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 解題探究　(1)如何判斷MN所在處的磁場方向？ 提示：MN處的磁場由ab中電流產(chǎn)生，用安培定則判斷。 (2)由MN的運(yùn)動方向，如何確定MN中的電流方向？ 提示：用左手定則確定。 (3)L1中磁場方向如何判定？ 提示：與L2的磁場方向一致，L2中磁場方向由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，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)電流由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中電流為Q→P且減小向右減速運(yùn)動；若L2中磁場方向向下增強(qiáng)PQ中電流為P→Q且增大向左加速運(yùn)動，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)動情況或磁場的變化，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感應(yīng)磁場變化的。 ③然后根據(jù)楞次定律，得出第一個感應(yīng)磁場可能的方向及相應(yīng)的變化，從而得到引起磁場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)動的方向與速度。 (2)也可以按選項中的某一選項用“程序法”來判斷與結(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，由右手定則可知MN中的電流方向為N→M，在D中產(chǎn)生磁場，由安培定則可知磁場方向垂直紙面向外，如果MN加速向右運(yùn)動，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；如果MN勻速向右運(yùn)動，則MN中的電流不變，ΦA(chǔ)不變，由楞次定律可知，A沒有收縮的趨勢，故C正確，A錯誤。假設(shè)MN向左運(yùn)動，可知MN中的電流方向為M→N，由安培定則可知，D中磁場方向垂直紙面向里，若MN加速向左運(yùn)動，則MN中電流增大，A有收縮的趨勢；若MN減速向左運(yùn)動，則MN中電流減小，A有擴(kuò)張的趨勢，B正確，D錯誤。 高考模擬 隨堂集訓(xùn) 1. (2017江蘇高考)如圖所示，兩個單匝線圈a、b的半徑分別為r和2r。圓形勻強(qiáng)磁場B的邊緣恰好與a線圈重合，則穿過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為有磁場區(qū)域的面積，且與磁場方向垂直，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全國卷Ⅰ)(多選)如圖，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(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，開關(guān)未閉合時小磁針處于靜止?fàn)顟B(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 答案　AD 解析　小磁針的N極的指向為該處磁場的方向。開關(guān)閉合后的瞬間，通過右邊線圈的電流增大，在鐵芯中產(chǎn)生由北向南的磁場增大，通過左側(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方向垂直紙面向里，小磁針N極向里轉(zhuǎn)動，A正確；開關(guān)閉合并保持一段時間后，通過左側(cè)線圈的磁通量不變，不會產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，所以直導(dǎo)線無感應(yīng)電流流過，小磁針在地磁場作用下恢復(fù)原指向，B、C錯誤；開關(guān)閉合并保持一段時間再斷開后的瞬間，通過左側(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，D正確。 3. (2017全國卷Ⅲ)如圖，在方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)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(yùn)動，在運(yùn)動開始的瞬間，關(guān)于感應(yīng)電流的方向，下列說法正確的是(　　) 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 答案　D 解析　金屬桿PQ突然向右運(yùn)動，在運(yùn)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)電流方向為順時針，D正確。 4. (2017全國卷Ⅰ)掃描隧道顯微鏡(STM)可用來探測樣品表面原子尺度上的形貌。為了有效隔離外界振動對STM的擾動，在圓底盤周邊沿其徑向?qū)ΨQ地安裝若干對紫銅薄板，并施加磁場來快速衰減其微小振動，如圖所示。無擾動時，按下列四種方案對紫銅薄板施加恒磁場；出現(xiàn)擾動后，對于紫銅薄板上下及左右振動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)擾動時，其擾動方向不確定，在選項C這種情況下，紫銅薄板出現(xiàn)上下或左右擾動時，穿過薄板的磁通量難以改變，不能發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，沒有阻尼效應(yīng)；在選項B、D這兩種情況下，紫銅薄板出現(xiàn)上下擾動時，也沒有發(fā)生電磁阻尼現(xiàn)象；在選項A這種情況下，紫銅薄板出現(xiàn)上下或左右擾動時，都發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，產(chǎn)生電磁阻尼效應(yīng)，選項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，整個裝置放在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面向下。現(xiàn)使磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間均勻減小，ab始終保持靜止，下列說法正確的是(　　) 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錯誤；根據(jù)E＝S，因為恒定，所以E恒定，根據(jù)I＝知，回路中的感應(yīng)電流恒定，故B錯誤；根據(jù)F＝BIl，由于B減小，安培力F減小，故C錯誤；根據(jù)平衡條件，靜摩擦力f＝F，故靜摩擦力減小，故D正確。 　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 配套課時作業(yè) 　　時間：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)無關(guān)，Φ＝BS中，B與S必須垂直。初態(tài)Φ1＝BsinθS，末態(tài)Φ2＝－BcosθS，磁通量的變化量大小ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝|BS(－cos30－sin30)|＝BS，所以應(yīng)選C項。 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，電路沒閉合，無感應(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，穿過閉合線圈的磁感線相互抵消，磁通量恒為零，無感應(yīng)電流；D中，閉合回路中的磁通量不發(fā)生變化，無感應(yīng)電流。故選B。 3．如圖甲所示，在同一平面內(nèi)有兩個絕緣金屬細(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中所示的電流方向為負(fù)方向，則A環(huán)中(　　) A．沒有感應(yīng)電流 B．有逆時針方向的感應(yīng)電流 C．有順時針方向的感應(yīng)電流 D．感應(yīng)電流先沿順時針方向，后沿逆時針方向 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)生沿逆時針方向的感應(yīng)電流，B正確，C、D錯誤。 4．某磁場的磁感線如圖所示，有一銅線圈由A位置下落至B位置，在下落的過程中，自上往下看，線圈中感應(yīng)電流的方向(　　) A．始終沿順時針 B．始終沿逆時針 C．先沿順時針再沿逆時針 D．先沿逆時針再沿順時針 答案　C 解析　線圈由A位置下落至O位置的過程中，向上的磁通量增大，由O位置下落至B位置的過程中，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)先沿順時針后沿逆時針，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，則環(huán)上的感應(yīng)電流方向為順時針方向 B．金屬環(huán)向下運(yùn)動，則環(huán)上的感應(yīng)電流方向為順時針方向 C．金屬環(huán)向左側(cè)直導(dǎo)線靠近，則環(huán)上的感應(yīng)電流方向為逆時針方向 D．金屬環(huán)向右側(cè)直導(dǎo)線靠近，則環(huán)上的感應(yīng)電流方向為逆時針方向 答案　D 解析　金屬環(huán)向上或向下運(yùn)動時穿過金屬環(huán)的磁通量不變，由產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件可知A、B錯誤；金屬環(huán)向左側(cè)直導(dǎo)線靠近，穿過金屬環(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)電流方向為順時針方向，C錯誤；金屬環(huán)向右側(cè)直導(dǎo)線靠近，穿過金屬環(huán)的合磁通量向里并且增強(qiáng)，則環(huán)上的感應(yīng)電流方向為逆時針方向，D正確。 6．(2018湖南部分重點中學(xué)演練)如圖所示，磁場方向垂直紙面向里，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)動時，下列說法正確的是(　　) A．AB中電流由A到B，鐵芯中磁場豎直向上，環(huán)中有順時針的電流(俯視) B．AB中電流由A到B，鐵芯中磁場豎直向下，環(huán)中有順時針的電流(俯視) C．AB中電流由B到A，鐵芯中磁場豎直向下，環(huán)中有逆時針的電流(俯視) D．AB中電流由B到A，鐵芯中磁場豎直向上，環(huán)中有逆時針的電流(俯視) 答案　C 解析　當(dāng)金屬桿AB突然向右運(yùn)動時，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方向向下，因金屬桿AB由靜止開始向右運(yùn)動，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，即環(huán)中有逆時針方向電流(俯視)，C正確，A、B、D錯誤。 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。工作過程中某段時間通電線圈中存在如圖順時針方向均勻增大的電流，則(　　) A．無金屬片通過時，接收線圈中的感應(yīng)電流方向為順時針 B．無金屬片通過時，接收線圈中的感應(yīng)電流增大 C．有金屬片通過時，接收線圈中的感應(yīng)電流方向為順時針 D．有金屬片通過時，接收線圈中的感應(yīng)電流大小發(fā)生變化 答案　D 解析　無金屬片通過時，接收線圈中向右的磁通量增大，產(chǎn)生逆時針方向電流，且電流大小恒定，故A、B錯誤。有金屬片通過時，金屬片中產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流，將空間中的磁場的變化削弱一些，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(kuò)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(kuò)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 答案　B 解析　膠木圓盤A由靜止開始繞其軸線OO′按箭頭所示方向加速轉(zhuǎn)動，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，且有向上的運(yùn)動趨勢，所以絲線受到的拉力減小，B正確，A、C、D錯誤。 9．(2018湖北八校二聯(lián))已知地磁場類似于條形磁鐵產(chǎn)生的磁場，地磁N極位于地理南極附近。如圖所示，在湖北某中學(xué)實驗室的水平桌面上，放置邊長為L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，下列說法正確的是(　　) A．若使線框向東平移，則a點電勢比d點電勢低 B．若使線框向北平移，則a點電勢等于b點電勢 C．若以ad邊為軸，將線框向上翻轉(zhuǎn)90，則翻轉(zhuǎn)過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　地球北半部的磁場方向由南向北斜向下，可分解為水平向北和豎直向下兩個分量。若線框向東平移，根據(jù)右手定則可知a點電勢低于d點電勢，A正確；若線框向北平移，根據(jù)右手定則可知a點電勢高于b點電勢，B錯誤；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)過程線框中的電流方向為先沿abcda方向再沿adcba方向，故D錯誤。 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，規(guī)定圖中箭頭所示方向為磁感應(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)度隨時間按圖乙所示規(guī)律變化時，下列說法中正確的是(　　) A．在t1時刻，金屬圓環(huán)L內(nèi)的磁通量最大，最大值 Φm＝B0S B．在t2時刻，金屬圓環(huán)L內(nèi)的磁通量最大 C．在t1～t2時間內(nèi)，金屬圓環(huán)L有擴(kuò)張的趨勢 D．在t1～t2時間內(nèi)，金屬圓環(huán)L內(nèi)有順時針方向的感應(yīng)電流 答案　BD 解析　當(dāng)螺線管內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間按圖乙所示規(guī)律變化時，在導(dǎo)線框cdef內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流，在t1時刻，螺線管內(nèi)磁通量的變化率為零，感應(yīng)電動勢為零，感應(yīng)電流為零，金屬圓環(huán)L內(nèi)的磁通量為零，A錯誤；在t2時刻，螺線管內(nèi)磁通量的變化率最大，感應(yīng)電動勢最大，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)電動勢逐漸增大，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)有逆時針方向的感應(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)有順時針方向的感應(yīng)電流，金屬圓環(huán)L有收縮的趨勢，C錯誤，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，則可能是(　　) A．開關(guān)S閉合瞬間 B．開關(guān)S由閉合到斷開的瞬間 C．開關(guān)S是閉合的，滑動變阻器滑片P向左迅速滑動 D．開關(guān)S是閉合的，滑動變阻器滑片P向右迅速滑動 答案　AC 解析　當(dāng)開關(guān)S閉合時，左線圈上有了電流，產(chǎn)生磁場，而對于右線圈來說，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)動遠(yuǎn)離左邊線圈，故A正確；當(dāng)開關(guān)S由閉合到斷開的瞬間，穿過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)動靠近左邊的線圈，故B錯誤；開關(guān)S閉合時，當(dāng)滑動變阻器滑片P向左迅速滑動時，回路的電阻減小，回路的電流增大，產(chǎn)生的磁場增強(qiáng)，穿過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)動遠(yuǎn)離左邊線圈，故C正確；當(dāng)滑動變阻器的滑片P向右迅速滑動時，回路的電阻增大，回路的電流減小，產(chǎn)生的磁場減弱，穿過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)動靠近左邊線圈，故D錯誤。 12．(2018廣西二模)水平光滑的桌面內(nèi)固定一足夠長的直導(dǎo)線，并通入如圖所示的恒定電流，兩個相同的正方形線框abcd和efgh到導(dǎo)線的距離相等，兩個線框間產(chǎn)生的電磁現(xiàn)象忽略不計，現(xiàn)分別給兩個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，線框efgh做減速直線運(yùn)動 B．剛開始運(yùn)動瞬間bc邊與eh邊所受安培力的大小相等 C．線框efgh運(yùn)動過程中產(chǎn)生沿順時針方向的感應(yīng)電流 D．線框abcd運(yùn)動過程中a點的電勢比b點低 答案　AD 解析　通電直導(dǎo)線周圍的磁場為非勻強(qiáng)磁場，離導(dǎo)線越近，磁場越強(qiáng)，線框abcd和efgh所在位置的磁場分別垂直紙面向里和向外。abcd向下運(yùn)動，始終與導(dǎo)線的距離相等，穿過線框的磁通量不變，不產(chǎn)生感應(yīng)電流，沒有安培力，故線框abcd做勻速直線運(yùn)動，但是ab邊在切割磁感線，由右手定則判斷出a點的電勢比b點低。線框efgh在遠(yuǎn)離導(dǎo)線的過程中，向外的磁場減弱，由楞次定律和右手螺旋定則可判斷出線框產(chǎn)生沿逆時針方向的感應(yīng)電流，并受到向左的安培力，做減速直線運(yùn)動。綜上，A、D正確，B、C錯誤。 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，整個裝置放在垂直于框架平面的變化的磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間的變化如圖乙，導(dǎo)體棒PQ始終靜止，在0～t1時間內(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時間內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B先減小后反向增大，穿過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，產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電流，回路面積有擴(kuò)大趨勢，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，回路磁通量增大，回路面積有縮小的趨勢，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錯誤。 二、非選擇題(共9分) 14．如圖所示裝置中，cd桿光滑且原來靜止，當(dāng)ab桿________________運(yùn)動時，cd桿將向右移動。 答案　向右加速或向左減速 解析　cd桿向右移動，說明受向右的安培力，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)生的磁場方向豎直向上。如果與原磁場方向相同，則Φ減小，L1中的電流減小，ab桿減速，L1中磁場方向豎直向下，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。如果與原磁場方向相反，同理分析可知ab桿向右加速。