人教版高中物理必修3-2讲义资料,复习补习资料:03【提高】楞次定律和右手定则的应用

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人教版高中物理必修3-2讲义资料,复习补习资料:03【提高】楞次定律和右手定则的应用

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楞次定律和右手定则的应用

【学习目标】
1.实验探究获得感应电流方向的决定因素,能熟练地运用楞次定律以及右手定则判断感应电流的方向。   2.深入理解楞次定律的意义,能够利用它判断感应电流产生的力学效果。
【巩固练习】
一、选择题
1.如图所示,两个相同的轻质铝环套在一根水平光滑绝缘杆上,当一条形磁铁向左运动靠近两环时,两环的运动情况是( )
A.同时向左运动,间距变大 B.同时向左运动,间距变小
C.同时向右运动,间距变小 D.同时向右运动,间距变大
2.电阻R、电容C与一个线圈连成闭合回路,条形磁铁静止在线圈的正上方,N极朝下,如图所示,现使磁铁开始自由下落,在N极接近线圈上端过程中,流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是( )
A.从a到b,上极板带正电 B.从a到b,下极板带正电
C.从b到a,上极板带正电 D.从b到a,下极板带正电
3.1931年,英国物理学家狄拉克从理论上预言了存在着只有一个磁极的粒子——磁单极子,如图所示,如果有一个磁单极子(单N极)从a点开始穿过线圈后从b点飞过,那么( )
A.线圈中感应电流的方向上沿PMQ方向
B.线圈中感应电流的方向是沿QMF方向
C.线圈中感应电流的方向先是沿QMP方向,然后是PMQ方向
D.线圈中感应电流的方向先是沿PMQ方向,然后是QMP方向
4.两圆环A、B置于同一水平面上,其中A为均匀带电绝缘环,B为导体环。当A以如图所示的方向绕中心转动的角速度发生变化时,B中产生如图所示方向的感应电流,则( )
A.A可能带正电且转速减小 B.A可能带正电且转速增大
C.A可能带负电且转速减小 D.A可能带负电且转速增大
5.(2019 杭州模拟)如图所示,匀强磁场垂直圆形线圈指向纸内,a、b、c、d为圆形线圈上等距离的四点,现用外力在上述四点将线圈拉成正方形,且线圈仍处在原先所在平面内,则在线圈发生形变的过程中(  )
A.线圈中将产生abcda方向的感应电流
B.线圈中将产生adcba方向的感应电流
C.线圈中感应电流方向无法判断
D.线圈中无感应电流
6.如图所示,光滑平行金属导轨PP'和QQ'都处于同一水平面内,P和Q之间连接一电阻R,整个装置处于竖直向下的匀强磁场中。现垂直于导轨放置一根导体棒MN,用一水平向右的力F拉动导体棒MN,以下关于导体棒MN中感应电流方向和它所受安培力方向的说法正确的是( )
A.感应电流方向是N→M B.感应电流方向是M→N
C.安培力水平向左 D.安培力水平向右
7.如图9甲所示,螺线管内有一平行于轴线的磁场,规定图中箭头所示方向为磁感应强度B的正方向,螺线管与U型导线框cdef相连,导线框cdef内有一半径很小的金属圆环L,圆环与导线框cdef在同一平面内,当螺线管内的磁感应强度随时间按图乙所示规律变化时,下列选项中正确的是(  )
A.在t1时刻,金属圆环L内的磁通量最大
B.在t2时刻,金属圆环L内的磁通量最大
C.在t1~t2时间内, 金属圆环L内有逆时针方向的感应电流
D.在t1~t2时间内,金属圆环L有收缩的趋势
8.如图甲所示,圆形线圈P静止在水平桌面上,其正上方悬挂一相同的线圈Q,P和Q共轴,Q中通有变化的电流,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>G B.t2时刻,FN>G
C.t3时刻,FN<G D.t4时刻,FN=G
9.磁体自远处沿一圆形线圈的轴线匀速运动,并穿过线圈向远处而去,如图所示。则图中较正确反映线圈中电流i与时间t关系的是(线圈中电流以图示箭头方向为正方向)( )

10.某同学设计了一个电磁冲击钻,其原理示意图如图所示,若发现钻头M突然向右运动,则可能是(  )
A.开关S由断开到闭合的瞬间
B.开关S由闭合到断开的瞬间
C.保持开关S闭合,变阻器滑片P加速向右滑动
D.保持开关S闭合,变阻器滑片P匀速向右滑动
二、填空题
11.一水平放置的矩形线圈abcd在条形磁铁S极附近下落,在下落过程中,线圈平面保持水平,如图所示,位置1和3都靠近位置2,则线圈从位置1到位置2的过程中,线圈内________感应电流,线圈从位置2至位置3的过程中,线圈内________感应电流。(填:“有”或“无”)
12.(2019 南充校级期中)在图(1)中,G为指针在中央的灵敏电流表,连接在直流电路中时的偏转情况.今把它与一线圈串联进行电磁感应实验,则图(2)中的条形磁铁的运动方向是______;图(3)中电流计的指针从中央向______偏转;图(4)中的条形磁铁上端为______极.

三、解答题
13.如图所示,将条形磁铁插入螺线管时,产生如图所示感应电流,则a、b两点哪点电势高?条形磁铁哪端是N极?
14.在“研究电磁感应现象”的实验中,首先要按图甲接线,以查明电流表指针的偏转方向与电流方向之间的关系;然后按图乙将电流表与副线圈B连成一个闭合电路,将原线圈A、电池、滑动变阻器和开关串联成另一个闭合电路。
在图甲中,当闭合S时,观察到电流表指针向左偏(不通电时指针停在正中央)。问:在图乙中
(1)S闭合后,将螺线管A(原线圈)插入螺线管B(副线圈)的过程中,电流表的指针将如何偏转?
(2)线圈A放在B中不动时,指针如何偏转?
(3)线圈A放在B中不动,将滑动变阻器的滑动触片向右滑动时,电流表指针如何偏转?
(4)线圈 A放在B中不动,突然切断开关S时,电流表指针如何偏转?
【答案与解析】
一、选择题
1.【答案】B
【解析】当条形磁铁向左运动靠近两环时,两环中的磁通量都增加,根据楞次定律,两环的运动都要阻碍磁铁相对环的运动,即阻碍“靠近”,那么两环都向左运动,又由于两环中的感应电流方向相同,两平行的同向电流间有相互吸引的磁场力,因而两环间的距离要减小。
2.【答案】D
【解析】磁铁N极接近线圈的过程中,线圈中向下的磁通量增加,由楞次定律可得,感应电流方向b→R→a;电容器下极板带正电,上极板带负电。
3.【答案】B
【解析】磁单极子(N极)向外发出磁感线,当磁单极子从下方靠近线圈时,线圈中感应电流的磁场阻碍磁单极子的靠近,所以感应电流的磁场方向向下;当磁单极子穿过线圈后要远离线圈时,感应电流的磁场阻碍磁单极子的远离,所以感应电流的磁场方向还是向下,感应电流的磁场方向不变,感应电流的方向也不变,根据安培定则可知,感应电流的方向沿QMP,故B正确。
4.【答案】BC
【解析】本题考查应用楞次定律逆向推断产生感应电流的原因,解题关键是想到B线圈中原磁通量的变化可向里增多或向外减少。由曰中感应电流方向为逆时针,应用安培定则知感应电流磁场方向向外。由“增反减同”判断A线圈中的磁通量变化为向里增多或向外减少。A线圈中等效电流的方向为顺时针增强,再由电流方向与正、负电荷运动方向的关系知,B、C符合要求。
5.【答案】A 
【解析】周长一定时,圆形的面积最大。本题线圈面积变小,磁通量变小,有感应电流产生。由楞次定律可知线圈中将产生顺时针方向的感应电流。故A正确。
6.【答案】AC
【解析】本题考查左、右手定则和楞次定律。
方法一:由右手定则易知,MN中感应电流方向是N→M,再由左手定则可判知,MN所受安培力方向垂直棒水平向左。
方法二:由楞次定律知,感应电流的产生,必须阻碍引起感应电流的原因。本题中,感应电流是由于MN相对于磁场向右运动引起的,则安培力必然阻碍这种相对运动,由安培力既垂直于电流又垂直于磁场方向可判知,MN所受安培力方向必须垂直于MN水平向左,再由左手定则,容易判断出感应电流的方向是N→M。故正确选项为A、C。
7.【答案】BD
【解析】当螺线管内的磁感应强度随时间按图乙所示规律变化时,在导线框cdef内产生感应电动势和感应电流,在t1时刻,感应电流为零,金属圆环L内的磁通量为零,选项A错误;在t2时刻,感应电流最大,金属圆环L内的磁通量最大,选项B正确;由楞次定律,在t1~t2时间内,导线框cdef内产生逆时针方向感应电流,感应电流逐渐增大,金属圆环L内磁通量增大,根据楞次定律,金属圆环L内有顺时针方向的感应电流,选项C错误;在t1~t2时间内,金属圆环L有收缩的趋势,选项D正确。
8.【答案】AD
【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中无变化的磁通量,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。
9.【答案】B
【解析】从题图可以看出,条形磁铁从左侧进入线圈时,由楞次定律可判断线圈中感应电流方向与图示方向相同,同样可分析,当条形磁铁从右侧离开线圈时,线圈中感应电流又反向,正确答案为B。
10.【答案】A
【解析】若发现钻头M突然向右运动,则两螺线管互相排斥,根据楞次定律,可能是开关S由断开到闭合的瞬间,选项A正确。
二、填空题
11.【答案】有,有
【解析】线圈在位置1和3时,磁感线分别从上方和下方穿过线圈,磁通量不等于零,而在位置2线圈平面与磁感线平行磁通量为零,所以线圈从位置1到位置2,从位置2到位置3的过程,磁通量都发生变化,分别是减少和增加,所以有感应电流产生。
12.【答案】向下插入,右,N.
【解析】图(1)可知,当电流从电流计的正接线柱流入时,指针向左偏.
图(2)中指针向左偏,可知感应电流的方向是顺时针,根据楞次定律知,条形磁铁向下插入.
图(3)当条形磁铁N极向下插入时,根据楞次定律,可知,感应电流方向逆时针,则指针向右偏;
图(4)中可知指针向右偏,则有感应电流的方向逆时针,由楞次定律可知,条形磁铁S极向上拔出,由上端为N极。
三、解答题
13.【答案】b点电势高,下端为N极
【解析】在条形磁铁插入过程中,螺线管中磁通量变化,引起感应电流,可将螺线管看成电源,在电源外部,电流由高电势流向低电势,因此b点电势高。由安培定则知,感应磁场方向向上,而引起感应电流的磁场在增加,因此其方向向下,即下端为N极,上端为S极。
14.【答案】见解析
【解析】由甲图可知,电流从“+”接线柱流入电流表时,指针向左偏转,从“-”接线柱流入电流表时,指针将向右偏转。
(1)在乙图中,S闭合后,通电的原线圈A相当于一根条形磁铁(S极在下,N极在上),A插入B中时,穿过B的方向朝上的磁通量增加,根据楞次定律,B中感应电流的磁场方向朝下,运用右手定则(安培定则),B中感应电流从“-”接线柱流入电流表,指针向右偏转。
(2)A在B中不动时,穿过B的方向朝上的磁通量(实际上是通电的A线圈的磁场)不变化,B中没有电流通过,这时安培表的指针不偏转。
(3)A在B中不动,当滑动变阻器的滑片向右滑动时,它的电阻减小,通过A的电流增加,磁场增加,穿过B的方向朝上的磁通量增大,B中发生电磁感应现象,根据楞次定律,B中感应电流的磁场方向朝下,运用右手定则,B中产生的感应电流从“-”接线柱流入电流表,指针向右偏转。
(4)A在B中不动,突然切断S,B中方向朝上的磁通量突然消失,这时将发生电磁感应现象,B中感应电流的磁场方向应朝上,感应电流将从“+”接线柱流入电流表,指针将向左偏转。

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