资源简介 中小学教育资源及组卷应用平台专题12 磁场和楞次定律（学生版）1．安培定则的应用在运用安培定则判定直线电流和环形电流的磁场时应分清“因”和“果”。因果磁场 原因(电流方向) 结果(磁场方向)直线电流的磁场 大拇指 四指环形电流的磁场 四指 大拇指2.磁场的叠加(1)磁感应强度是矢量，计算时与力的计算方法相同，利用平行四边形定则或正交分解法进行合成与分解。(2)两个电流附近的磁场的磁感应强度是由两个电流分别独立存在时产生的磁场在该处的磁感应强度叠加而成的。21*cnjy*com3．应用安培力公式F＝BIl时要注意(1)B与I垂直。(2)B与I平行时，F＝0。(3)l是有效长度。曲导线的有效长度l等于连接两端点线段的长度(如图所示)；相应的电流沿l由始端流向末端。( http: / / www.21cnjy.com / )4．判定通电导体在安培力作用下的运动或运动趋势的思路(1)首先必须弄清楚导体所在位置的磁场分布情况。(2)然后利用左手定则准确判定导体的受力情况。(3)进而确定导体的运动方向或运动趋势的方向。5．常用判断方法电流元法 分割为电流元安培力方向整段导体合力方向运动方向特殊位置法 在特殊位置安培力方向运动方向等效法 环形电流小磁针条形磁铁通电螺线管多个环形电流利用结论法 同向电流互相吸引，异向电流互相排斥；两不平行的直线电流相互作用时，有转到平行且电流方向相同的趋势转换研究对象法 定性分析磁体在电流磁场作用下如何运 ( http: / / www.21cnjy.com )动或运动趋势的问题，可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律，确定磁体所受电流磁场的作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向【例题解析】例1. 下列关于通电直导线和通电线圈周围磁场的磁感线分布和磁场方向，不考虑地磁场影响，下列说法正确的是( )21·世纪*教育网A．通电直导线周围的磁场方向可以用右手定则判断，顺着导线看去，磁感线可表示为以直导线为圆心的均匀分布的同心圆B．环形导线的磁场，可用安培定则判断，方法是：让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致，伸直的拇指所指方向即为环形导线轴线上的磁场方向C．从外部看，通电螺线管周围的磁场类似于条形磁铁的磁场，螺线管内部的磁场不能视为匀强磁场D．若把一个小磁针放在通电螺线管正上方中间位置，小磁针可能不与螺线管平行例2. 如图所示，均匀绕制的螺 ( http: / / www.21cnjy.com )线管水平固定在可转动的圆盘上，在其正中心的上方有一固定的环形电流A，A与螺线管垂直。A中电流方向为顺时针方向，开关S闭合瞬间，关于圆盘的运动情况(从上向下观察)，下列说法正确的是( )( http: / / www.21cnjy.com / )A．静止不动 B．顺时针转动C．逆时针转动D．无法确定例3. 如图所示，两个完全相同且相互绝缘、正交的金属环A、B，可沿轴线OO′自由转动，现通以图示方向电流，沿OO′看去会发现( )( http: / / www.21cnjy.com / )A．A环、B环均不转动B．A环将逆时针转动，B环也逆时针转动，两环相对不动C．A环将顺时针转动，B环也顺时针转动，两环相对不动D．A环将顺时针转动，B环将逆时针转动，两者吸引靠拢至重合为止例4. 有一种磁悬浮地球仪，通电时地球仪 ( http: / / www.21cnjy.com )会悬浮起来（图甲）。实际原理是如图乙所示，底座是线圈，地球仪是磁铁，通电时能让地球仪悬浮起来。则下列叙述中正确的是（ ）( http: / / www.21cnjy.com / )A．地球仪只受重力作用 B．电路中的电源必须是交流电源C．电路中的b端点须连接直流电源的正极 D．增大线圈中的电流，地球仪飘浮的高度不会改变例5. 特高压直流输电是 ( http: / / www.21cnjy.com )我国领先世界的电力工程。正常输电时，两根导线中通有大小相等，方向相反的电流，某次故障测试中发现两根平行输电线电流IA>IC。如图，以两导线垂线中点为圆心，作一个与导线垂直的圆，a（里面）和c（外面）与输电线在同一高度，b、d为圆的最下方和最上方。忽略地磁的影响，则（ ）( http: / / www.21cnjy.com / )A．b点和d点磁场方向相同 B．a点的磁感应强度可能为零C．c点的磁感应强度可能为零 D．两根导线的作用力为引力【课堂练习】1. 中国宋代科学家沈括在《梦溪笔 ( http: / / www.21cnjy.com )谈》中最早记载了地磁偏角：“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也．”进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布示意图如图．结合上述材料，下列说法不正确的是( )A．地理南、北极与地磁场的南、北极不重合B．地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近C．地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行D．地磁场对射向地球赤道的带电宇宙射线粒子有力的作用．2. 一直导线平行于通电螺线管的 ( http: / / www.21cnjy.com )轴线放置在螺线管的上方，如图3所示，如果直导线可以自由地运动且通以方向为由a到b的电流，则导线ab受到安培力作用后的运动情况为( )( http: / / www.21cnjy.com / )A．从上向下看顺时针转动并靠近螺线管 B．从上向下看顺时针转动并远离螺线管C．从上向下看逆时针转动并远离螺线管 D．从上向下看逆时针转动并靠近螺线管3. 如图所示，蹄形磁铁用悬线悬于O ( http: / / www.21cnjy.com )点，在磁铁的正下方有一水平放置的长直导线，当导线中通以由左向右的电流时，蹄形磁铁的运动情况将是( )．( http: / / www.21cnjy.com / )A．静止不动 B．向纸外平动C．N极向纸外、S极向纸内转动D．N极向纸内、S极向纸外转动4. 如图所示，条形磁铁放在光滑 ( http: / / www.21cnjy.com )斜面上，用平行于斜面的轻弹簧拉住而平衡，A为水平放置的直导线的截面，导线中无电流时磁铁对斜面的压力为FN1；当导线中有垂直纸面向外的电流时，磁铁对斜面的压力为FN2，则下列关于压力和弹簧的伸长量的说法中正确的是( )( http: / / www.21cnjy.com / )A．FN1C．FN1>FN2，弹簧的伸长量增大 D．FN1>FN2，弹簧的伸长量减小5. 如图，在薄金属圆筒表面上通以环绕圆筒、分布均匀的恒定电流时，由于受磁场力的作用，该圆筒的形变趋势为（ ）【来源：21·世纪·教育·网】( http: / / www.21cnjy.com / )A. 沿轴线上下压缩，同时沿半径向内收缩 B. 沿轴线上下拉伸，同时沿半径向内收缩C. 沿轴线上下压缩，同时沿半径向外膨胀 D. 沿轴线上下拉伸，同时沿半径向外膨胀6. 如图，一根容易形变 ( http: / / www.21cnjy.com )的弹性轻导线两端固定。导线中通有如图箭头所示的电流I。当没有磁场时，导线呈直线状态；当分别加如图所示的匀强磁场B时，描述导线状态的四个图示中正确的是（ ）【出处：21教育名师】A. ( http: / / www.21cnjy.com / ) B. ( http: / / www.21cnjy.com / ) C. ( http: / / www.21cnjy.com / ) D. ( http: / / www.21cnjy.com / )7. 如图所示，两个单匝线圈a、b的 ( http: / / www.21cnjy.com )半径分别为r和2r。圆形匀强磁场垂直它们所在的面，磁感应强度为B，其边缘恰好与a线圈重合，则穿过a的磁通量为 ，穿过a、b两线圈的磁通量之比为 。2-1-c-n-j-y( http: / / www.21cnjy.com / )8.小明根据“磁体对周围小磁针的 ( http: / / www.21cnjy.com )力的作用，不需要接触，说明磁体周围存在磁场”类比得出：地球周围存在“重力”场。用假想的线描述重力场，如下图所示，最合理的是：_____；物体在月球上的重力大约是地球上的六分之一，说明月球附近的重力场比地球附近的重力场_____（选填“强”或“弱”）。( http: / / www.21cnjy.com / )1.安培力作用下平衡问题的解题技巧( http: / / www.21cnjy.com / )2. 安培力和重力、弹力、摩擦力一样，会使通电导体在磁场中平衡、转动、加速，也会涉及做功问题。解答时一般要用到动能定理、能量守恒定律等。【例题解析】例1. 如图所示，在倾角为α的光滑斜面上，水 ( http: / / www.21cnjy.com )平放置一根长为l、质量为m的直导体棒。当导体棒中的恒定电流I垂直于纸面向里时，欲使导体棒静止在斜面上，可将导体棒置于匀强磁场中，当外加匀强磁场的磁感应强度B的方向由竖直向上逆时针转至水平向左的过程中，关于B的大小的变化，正确的是( )2·1·c·n·j·y( http: / / www.21cnjy.com / )A．逐渐增大 B．逐渐减小C．先增大后减小 D．先减小后增大例2. 如图所示，PQ和 ( http: / / www.21cnjy.com )MN为水平平行放置的金属导轨，相距L＝1 m。P、M间接有一个电动势为E＝6 V，内阻不计的电源和一只滑动变阻器，导体棒ab跨放在导轨上并与导轨接触良好，棒的质量为m＝0.2 kg，棒的中点用细绳经定滑轮与物体相连，物体的质量M＝0.4 kg。棒与导轨的动摩擦因数为μ＝0.5(设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，导轨与棒的电阻不计，g取10 m/s2)，匀强磁场的磁感应强度B＝2 T，方向竖直向下，为了使物体保持静止，滑动变阻器连入电路的阻值不可能的是( )【来源：21cnj*y.co*m】( http: / / www.21cnjy.com / )A．2 Ω B．2.5 ΩC．3 Ω D．4 Ω例3. 如图甲所示，两根光滑平行导轨水 ( http: / / www.21cnjy.com )平放置，间距为L，其间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B。垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属棒。从t＝0时刻起，棒上有如图乙所示的持续交变电流I，周期为T，最大值为Im，图甲中I所示方向为电流正方向。则关于金属棒描述错误的是( )www.21-cn-jy.com( http: / / www.21cnjy.com / )A．一直向右移动 B．速度随时间周期性变化C．受到的安培力随时间周期性变化 D．受到的安培力在一个周期内做正功例4. 电磁轨道炮工作原理 ( http: / / www.21cnjy.com )如图所示。待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动，并与轨道保持良好接触。电流I从一条轨道流入，通过导电弹体后从另一条轨道流回。轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面的磁场(可视为匀强磁场)，磁感应强度的大小与I成正比。通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出。现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍，理论上可采用的办法是( )( http: / / www.21cnjy.com / )A．只将轨道长度L变为原来的2倍B．只将电流I增加至原来的4倍C．只将弹体质量减至原来的一半D．将弹体质量减至原来的一半，轨道长度L变为原来的2倍，其他量不变例5. 据外界报道，中国曾在 ( http: / / www.21cnjy.com )内蒙古炮兵靶场对电磁大炮进行了首次试验：25kg的弹丸被发射到250km以外的预定区域，试验获得成功。导轨式电磁炮的原理结构示意图如图所示。两根平行长直金属导轨沿水平方向固定，其间安放炮弹。炮弹可沿导轨无摩擦滑行，且始终与导轨保持良好接触。内阻为r的可控电源提供的强大电流从一根导轨流入，经过炮弹，再从另一导轨流回电源。炮弹被导轨中的电流形成的磁场推动而发射。在发射过程中，该磁场在炮弹所在位置始终可以简化为磁感应强度为B的匀强磁场，方向竖直向上。已知两导轨内侧间距为L，炮弹的质量为m，炮弹在导轨间的电阻为R。若炮弹滑行s后获得的发射速度为v，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）( http: / / www.21cnjy.com / )A．a为电源正极 B．电磁炮所受安培力的大小F=C．可控电源此时的电动势 D．这一过程中系统消耗的总能量是mv2+【课堂练习】1. 如图所示，金属棒MN两端由等长的轻质 ( http: / / www.21cnjy.com )细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，棒中通以由M向N的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ。如果仅改变下列某一个条件，θ角的相应变化情况是( )( http: / / www.21cnjy.com / )A．棒中的电流变大，θ角变大 B．两悬线等长变短，θ角变小C．金属棒质量变大，θ角变大 D．磁感应强度变大，θ角变小2. 如图所示，在倾角为α的光 ( http: / / www.21cnjy.com )滑斜面上，垂直纸面放置一根长为L、质量为m的直导体棒．当导体棒中的恒定电流I垂直于纸面向里时，欲使导体棒静止在斜面上，可将导体棒置于匀强磁场中，当外加匀强磁场的磁感应强度B的方向在纸面内由竖直向上逆时针转至水平向左的过程中，关于B的大小的变化，正确的是( )A．逐渐增大 B．逐渐减小C．先增大后减小 D．先减小后增大3. 如图所示，光滑的金属轨道分水平段和 ( http: / / www.21cnjy.com )圆弧段两部分，O点为圆弧的圆心．两金属轨道之间的宽度为0.5 m，匀强磁场方向如图，大小为0.5 T．质量为0.05 kg、长为0.5 m的金属细杆置于金属轨道上的M点．当在金属细杆内通以电流强度为2 A的恒定电流时，金属细杆可以沿杆向右由静止开始运动．已知N、P为导轨上的两点，ON竖直、OP水平，且＝＝1 m，g取10 m/s2，则( )( http: / / www.21cnjy.com / )A．金属细杆开始运动时的加速度大小为5 m/s2B．金属细杆运动到P点时的速度大小为5 m/sC．金属细杆运动到P点时的向心加速度大小为10 m/s2D．金属细杆运动到P点时对每一条轨道的作用力大小为0.75 N4. 光滑平行导轨水平放置，导轨左端通过 ( http: / / www.21cnjy.com )开关S与内阻不计、电动势为E的电源相连，一根质量为m、电阻为R的导体棒ab，用长为l的绝缘细线悬挂，细线竖直时导体棒恰好与导轨良好接触且细线处于张紧状态，如图所示，系统空间有竖直方向的匀强磁场．当闭合开关S时，导体棒向右摆出，摆到最大高度时，细线与竖直方向成θ角，则( )( http: / / www.21cnjy.com / )A．磁场方向一定竖直向上B．导体棒离开导轨前受到向左的安培力C．导体棒摆到最大高度时重力势能的增加量等于mglcosθD．导体棒离开导轨前电源提供的电能大于mgl(1－cosθ)5. 如图磁感线分布情况，以O点（图中白点）为坐标原点，沿Z轴正方向，磁感应强度B大小的变化最有可能为（ ）( http: / / www.21cnjy.com / )A. ( http: / / www.21cnjy.com / ) B. ( http: / / www.21cnjy.com / ) C. ( http: / / www.21cnjy.com / ) D. ( http: / / www.21cnjy.com / )6. 如图所示，地面上的平行轨道和上有一辆平板小车，车上有一个通电线框，G是电源。图中虚线框1、2、3、4、5等是磁感强度大小相等的匀强磁场区域，内有垂直地面向上或向下的磁场，要使小车在图示位置时受到向右的推力，此时1、2部分的磁场方向对应下图中的( http: / / www.21cnjy.com / )A. ( http: / / www.21cnjy.com / ) B. ( http: / / www.21cnjy.com / ) C ( http: / / www.21cnjy.com / ) D. ( http: / / www.21cnjy.com / )7. 如图所示，在竖直向下磁感应强度为B的匀 ( http: / / www.21cnjy.com )强磁场中，有两根间距为L竖直放置的平行粗糙导轨CD、EF，质量为m的金属棒MN与导轨始终垂直且接触良好，它们之间的动摩擦因数为μ。从t=0时刻起，给金属棒通以图示方向的电流且电流强度与时间成正比，即I=kt，（k为常量），则金属棒由静止下滑过程中加速度和速度的变化情况是 ____________金属棒下落过程中动能最大的时刻t=_____ 。( http: / / www.21cnjy.com / )8. 如图所示，A为水平 ( http: / / www.21cnjy.com )放置的胶木圆盘，在其侧面均匀分布着负电荷，在A的正上方用绝缘丝线悬挂一个金属圆环B，使B的环面水平且与圆盘面平行，其轴线与胶木盘A的轴线OO′重合。现使胶木盘A由静止开始绕其轴线OO′按箭头所示方向加速转动，则金属环B的面积有_________的趋势（选填“扩大”或“缩小”），丝线受到的拉力________。（选填“增大”“减小”或“不变”）( http: / / www.21cnjy.com / )9.如图为放置在水平桌面上，测 U ( http: / / www.21cnjy.com )型磁铁两磁极间磁感应强度的实验装置。现将质量为 M、宽度为 d 的 U 型磁铁开口向上放置在电子天平上；匝数为 n、宽度为 d 的矩形线框用导线静止悬挂在绝缘支架上。当通以大小为 I，方向如图所示的电流时，稳定后读得天平的示数为 m，则线框所受安培力方向为______，U 型磁铁两极间的磁感应强度 B=_______只考虑线框下边沿的水平边在磁场中所受的安培力）。( http: / / www.21cnjy.com / )1．楞次定律中“阻碍”的含义( http: / / www.21cnjy.com / )2．利用楞次定律判断感应电流方向的步骤( http: / / www.21cnjy.com / )3.楞次定律中“阻碍”的含义可以推广为感应电流的“效果”总是阻碍产生感应电流的原因，可由以下三种方式呈现。内容 例证阻碍原磁通量变化——“增反减同” ( http: / / www.21cnjy.com / )阻碍相对运动——“来拒去留”使回路面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩” ( http: / / www.21cnjy.com / )4．“三定则”“一定律”的比较基本现象 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、电流有力的作用 左手定则电磁 部分导体做切割磁感线运动 右手定则感应 闭合回路磁通量的变化 楞次定律5.“三个定则”和“一个定律”的因果关系(1)因电而生磁(I→B)→安培定则；(2)因动而生电(v、B→I安)→右手定则；(3)因电而受力(I、B→F安)→左手定则；(4)因磁而生电(S、B→I安)→楞次定律。【例题解析】例1. 现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流表及开关按如图所示连接。下列说法正确的是( )21世纪教育网版权所有( http: / / www.21cnjy.com / )A．开关闭合后，线圈A插入或拔出都会引起电流表指针偏转B．线圈A插入线圈B中后，开关闭合和断开的瞬间，电流表指针均不会偏转C．开关闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑动，会使电流表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，电流表指针才能偏转例2. 一闭合金属线框的两边 ( http: / / www.21cnjy.com )接有电阻R1、R2，框上垂直放置一金属棒，棒与框接触良好，整个装置放在如图所示的匀强磁场中，当用外力使ab棒右移时( )( http: / / www.21cnjy.com / )A．其穿过线框的磁通量不变，框内没有感应电流B．框内有感应电流，电流方向沿顺时针方向绕行C．框内有感应电流，电流方向沿逆时针方向绕行D．框内有感应电流，左半边逆时针方向绕行，右半边顺时针方向绕行例3. 如图，在方向垂直于纸面向里的 ( http: / / www.21cnjy.com )匀强磁场中有一U形金属导轨，导轨平面与磁场垂直。金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS，一圆环形金属线框T位于回路围成的区域内，线框与导轨共面。现让金属杆PQ突然向右运动，在运动开始的瞬间，关于感应电流的方向，下列说法正确的是( )21教育网( http: / / www.21cnjy.com / )A．PQRS中沿顺时针方向，T中沿逆时针方向B．PQRS中沿顺时针方向，T中沿顺时针方向C．PQRS中沿逆时针方向，T中沿逆时针方向D．PQRS中沿逆时针方向，T中沿顺时针方向例4. 如图所示，在水平放置的螺线管的中央 ( http: / / www.21cnjy.com )，放着一个可绕水平轴OO′自由转动的闭合线圈abcd，轴OO′与螺线管的轴线垂直，ab边在OO′轴的左上方，闭合K的瞬间，关于线圈的运动情况，下列说法正确的是( )21·cn·jy·com( http: / / www.21cnjy.com / )A．不转动B．ab边向左转动C．ab边向右转动D．转动的方向与螺线管中的电流方向有关例5. 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，如图所示，则( )21*cnjy*com( http: / / www.21cnjy.com / )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cB．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aC．若ab向左、cd向右同时运动，则abdc回路电流为零D．若ab、cd都向右运动，且两棒速度vc d>va b，则abdc回路有电流，电流方向由c到d到b到a21教育名师原创作品例6. 如图所示，粗糙水平 ( http: / / www.21cnjy.com )桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈．当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线AB正上方快速经过时，若线圈始终不动，则关于线圈受到的支持力FN大小变化、摩擦力方向，及线圈是收缩或扩张趋势的正确判断是 ( )( http: / / www.21cnjy.com / )A．FN先小于mg后大于mg，摩擦力方向先向左后向右，先有扩张趋势后有收缩趋势B．FN先大于mg后小于mg，摩擦力方向先向右后向左，先有扩张趋势后有收缩趋势C．FN先小于mg后大于mg，摩擦力方向一直向右，先有收缩趋势后有扩张趋势D．FN先大于mg后小于mg，摩擦力方向一直向左，先有收缩趋势后有扩张趋势例7. 航母上飞机弹射起飞是利用 ( http: / / www.21cnjy.com )电磁驱动来实现的．电磁驱动原理如图所示，当固定线圈上突然通过直流电流时，线圈端点的金属环被弹射出去．现在固定线圈左侧同一位置，先后放有分别用横截面积相等的铜和铝导线制成形状、大小相同的两个闭合环，且电阻率ρ铜<ρ铝．闭合开关S的瞬间( )( http: / / www.21cnjy.com / )A．从左侧看环中感应电流沿逆时针方向B．铜环受到的安培力大于铝环受到的安培力C．若将环放置在线圈右方，环将向左运动D．电池正负极调换后，金属环不能向左弹射例8. 如图所示，水平放置的两 ( http: / / www.21cnjy.com )条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，MN的左边有一闭合电路，当PQ在外力的作用下运动时，MN向右运动，则PQ所做的运动可能是( )( http: / / www.21cnjy.com / )A．向右加速运动 B．向左匀速运动C．向右减速运动D．向左减速运动【课堂练习】1. 如图所示，在光滑绝缘水平面上，两条固 ( http: / / www.21cnjy.com )定的相互垂直彼此绝缘的导线通以大小相同的电流I。在角平分线上，对称放置四个相同的正方形金属框。当电流在相同时间间隔内增加相同量，则( http: / / www.21cnjy.com / )A．1、3线圈静止不动，2、4线圈沿着对角线向内运动B．1、3线圈静止不动，2、4线圈沿着对角线向外运动C．2、4线圈静止不动，1、3线圈沿着对角线向内运动D．2、4线圈静止不动，1、3线圈沿着对角线向外运动2. 物理学追求以相同的规律描述多变 ( http: / / www.21cnjy.com )的实际情况。化学知识中有一条定律也有着强烈的物理味道——勒夏特列原理（LeChateliersprineiple），又名化学平衡移动原理，由法国化学家勒夏特列于1888年发现，是一个定性预测化学平衡点的原理。下列物理规律与勒夏特列原理有着相同规律的是（ ）【版权所有：21教育】A．楞次定律 B．电荷守恒定律 C．牛顿第二定律 D．库仑定律3. 当气体温度升高到一定程度时，其中的 ( http: / / www.21cnjy.com )分子或原子将由于激烈的相互碰撞而分解为电子和正离子，这种状态的物质叫等离子体。等离子体有很多奇妙的性质，例如，宇宙中的等离子体会发生“磁冻结”。满足某种理想条件的等离子体，其内部不能有电场存在，但是可以有磁场。如图所示，一块这样的等离子体从很远处向着磁场B运动，在移进磁场的过程中，下列对等离子体行为的解释错误的是（ ）( http: / / www.21cnjy.com / )A．由于变化的磁场产生电场，因此等离子体内部的磁场不能随时间变化B．设想磁场刚要进入等离子体中时感应出了电流，则此电流的磁场与磁场B方向相反C．如等离子体内部原来没有磁场，则穿越磁场的过程中其内部磁场一直为零D．如等离子体内部原来没有磁场，则穿越磁场的过程中其外部的磁感线不会发生变化4. 科学家们曾设想存在磁单极子，即一些仅带有N极或S极单一磁极的磁性物质。假设在P点有一个固定的N极单一磁极子，在其周围形成均匀辐射磁场，磁感线如图所示。当质量为m、半径为R的导体圆环通有恒定的电流时，恰好能静止在该磁单极子正上方，环心与P点的距离为H，且圆环平面恰好沿水平方向。已知距磁单极子r处的磁感应强度大小为B＝，其中k为已知常量，重力加速度为g。下列选项正确的是（ ）( http: / / www.21cnjy.com / )A．圆环静止时电流的方向为逆时针方向B．圆环静止时可由题中条件求出环中电流的大小为C．若将圆环竖直向上平移一小段距离后由静止释放，开始下落后环中电流会先变大D．若将圆环竖直向上平移一小段距离后由静止释放，下落过程中环落到最开始静止位置速度最大。5. 磁卡的磁条中有用于存储信息的磁极方向不同的磁化区，刷卡器中有检测线圈．当以速度v0刷卡时，在线圈中产生感应电动势，其E－t关系如图所示．如果只将刷卡速度改为，线圈中的E－t关系图可能是( )21cnjy.com( http: / / www.21cnjy.com / ) ( http: / / www.21cnjy.com / )A. ( http: / / www.21cnjy.com / ) B. ( http: / / www.21cnjy.com / )C. ( http: / / www.21cnjy.com / ) D. ( http: / / www.21cnjy.com / )6. 如图所示，电阻不计 ( http: / / www.21cnjy.com )的光滑平行金属导轨水平放置于方向竖直向下的匀强磁场中，导轨左端接一定值电阻R。电阻不可忽略的金属棒MN置于导轨上，受到垂直于金属棒的水平外力作用由静止开始运动，外力F与金属棒速度v的关系是F=F0+kv（F0、k是常量），金属棒与导轨始终垂直且接触良好。电阻R两端的电压为UR随时间t变化图像不可能的是（ ）( http: / / www.21cnjy.com / )A. ( http: / / www.21cnjy.com / ) B. ( http: / / www.21cnjy.com / )C. ( http: / / www.21cnjy.com / ) D. ( http: / / www.21cnjy.com / )7. 利用图（a）所示的装置可 ( http: / / www.21cnjy.com )以定性研究产生感应电流的条件及其规律。线圈A、B套在绝缘的闭合环形铁芯C上，线圈B与电流传感器连接。先将电键S闭合，再断开，电流传感器中的电流随时间变化如图（b）所示，则电流传感器的正接线柱应在__________端（选填“a”或“b”）。依据t1~t2过程中的电流变化情况，可以得出结论：________。( http: / / www.21cnjy.com / )8. 如图，铁质齿轮P可绕其 ( http: / / www.21cnjy.com )水平轴O转动，其右端有一带线圈的条形磁铁，G是一个电流计，当P转动，铁齿靠近磁铁时铁齿被磁化，通过线圈的磁通量_____，线圈中就会产生感应电流。当P从图示位置开始转到下一个铁齿正对磁铁的过程中，通过G的感应电流的方向是______。www-2-1-cnjy-com( http: / / www.21cnjy.com / )一、磁场的叠加及安培力的理解和应用二、安培力作用下的平衡问题及功能关系三、楞次定律的理解及应用21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）HYPERLINK "http://21世纪教育网(www.21cnjy.com)" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)专题12 磁场和楞次定律（教师版）1．安培定则的应用在运用安培定则判定直线电流和环形电流的磁场时应分清“因”和“果”。因果磁场 原因(电流方向) 结果(磁场方向)直线电流的磁场 大拇指 四指环形电流的磁场 四指 大拇指2.磁场的叠加(1)磁感应强度是矢量，计算时与力的计算方法相同，利用平行四边形定则或正交分解法进行合成与分解。(2)两个电流附近的磁场的磁感应强度是由两个电流分别独立存在时产生的磁场在该处的磁感应强度叠加而成的。3．应用安培力公式F＝BIl时要注意(1)B与I垂直。(2)B与I平行时，F＝0。(3)l是有效长度。曲导线的有效长度l等于连接两端点线段的长度(如图所示)；相应的电流沿l由始端流向末端。( http: / / www.21cnjy.com / )4．判定通电导体在安培力作用下的运动或运动趋势的思路(1)首先必须弄清楚导体所在位置的磁场分布情况。(2)然后利用左手定则准确判定导体的受力情况。(3)进而确定导体的运动方向或运动趋势的方向。5．常用判断方法电流元法 分割为电流元安培力方向整段导体合力方向运动方向特殊位置法 在特殊位置安培力方向运动方向等效法 环形电流小磁针条形磁铁通电螺线管多个环形电流利用结论法 同向电流互相吸引，异向电流互相排斥；两不平行的直线电流相互作用时，有转到平行且电流方向相同的趋势转换研究对象法 定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动 ( http: / / www.21cnjy.com )或运动趋势的问题，可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律，确定磁体所受电流磁场的作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向【例题解析】例1. 下列关于通电直导线和通电线圈周围磁场的磁感线分布和磁场方向，不考虑地磁场影响，下列说法正确的是( )A．通电直导线周围的磁场方向可以用右手定则判断，顺着导线看去，磁感线可表示为以直导线为圆心的均匀分布的同心圆B．环形导线的磁场，可用安培定则判断，方法是：让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致，伸直的拇指所指方向即为环形导线轴线上的磁场方向C．从外部看，通电螺线管周围的磁场类似于条形磁铁的磁场，螺线管内部的磁场不能视为匀强磁场D．若把一个小磁针放在通电螺线管正上方中间位置，小磁针可能不与螺线管平行【答案】B【解析】环形导线的磁场，可用安培定则判断，方 ( http: / / www.21cnjy.com )法是：让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致，伸直的拇指所指方向即为环形导线轴线上的磁场方向，选项B正确。通电直导线周围的磁场方向可以用安培定则判断，顺着导线看去，磁感线可表示为以直导线为圆心的分布不均匀的同心圆，选项A错误。通电螺线管周围的磁场类似于条形磁铁的磁场，螺线管内部的磁场可以视为匀强磁场，选项C错误。若把一个小磁针放在通电螺线管正上方中间位置，小磁针一定与螺线管平行，选项D错误。例2. 如图所示，均匀绕制的螺 ( http: / / www.21cnjy.com )线管水平固定在可转动的圆盘上，在其正中心的上方有一固定的环形电流A，A与螺线管垂直。A中电流方向为顺时针方向，开关S闭合瞬间，关于圆盘的运动情况(从上向下观察)，下列说法正确的是( )( http: / / www.21cnjy.com / )A．静止不动 B．顺时针转动 C．逆时针转动 D．无法确定【答案】B【解析】环形电流可等效为里面为N极、外面 ( http: / / www.21cnjy.com )为S极的小磁针，通电螺线管可等效为右边为N极，左边为S极的条形磁铁，根据磁极间的相互作用，圆盘将顺时针转动，选项B正确。例3. 如图所示，两个完全相同且相互绝缘、正交的金属环A、B，可沿轴线OO′自由转动，现通以图示方向电流，沿OO′看去会发现( )( http: / / www.21cnjy.com / )A．A环、B环均不转动B．A环将逆时针转动，B环也逆时针转动，两环相对不动C．A环将顺时针转动，B环也顺时针转动，两环相对不动D．A环将顺时针转动，B环将逆时针转动，两者吸引靠拢至重合为止【答案】D【解析】由安培定则可得，A环 ( http: / / www.21cnjy.com )产生的磁场方向向下，B环产生的磁场方向向左，两磁场相互作用后有磁场的方向趋向一致的趋势，所以A环顺时针转动，B环逆时针转动，二者相互靠拢，直至重合，选项D正确。例4. 有一种磁悬浮地球 ( http: / / www.21cnjy.com )仪，通电时地球仪会悬浮起来（图甲）。实际原理是如图乙所示，底座是线圈，地球仪是磁铁，通电时能让地球仪悬浮起来。则下列叙述中正确的是（ ）( http: / / www.21cnjy.com / )A．地球仪只受重力作用 B．电路中的电源必须是交流电源C．电路中的b端点须连接直流电源的正极 D．增大线圈中的电流，地球仪飘浮的高度不会改变【答案】C【解析】A．地球仪受到重力和同名磁 ( http: / / www.21cnjy.com )极相互排斥力，保持平衡状态，故A错误；B．为了保证地球仪和底座之间始终是斥力，线圈中的电流方向就不能改变，所以电路中的电源必须是直流电源，故B错误；C．由图可知螺线管的上端为N极，根据右手螺旋定则可知电路中的b端点须连接直流电源的正极，故C正确；D．若线圈中的电流，地球仪受到的磁力增大，地球仪与底座之间距离变大，地球仪高度升高，但是最后还是会处于静止状态，故D错误。例5. 特高压直流输电是我国领 ( http: / / www.21cnjy.com )先世界的电力工程。正常输电时，两根导线中通有大小相等，方向相反的电流，某次故障测试中发现两根平行输电线电流IA>IC。如图，以两导线垂线中点为圆心，作一个与导线垂直的圆，a（里面）和c（外面）与输电线在同一高度，b、d为圆的最下方和最上方。忽略地磁的影响，则（ ）( http: / / www.21cnjy.com / )A．b点和d点磁场方向相同 B．a点的磁感应强度可能为零C．c点的磁感应强度可能为零 D．两根导线的作用力为引力【答案】C【解析】A．由于电流IA>IC， ( http: / / www.21cnjy.com )根据右手定则，b点磁场向左下方，d点磁场向右下方，A错误；B．由于两个电流在a点的磁场方向相反，但是A导线电流大，与a点近，产生的磁场强，合磁场一定不等于零，B错误；C．由于两个电流在c点的磁场方向相反，A导线电流大，与c点远，C导线的电流小，离c点近，合磁场可能等于零，C正确；D．由左手定则得，反向电流相互排斥，D错误。【课堂练习】1. 中国宋代科学家沈括在 ( http: / / www.21cnjy.com )《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角：“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也．”进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布示意图如图．结合上述材料，下列说法不正确的是( )A．地理南、北极与地磁场的南、北极不重合B．地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近C．地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行D．地磁场对射向地球赤道的带电宇宙射线粒子有力的作用【答案】C【解析】由题意可知，地理南、北极与地磁 ( http: / / www.21cnjy.com )场的南、北极不重合，存在磁偏角，A正确；磁感线是闭合的，再由图可推知地球内部存在磁场，地磁南极在地理北极附近，故B正确；只有赤道上方附近的磁感线与地面平行，故C错误；射向地球赤道的带电宇宙射线粒子的运动方向与地磁场方向不平行，故地磁场对其有力的作用，这是磁场的基本性质，故D正确．2. 一直导线平行于通电螺线管 ( http: / / www.21cnjy.com )的轴线放置在螺线管的上方，如图3所示，如果直导线可以自由地运动且通以方向为由a到b的电流，则导线ab受到安培力作用后的运动情况为( )( http: / / www.21cnjy.com / )A．从上向下看顺时针转动并靠近螺线管 B．从上向下看顺时针转动并远离螺线管C．从上向下看逆时针转动并远离螺线管 D．从上向下看逆时针转动并靠近螺线管【答案】D【解析】本题考查安培定则以 ( http: / / www.21cnjy.com )及左手定则，意在考查学生对安培定则以及左手定则应用的理解．先由安培定则判断通电螺线管的南、北两极，找出导线左、右两端磁感应强度的方向，并用左手定则判断这两端受到的安培力的方向，如图a所示．可以判断导线受到安培力作用后从上向下看逆时针方向转动．再分析此时导线位置的磁场方向，再次用左手定则判断导线受到安培力的方向，如图b所示，导线还要靠近螺线管( http: / / www.21cnjy.com / )3. 如图所示，蹄形磁铁用悬线 ( http: / / www.21cnjy.com )悬于O点，在磁铁的正下方有一水平放置的长直导线，当导线中通以由左向右的电流时，蹄形磁铁的运动情况将是( )．( http: / / www.21cnjy.com / )A．静止不动 B．向纸外平动C．N极向纸外、S极向纸内转动D．N极向纸内、S极向纸外转动【答案】C 【解析】画出导线所在位置的磁感线分 ( http: / / www.21cnjy.com )布情况，如图所示，导线左边与右边的磁场方向不同，故把导线分为左右两部分．由左手定则可知左边的导线受到向纸内的作用力，右边的导线受到向纸外的作用力，所以导线左边向纸内转动，右边向纸外转动，若导线固定，蹄形磁铁可以自由转动，磁铁的转动方向与导线的转动方向相反，所以蹄形磁铁的N极向纸外转动，S极向纸内转动，C项正确．4. 如图所示，条形磁铁放在光滑 ( http: / / www.21cnjy.com )斜面上，用平行于斜面的轻弹簧拉住而平衡，A为水平放置的直导线的截面，导线中无电流时磁铁对斜面的压力为FN1；当导线中有垂直纸面向外的电流时，磁铁对斜面的压力为FN2，则下列关于压力和弹簧的伸长量的说法中正确的是( )( http: / / www.21cnjy.com / )A．FN1C．FN1>FN2，弹簧的伸长量增大 D．FN1>FN2，弹簧的伸长量减小【答案】C【解析】采用“转换研究对象法” ( http: / / www.21cnjy.com )：由于条形磁铁的磁感线是N极出发到S极，所以可画出磁铁在导线A处的一条磁感线，此处磁感应强度方向斜向左下方，如图所示，导线A中的电流垂直纸面向外，由左手定则可判断导线A必受斜向右下方的安培力，由牛顿第三定律可知磁铁所受作用力的方向是斜向左上方，所以磁铁对斜面的压力减小，FN1>FN2.同时，由于导线A比较靠近N极，安培力的方向与斜面的夹角小于90°，所以电流对磁铁的作用力有沿斜面向下的分力，使得弹簧弹力增大，可知弹簧的伸长量增大，所以正确选项为C.5. 如图，在薄金属圆筒表面上通以环绕圆筒、分布均匀的恒定电流时，由于受磁场力的作用，该圆筒的形变趋势为（ ）( http: / / www.21cnjy.com / )A. 沿轴线上下压缩，同时沿半径向内收缩 B. 沿轴线上下拉伸，同时沿半径向内收缩C. 沿轴线上下压缩，同时沿半径向外膨胀 D. 沿轴线上下拉伸，同时沿半径向外膨胀【答案】C【解析】根据电流间的相互作用力关系： ( http: / / www.21cnjy.com )同向电流相互吸引，反向电流相互排斥，所以通以同向电流后，电流间相互吸引，所以整个圆筒有沿轴线上下压缩，同时沿半径向外膨胀的趋势，故ABD错误，C正确。6. 如图，一根容易形变的弹性轻导线 ( http: / / www.21cnjy.com )两端固定。导线中通有如图箭头所示的电流I。当没有磁场时，导线呈直线状态；当分别加如图所示的匀强磁场B时，描述导线状态的四个图示中正确的是（ ）A. ( http: / / www.21cnjy.com / ) B. ( http: / / www.21cnjy.com / ) C. ( http: / / www.21cnjy.com / ) D. ( http: / / www.21cnjy.com / )【答案】B【解析】A．图示电流与磁场平行，导线不受力的 ( http: / / www.21cnjy.com )作用，故A错误；B．由左手定则判得，安培力的方向水平向右，故B正确；C．由左手定则判得，安培力的方向垂直直面向里，故C错误；D．由左手定则判得，安培力的方向水平向右，故D错误。7. 如图所示，两个单匝线圈a、b的半 ( http: / / www.21cnjy.com )径分别为r和2r。圆形匀强磁场垂直它们所在的面，磁感应强度为B，其边缘恰好与a线圈重合，则穿过a的磁通量为 ，穿过a、b两线圈的磁通量之比为 。( http: / / www.21cnjy.com / )【答案】Bπr2，1：1【解析】解：由于线圈平面与磁场方向垂直，故穿过该面的磁通量为：Φ＝BS，线圈a半径为r，面积为S＝πr2，则穿过a的磁通量为；线圈b的半径为2r，但存在磁场的有效面积与线圈a相同，故磁通量为，穿过a、b两线圈的磁通量之比为1：1。8.小明根据“磁体对周围小磁针 ( http: / / www.21cnjy.com )的力的作用，不需要接触，说明磁体周围存在磁场”类比得出：地球周围存在“重力”场。用假想的线描述重力场，如下图所示，最合理的是：_____；物体在月球上的重力大约是地球上的六分之一，说明月球附近的重力场比地球附近的重力场_____（选填“强”或“弱”）。( http: / / www.21cnjy.com / )【答案】 (1). A (2). 弱【解析】[1]．在磁场中，小磁针受力方向 ( http: / / www.21cnjy.com )为磁感线的切线方向；而重力的方向竖直向下，基本上指向地心的方向，类比可知，图A最有可能是“重力场”；[2]．由题知，如果用同一物体受到重力的大 ( http: / / www.21cnjy.com )小来表示“重力”场的强弱，即重力越大，重力场越强，因同一物体在月球上受到的重力大约是地球的六分之一，说明同一物体在地球上的重力较大，即月球附近的“重力”比地球附近的“重力”场场弱。1.安培力作用下平衡问题的解题技巧( http: / / www.21cnjy.com / )2. 安培力和重力、弹力、摩擦力一样，会使通电导体在磁场中平衡、转动、加速，也会涉及做功问题。解答时一般要用到动能定理、能量守恒定律等。【例题解析】例1. 如图所示，在倾角为α ( http: / / www.21cnjy.com )的光滑斜面上，水平放置一根长为l、质量为m的直导体棒。当导体棒中的恒定电流I垂直于纸面向里时，欲使导体棒静止在斜面上，可将导体棒置于匀强磁场中，当外加匀强磁场的磁感应强度B的方向由竖直向上逆时针转至水平向左的过程中，关于B的大小的变化，正确的是( )( http: / / www.21cnjy.com / )A．逐渐增大 B．逐渐减小C．先增大后减小 D．先减小后增大【答案】D【解析】对导体棒受力分析，受重力G、支持力 ( http: / / www.21cnjy.com )FN和安培力FA，三力平衡，合力为零，其变化过程如图所示，可以看出，安培力FA先变小后变大，由于FA＝BIl，其中电流I和导体棒的长度l均不变，故磁感应强度先变小后变大，选项D正确。( http: / / www.21cnjy.com / )例2. 如图所示，PQ和MN为水平 ( http: / / www.21cnjy.com )平行放置的金属导轨，相距L＝1 m。P、M间接有一个电动势为E＝6 V，内阻不计的电源和一只滑动变阻器，导体棒ab跨放在导轨上并与导轨接触良好，棒的质量为m＝0.2 kg，棒的中点用细绳经定滑轮与物体相连，物体的质量M＝0.4 kg。棒与导轨的动摩擦因数为μ＝0.5(设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，导轨与棒的电阻不计，g取10 m/s2)，匀强磁场的磁感应强度B＝2 T，方向竖直向下，为了使物体保持静止，滑动变阻器连入电路的阻值不可能的是( )( http: / / www.21cnjy.com / )A．2 Ω B．2.5 ΩC．3 Ω D．4 Ω【答案】A【解析】对棒受力分析可知，其 ( http: / / www.21cnjy.com )必受绳的拉力FT＝Mg和安培力F安＝BIL＝。若摩擦力向左，且满足＋μmg＝Mg，代入数据解得R1＝4 Ω；若摩擦力向右，且满足－μmg＝Mg，代入数据解得R2＝2.4 Ω，所以R的取值范围为2.4 Ω≤R≤4 Ω，则选A。例3. 如图甲所示，两根光滑平行导轨水 ( http: / / www.21cnjy.com )平放置，间距为L，其间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B。垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属棒。从t＝0时刻起，棒上有如图乙所示的持续交变电流I，周期为T，最大值为Im，图甲中I所示方向为电流正方向。则关于金属棒描述错误的是( )( http: / / www.21cnjy.com / )A．一直向右移动 B．速度随时间周期性变化C．受到的安培力随时间周期性变化 D．受到的安培力在一个周期内做正功【答案】D【解析】由左手定则可知，金属棒一开始向右做 ( http: / / www.21cnjy.com )匀加速运动，当电流反向以后，金属棒开始做匀减速运动，经过一个周期速度变为0，然后重复上述运动，所以选项A、B正确；安培力F＝BIL，由图象可知前半个周期安培力水平向右，后半个周期安培力水平向左，不断重复，选项C正确；一个周期内，金属棒初、末速度相同，由动能定理可知安培力在一个周期内不做功，选项D错误。例4. 电磁轨道炮工作原理如图所示。待 ( http: / / www.21cnjy.com )发射弹体可在两平行轨道之间自由移动，并与轨道保持良好接触。电流I从一条轨道流入，通过导电弹体后从另一条轨道流回。轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面的磁场(可视为匀强磁场)，磁感应强度的大小与I成正比。通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出。现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍，理论上可采用的办法是( )( http: / / www.21cnjy.com / )A．只将轨道长度L变为原来的2倍B．只将电流I增加至原来的4倍C．只将弹体质量减至原来的一半D．将弹体质量减至原来的一半，轨道长度L变为原来的2倍，其他量不变【答案】D【解析】由题意可知磁感应强度B＝kI，安培力F＝BId＝kI2d，由动能定理可得：FL＝，解得v＝I，由此式可判断D选项正确。例5. 据外界报道，中国曾在内蒙古 ( http: / / www.21cnjy.com )炮兵靶场对电磁大炮进行了首次试验：25kg的弹丸被发射到250km以外的预定区域，试验获得成功。导轨式电磁炮的原理结构示意图如图所示。两根平行长直金属导轨沿水平方向固定，其间安放炮弹。炮弹可沿导轨无摩擦滑行，且始终与导轨保持良好接触。内阻为r的可控电源提供的强大电流从一根导轨流入，经过炮弹，再从另一导轨流回电源。炮弹被导轨中的电流形成的磁场推动而发射。在发射过程中，该磁场在炮弹所在位置始终可以简化为磁感应强度为B的匀强磁场，方向竖直向上。已知两导轨内侧间距为L，炮弹的质量为m，炮弹在导轨间的电阻为R。若炮弹滑行s后获得的发射速度为v，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）( http: / / www.21cnjy.com / )A．a为电源正极 B．电磁炮所受安培力的大小F=C．可控电源此时的电动势 D．这一过程中系统消耗的总能量是mv2+【答案】D【解析】A．若电源a、b分别为负 ( http: / / www.21cnjy.com )极、正极，根据左手定则可知，炮弹受到的安培力方向向右，则炮弹可在磁场中向右做加速运动；若电源a、b分别为正极、负极，根据左手定则可知，炮弹受到的安培力方向向左，则炮弹可在磁场中向左做加速运动；由题图知炮弹在磁场中向右做加速运动，A错误；B．根据动能定理有：Fs=mv2，所以：F=，B错误；C．由匀加速运动公式可得：a=，由安培力公式和牛顿第二定律有：F=BIL=ma根据闭合电路欧姆定律有：，联立以上三式解得：，C错误；D．这一过程中的时间：t=，系统产生的内能：Q=I2（R+r）t，而联立解得：，炮弹的动能：Ek=mv2，由能量守恒定律得，这一过程中系统消耗的总能量：E=Q+Ek=mv2+，D正确。【课堂练习】1. 如图所示，金属棒MN两端由等长 ( http: / / www.21cnjy.com )的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，棒中通以由M向N的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ。如果仅改变下列某一个条件，θ角的相应变化情况是( )( http: / / www.21cnjy.com / )A．棒中的电流变大，θ角变大 B．两悬线等长变短，θ角变小C．金属棒质量变大，θ角变大 D．磁感应强度变大，θ角变小【答案】A【解析】选金属棒MN为研究对象，其受力 ( http: / / www.21cnjy.com )情况如图所示。根据平衡条件及三角形知识可得tan θ＝，所以当棒中的电流I或磁感应强度B变大时，θ角变大，选项A正确，选项D错误；当金属棒质量m变大时，θ角变小，选项C错误；θ角的大小与悬线长无关，选项B错2. 如图所示，在倾角为α的光滑斜面上， ( http: / / www.21cnjy.com )垂直纸面放置一根长为L、质量为m的直导体棒．当导体棒中的恒定电流I垂直于纸面向里时，欲使导体棒静止在斜面上，可将导体棒置于匀强磁场中，当外加匀强磁场的磁感应强度B的方向在纸面内由竖直向上逆时针转至水平向左的过程中，关于B的大小的变化，正确的是( )A．逐渐增大 B．逐渐减小C．先增大后减小 D．先减小后增大【答案】D【解析】对导体棒受力分析，受重力 ( http: / / www.21cnjy.com )G、支持力FN和安培力F安，三力平衡，合力为零，将支持力FN和安培力F安合成，合力与重力相平衡，如图所示．从图中可以看出，当磁场的方向变化时，安培力F安先减小后增大，由于F安＝BIL，且其中电流I和导体棒的长度L均不变，故磁感应强度先减小后增大，故本题选D.( http: / / www.21cnjy.com / )3. 如图所示，光滑的金属轨道 ( http: / / www.21cnjy.com )分水平段和圆弧段两部分，O点为圆弧的圆心．两金属轨道之间的宽度为0.5 m，匀强磁场方向如图，大小为0.5 T．质量为0.05 kg、长为0.5 m的金属细杆置于金属轨道上的M点．当在金属细杆内通以电流强度为2 A的恒定电流时，金属细杆可以沿杆向右由静止开始运动．已知N、P为导轨上的两点，ON竖直、OP水平，且＝＝1 m，g取10 m/s2，则( )( http: / / www.21cnjy.com / )A．金属细杆开始运动时的加速度大小为5 m/s2B．金属细杆运动到P点时的速度大小为5 m/sC．金属细杆运动到P点时的向心加速度大小为10 m/s2D．金属细杆运动到P点时对每一条轨道的作用力大小为0.75 N【答案】D【解析】金属细杆在水平方向 ( http: / / www.21cnjy.com )受到安培力作用，安培力大小F安＝BIL＝0.5×2×0.5 N＝0.5 N，金属细杆开始运动时的加速度大小为a＝＝10 m/s2，选项A错误；对金属细杆从M点到P点的运动过程进行分析，安培力做功W安＝F安·(＋)＝1 J，重力做功WG＝－mg·＝－0.5 J，由动能定理得W安＋WG＝mv2，解得金属细杆运动到P点时的速度大小为v＝ m/s，选项B错误；金属细杆运动到P点时的加速度可分解为水平方向的向心加速度和竖直方向的重力加速度，水平方向的向心加速度大小为a′＝＝20 m/s2，选项C错误；在P点金属细杆受到轨道水平向左的作用力F，水平向右的安培力F安，由牛顿第二定律得F－F安＝，解得F＝1.5 N，每一条轨道对金属细杆的作用力大小为0.75 N，由牛顿第三定律可知金属细杆运动到P点时对每一条轨道的作用力大小为0.75 N，选项D正确．4. 光滑平行导轨水平放置，导轨左端通过开关 ( http: / / www.21cnjy.com )S与内阻不计、电动势为E的电源相连，一根质量为m、电阻为R的导体棒ab，用长为l的绝缘细线悬挂，细线竖直时导体棒恰好与导轨良好接触且细线处于张紧状态，如图所示，系统空间有竖直方向的匀强磁场．当闭合开关S时，导体棒向右摆出，摆到最大高度时，细线与竖直方向成θ角，则( )( http: / / www.21cnjy.com / )A．磁场方向一定竖直向上B．导体棒离开导轨前受到向左的安培力C．导体棒摆到最大高度时重力势能的增加量等于mglcosθD．导体棒离开导轨前电源提供的电能大于mgl(1－cosθ)【答案】D【解析】导体棒向右摆出，说明受到向右的安培 ( http: / / www.21cnjy.com )力，由左手定则可知，该磁场方向一定竖直向下，选项AB错误；重力做功的大小等于导体棒重力势能的增加量ΔEp＝mgl(1－cosθ)，选项C错误；由能量守恒可知：电源提供的电能W等于电路产生的焦耳热Q和导体棒重力势能的增加量ΔEp，故W＝Q＋ΔEp>mgl(1－cosθ)，选项D正确．5. 如图磁感线分布情况，以O点（图中白点）为坐标原点，沿Z轴正方向，磁感应强度B大小的变化最有可能为（ ）( http: / / www.21cnjy.com / )A. ( http: / / www.21cnjy.com / ) B. ( http: / / www.21cnjy.com / ) C. ( http: / / www.21cnjy.com / ) D. ( http: / / www.21cnjy.com / )【答案】C【解析】磁感线的疏密表示磁感应强度 ( http: / / www.21cnjy.com )B的大小，所以从题图中可以看出，从O点沿着Z轴向上的过程中，磁感应强度B先减小到0，再增大，所以C正确，ABD错误。6. 如图所示，地面上的平行轨道和上有一辆平板小车，车上有一个通电线框，G是电源。图中虚线框1、2、3、4、5等是磁感强度大小相等的匀强磁场区域，内有垂直地面向上或向下的磁场，要使小车在图示位置时受到向右的推力，此时1、2部分的磁场方向对应下图中的( http: / / www.21cnjy.com / )A. ( http: / / www.21cnjy.com / ) B. ( http: / / www.21cnjy.com / ) C ( http: / / www.21cnjy.com / ) D. ( http: / / www.21cnjy.com / )【答案】A【解析】根据左手定则，要使小车在图 ( http: / / www.21cnjy.com )示位置时受到向右的推力，即安培力向右，则磁场2向外，磁场1向里；A．该图与结论相符，选项A正确；B．该图与结论不相符，选项B错误；C．该图与结论不相符，选项C错误；D．该图与结论不相符，选项D错误；7. 如图所示，在竖直向下磁感应强度为 ( http: / / www.21cnjy.com )B的匀强磁场中，有两根间距为L竖直放置的平行粗糙导轨CD、EF，质量为m的金属棒MN与导轨始终垂直且接触良好，它们之间的动摩擦因数为μ。从t=0时刻起，给金属棒通以图示方向的电流且电流强度与时间成正比，即I=kt，（k为常量），则金属棒由静止下滑过程中加速度和速度的变化情况是 ____________金属棒下落过程中动能最大的时刻t=_____ 。( http: / / www.21cnjy.com / )【答案】 (1). 金属棒由静止下滑过程中加速度是先减后增最后为零，速度是先增后减最后为零 (2).【解析】[1]当从t=0时刻起，金属棒通以电流I=kt，则由左手定则可知，安培力方向垂直纸面向里，使其紧压导轨；根据牛顿第二定律:，所以加速度在减小，由于速度与加速度方向相同，则做加速度减小的加速运动。当滑动摩擦力等于重力时，加速度为零，则速度达到最大，其动能也最大。当安培力继续增大时，导致加速度方向竖直向上，根据牛顿第二定律:则出现加速度与速度方向相反 ( http: / / www.21cnjy.com )，因此做加速度增大的减速运动。当速度减到零后，由于重力小于最大静摩擦力，所以静止。故金属棒由静止下滑过程中加速度是先减后增最后为零，速度是先增后减最后为零。[2] 当滑动摩擦力等于重力时，加速度为零，则速度达到最大，其动能也最大。[3] 有：解得：8. 如图所示，A为水平放置的胶木圆 ( http: / / www.21cnjy.com )盘，在其侧面均匀分布着负电荷，在A的正上方用绝缘丝线悬挂一个金属圆环B，使B的环面水平且与圆盘面平行，其轴线与胶木盘A的轴线OO′重合。现使胶木盘A由静止开始绕其轴线OO′按箭头所示方向加速转动，则金属环B的面积有_________的趋势（选填“扩大”或“缩小”），丝线受到的拉力________。（选填“增大”“减小”或“不变”）( http: / / www.21cnjy.com / )【答案】 (1). 缩小 (2). 减小【解析】[1][2]胶木盘A由静止 ( http: / / www.21cnjy.com )开始绕其轴线OO′按箭头所示方向加速转动，形成环形电流，环形电流会增大，根据右手螺旋定则知，通过B线圈的磁通量向下，且增大，根据楞次定律可知，引起的机械效果阻碍磁通量的增大，可知金属环B的面积有缩小的趋势，且有向上的运动趋势，所以丝线的拉力减小。9.如图为放置在水平桌面上，测 U ( http: / / www.21cnjy.com )型磁铁两磁极间磁感应强度的实验装置。现将质量为 M、宽度为 d 的 U 型磁铁开口向上放置在电子天平上；匝数为 n、宽度为 d 的矩形线框用导线静止悬挂在绝缘支架上。当通以大小为 I，方向如图所示的电流时，稳定后读得天平的示数为 m，则线框所受安培力方向为______，U 型磁铁两极间的磁感应强度 B=_______只考虑线框下边沿的水平边在磁场中所受的安培力）。( http: / / www.21cnjy.com / )【答案】 (1). 竖直向上 (2).【解析】[1]．由左手定则知：则线框所受安培力方向为竖直向上；[2]．根据平衡条件可知：Mg=mg+nBId解得：1．楞次定律中“阻碍”的含义( http: / / www.21cnjy.com / )2．利用楞次定律判断感应电流方向的步骤( http: / / www.21cnjy.com / )3.楞次定律中“阻碍”的含义可以推广为感应电流的“效果”总是阻碍产生感应电流的原因，可由以下三种方式呈现。内容 例证阻碍原磁通量变化——“增反减同” ( http: / / www.21cnjy.com / )阻碍相对运动——“来拒去留”使回路面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩” ( http: / / www.21cnjy.com / )4．“三定则”“一定律”的比较基本现象 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、电流有力的作用 左手定则电磁 部分导体做切割磁感线运动 右手定则感应 闭合回路磁通量的变化 楞次定律5.“三个定则”和“一个定律”的因果关系(1)因电而生磁(I→B)→安培定则；(2)因动而生电(v、B→I安)→右手定则；(3)因电而受力(I、B→F安)→左手定则；(4)因磁而生电(S、B→I安)→楞次定律。【例题解析】例1. 现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流表及开关按如图所示连接。下列说法正确的是( )( http: / / www.21cnjy.com / )A．开关闭合后，线圈A插入或拔出都会引起电流表指针偏转B．线圈A插入线圈B中后，开关闭合和断开的瞬间，电流表指针均不会偏转C．开关闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑动，会使电流表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，电流表指针才能偏转【答案】A【解析】线圈A插入或拔出，都将造成线 ( http: / / www.21cnjy.com )圈B处磁场的变化，因此线圈B处的磁通量变化，产生感应电流，故A正确；开关闭合和断开均能引起线圈B中磁通量的变化而产生感应电流，故B错误；开关闭合后，只要移动滑片P，线圈B中磁通量变化而产生感应电流，故C、D错误。例2. 一闭合金属线框的 ( http: / / www.21cnjy.com )两边接有电阻R1、R2，框上垂直放置一金属棒，棒与框接触良好，整个装置放在如图所示的匀强磁场中，当用外力使ab棒右移时( )( http: / / www.21cnjy.com / )A．其穿过线框的磁通量不变，框内没有感应电流B．框内有感应电流，电流方向沿顺时针方向绕行C．框内有感应电流，电流方向沿逆时针方向绕行D．框内有感应电流，左半边逆时针方向绕行，右半边顺时针方向绕行【答案】D【解析】abcd组成的线框中的磁 ( http: / / www.21cnjy.com )通量垂直纸面向里增大，abfe组成的线框中的磁通量垂直纸面向里减小，故根据楞次定律可得左半边的感应电流逆时针方向绕行，右半边的感应电流顺时针方向绕行，故D正确。例3. 如图，在方向垂直于纸面向里的匀 ( http: / / www.21cnjy.com )强磁场中有一U形金属导轨，导轨平面与磁场垂直。金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS，一圆环形金属线框T位于回路围成的区域内，线框与导轨共面。现让金属杆PQ突然向右运动，在运动开始的瞬间，关于感应电流的方向，下列说法正确的是( )( http: / / www.21cnjy.com / )A．PQRS中沿顺时针方向，T中沿逆时针方向B．PQRS中沿顺时针方向，T中沿顺时针方向C．PQRS中沿逆时针方向，T中沿逆时针方向D．PQRS中沿逆时针方向，T中沿顺时针方向【答案】D【解析】金属杆PQ突然向右运动， ( http: / / www.21cnjy.com )在运动开始的瞬间，闭合回路PQRS中磁场方向垂直纸面向里，磁通量增大，由楞次定律可判断，闭合回路PQRS中感应电流产生的磁场垂直纸面向外，由安培定则可判断感应电流方向为逆时针；由于闭合回路PQRS中感应电流产生的磁场方向垂直纸面向外，与原磁场方向相反，则T中磁通量减小，由楞次定律可判断，T中感应电流产生的磁场方向垂直纸面向里，由安培定则可知T中感应电流方向为顺时针，选项D正确。例4. 如图所示，在水平放置的 ( http: / / www.21cnjy.com )螺线管的中央，放着一个可绕水平轴OO′自由转动的闭合线圈abcd，轴OO′与螺线管的轴线垂直，ab边在OO′轴的左上方，闭合K的瞬间，关于线圈的运动情况，下列说法正确的是( )( http: / / www.21cnjy.com / )A．不转动 B．ab边向左转动C．ab边向右转动 D．转动的方向与螺线管中的电流方向有关【答案】B【解析】闭合K的瞬间，通过闭合线圈abcd的磁通量增大，根据楞次定律，线圈ab边向左转动，转动的方向与螺线管中的电流方向无关，选项B正确。例5. 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，如图所示，则( )( http: / / www.21cnjy.com / )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cB．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aC．若ab向左、cd向右同时运动，则abdc回路电流为零D．若ab、cd都向右运动，且两棒速度vc d>va b，则abdc回路有电流，电流方向由c到d到b到a【答案】D【解析】若固定ab，使cd向右滑动，由右手 ( http: / / www.21cnjy.com )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，则不产生感应电流，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均向右运动，且vc d>va b，则ab、cd所围的面积增大，磁通量也增大，则产生由c到d到b到a的电流，故D正确．例6. 如图所示，粗糙水平桌面上有一 ( http: / / www.21cnjy.com )质量为m的铜质矩形线圈．当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线AB正上方快速经过时，若线圈始终不动，则关于线圈受到的支持力FN大小变化、摩擦力方向，及线圈是收缩或扩张趋势的正确判断是 ( )( http: / / www.21cnjy.com / )A．FN先小于mg后大于mg，摩擦力方向先向左后向右，先有扩张趋势后有收缩趋势B．FN先大于mg后小于mg，摩擦力方向先向右后向左，先有扩张趋势后有收缩趋势C．FN先小于mg后大于mg，摩擦力方向一直向右，先有收缩趋势后有扩张趋势D．FN先大于mg后小于mg，摩擦力方向一直向左，先有收缩趋势后有扩张趋势【答案】D【解析】当条形磁铁从线圈的左上方运动 ( http: / / www.21cnjy.com )到线框正上方的过程中，线圈中的磁通量逐渐增大，根据楞次定律的理解：“总是阻碍原磁场磁通量的变化”可知，要想阻碍磁通量的增大，线圈有向下远离磁铁的趋势、有向右的运动趋势，有面积变小的趋势。以上三种趋势都可以都可以阻碍磁通量的增大。所以线圈受到的FN大于mg，摩擦力方向向左，线圈有收缩趋势。当条形磁铁从线圈由线框正上方运动 ( http: / / www.21cnjy.com )到线框右上方的过程中，线圈中的磁通量逐渐减小，根据楞次定律的理解：“总是阻碍原磁场磁通量的变化”可知，要想阻碍磁通量的减小，线圈有向上靠近磁铁的趋势、有向右的运动趋势，有面积变大的趋势。以上三种趋势都可以都可以阻碍磁通量的减小。所以线圈受到的FN小于mg，摩擦力方向向左，线圈有扩张趋势。例7. 航母上飞机弹射起飞是 ( http: / / www.21cnjy.com )利用电磁驱动来实现的．电磁驱动原理如图所示，当固定线圈上突然通过直流电流时，线圈端点的金属环被弹射出去．现在固定线圈左侧同一位置，先后放有分别用横截面积相等的铜和铝导线制成形状、大小相同的两个闭合环，且电阻率ρ铜<ρ铝．闭合开关S的瞬间( )( http: / / www.21cnjy.com / )A．从左侧看环中感应电流沿逆时针方向B．铜环受到的安培力大于铝环受到的安培力C．若将环放置在线圈右方，环将向左运动D．电池正负极调换后，金属环不能向左弹射【答案】B【解析】线圈中电流为右侧流入，磁场方向 ( http: / / www.21cnjy.com )为向左，在闭合开关的过程中，磁场变强，则由楞次定律可知，电流由左侧看为顺时针，选项A错误；由于铜环的电阻较小，故铜环中感应电流较大，故铜环受到的安培力要大于铝环的，选项B正确；若将环放在线圈右方，根据楞次定律可得，环将向右运动，选项C错误；电池正负极调换后，金属环受力仍向左，故仍将向左弹出，选项D错误．例8. 如图所示，水平放置的两条光滑轨道上 ( http: / / www.21cnjy.com )有可自由移动的金属棒PQ、MN，MN的左边有一闭合电路，当PQ在外力的作用下运动时，MN向右运动，则PQ所做的运动可能是( )( http: / / www.21cnjy.com / )A．向右加速运动 B．向左匀速运动C．向右减速运动 D．向左减速运动【答案】C【解析】MN向右运动，说明MN受到向 ( http: / / www.21cnjy.com )右的安培力，因为ab在MN处的磁场垂直纸面向里MN中的感应电流由M →NL1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中电流为P→Q且增大向左加速运动．故选项C正确．【课堂练习】1. 如图所示，在光滑绝缘水 ( http: / / www.21cnjy.com )平面上，两条固定的相互垂直彼此绝缘的导线通以大小相同的电流I。在角平分线上，对称放置四个相同的正方形金属框。当电流在相同时间间隔内增加相同量，则( http: / / www.21cnjy.com / )A．1、3线圈静止不动，2、4线圈沿着对角线向内运动B．1、3线圈静止不动，2、4线圈沿着对角线向外运动C．2、4线圈静止不动，1、3线圈沿着对角线向内运动D．2、4线圈静止不动，1、3线圈沿着对角线向外运动【答案】B【解析】根据右手定则可以判断在1、3两个线 ( http: / / www.21cnjy.com )圈中的总磁通量为零，2线圈中的磁通为垂直纸面向外，4线圈中磁通为垂直纸面向里，当两根导线电流增加，根据楞次定律可知，2、4线圈要阻碍磁通量增加，因此要沿着对角线向外运动，选项B正确。2. 物理学追求以相同的规律描述多变的 ( http: / / www.21cnjy.com )实际情况。化学知识中有一条定律也有着强烈的物理味道——勒夏特列原理（LeChateliersprineiple），又名化学平衡移动原理，由法国化学家勒夏特列于1888年发现，是一个定性预测化学平衡点的原理。下列物理规律与勒夏特列原理有着相同规律的是（ ）A．楞次定律 B．电荷守恒定律 C．牛顿第二定律 D．库仑定律【答案】A【解析】勒夏特列原理为：如果改变影响平衡的条件之一，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。A．楞次定律指感应电流具 ( http: / / www.21cnjy.com )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。两者都是描述动态变化趋势的规律，故A正确；B．电荷守恒定律突出了守恒思想，B错误；CD．牛顿第二定律和库仑定律是揭示几个物理量间的关系规律的定律，CD错误。3. 当气体温度升高到一定程度时，其 ( http: / / www.21cnjy.com )中的分子或原子将由于激烈的相互碰撞而分解为电子和正离子，这种状态的物质叫等离子体。等离子体有很多奇妙的性质，例如，宇宙中的等离子体会发生“磁冻结”。满足某种理想条件的等离子体，其内部不能有电场存在，但是可以有磁场。如图所示，一块这样的等离子体从很远处向着磁场B运动，在移进磁场的过程中，下列对等离子体行为的解释错误的是（ ）( http: / / www.21cnjy.com / )A．由于变化的磁场产生电场，因此等离子体内部的磁场不能随时间变化B．设想磁场刚要进入等离子体中时感应出了电流，则此电流的磁场与磁场B方向相反C．如等离子体内部原来没有磁场，则穿越磁场的过程中其内部磁场一直为零D．如等离子体内部原来没有磁场，则穿越磁场的过程中其外部的磁感线不会发生变化【答案】D【解析】A. 由于变化的磁场产生电场， ( http: / / www.21cnjy.com )因此等离子体内部的磁场不能随时间变化，A正确，因为如果离子体内部的磁场发生变化，等离子体内部就会产生电场，与“内部不能有电场存在”相矛盾；B. 因为等离子体内部的磁场不能变化 ( http: / / www.21cnjy.com )，如果磁场B刚要进入等离子体中，等离子体必然产生与B等大反向的磁场B＇，B＇可能是感应出了电流产生的，B正确；CD. 等离子体内部的磁场不能 ( http: / / www.21cnjy.com )随时间变化，如等离子体内部原来没有磁场，即内部磁场等于零，则穿越磁场B的过程中必然产生与外部磁场B等大反向的新磁场B＇，使等离子所在处的合磁场等于零，磁感线必然发生变化，C正确，D错误。4. 科学家们曾设想存在磁单极子，即一些仅带有N极或S极单一磁极的磁性物质。假设在P点有一个固定的N极单一磁极子，在其周围形成均匀辐射磁场，磁感线如图所示。当质量为m、半径为R的导体圆环通有恒定的电流时，恰好能静止在该磁单极子正上方，环心与P点的距离为H，且圆环平面恰好沿水平方向。已知距磁单极子r处的磁感应强度大小为B＝，其中k为已知常量，重力加速度为g。下列选项正确的是（ ）( http: / / www.21cnjy.com / )A．圆环静止时电流的方向为逆时针方向B．圆环静止时可由题中条件求出环中电流的大小为C．若将圆环竖直向上平移一小段距离后由静止释放，开始下落后环中电流会先变大D．若将圆环竖直向上平移一小段距离后由静止释放，下落过程中环落到最开始静止位置速度最大。【答案】C【解析】A．环所在处的磁场的方向向上，则环产生的磁场的方向向下，根据安培定则可知，静止时圆环的电流方向为顺时针方向（俯视），故A错误；B．对环的某一部分进行受力分析如图：( http: / / www.21cnjy.com / )在水平方向，根据安培力的对称性可知，整个的环 ( http: / / www.21cnjy.com )在水平方向的合力为0，竖直方向的合力与重力大小相等，由于在圆环处各点电流的方向与磁场的方向都垂直，所以整体受到的安培力：F=BI 2πR由几何关系：Fcosθ=mg，，联立得：故B错误；CD．若将圆环竖直向上 ( http: / / www.21cnjy.com )平移一小段距离后由静止释放，环受到的安培力将减小；由静止释放，重力开始时大于安培力，所以环加速下落，向下的过程中安培力增大，所以合外力减小，加速度先减小，由于磁通量发生改变，根据楞次定律，环中电流增大，当合力为零时，速度最大，故合力为零位置不是原来静止位置，故C正确D错误。5. 磁卡的磁条中有用于存储信息的磁极方向不同的磁化区，刷卡器中有检测线圈．当以速度v0刷卡时，在线圈中产生感应电动势，其E－t关系如图所示．如果只将刷卡速度改为，线圈中的E－t关系图可能是( )( http: / / www.21cnjy.com / ) ( http: / / www.21cnjy.com / )A. ( http: / / www.21cnjy.com / ) B. ( http: / / www.21cnjy.com / ) C. ( http: / / www.21cnjy.com / ) D. ( http: / / www.21cnjy.com / )【答案】D【解析】根据感应电动势公式0可知，其他条件不变时，感应电动势与导体的切割速度成正比，只将刷卡速度改为，则线圈中产生的感应电动势的最大值将变为原来，故D可能，符合题意；ABC不可能，不符合题意。6. 如图所示，电阻不计的光滑平行金属导轨水 ( http: / / www.21cnjy.com )平放置于方向竖直向下的匀强磁场中，导轨左端接一定值电阻R。电阻不可忽略的金属棒MN置于导轨上，受到垂直于金属棒的水平外力作用由静止开始运动，外力F与金属棒速度v的关系是F=F0+kv（F0、k是常量），金属棒与导轨始终垂直且接触良好。电阻R两端的电压为UR随时间t变化图像不可能的是（ ）( http: / / www.21cnjy.com / )A. ( http: / / www.21cnjy.com / ) B. ( http: / / www.21cnjy.com / ) C. ( http: / / www.21cnjy.com / ) D. ( http: / / www.21cnjy.com / )【答案】A【解析】设金属棒在某一时刻速度为v，由题意可知，感应电动势：E=BLv环路电流：，安培力：方向水平向左；R两端电压：即UR∝v分析金属棒运动情况，由力的合成和牛顿第二定律可得即加速度：，因为金属棒从静止出发，所以F0＞0，且F合＞0，即a＞0，加速度方向水平向右。（1）若，则F合=F0，即：金属棒水平向右做匀加速直线运动。由v=at，说明v∝t，也即是UR∝t，所以选项D正确，不符合题意；A错误，符合题意；（2）若 ，则F合随v增大而增大，即a随v增大而增大，说明金属棒做加速度增大的加速运动，可知选项B正确，不符合题意；（3）若，F合随v增大而减小，即a随v增大而减小，说明金属棒在做加速度减小的加速运动，直到加速度减小为0后金属棒做匀速直线运动，可知选项C正确，不符合题意；7. 利用图（a）所示的装置可以定性研 ( http: / / www.21cnjy.com )究产生感应电流的条件及其规律。线圈A、B套在绝缘的闭合环形铁芯C上，线圈B与电流传感器连接。先将电键S闭合，再断开，电流传感器中的电流随时间变化如图（b）所示，则电流传感器的正接线柱应在__________端（选填“a”或“b”）。依据t1~t2过程中的电流变化情况，可以得出结论：________。( http: / / www.21cnjy.com / )【答案】(1) a (2).磁通量变化时才能产生感应电流；磁通量减小的过程中感应电流的磁场方向与原磁场方向相同【解析】[1]．当电键S闭 ( http: / / www.21cnjy.com )合的瞬间，根据楞次定律可知，线圈B中的电流a→B→b，而由图（b）可知此电流为负向电流，可知电流传感器的正接线柱应在a端。[2]．依据t1~t2过程中的电 ( http: / / www.21cnjy.com )流变化情况，可以得出结论：磁通量变化时才能产生感应电流；磁通量减小的过程中感应电流的磁场方向与原磁场方向相同。8. 如图，铁质齿轮P可绕其水平轴O转 ( http: / / www.21cnjy.com )动，其右端有一带线圈的条形磁铁，G是一个电流计，当P转动，铁齿靠近磁铁时铁齿被磁化，通过线圈的磁通量_____，线圈中就会产生感应电流。当P从图示位置开始转到下一个铁齿正对磁铁的过程中，通过G的感应电流的方向是______。( http: / / www.21cnjy.com / )【答案】 (1). 增大 (2). 先向左再向右【解析】[1]铁齿被磁化产生的磁场方向与线圈原磁场方向相同，从右向左，所以通过线圈的磁通量增大。[2]线圈正对铁齿离开，从右向 ( http: / / www.21cnjy.com )左的磁场减弱，根据楞次定律可知线圈中产生的磁场从右向左，根据安培定则可知通过G的电流为从右向左；当上边铁齿靠近线圈时，线圈中从右向左的磁场增强，根据楞次定律可知线圈中产生的磁场从左向右，根据安培定则可知通过G的电流从左向右，所以通过G的感应电流的方向是先向左再向右。一、磁场的叠加及安培力的理解和应用二、安培力作用下的平衡问题及功能关系三、楞次定律的理解及应用 展开更多...... 收起↑ 资源列表 专题12 磁场和楞次定律（学生版） .doc 专题12 磁场和楞次定律（教师版） .doc
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