浙江省高中物理 第四章 电磁感应 第4课时 习题课：楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用课件 新人教版选修32.ppt

第4课时习题课 楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用 一 楞次定律的应用方法1 增反减同 法 感应电流的磁场 总是阻碍引起感应电流的磁通量 原磁场磁通量 的变化 1 当原磁场磁通量增加时 感应电流的磁场与原磁场方向相反 2 当原磁场磁通量减少时 感应电流的磁场方向与原磁场方向相同 口诀记为 增反减同 例1 如图1所示 一根条形磁铁自左向右穿过一个闭合螺线管 则电路中 图1a 始终有感应电流自a向b流过电流表gb 始终有感应电流自b向a流过电流表gc 先有a g b方向的感应电流 后有b g a方向的感应电流d 将不会产生感应电流 解析当条形磁铁进入螺线管的时候 闭合线圈中的磁通量增加 当条形磁铁穿出螺线管时 闭合线圈中的磁通量减少 根据增反减同可知 感应电流的方向先为a g b 后为b g v 选项c正确 答案c 跟踪训练1 如图2所示 aoc是光滑的金属轨道 ao沿竖直方向 oc沿水平方向 pq是一根金属直杆立在导轨上 直杆从图示位置由静止开始在重力作用下运动 运动过程中q端始终在oc上 空间存在着垂直纸面向外的匀强磁场 则在pq杆滑动的过程中 下列判断正确的是 图2a 感应电流的方向始终是由p qb 感应电流的方向先是由p q 后是由q p c pq受磁场力的方向垂直于杆向左d pq受磁场力的方向先垂直于杆向右 后垂直于杆向左解析在pq杆滑动的过程中 杆与导轨所围成的三角形面积先增大后减小 三角形poq内的磁通量先增大后减小 由 增反减同 法可知 感应电流的磁场方向先向里后向外 感应电流的方向先由p q 后由q p b项正确 a项错误 再由pq中电流方向及左手定则可判断c d项错误 答案b 2 来拒去留 法 导体与磁场相对运动产生电磁感应现象时 产生的感应电流的导体受到磁场的安培力 这个安培力会 阻碍 相对运动 口诀记为 来拒去留 图3a 向右摆动b 向左摆动c 静止d 无法判定解析根据产生感应电流的导体所受安培力阻碍相对运动的 来拒去留 法判断知 铜环的运动情况是向右摆动 故选项a正确 答案a 例2 如图3所示 当磁铁突然向铜环运动时 铜环的运动情况是 跟踪训练2 如图4所示 闭合导体环固定 条形磁铁s极向下以初速度v0沿过导体环圆心的竖直线下落并穿过导体环 不计空气阻力 下列关于导体环中感应电流方向 俯视 和条形磁铁加速度的说法正确的是 a 感应电流方向先顺时针再逆时针b 感应电流方向一直沿顺时针方向c 靠近导体环时条形磁铁加速度小于gd 远离导体环时条形磁铁加速度大于g 图4 解析从 阻碍磁通量变化 来看 原磁场方向向上 磁感应强度大小是先增后减 感应电流产生的磁场方向先向下后向上 感应电流方向先顺时针后逆时针 选项a正确 b错误 从 阻碍相对运动 来看 先排斥后吸引 条形磁铁加速度都小于g 选项c正确 d错误 答案ac 3 增缩减扩 法当闭合电路中有感应电流产生时 闭合电路的各部分导线就会受到安培力作用 会使闭合电路的面积有变化 或有变化趋势 1 若原磁通量增加 则通过减小有效面积起到阻碍的作用 2 若原磁通量减小 则通过增大有效面积起到阻碍的作用 口诀记为 增缩减扩 温馨提示本方法适用于磁感线单方向穿过闭合回路的情况 例3 如图5所示 在载流直导线近旁固定有两平行光滑导轨a b 导轨与直导线平行且在同一水平面内 在导轨上有两可自由滑动的导体ab和cd 当载流直导线中的电流逐渐增强时 导体ab和cd的运动情况是 a 一起向左运动b 一起向右运动c ab和cd相向运动 相互靠近d ab和cd相背运动 相互远离解析当载流直导线中的电流逐渐增强时 穿过闭合回路的磁通量增大 根据 增缩减扩 法可知 导体ab和cd所围的面积减小 则两者相向运动 故选项c正确 答案c 图5 跟踪训练3 2017 宁波效实中学模拟考试 一种具有独特属性的新型合金能够将热能直接转化为电能 具体而言 只要略微提高温度 这种合金会从非磁性合金变成强磁性合金 从而在环绕它的线圈中产生电流 其简化模型如图6所示 m为圆柱形合金材料 n为线圈 套在圆柱形合金材料上 线圈的半径大于合金材料的半径 现对m进行加热 假设m变为强磁性合金时 磁感线在m内沿轴线方向 则 图6 a n中将产生逆时针方向的电流b n中将产生顺时针方向的电流c n线圈有收缩的趋势d n线圈有扩张的趋势解析当对m加热使其温度升高时 m从非磁性合金变为强磁性合金 穿过n的磁通量增加 根据 增缩减扩 法可知 n有扩张的趋势才能使穿过n的磁通量减少 选项c错误 选项d正确 由于不知m的磁场方向 故不能判断n中感应电流的方向 选项a b错误 答案d 4 增离减靠 法 发生电磁感应现象时 通过什么方式来 阻碍 原磁通量的变化要根据具体情况而定 可能是阻碍导体的相对运动 也可能是改变线圈的有效面积 还可能是通过远离或靠近变化的磁场源来阻碍原磁通量的变化 1 若原磁通量增加 则通过远离磁场源起到阻碍的作用 2 若原磁通量减小 则通过靠近磁场源起到阻碍的作用 口诀记为 增离减靠 例4 一长直铁芯上绕有一固定线圈m 铁芯右端与一木质圆柱密接 木质圆柱上套有一闭合金属环n n可在木质圆柱上无摩擦移动 m连接在如图7所示的电路中 其中r为滑动变阻器 e1和e2为直流电源 s为单刀双掷开关 下列情况中 可观测到n向左运动的是 图7 a 在s断开的情况下 s向a闭合的瞬间b 在s断开的情况下 s向b闭合的瞬间c 在s已向a闭合的情况下 将r的滑片向c端移动时d 在s已向a闭合的情况下 将r的滑片向d端移动时解析金属环n向左运动 根据 增离减靠 法可知 穿过n的磁通量在减小 说明线圈m中的电流在减小 故选项c正确 答案c 跟踪训练4 如图8所示 导轨间的磁场方向垂直于纸面向里 当导体棒mn在导轨上水平向右加速滑动时 正对电磁铁a的圆形金属环b中 导体棒切割磁感线速度越大 感应电流越大 a 有感应电流 且b被a吸引b 无感应电流c 可能有 也可能没有感应电流d 有感应电流 且b被a排斥解析mn向右加速滑动 mn中的电流大小在逐渐变大 电磁铁a的磁场逐渐增强 根据 增离减靠 法可知 b环中有感应电流 且b被a排斥 故d正确 a b c错误 答案d 图8 二 法拉第电磁感应定律的应用 图9 答案c 跟踪训练5 在范围足够大 方向竖直向下的匀强磁场中 b 0 2t 有一水平放置的光滑框架 宽度为l 0 4m 如图10所示 框架上放置一质量为0 05kg 电阻为1 的金属杆cd 框架电阻不计 若cd杆以恒定加速度a 2m s2 由静止开始做匀变速直线运动 则 图10 1 在5s内平均感应电动势是多少 2 第5s末 回路中的电流多大 3 第5s末 作用在cd杆上的水平外力多大 答案 1 0 4v 2 0 8a 3 0 164n 2 电磁感应过程中通过导体截面的电荷量 例6 在匀强磁场中 有一个接有电容器的导线回路 如图11所示 已知电容c 30 f 回路的长和宽分别为l1 5cm l2 8cm 磁场变化率为5 10 2t s 则 a 电容器带电荷量为2 10 9cb 电容器带电荷量为4 10 9cc 电容器带电荷量为6 10 9cd 电容器带电荷量为8 10 9c 图11 答案c 跟踪训练6 如图12所示 将直径为d 电阻为r的闭合金属环从匀强磁场b中拉出 求这一过程 图12 1 磁通量的改变量 2 通过金属环某一截面的电荷量 3 电磁感应中的导体转动切割磁感线问题 如图13所示 长为l的金属棒ab 绕b端在垂直于匀强磁场的平面内以角速度 匀速转动 磁感应强度大小为b ab棒所产生的感应电动势大小可用下面两种方法推出 图13 方法一 棒上各处速率不同 故不能直接用公式e blv求 由v r可知 棒上各点的线速度跟半径成正比 故可用棒的中点的速度作为平均切割速度代入公式计算 例7 如图14 直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中 磁感应强度大小为b 方向平行于ab边向上 当金属框绕ab边以角速度 逆时针转动时 已知bc边的长度为l 下列判断正确的是 a 金属框中无电流b 金属框中电流方向沿abcac ubc bl2 图14 答案a 跟踪训练7 一个电阻是r 半径为r的单匝线圈放在磁感应强度为b的匀强磁场中 如图15所示 若以线圈的直径为轴旋转180 则在此过程中 导线横截面上通过的电荷量为 答案c 图15 1 如图16所示 a b为大小 形状均相同且内壁光滑 用不同材料制成的圆筒 竖直固定在相同高度 两个相同的条形磁铁 同时从a b上端管口同一高度无初速度同时释放 穿过a管的条形磁铁比穿过b管的条形磁铁先落到地面 下面关于两管的制作材料的描述可能的是 图16 a a管是用塑料制成的 b管是用铜制成的b a管是用铝制成的 b管是用胶木制成的c a管是用胶木制成的 b管是用塑料制成的d a管是铜制成的 b管是用塑料制成的解析如果圆筒是用金属材料制成的 当条形磁铁进入和离开筒口位置时都会产生感应电流 磁铁和圆筒之间有力的作用 阻碍其产生相对运动 故落地较晚 如果筒由绝缘材料制成 则不会产生感应电流 两者之间没有力的作用 磁铁做自由落体运动通过圆筒 用时较少 先落地 答案a 2 如图17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 a 线圈a中将产生俯视逆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 图17 解析若将滑动变阻器的滑片p向下滑动 螺线管b中电流增大 根据楞次定律和安培定则 线圈a中将产生俯视逆时针方向的感应电流 穿过线圈a的磁通量变大 线圈a有缩小和远离线圈b的趋势 线圈a对水平桌面的压力fn将增大 选项b c错误 a d正确 答案ad 3 如图18所示 在空间存在着竖直向下的匀强磁场 磁感应强度为