次楞定律义.doc

中小学1对1课外辅导专家龙文教育学科教师辅导讲义教师：刘传兴 学生：潘盈时间:2011年月 日 段课 题楞次定律复习教 学 目 标、了解什么是磁通量以及磁通量的变化量和磁通量的变化率。2、会用法拉第电磁感应定律进行有关的计算重点、难点重点：法拉第电磁感应定律难点：楞次定律考点及考试要求知道感应电动势的概念，会区分、的物理意义。2理解法拉第电磁感应定律的内容和数学表达式，并能应用解答有关问题。教学内容电磁感应现象、楞次定律课堂练习一、单项选择题(本题共5小题，每小题7分，共35分)1如图1所示，闭合线圈abcd在磁场中运动到如图所示位置 时，ab边受到的磁场力竖直向上，此线圈的运动情况可能是 () A向右进入磁场 B向左移出磁场C以ab为轴转动 D以cd为轴转动2如图2所示，在匀强磁场中，MN、PQ是两根平行的金属导轨，而ab、cd为串有伏特表和安培表的两根金属棒，它们同时以相同的速度向右运动时，下列说法中正确的是()A电压表有读数，电流表有读数 B电压表无读数，电流表有读数C电压表无读数，电流表无读数 D电压表有读数，电流表无读数3如图3所示，虚线框abcd内有一匀强磁场区域，磁场方向竖直向下矩形闭合金属线框abcd以一定的速度沿光滑绝缘水平面向磁场区域运动图4中所给出的是金属框的四个可能达到的位置，则金属框的速度不可能为零的位置是 ()4(2010填江模拟)如图5甲所示，两个闭合圆形线圈A、B的圆心重合，放在同一水平面内，线圈A中通以如图5乙所示的变化电流，t0时电流方向为顺时针(如图中箭头所示)在t1t2时间内，对于线圈B，下列说法中正确的是 ()A线圈B内有顺时针方向的电流，线圈有扩张的趋势B线圈B内有顺时针方向的电流，线圈有收缩的趋势C线圈B内有逆时针方向的电流，线圈有扩张的趋势D线圈B内有逆时针方向的电流，线圈有收缩的趋势5现代汽车中有一种先进的制动机构，可保证车轮在制动时不是完全刹死滑行，而是让车轮仍有一定的滚动经研究这种方法可以更有效地制动，它有一个自动检测车速的装置，用来控制车轮的转动，其原理如图6所示，铁质齿轮P与车轮同步转动，右端有一个绕有线圈的磁体，M是一个电流检测器当车轮带动齿轮转动时，线圈中会有电流，这是由于齿靠近线圈时被磁化，使磁场增强，齿离开线圈时磁场减弱，磁通量变化使线圈中产生了感应电流将这个电流经放大后去控制制动机构，可有效地防止车轮被制动抱死在齿a转过虚线位置的过程中，关于M中感应电流的说法正确的是()AM中的感应电流方向一直向左 BM中的感应电流方向一直向右CM中先有自右向左、后有自左向右的感应电流DM中先有自左向右、后有自右向左的感应电流二、多项选择题(本题共5小题，每小题7分，共35分每小题有多个选项符合题意，全部选对的得7分，选对但不全的得3分，错选或不答的得0分)6如图7所示是验证楞次定律实验的示意图，竖直放置的线圈固定不动，将磁铁从线圈上方插入或拔出，线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流各图中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况，其中正确的是 ()7如图8所示，一个金属薄圆盘水平放置在竖直向上的匀强磁场中，下列做法中能使圆盘中产生感应电流的是()A圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动 B圆盘以某一水平直径为轴匀速转动C圆盘在磁场中向右匀速平移 D匀强磁场均匀增加8如图9所示，在条形磁铁的中央位置的正上方水平固定一铜质圆环以下判断中正确的是 ()A释放圆环，环下落时环的机械能守恒B释放圆环，环下落时磁铁对桌面的压力比磁铁受的重力大C给磁铁水平向右的初速度，磁铁滑出时做减速运动D给磁铁水平向右的初速度，圆环产生向左运动的趋势9(2010南京模拟)如图10所示，通过水平绝缘的传送带输送完全相同的铜线圈，线圈均与传送带以相同的速度匀速运动为了检测出个别未闭合的不合格线圈，让传送带通过一固定匀强磁场区域，磁场方向垂直于传送带，线圈进入磁场前等距离排列，穿过磁场后根据线圈间的距离，就能够检测出不合格线圈，通过观察图形，判断下列说法正确的是 ()A若线圈闭合，进入磁场时，线圈相对传送带向后滑动B若线圈不闭合，进入磁场时，线圈相对传送带向后滑动C从图中可以看出，第2个线圈是不合格线圈D从图中可以看出，第3个线圈是不合格线圈10如图11所示，AOC是光滑的金属轨道，AO沿竖直方向，OC沿水平方向，PQ是一根金属直杆如图所示立在导轨上，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，空间存在着垂直于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 ()A感应电流的方向始终是由PQ B感应电流的方向先是由PQ，后是由QPCPQ受磁场力的方向垂直杆向左 DPQ受磁场力的方向先垂直于杆向左，后垂直于杆向右三、计算题(本题共2小题，共30分解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤只写出最后答案的不能得分有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)11(14分)如图12所示，固定于水平面上的金属架CDEF处在竖直向下的匀 强磁场中，金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动t0时，磁感应强度为B0，此时MN到达的位置使MDEN构成一个边长为l的正方形为使MN棒中不产生感应电流，从t0开始，磁感应强度B应怎样随时间t变化？请推导出这种情况下B与t的关系式12(16分)磁感应强度为B的匀强磁场仅存在于边长为2l的正方形范围内，有一个电阻为R、边长为l的正方形导线框abcd，沿垂直于磁感线方向，以速度v匀速通过磁场，如图13所示，从ab进入磁场时开始计时(1)画出穿过线框的磁通量随时间变化的图象；(2)判断线框中有无感应电流若有，请判断出感应电流的方向；若无请说明理由电磁感应楞次定律法拉第电磁感应定律检测选择题部分共10小题，每小题6分.在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确.1.如图所示，在两根平行的长直导线M、N中，分别通入大小和方向都相同的 电流.导线框abcd和两导线在同一平面内，线框沿着与导线垂直的方向自右向左在导线间匀速移动.在移动过程中，线框中感应电流的方向()A.沿abcda不变B.沿adcba不变C.由abcda变成adcba D.由adcba变成abcda2.如图所示，光滑的水平桌面上放着两个彼此绝缘、靠得较近的完全相同的闭合环形金属圈，原来均静止.当一条形磁铁的N极从它们中间的正上方由上至下向着它们运动时，a、b两线圈将()A.均静止不动B.彼此靠近C.相互远离D.都向上跳起3.矩形导线框abcd放在匀强磁场中，磁感线方向与线圈平面垂直，如图甲所示，磁感应强度B随时间变化的图象如图乙所示.在t0时刻，磁感应强度的方向垂直纸面向里，abcd固定不动，在04 s内，线框的ab边受安培力F随时间t变化的图象(F的方向规定以向左为正方向)是下图中的()丙5.如图甲所示，相邻两个匀强磁场区域的宽度均为L，磁感应强度大小均为B，其方向如图所示.一个单匝正方形闭合导线框由均匀导线制成，边长也是L.导线框从左向右匀速穿过这两个匀强磁场区域.规定以逆时针方向为感应电流的正方向，则线框从位置运动到位置过程中，感应电流I随时间t变化的图线应是图乙中的() 甲 乙6.如图所示，匀强磁场中有两根固定的水平平行光滑金属导轨PQ和MN，导轨上垂直导轨放置着两根金属棒，与导轨的接触点分别为a、b、c、d，金属棒的中点系着一根不可伸长的绝缘丝线ef，磁场方向垂直于导轨所在平面.当磁场减弱时，下列判断正确的是()A.在回路中产生感应电流，方向是abdcaB.在回路中产生感应电流，方向是acdbaC.丝线ef上的张力大于零，ab和cd一起向右运动D.丝线ef上没有张力作用，ab和cd互相靠近7.图示是日光灯的结构示意图，若按图示的电路连接，则关于日光灯发光的情况，下列叙述正确的是()A.闭合S1，断开S2、S3，日光灯就能正常发光B.闭合S1、S2，断开S3，日光灯就能正常发光C.断开S3，闭合S1、S2后，再断开S2，日光灯就能正常发光D.当日光灯正常发光后再闭合S3，日光灯仍能正常发光8.如图所示，a、b是平行金属导轨，匀强磁场垂直导轨平面，c、d是分别串有电压表和电流表的金属棒，它们与导轨接触良好，当c、d以相同的速度向右运动时，下列说法正确的是()A.两表均无示数B.两表均有示数C.电流表有示数，电压表无示数D.电流表无示数，电压表有示数9.如图甲所示，在坐标系xOy中，有边长为a的正方形金属线框abcd，其一条对角线ac和y轴重合、顶点a位于坐标原点O处，在y轴的右侧的、象限内有一垂直纸面向里的匀强磁场，磁场的上边界与线框的ab边刚好重合，左边界与y轴重合，右边界与y轴平行.t0时刻，线圈以恒定的速度v沿垂直于磁场上边界的方向穿过磁场区域，取沿abcda的感应电流方向为正，则在线圈穿越磁场区域的过程中，感应电流i随时间t变化的图线是图乙中的()乙10.下列三个图中除导体棒ab可移动外，其余部分均固定不动，图甲中的电容器C原来不带电.设导体棒、导轨和直流电源的电阻均可忽略，导体棒和导轨间的摩擦也不计.图中装置均在水平面(即纸面)内，且都处于方向垂直水平面向下的匀强磁场中，导轨足够长.今给导体棒ab一个向右的初速度v0，在甲、乙、丙三种情形下导体棒ab的最终运动状态是()A.三种情形下导体棒ab最终均做匀速运动B.三种情形下导体棒ab最终均静止C.甲、丙两图中，ab棒最终将做匀速运动；图乙中，ab棒最终静止 D.乙、丙两图中，ab棒最终将做匀速运动；图甲中，ab棒最终静止非选择题部分共3小题，共40分.11.(13分)如图所示，两个同心金属环，大环半径为a，小环半径为b，两环间的半径方向均匀连接n根相同的直导线，每根直导线上都接一个阻值恒为R的相同小灯泡，在两环间存在一个固定的、形状和面积都与相邻两直导线间隔相同的匀强磁场，磁感应强度为B.环在外力作用下绕垂直两环中心的轴匀速转动，设转动周期为T，且每个小灯泡都能发光.除了灯泡电阻外其他电阻均不计.(1)求产生的感应电动势的大小.(2)求所有小灯泡的总功率.(3)实验中发现进入磁场中的灯泡比其他的亮，试问这个最亮灯泡的功率是其他任意一个灯泡功率的多少倍？12.(13分)如图甲所示，一个圆形线圈的匝数n1000，面积S200 cm2，电阻r1 ，在线圈外接一个阻值R4 的电阻，电阻的一端b与地相接，把线圈放入一个方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示.试问：(1)从计时起，t3 s、t5 s时刻穿过线圈的磁通量各为多少？(2)a点的最高电势和最低电势各为多少？13.(14分)如图所示，由10根长度均为L的金属杆连接成一个“目”字形的矩形金属框abcdefgh，放在纸面所在的平面内，金属杆ah、bg、cf和de的电阻均为R，其他各杆的电阻不计，各杆端点间连接良好.有一个宽度也为L的匀强磁场，磁场边界跟de杆平行，磁感应强度的大小为B，方向垂直于纸面向里.现以速度v把金属框从磁场的左边界匀速向右拉，从de杆刚进入磁场时开始计时，求：(1)从开始计时到ah杆刚要进入磁场的过程中，通过ah杆横截面上的总电荷量.(2)从开始计时到金属框全部通过磁场的过程中，金属框中电流所产生的总热量.电磁感应楞次定律课后作业体验成功1.一个匝数为n、面积为S的闭合线圈置于水平面上，若线圈内的磁感应强度在时间t内由竖直向下从B1减少到零，再反向增加到B2，则线圈内的磁通量的变化量为()A.n(B2B1)SB.n(B2B1)SC.(B2B1)S D.(B2B1)S2.如图所示，一个铜质圆环套在悬挂条形磁铁的细绳上.如果不考虑空气阻力，使铜环无初速度地自位置A下落到位置B，则所需的时间()A.等于 B.大于C.小于 D.无法确定3.由于地磁场的存在，飞机在一定高度水平飞行时，其机翼就会切割磁感线，机翼的两端之间会产生电势差.若飞机在北半球水平飞行，则相对飞行员而言()A.机翼的左端比右端的电势低B.机翼的左端比右端的电势高C.哪端的电势高与飞行的方向有关D.哪端的电势高与飞行的高度有关4.如图所示，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，它们竖直固定在相同高度.两个相同的条形磁铁同时从A、B上端管口同一高度处无初速度同时释放，穿过A管的条形磁铁比穿过B管的条形磁铁先落到地面.下列关于两管的制作材料的描述中，可能正确的是()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管是用铜制成的，B管是用铝制成的5.如图甲所示，在水平地面下有一条沿东西方向铺设的水平直导线，导线中通有自东向西的稳定、强大的直流电流.现用一闭合的检测线圈(线圈中串有灵敏的检流表，图中未画出)检测此通电直导线的位置.若不考虑地磁场的影响，检测线圈位于水平面内，从距直导线很远处由北向南沿水平地面通过导线的上方并移至距直导线很远处的过程中，俯视检测线圈，其中的感应电流的方向是()A.先顺时针，后逆时针B.先逆时针，后顺时针C.先逆时针，接着顺时针，然后再变为逆时针D.先顺时针，接着逆时针，然后再变为顺时针6.有一种先进的汽车制动装置(ABS)，可保证车轮在制动时不被抱死，仍有一定的滚动.图示是这种装置的某一环节原理示意图.铁齿轮P与车轮同步转动，右端有一个绕有线圈的磁铁Q，是一个电流检测器.刹车时，磁铁与齿轮相互靠近而产生感应电流，这个电流经放大后控制制动器.车轮转动时，由于a齿轮在经过磁铁的过程中被磁化，引起中有感应电流，其方向是()A.先向右，后向左 B.先向左，后向右C.一直向左 D.一直向右课堂练习答案1.解析：ab边受磁场力竖直向上，由左手定则知，通过ab的电流方向是由a指向b，由右手定则可知当线圈向左移出磁场时，bc边切割磁感线可产生顺时针方向的电流当然也可以用楞次定律判断当线圈向左移出磁场时，磁通量减小，产生顺时针的感应电流，故B正确当以ab或cd为轴转动时，在图示位置，导线不切割磁感线，无感应电流产生，故C、D错答案：B2.解析：此题考查对电磁感应现象的理解和对电压表、电流表示数的理解两棒以相同的速度向右运动时，因穿过面abcd的磁通量不变，回路中没有感应电流，电流表和电压表均不会有读数C项正确答案：C3.解析：当线框完全处于磁场中时，线框中无感应电流产生，线框不受力，将做匀速直线运动，其速度不可能为零，故C对答案：C4. 解析：在t1t2时间内，通入线圈A中的电流是正向增大的，即逆时针方向增大的，其内部会产生增大的向外的磁场，穿过B的磁通量增大，由楞次定律可判定线圈B中会产生顺时针方向的感应电流线圈B中电流为顺时针方向，与A中的电流方向相反，有排斥作用，故线圈B将有扩张的趋势综上所述，A项正确答案：A5.解析：由楞次定律知，感应电流的“效果”总是阻碍引起感应电流的“原因”由于齿靠近线圈时被磁化，使磁场增强，感应电流的磁场总要阻碍原磁场增强，由安培定则可知M中感应电流的方向为自左向右；齿离开线圈时磁场减弱，由楞次定律知，M中感应电流方向为自右向左D项正确6.解析：根据楞次定律可确定感应电流的方向：对C选项，当磁铁向下运动时：(1)闭合线圈原磁场的方向向上；(2)穿过闭合线圈的磁通量的变化增加；(3)感应电流产生的磁场方向向下；(4)利用安培定则判断感应电流的方向与图中箭头方向相同故C项正确同理分析可知D项正确答案：CD7.解析：圆盘绕过圆心的竖直轴转动和在磁场中匀速平移，都不会使其磁通量发生变化，故不会有电磁感应现象，A、C错误；圆盘绕水平轴转动或磁场均匀增加，都会使圆盘中的磁通量发生变化，故有感应电流产生，B、D正确答案：BD 8.解析：由条形磁铁磁场分布特点可知，穿过其中央位置正上方的 圆环的合磁通量为零，所以在环下落的过程中，磁通量不变，没有感应电流，圆环只受重力，则环下落时机械能守恒，A对，B错；给磁铁水平向右的初速度，由楞次定律可知，圆环的运动总是阻碍自身磁通量的变化，所以环要受到向右的作用力，由牛顿第三定律可知，磁铁要受到向左的作用力而做减速运动(或据“总阻碍相对运动”的推论得出)，故C对D错答案：AC9.解析：由产生电磁感应现象的条件和楞次定律知，A正确，B错误由各线圈位置关系知，C错误，D正确答案：AD10.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，由楞次定律可判断B项对；再由PQ中电流方向及左手定则可判断D项对答案：BD11.解析：要使MN棒中不产生感应电流，应使穿过线圈平面的磁通量不发生变化在t0时刻，穿过线圈平面的磁通量1B0SB0l2设t时刻的磁感应强度为B，此时磁通量为2Bl(lvt)由12得B.答案：B12.解析：线框穿过磁场的过程可分为三个阶段：进入磁场阶段(只有ab边在磁场中)、在磁场中运动阶段(ab、cd两边都在磁场中)、离开磁场阶段(只有cd边在磁场中)(1)线框进入磁场阶段：t为0，线框进入磁场中的面积与时间成正比，Slvt，最后为BSBl2.线框在磁场中运动阶段：t为，线框磁通量为Bl2，保持不变线框离开磁场阶段：t为，线框磁通量线性减小，最后为零(2)线框进入磁场阶段，穿过线框的磁通量增加，线框中将产生感应电流由右手定则可知，感应电流方向为逆时针方向线框在磁场中运动阶段，穿过线框的磁通量保持不变，无感应电流产生线框离开磁场阶段，穿过线框的磁通量减小，线框中将产生感应电流由右手定则可知，感应电流方向为顺时针方向答案：(1)如右图所示(2)线框进入磁场阶段，感应电流方向逆时针；线框在磁场中运动阶段，无感应电流；线框离开磁场阶段，感应电流方向顺时针答案：C检测答案1.答案：B2.解析：解法一分析左侧线圈的电磁感应及受到的安培力的水平分力(如图乙所示)，由于线圈内侧处的磁场更强，故知F2F1，线圈受到安培力的作用从而向左移动.同理，右侧线圈向右移动.解法二由楞次定律知，两线圈将向两侧移动以阻碍磁通量的增加.答案：C3.解析：由楞次定律可判定，通过ab边的感应电流的方向在02 s内由ab，在24 s内由ba；由感应电流的大小I判定，02 s内的电流I1和24 s内的电流I2大小相等，即I1I2.线框的ab边所受安培力的方向由左手定则知：01 s内向左，12 s内向右，23 s内向左，34 s 内向右.再由FBIL可判定，只有选项C正确.答案：C4.解析：由EBLvBLat可得It，可知选项A、B错误，由于取逆时针方向为正，所选项C错误、D正确.答案：D5.解析：设线框的速度为v在0时间内，I1，逆时针方向在时间内，I2，顺时针方向在时间内，I3，逆时针方向.答案：C6.解析：根据楞次定律和安培定则可知，当磁场减弱时，在回路中产生的感应电流方向是acdba，故选项B正确、A错误；此时回路中的磁通量变小，回路所围的面积有变大的趋势，故选项D错误；又因为流经ab和cd的电流相等，所以两金属棒受到的安培力等大反向，ab和cd都不动，选项C错误.答案：B7.解析：选项A中，由于S2一直断开，无法在灯管两端产生瞬间高压；选项B中，S2一直闭合，也无法在灯管两端产生(自感)高压；选项C中，在S1闭合的前提下，S2由闭合再断开的瞬间，L自感产生高压，能使日光灯通电发光；选项D中，日光灯正常发光后再闭合S3，会使灯管持续通电时电压过高而被烧坏.答案：C8.解析：当d、c以相同的速度向右运动时，穿过回路的磁通量没变，故无感应电流产生，所以电流表和电压表中的示数均为零，故选项A正确.答案：A9.解析：线框的位移在0a内，由楞次定律知电流沿逆时针方向，ab边在磁场中切割磁感线的有效长度在均匀减小，(由a0)，故感应电流i均匀减小至零；在a2a位移内，dc边切割磁感线的有效长度均匀减小，电流沿顺时针方向，故it图象为A.答案：A10解析：甲图中，瞬间充电后的电容器两板间电压与导体棒ab产生的感应电动势相等后，回路中无电流，ab将做匀速运动，乙图中，导体棒ab在安培力的作用下将减速直至静止，丙图中，ab棒的速度将趋于v做匀速运动.答案：C11解析：(1)金属环转动的角速度，每时刻一定有一直导线在做切割磁感线运动.产生的感应电动势为：EB(a2b2).(2)灯泡、导线组成的闭合回路的总电阻为：R总RR故所有灯泡的总功率P总.(3)处于磁场中的灯泡在感应电路的电源之中，故通过它的电流为通过其他灯泡中电流的n1倍.又因为灯泡功率PI2R故该灯泡与的功率其他任一灯泡的功率的倍数为：(n1)2.答案：(1)B(a2b2)(2)(3)(n1)2倍12.解析：(1)由Bt图象可知，t3 s、t5 s时刻的磁感应强度分别为：B30.35 T，B50.2 T所以：3B3S0.35200104 Wb7103 Wb5B5S0.2200104 Wb4103 Wb.(2)由Bt图象可知，在04 s的这段时间内，磁感应强度的变化率为： T/s0.05 T/s此段时间内，回路中产生