高考物理 热点题型和提分秘籍 专题9.1 电磁感应现象 楞次定律（含解析）.doc

专题9.1 电磁感应现象楞次定律【高频考点解读】 1、知道电磁感应现象以及产生感应电流的条件。2理解磁通量的定义，理解磁通量的变化、变化率以及净磁通量的概念。3理解棱次定律的实质，能熟练运用棱次定律来分析电磁感应现象中感应电流的方向。4理解右手定则并能熟练运用该定则判断感应电流的的方向。【热点题型】题型一 对电磁感应现象的理解与判断 例1图911中能产生感应电流的是()图911答案：b【提分秘籍】 1磁通量发生变化的三种常见情况(1)磁场强弱不变，回路面积改变；(2)回路面积不变，磁场强弱改变；(3)回路面积和磁场强弱均不变，但二者的相对位置发生改变。2判断感应电流的流程(1)确定研究的回路。(2)弄清楚回路内的磁场分布，并确定该回路的磁通量。(3)【举一反三】 矩形闭合线圈abcd竖直放置，oo是它的对称轴，通电直导线ab与oo平行，且ab、oo所在平面与线圈平面垂直。若要在线圈中产生abcda方向的感应电流，可行的做法是()图912aab中电流i逐渐增大bab中电流i先增大后减小cab正对oo，逐渐靠近线圈d线圈绕oo轴逆时针转动90(俯视)题型二 应用楞次定律判断感应电流的方向例2、长直导线与闭合金属线框位于同一平面内，长直导线中的电流i随时间t的变化关系如图913所示。在0时间内，直导线中电流向上。则在t时间内，线框中感应电流的方向与所受安培力情况是()图913a感应电流方向为顺时针，线框受安培力的合力方向向左b感应电流方向为顺时针，线框受安培力的合力方向向右c感应电流方向为逆时针，线框受安培力的合力方向向右d感应电流方向为逆时针，线框受安培力的合力方向向左解析：在t时间内，由楞次定律可知，线框中感应电流的方向为顺时针，由左手定则可判断线框受安培力的合力方向向右，选项b正确。答案：b【提分秘籍】 1楞次定律中“阻碍”的含义2判断感应电流方向的两种方法方法一用楞次定律判断方法二用右手定则判断该方法适用于切割磁感线产生的感应电流。判断时注意掌心、拇指、四指的方向：(1)掌心磁感线垂直穿入；(2)拇指指向导体运动的方向；(3)四指指向感应电流的方向。【举一反三】 2.北半球地磁场的竖直分量向下。如图914所示，在北京某中学实验室的水平桌面上，放置着边长为l的正方形闭合导体线圈abcd，线圈的ab边沿南北方向，ad边沿东西方向。下列说法中正确的是()图914a若使线圈向东平动，则a点的电势比b点的电势高b若使线圈向北平动，则a点的电势比b点的电势低c若以ab边为轴将线圈向上翻转，则线圈中的感应电流方向为abcdad若以ab边为轴将线圈向上翻转，则线圈中的感应电流方向为adcba解析：选c线圈向东平动时，ab和cd两边切割磁感线，且两边切割磁感线产生的感应电动势大小相等，a点电势比b点电势低，a错；同理，线圈向北平动，则a、b两点的电势相等，高于c、d两点的电势，b错；以ab边为轴将线圈向上翻转，向下的磁通量减小，感应电流的磁场方向应该向下，再由安培定则知，感应电流的方向为abcda，则c对，d错。题型三 一定律、三定则的综合应用 例3、(多选)如图916所示，水平放置的两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()图916a向右加速运动b向左加速运动c向右减速运动d向左减速运动【答案】bc【方法规律】左、右手定则巧区分(1)右手定则与左手定则的区别：抓住“因果关系”才能无误，“因动而电”用右手；“因电而动”用左手。(2)使用中左手定则和右手定则很容易混淆，为了便于区分，可把两个定则简单地总结为“通电受力用左手，运动生电用右手”。“力”的最后一笔“丿”方向向左，用左手；“电”的最后一笔“乚”方向向右，用右手。【提分秘籍】1规律比较基本现象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、电流的作用力左手定则电磁感应部分导体切割磁感线运动右手定则闭合回路磁通量发生变化楞次定律2相互联系(1)应用楞次定律，一般要用到安培定则。(2)研究感应电流受到的安培力，一般先用右手定则确定电流方向，再用左手定则确定安培力的方向，有时也可以直接应用楞次定律的推论确定。【举一反三】 (多选)两根相互平行的金属导轨水平放置于图917所示的匀强磁场中，在导轨上接触良好的导体棒ab和cd可以自由滑动。当ab在外力f作用下向右运动时，下列说法中正确的是()图917a导体棒cd内有电流通过，方向是dcb导体棒cd内有电流通过，方向是cdc磁场对导体棒cd的作用力向左d磁场对导体棒ab的作用力向左题型四 利用楞次定律的推论速解电磁感应问题例4(多选) 如图919所示，光滑固定的金属导轨m、n水平放置，两根导体棒p、q平行放置在导轨上，形成一个闭合回路，一条形磁铁从高处下落接近回路时()图919ap、q将相互靠拢bp、q将相互远离c磁铁的加速度仍为gd磁铁的加速度小于g【提分秘籍】电磁感应现象中因果相对的关系恰好反映了自然界的这种对立统一规律，对楞次定律中“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，可由以下四种方式呈现：(1)阻碍原磁通量的变化，即“增反减同”。(2)阻碍相对运动，即“来拒去留”。(3)使线圈面积有扩大或缩小的趋势，即“增缩减扩”。(4)阻碍原电流的变化(自感现象)，即“增反减同”。【举一反三】 2.如图9110所示，导轨间的磁场方向垂直于纸面向里，当导线mn在导轨上向右加速滑动时，正对电磁铁a的圆形金属环b中()图9110a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【高考风向标】 1.【2015上海24】1如图所示，一无限长通电直导线固定在光滑水平面上，金属环质量为0.02kg，在该平面上以、与导线成60角的初速度运动，其最终的运动状态是_，环中最多能产生_j的电能。【答案】匀速直线运动；0.03【解析】金属环最终会沿与通电直导线平行的直线，做匀速直线运动；最终速度v=v0cos60由能量守恒定律，得环中最多能产生电能e=ek=0.03j2.【2015海南2】3如图所示，空间有一匀强磁场，一直金属棒与磁感应强度方向垂直，当它以速度v沿与棒和磁感应强度都垂直的方向运动时，棒两端的感应电动势大小，将此棒弯成两段长度相等且相互垂直的折弯，置于磁感应强度相垂直的平面内，当它沿两段折线夹角平分线的方向以速度v运动时，棒两端的感应电动势大小为，则等于（）a1/2 b c1 d【答案】b3.【2015上海20】5如图，光滑平行金属导轨固定在水平面上，左端由导线相连，导体棒垂直静置于导轨上构成回路。在外力f作用下，回路上方的条形磁铁竖直向上做匀速运动。在匀速运动过程中外力f做功，磁场力对导体棒做功，磁铁克服磁场力做功，重力对磁铁做功，回路中产生的焦耳热为q，导体棒获得的动能为。则a b c d【答案】bcd【解析】由能量守恒定律可知：磁铁克服磁场力做功w2，等于回路的电能，电能一部分转化为内能，另一部分转化导体棒的机械能，所以w2- w1=q，故a错误，b正确；以导体棒为对象，由动能定理可知，磁场力对导体棒做功w1=ek，故c正确；外力对磁铁做功与重力对磁铁做功之和为回路中的电能，也等于焦耳势和导体棒的内能，故d正确。4.【2015全国新课标15】7如图，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，a、b、c三点的电势分别为ua、ub、uc。已知bc边的长度为l。下列判断正确的是aua uc，金属框中无电流bub uc，金属框中电流方向沿a-b-c-acubc=-1/2bl，金属框中无电流dubc=1/2blw，金属框中电流方向沿a-c-b-a【答案】c5.【2015全国新课标19】81824年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”。实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图所示。实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后。下列说法正确的是a圆盘上产生了感应电动势b圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动c在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化d圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生的磁场导致磁针转动【答案】ab6.【2015福建18】9如图，由某种粗细均匀的总电阻为3r的金属条制成的矩形线框abcd，固定在水平面内且处于方向竖直向下的匀强磁场b中。一接入电路电阻为r的导体棒pq，在水平拉力作用下沿ab、dc以速度v匀速滑动，滑动过程pq始终与ab垂直，且与线框接触良好，不计摩擦。在pq从靠近ad处向bc滑动的过程中（ ）apq中电流先增大后减小bpq两端电压先减小后增大cpq上拉力的功率先减小后增大d线框消耗的电功率先减小后增大【答案】 c【解析】设pq左侧电路的电阻为rx，则右侧电路的电阻为3r-rx，所以外电路的总电阻为，外电路电阻先增大后减小，所以路端电压先增大后减小，所以b错误；电路的总电阻先增大后减小，再根据闭合电路的欧姆定律可得pq中的电流：先较小后增大，故a错误；由于导体棒做匀速运动，拉力等于安培力，即f=bil，拉力的功率p=bilv，先减小后增大，所以c正确；外电路的总电阻最大为3r/4，小于电源内阻r，又外电阻先增大后减小，所以外电路消耗的功率先增大后减小，故d错误。7.【2015北京20】10利用所学物理知识，可以初步了解常用的公交一卡通（ic卡）的工作原理及相关问题。ic卡内部有一个由电感线圈l和电容c构成的lc的振荡电路。公交卡上的读卡机（刷卡时“嘀”的响一声的机器）向外发射某一特定频率的电磁波。刷卡时，ic卡内的线圈l中产生感应电流，给电容c充电，达到一定的电压后，驱动卡内芯片进行数据处理和传输。下列说法正确的是（ ）aic卡工作场所所需要的能量来源于卡内的电池b仅当读卡器发射该特定频率的电磁波时，ic卡才能有效工作c若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率，在线圈l中不会产生感应电流dic卡只能接收读卡器发射的电磁波，而不能向读卡机传输自身的数据信息【答案】b8.【2015安徽19】11如图所示，abcd为水平放置的平行“”形光滑金属导轨，间距为l。导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度大小为b，导轨电阻不计。已知金属杆mn倾斜放置，与导轨成角，单位长度的电阻为r，保持金属杆以速度v沿平行于cd的方向滑动（金属杆滑动过程中与导轨接触良好）。则a电路中感应电动势的大小为b电路中感应电流的大小为c金属杆所受安培力的大小为d金属杆的热功率为【答案】b【解析】导体棒切割磁感线产生感应电动势，故a错误；感应电流的大小，故b正确；所受的安培力为，故c错误；金属杆的热功率，故d错误。1.(2014新课标全国卷，14)在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能观察到感应电流的是()a将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路，然后观察电流表的变化b在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，然后观察电流表的变化c将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接，往线圈中插入条形磁铁后，再到相邻房间去观察电流表的变化d绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，观察电流表的变化答案d2.(2014海南卷，1)如图5，在一水平、固定的闭合导体圆环上方。有一条形磁铁(n极朝上，s极朝下)由静止开始下落，磁铁从圆环中穿过且不与圆环接触，关于圆环中感应电流的方向(从上向下看)，下列说法正确的是()图5a总是顺时针b总是逆时针c先顺时针后逆时针d先逆时针后顺时针解析由条形磁铁的磁场分布可知，磁铁下落的过程，闭合圆环中的磁通量始终向上，并且先增加后减少，由楞次定律可判断出，从上向下看时，闭合圆环中的感应电流方向先顺时针后逆时针，c正确。答案c3.(2014全国大纲卷，20)很多相同的绝缘铜圆环沿竖直方向叠放，形成一很长的竖直圆筒。一条形磁铁沿圆筒的中心轴竖直放置，其下端与圆筒上端开口平齐。让条形磁铁从静止开始下落。条形磁铁在圆筒中的运动速率()a均匀增大b先增大，后减小c逐渐增大，趋于不变d先增大， 再减小，最后不变答案c2（2014广东卷）如图8所示，上下开口、内壁光滑的铜管p和塑料管q竖直放置，小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放，并落至底部，则小磁块()a在p和q中都做自由落体运动b在两个下落过程中的机械能都守恒c在p中的下落时间比在q中的长d落至底部时在p中的速度比在q中的大【答案】c【解析】磁块在铜管中运动时，铜管中产生感应电流，根据楞次定律，磁块会受到向上的磁场力，因此磁块下落的加速度小于重力加速度，且机械能不守恒，选项a、b错误；磁块在塑料管中运动时，只受重力的作用，做自由落体运动，机械能守恒，磁块落至底部时，根据直线运动规律和功能关系，磁块在p中的下落时间比在q中的长，落至底部时在p中的速度比在q中的小，选项c正确，选项d错误4（2014重庆卷）某电子天平原理如题8图所示，e形磁铁的两侧为n极，中心为s极，两极间的磁感应强度大小均为b，磁极宽度均为l，忽略边缘效应，一正方形线圈套于中心磁极，其骨架与秤盘连为一体，线圈两端c、d与外电路连接，当质量为m的重物放在秤盘上时，弹簧被压缩，秤盘和线圈一起向下运动(骨架与磁极不接触)，随后外电路对线圈供电，秤盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止，由此时对应的供电电流i可确定重物的质量，已知线圈匝数为n，线圈电阻为r，重力加速度为g.问题8图(1)线圈向下运动过程中，线圈中感应电流是从c端还是从d端流出？(2)供电电流i是从c端还是d端流入？求重物质量与电流的关系(3)若线圈消耗的最大功率为p，该电子天平能称量的最大质量是多少？【答案】(1)从c端流出(2)从d端流入(3)本题借助安培力来考查力的平衡，同时借助力的平衡来考查受力平衡的临界状态【高考押题】 1如图1所示，矩形线框在磁场内做的各种运动中，能够产生感应电流的是()图1解析：选ba中线框的磁通量没有变化，因此没有感应电流，但有感应电动势，也可以理解为左右两边切割磁感线产生的感应电动势相反，b中线框转动，线框中磁通量变化，这就是发电机模型，有感应电流，b正确。c、d中线圈平面和b平行，没有磁通量，更没有磁通量的变化，c、d错误。2一种早期发电机原理示意图如图2所示，该发电机由固定的圆形线圈和一对用铁芯连接的圆柱形磁铁构成，两磁极相对于线圈平面对称，线圈圆心为o点。在磁极绕转轴匀速转动的过程中，当磁极与o点在同一条直线上时，穿过线圈的()图2a磁通量最大，磁通量变化率最大b磁通量最大，磁通量变化率最小c磁通量最小，磁通量变化率最大d磁通量最小，磁通量变化率最小3经过不懈的努力，法拉第终于在1831年8月29日发现了“磁生电”的现象，他把两个线圈绕在同一个软铁环上(如图3所示)，一个线圈a连接电池与开关，另一线圈b闭合并在其中一段直导线附近平行放置小磁针。法拉第可观察到的现象有()图3a当合上开关，a线圈接通电流瞬间，小磁针偏转一下，随即复原b只要a线圈中有电流，小磁针就会发生偏转ca线圈接通后其电流越大，小磁针偏转角度也越大d当开关打开，a线圈电流中断瞬间，小磁针会出现与a线圈接通电流瞬间完全相同的偏转4.如图4所示，一个金属圆环水平放置在竖直向上的匀强磁场中，若要使圆环中产生如箭头所示方向的瞬时感应电流，下列方法可行的是()图4a使匀强磁场均匀增大b使圆环绕水平轴ab如图转动30c使圆环绕水平轴cd如图转动30d保持圆环水平并使其绕过圆心的竖直轴转动解析：选a根据右手定则，圆环中感应电流产生的磁场竖直向下与原磁场方向相反，根据楞次定律，说明圆环磁通量在增大。磁场增强则磁通量增大，a正确。使圆环绕水平轴ab或cd转动30，圆环在中性面上的投影面积减小，磁通量减小，只会产生与图示方向反向的感应电流，b、c错误。保持圆环水平并使其绕过圆心的竖直轴转动，圆环仍与磁场垂直，磁通量不变，不会产生感应电流，d错误。5.多年来物理学家一直设想用实验证实自然界中存在“磁单极子”。磁单极子是指只有s极或只有n极的磁性物质，其磁感线分布类似于点电荷的电场线分布。如图5所示的实验就是用于检测磁单极子的实验之一，abcd为用超导材料围成的闭合回路。设想有一个n极磁单极子沿abcd轴线从左向右穿过超导回路，那么在回路中可能发生的现象是()图5a回路中无感应电流b回路中形成持续的abcda流向的感应电流c回路中形成持续的adcba流向的感应电流d回路中形成先abcda流向后adcba流向的感应电流解析：选cn极磁单极子的磁感线分布类似于正点电荷的电场线分布，由楞次定律知，回路中形成方向沿adcba流向的感应电流，由于回路为超导材料做成的，电阻为零，故感应电流不会消失，c项正确。6.(多选)如图6所示，一根长导线弯曲成“”形，通以直流电i，正中间用绝缘线悬挂一金属环c，环与导线处于同一竖直平面内。在电流i增大的过程中，下列判断正确的是()图6a金属环中无感应电流产生b金属环中有逆时针方向的感应电流c悬挂金属环c的竖直线的拉力大于环的重力d悬挂金属环c的竖直线的拉力小于环的重力7(多选)线圈在长直导线电流的磁场中，做如图7所示的运动：a向右平动，b向下平动，c绕轴转动(ad边向外转动角度90)，d向上平动(d线圈有个缺口)，判断线圈中有感应电流的是()图7解析：选bca中线圈向右平动，穿过线圈的磁通量没有变化，故a线圈中没有感应电流；b中线圈向下平动，穿过线圈的磁通量减少，必产生感应电动势和感应电流；c中线圈绕轴转动，穿过线圈的磁通量变化(开始时减小)，必产生感应电动势和感应电流；d中线圈由于有个缺口不会产生感应电流。故b、c正确。8.如图8所示，几位同学在做“摇绳发电”实验：把一条长导线的两端连在一个灵敏电流计的两个接线柱上，形成闭合回路。两个同学迅速摇动ab这段“绳”。假设图中情景发生在赤道，地磁场方向与地面平行，由南指向北。图中摇“绳”同学是沿东西站立的，甲同学站在西边，手握导线的a点，乙同学站在东边，手握导线的b点。下列说法正确的是()图8a当“绳”摇到最高点时，“绳”中电流最大b当“绳”摇到最低点时，“绳”受到的安培力最大c当“绳”向下运动时，“绳”中电流从a流向bd在摇“绳”过程中，a点电势总是比b点电势高9很多相同的绝缘铜圆环沿竖直方向叠放，形成一很长的竖直圆筒。一条形磁铁沿圆筒的中心轴竖直放置，其下端与圆筒上端开口平齐。让条形磁铁从静止开始下落。条形磁铁在圆筒中的运动速率()a均匀增大b先增大，后减小c逐渐增大，趋于不变d先增大，再减小，最后不变解析：选c条形磁铁在下落过程中受到向上的排斥力，绝缘铜环内产生感应电流，导致条形磁铁做加速度逐渐减小的加速运动，故其速率逐渐增大，最后趋于不变，选项c正确，选项a、b、d错误。10.如图9所示，在两个沿竖直方向的匀强磁场中，分别放入两个完全一样的水平金属圆盘a和b。它们可以绕竖直轴自由转动，用导线通过电刷把它们相连。当圆盘a转动时()图9a圆盘b总是与a沿相同方向转动b圆盘b总是与a沿相反方向转动c若b1、b2同向，则a、b转向相同d若b1、b2反向，则a、b转向相同11.如图10所示，均匀带正电的绝缘圆环a与金属圆环