电磁感应产生的条件楞次定律测试题

1 磁通量的计算 1 公式 2 适用条件 磁场 S是磁场的有效面积 3 单位 1Wb 1T m2 第1讲电磁感应产生的条件楞次定律 BS 匀强 垂直 韦伯 2 碰通量的物理意义 1 可以形象地理解为磁通量就是穿过某一面积的 2 同一个平面 当它跟磁场方向垂直时 磁通量 当它跟磁场方向时 磁通量为零 磁感 线的条数 最大 平行 1 电磁感应现象当穿过闭合电路的磁通量时 电路中有产生的现象 2 产生感应电流的条件表述1闭合电路的一部分导体在磁场内做运动 表述2穿过闭合电路的磁通量 发生变化 感应 电流 切割磁感线 发生变化 3 产生电磁感应现象的实质电磁感应现象的实质是产生 如果回路闭合则产生 如果回路不闭合 则只有 而无 感应电动势 感应电流 感应电动势 感应电流 1 楞次定律 1 内容 感应电流具有这样的方向 即感应电流的磁场总要引起感应电流的的变化 2 适用条件 所有现象 阻碍 磁通量 电磁感应 2 右手定则 如图9 1 1所示 1 内容 伸开右手 使拇指与垂直 并且都与手掌在同一平面内 让从掌心进入 并使拇指指向导线 这时四指所指的方向就是的方向 2 适用情况 导体产生感应电流 其余四个手指 磁感线 运动的方向 感应电流 切割磁感线 1 安培定则 左手定则 右手定则和楞次定律的适用范围 2 判断感应电流方向的 三步法 3 右手定则掌心 磁感线垂直穿入 拇指 指向导体运动的方向 四指 指向感应电流的方向 1 下图中能产生感应电流的是 解析根据产生感应电流的条件 A中 电路没闭合 无感应电流 B中 面积增大 闭合电路的磁通量增大 有感应电流 C中 穿过线圈的磁感线相互抵消 恒为零 无感应电流 D中 磁通量不发生变化 无感应电流 答案B 2 如图9 1 2所示 小圆圈表示处于匀强磁场中的闭合电路一部分导线的横截面 速度v在纸面内 关于感应电流的有无及方向的判断正确的是 A 甲图中有感应电流 方向向外B 乙图中有感应电流 方向向外C 丙图中无感应电流D 丁图中a b c d四位置上均无感应电流 解析甲图中导线切割磁感线 根据右手定则 可知电流方向向里 A错 乙 丙图中导线不切割磁感线 无电流 B错误 C正确 丁图中导线在b d位置切割磁感线 有感应电流 在a c位置速度方向与磁感线方向平行 不切割磁感线 无感应电流 D错误 答案C 3 2011 杭州高三检测 如图9 1 3所示 通电直导线右边有一个矩形线框 线框平面与直导线共面 若使线框逐渐远离 平行 通电导线 则穿过线框的磁通量将 A 逐渐增大B 逐渐减小C 保持不变D 不能确定解析离导线越远 电流产生的磁场越弱 穿过线圈的磁感线条数越少 磁通量逐渐减小 故只有B正确 答案B 4 2009 浙江理综 如图9 1 4所示 在磁感应强度大小为B 方向竖直向上的匀强磁场中 有一质量为m 阻值为R的闭合矩形金属线框abcd用绝缘轻质细杆悬挂在O点 并可绕O点摆动 金属线框从右侧某一位置静止开始释放 在摆动到左侧最高点的过程中 细杆和金属线框平面始终处于同一平面 且垂直纸面 则线框中感应电流的方向是 A a b c d aB d c b a dC 先是d c b a d 后是a b c d aD 先是a b c d a 后是d c b a d 解析线框从右侧摆到最低点的过程中 穿过线框的磁通量减小 由楞次定律可判断感应电流的方向为d c b a d 从最低点到左侧最高点的过程中 穿过线框的磁通量增大 由楞次定律可判断感应电流的方向为d c b a d 所以选B 答案B 5 某班同学在探究感应电流产生的条件时 做了如下实验 探究 如图9 1 5甲所示 先将水平导轨 导体棒ab放置在磁场中 并与电流表组成一闭合回路 然后进行如下操作 ab与磁场保持相对静止 让导轨与ab一起平行于磁感线运动 让ab做切割磁感线运动 探究 如图9 1 5乙所示 将螺线管与电流表组成闭合回路 然后进行如下操作 把条形磁铁放在螺线管内不动 把条形磁铁插入螺线管 把条形磁铁拔出螺线管 探究 如图9 1 5丙所示 螺线管A 滑动变阻器 电源 开关组成一个回路 A放在螺线管B内 B与电流表组成一个闭合回路 然后进行如下操作 闭合和断开开关瞬间 闭合开关 A中电流稳定后 闭合开关 A中电流稳定后 再改变滑动变阻器的阻值 可以观察到 请在 1 2 3 中填写探究中的序号 1 在探究 中 闭合回路会产生感应电流 2 在探究 中 闭合回路会产生感应电流 3 在探究 中 闭合回路会产生感应电流 4 从以上探究中可以得到的结论是 当 时 闭合回路中就会产生感应电流 解析 1 只有当ab做切割磁感线运动时 闭合回路才会产生感应电流 2 当螺线管中的磁通量发生改变时 闭合回路会产生感应电流 3 闭合和断开开关瞬间或者改变滑动变阻器的阻值 都会使闭合回路的电流发生变化 因而螺线管中的磁通量发生改变 产生感应电流 4 闭合回路的磁通量发生改变 答案 1 2 3 4 闭合回路的磁通量发生改变 6 2010 上海卷 如图9 1 6所示 金属环A用轻线悬挂 与长直螺线管共轴 并位于其左侧 若变阻器滑片P向左移动 则金属环A将向 填 左 或 右 运动 并有 填 收缩 或 扩张 趋势 解析本题考查楞次定律的理解及应用 滑片P向左移动时 电阻减小 电流增大 穿过金属环A的磁通量增加 根据楞次定律 金属环将向左运动 并有收缩趋势 答案左收缩 考点一电磁感应现象是否发生的判断 典例1 如图9 1 7所示 一个U形金属导轨水平放置 其上放有一个金属导体棒ab 有一个磁感应强度为B的匀强磁场斜向上穿过轨道平面 且与竖直方向的夹角为 在下列各过程中 一定能在轨道回路里产生感应电流的是 A ab向右运动 同时使 减小B 使磁感应强度B减小 角同时也减小C ab向左运动 同时增大磁感应强度BD ab向右运动 同时增大磁感应强度B和 角 0 90 解析设此时回路面积为S 据题意 磁通量 BScos 对A S增大 减小 cos 增大 则 增大 A正确 对B B减小 减小 cos 增大 可能不变 B错 对C S减小 B增大 可能不变 C错 对D S增大 B增大 增大 cos 减小 可能不变 D错 故只有A正确 答案A 变式1 如图9 1 8所示 光滑导电圆环轨道竖直固定在匀强磁场中 磁场方向与轨道所在平面垂直 导体棒ab的两端可始终不离开轨道无摩擦地滑动 当ab由图示位置释放 直到滑到右侧虚线位置的过程中 关于ab棒中的感应电流情况 正确的是 A 先有从a到b的电流 后有从b到a的电流B 先有从b到a的电流 后有从a到b的电流C 始终有从b到a的电流D 始终没有电流产生 解析ab与被其分割开的每个圆环构成的回路 在ab棒运动过程中 磁通量都保持不变 无感应电流产生 答案D 考点二楞次定律的理解及应用楞次定律中 阻碍 的含义 典例2 下图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 其中表示正确的是 A B C D 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 线圈的上端为S极 磁铁与线圈相互排斥 综合以上分析知 选项 正确 答案B 方法二右手定则 适用于部分导体切割磁感线 变式2 北半球地磁场的竖直分量向下 如图9 1 9所示 在北京某中学实验室的水平桌面上 放置边长为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 A 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为轴将线圈向上翻转 则线圈中感应电流方向为a b c d aD 若以ab为轴将线圈向上翻转 则线圈中感应电流方向为a d c b a 解析本题考查地磁场分布的特点 用右手定则判断产生的感应电流的方向 线圈向东平动时 ba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错误 同理 线圈向北平动 则a b电势相等 高于c d两点电势 B错误 以ab为轴将线圈翻转 向下的原磁场的磁通量减小了 感应电流的磁场方向应该向下 再由右手螺旋定则知 感应电流的方向为a b c d a 则C正确 答案C 考点三 三定则一规律 应用区别抓住因果关系 据因索果 1 因电而生磁 I B 安培定则 2 因动而生电 v B I感 右手定则 3 因电而受力 I B F安 左手定则 4 因变而生电 变 I感 楞次定律 典例3 如图9 1 10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 向右加速运动 向左加速运动 向右减速运动 向左减速运动A B C D 答案D 变式3 如图9 1 11所示 金属导轨上的导体棒ab在匀强磁场中沿导轨做下列哪种运动时 铜制线圈c中将有感应电流产生且被螺线管吸引 向右做匀速运动 向左做减速运动 向右做减速运动 向右做加速运动A B C D 解析当导体棒向右匀速运动时产生恒定的电流 线圈中的磁通量恒定不变 无感应电流出现 错 当导体棒向左减速运动时 由右手定则可判定回路中出现从b a的感应电流且减小 由安培定则知螺线管中感应电流的磁场向左在减弱 由楞次定律知c中出现顺时针感应电流 从右向左看 且被螺线管吸引 对 同理可判定 对 错 答案C 6 逆反思维法 判定感应电流引起的运动效果逆反思维法是指从事物正向发展的目标 规律的相反方向出发 运用对立的 颠倒的思维方式去思考问题的一种方法 而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 阻碍原磁通量的变化 增反减同 阻碍相对运动 来拒去留 使线圈面积有扩大或缩小的趋势 增缩减扩 阻碍原电流的变化 自感现象 增反减同 典例 如图9 1 12所示 光滑固定导轨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 当一条形磁铁从高处下落接近回路时 A P Q将互相靠拢B P Q将互相远离C 磁铁的加速度仍为gD 磁铁的加速度大于g 解析解法一根据楞次定律的另一表述 感应电流的效果总是要反抗产生感应电流的原因 本题中 原因 是回路中磁通量的增加 归根结底是磁铁靠近回路 效果 便是阻碍磁通量的增加和磁铁的靠近 所以 P Q将互相靠近且磁铁的加速度小于g 应选A 解法二设磁铁下端为N极 如右图所示 根据楞次定律可判断出P Q中的感应电流方向 根据左手定则可判断P Q所受安培力的方向 可见 P Q将相互靠拢 由于回路所受安培力的合力向下 由牛顿第三定律知 磁铁将受到向上的反作用力 从而加速度小于g 当磁铁下端为S极时 根据类似的分析可得到相同的结论 所以 本题应选A 答案A 1 2009 海南高考 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9 1 13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 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的滑动头向c端移动时D 在S已向a闭合的情况下 将R的滑动头向d端移动时解析在S断开的情况下 S向a b 闭合的瞬间M中电流瞬时增加 左端为磁极N S 极 穿过N的磁通量增加 根据楞次定律可知N向右运动 选项A B均错误 在S已向a闭合的情况下 将R的滑动头向c端移动时 电路中电流减小 M产生的磁场减弱 穿过N的磁通量减小 根据楞次定律可知N向左运动 选项D错误 C正确 答案C 2 2009 重庆理综 如图9 1 14所示为一种早期发电机原理示意图 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 在磁极绕转轴匀速转动过程中 磁极中心在线圈平面上的投影沿圆弧XO运动 O是线圈中心 则 答案D 3 2010 海南高考 金属环水平固定放置 现将一竖直的条形磁铁 在圆环上方沿圆环轴线从静止开始释放 在条形磁铁穿过圆环的过程中 条形磁铁与圆环 A 始终相互吸引B 始终相互排斥C 先相互吸引 后相互排斥D 先相互排斥 后相互吸引 解析磁铁靠近圆环的过程中 穿过圆环的磁通量增加 根据楞次定律可知 感应电流的磁场阻碍穿过圆环的原磁通量的增加 与原磁场方向相反 如图甲所示 二者之间是斥力 当磁铁穿过圆环下降离开圆环时 穿过圆环的磁通量减少 根据楞次定律可知 感应电流的磁场阻碍穿过圆环的磁通量的减少 二者方向相同 如图乙所示 磁铁与圆环之间是引力 因此选项D正确 也可直接根据楞次定律中 阻碍 的含义推广结论 来则拒之 去则留之分析 磁铁在圆环上方下落过程是靠近圆环 根据来则拒之 二者之间是斥力 当磁铁穿过圆环后继续下落过程是远离圆环 根据去则留之 二者之间是引力 因此选项D正确 答案D 4 2010 课标全国理综 21 如图9 1 15所示 两个端面半径同为R的圆柱形铁芯同轴水平放置 相对的端面之间有一缝隙 铁芯上绕导线并与电源连接 在缝隙中形成一匀强磁场 一铜质细直棒ab水平置于缝隙中 且与圆柱轴线等高 垂直 让铜棒从静止开始自由下落 铜棒下落距离为0 2R时铜棒中电动势大小为E1 下落距离为0 8R时电动势大小为E2 忽略涡流损耗和边缘效应 关于E1 E2的大小和铜棒离开磁场前两端的极性 下列判断正确的是 A E1 E2 a端为正B E1 E2 b端为正C E1 E