第四章 第3节
1.(2019·江苏省宿迁市高二上学期期末)如图所示,已知电流从电流表的右侧接线柱流入,其指针向右偏转。当条形磁铁竖直向下落入线圈时,空气阻力不计。则( B )
A.电流表指针向右偏转
B.电流表指针向左偏转
C.磁铁加速度大于重力加速度
D.磁铁加速度等于重力加速度
解析:当磁铁向下插入线圈时,磁通量向下增大,根据楞次定律知,线圈中感应电流由上端流入,下端流出,故感应电流的方向从电流表的左接线柱流入,则电流表指针向左偏转。故 A错误,B正确;根据楞次定律可知,磁铁受到向上的阻力,故加速度小于重力加速度,故C、D错误。故选B。
2.(2019·甘肃兰州一中高二上学期期末)为了测量列车运行的速度和加速度的大小,可采用如图甲所示的装置,它由一块安装在列车车头底部的强磁体和埋设在轨道地面的一组线圈及电流测量记录仪组成(测量记录仪未画出)。当列车经过线圈上方时,线圈中产生的电流被记录下来,P、Q为接测量仪器的端口。若俯视轨道平面磁场垂直地面向里(如图乙),则在列车经过线圈的过程中,流经线圈的电流( B )
A.始终沿逆时针方向 B.先沿逆时针,再沿顺时针方向
C.先沿顺时针,再沿逆时针方向 D.始终沿顺时针方向
解析:列车带着磁体向右运动到线圈左边后,相当于线圈左边的一段导线向左切割磁感线,线圈中的电流沿逆时针方向;线圈离开磁场时,相当于线圈右边的一段导线向左切割磁感线,这一过程中线圈中的感应电流沿顺时针方向,故线圈中的电流先沿逆时针方向,再沿顺时针方向,选项B正确。
3.(2019·江苏省淮安市高二上学期期末)如图所示,一根足够长通以图示方向电流的直导线水平放置,直导线的正上方某处有悬点,用绝缘细线悬挂一铜圆环从图示A点由静止释放,在圆环运动到最低点的过程中。下列说法正确的是( BC )
A.圆环中感应电流沿逆时针方向
B.圆环中感应电流沿顺时针方向
C.圆环所受安培力的方向总是竖直向上
D.圆环所受安培力的方向总是与圆环的运动方向相反
解析:根据安培定则,通电直导线下方区域磁场方向垂直纸面向里,上方区域磁场方向垂直纸面向外,圆环由A点开始运动到最低点过程中,磁通量增大,根据楞次定律,圆环中感应电流的磁场方向垂直纸面向里,感应电流的方向顺时针,故 A错误、B正确;因为磁感应强度在水平方向均匀分布,把圆环分成若干份,可以知道对称的一小段在水平方向的安培力是大小相等,方向相反的,故圆环所受安培力的方向总是竖直向上的,故C正确、D错误。
4.(2019·四川省攀枝花市第十五中学高二下学期期中)如图所示,一个有弹性的金属圆环被一根橡皮绳吊于通电直导线的正下方,直导线与圆环在同一竖直面内,当通电直导线中电流增大时,弹性圆环的面积S和橡皮绳的长度l将( D )
A.S增大,l变大 B.S减小,l变短
C.S增大,l变短 D.S减小,l变长
解析:当通电导线中电流增大时,穿过金属圆环的磁通量增大,金属圆环中产生感应电流,根据楞次定律,感应电流要反抗磁通量的增大,一是用缩小面积的方式进行反抗,二是用远离直导线的方式进行反抗,故D正确。
第四章 第3节
[练案2]
基础夯实
一、选择题(1~4题为单选题,5、6题为多选题)
1.关于感应电流,下列说法正确的是( C )
A.根据楞次定律知:感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁通量
B.感应电流的磁场总是阻碍原磁场的变化
C.感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向可能相同,也可能相反
D.当导体切割磁感线运动时,必须用右手定则确定感应电流的方向
解析:由楞次定律知,感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化, A错误;感应电流的磁场总是阻碍电路中的原磁通量的变化,不是阻碍原磁场的变化,B错误;由楞次定律知,如果是因磁通量的减少而引起的感应电流,则感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向相同,阻碍磁通量的减小;如果是因磁通量的增加而引起的感应电流,则感应电流的磁场与引起感应电流的磁场方向相反,阻碍磁通量的增加,C正确;导体切割磁感线运动时,可直接用右手定则确定感应电流的方向,也可以由楞次定律确定感应电流的方向,D错误。
2.下图表示闭合电路中的一部分导体ab在磁场中做切割磁感线运动的情景,其中能产生由a到b的感应电流的是( A )
解析:题目中导体做切割磁感线运动,先由感应电流产生的条件判断是否存在感应电流,再应用右手定则判断感应电流方向。由右手定则可判定 A中ab中电流由a向b,B中由b向a,C中由b向a,D中由b向a,故 A正确。
3.如图所示,通电螺线管两侧各悬挂一个小铜环,铜环平面与螺线管横截面平行。当开关S闭合瞬间,两铜环的运动情况是( A )
A.同时向两侧推开
B.同时向螺线管靠拢
C.一个被推开,一个被吸引,但因电源正、负极未知,无法具体判断
D.同时被推开或同时向螺线管靠拢,因电源正、负极未知,无法具体判断
解析:当电路接通瞬间,通电螺线管的磁场从无到有,使得穿过两侧铜环的磁通量都增加,由楞次定律和“动态规律”知,两铜环都受到通电螺线管磁场的排斥作用,使两铜环分别向外侧移动。故选项 A正确。
4.如图,一水平放置的矩形闭合线框abcd,在细长磁铁的N极附近竖直下落,保持bc边在纸外,ad边在纸内,从图中的位置Ⅰ经过位置Ⅱ到位置Ⅲ,位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近Ⅱ,在这个过程中,线圈中感应电流( A )
A.沿abcd流动
B.沿dcba流动
C.由Ⅰ到Ⅱ是沿abcd流动,由Ⅱ到Ⅲ是沿dcba流动
D.由Ⅰ到Ⅱ是沿dcba流动,由Ⅱ到Ⅲ是沿abcd流动
解析:磁铁产生的磁场如图所示,线圈从位置1到位置3的过程中,ab边和cd边均切割磁感线,但ab边离磁极近,由右手定则可判感应电流方向沿abcd方向,故选 A。
5.如图所示,A、B为大小、形状均相同且内壁光滑,但用不同材料制成的圆管,竖直固定在相同高度。两个相同的磁性小球,同时从A、B管上端的管口无初速释放,穿过A管的小球比穿过B管的小球先落到地面。下面对于两管的描述中可能正确的是( AD )
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管是用胶木制成的,B管是用铝制成的
解析:由题意可知,小球在B管中下落的速度要小于A管中的下落速度,故说明小球在B管时受到阻力作用;其原因是金属导体切割磁感线,从而使闭合的导体中产生感应电流,由于磁极间的相互作用而使小球 受向上的阻力;故B管应为金属导体,如铜、铝等,而A管应为绝缘体,如塑料、胶木等,故AD正确,BC错误;故选AD。
6.如图所示,光滑固定导轨M、N水平放置,两根导体棒P、Q平行放于导轨上,形成一个闭合回路,当一条形磁铁从高处下落接近回路时( AD )
A.P、Q将相互靠拢 B.P、Q将相互远离
C.磁铁的加速度仍为g D.磁铁的加速度小于g
解析:方法一:假设磁铁的下端为N极,穿过回路的磁通量增加,根据楞次定律可判断感应电流的磁场方向向上,根据安培定则可判断出回路中感应电流方向为逆时针方向。再根据左手定则可判断P、Q所受的安培力的方向,安培力使P、Q相互靠拢。由于回路所受的安培力的合力向下,根据牛顿第三定律知,磁铁将受到向上的反作用力,从而加速度小于g。若磁铁的下端为S极,根据类似的分析可以得出相同的结果,所以A、D选项正确。
方法二:根据楞次定律的另一种表述——感应电流的效果总是要反抗产生感应电流的原因,本题的“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,根据“增缩减扩”和“来拒去留”,可知P、Q将相互靠近且磁铁的加速度小于g。
二、非选择题
7.如图为我国某中学一教室墙上有一朝南的窗户,窗高为1.2 m,宽0.75 m,边缘部分是不锈钢材质。已知该处地磁场的磁感强度的水平分量为5×10-5 T,则穿过该窗框平面的磁通量为__4.5×10-5__ Wb;当把钢窗左侧向内拉开(如图所示)时,窗框中的感应电流方向是__逆时针__。(从拉窗人的角度来看是“顺时针”还是“逆时针”)
解析:Φ=BS=5×10-5×1.2×0.75 Wb=4.5×10-5 Wb
由楞次定律可判当把钢窗向内拉开时,钢窗框中感应电流的方向沿逆时针。
8.为判断线圈绕向,可将灵敏电流计G与线圈L连接,如图所示。已知线圈由a端开始绕至b端,当电流从电流计G左端流入时,指针向左偏转。
(1)将条形磁铁的N极向下从线圈的上方竖直插入L时,发现指针向左偏转。俯视线圈,其绕向为__顺时针__(选填“顺时针”或“逆时针”)。
(2)当条形磁铁从图中的虚线位置向右远离L时,指针向右偏转。俯视线圈,其绕向为__逆时针__(选填“顺时针”或“逆时针”)。
解析:(1)条形磁铁的N极向下从线圈的上方竖直插入L时,线圈中的磁场向下且增强,感应电流的磁场向上,且电流从电流计左端流入,根据安培定则可知线圈为顺时针绕向(俯视)。
(2)条形磁铁从题图中虚线位置向右远离L时,线圈中的磁场向上且减弱,感应电流的磁场向上,感应电流从电流计右端流入,根据安培定则可知线圈为逆时针绕向(俯视)。
9.如图所示,通过水平绝缘传送带输送完全相同的铜线圈,线圈等距离排列,且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,根据穿过磁场后线圈间的距离,就能够检测出不合格线圈。从图中可以看出,第几个线圈是不合格线圈?
答案:第3个
解析:若线圈闭合进入磁场时,由于产生电磁感应现象,根据楞次定律可判断线圈相对传送带向后滑动,若线圈不闭合,进入磁场时,不会产生感应电流,故线圈相对传送带不发生滑动,所以从图中可以看出,第3个线圈是不合格线圈。
能力提升
一、选择题(1~5题为单选题,6题为多选题)
1.如图所示,a、b都是较轻的铝环,a环闭合,b环断开,横梁可以绕中间支点自由转动,开始时整个装置静止,下列说法中正确的是( D )
A.条形磁铁插入a环时,横梁不会发生转动
B.只有当条形磁铁N极拔出铝环时,横梁才会转动
C.条形磁铁用相同方式分别插入a、b环时,两环转动情况相同
D.铝环a产生的感应电流总是阻碍铝环与磁铁间的相对运动
解析:当条形磁铁向a环靠近时,穿过a环的磁通量增加,a环闭合产生感应电流,磁铁对a环产生安培力,阻碍两者相对运
动,因此a环阻碍磁铁靠近,出现转动现象;当条形磁铁向b环靠近时,b环中不产生感应电流,磁铁对b环没有安培力作用,b环将静止不动,故ABC错误,根据楞次定律可知,环a产生的感应电流总是阻碍铝环与磁铁间的相对运动,故D正确,故选D。
2.如图所示,ab是一个可以绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导体线圈,当滑动变阻器R的滑片P自右向左滑动的过程中,线圈ab将( C )
A.发生转动,但电源的极性不明,无法确定转动方向
B.顺时针转动
C.逆时针转动
D.静止不动
解析:当滑动变阻器的滑片P自右向左滑动时,引起线圈电流减小,通电螺线管穿过线框的磁场强度减小,引起闭合矩形线框的磁通量减小,感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。线框所在位置的磁场方向大致是水平的,要阻碍引起感应电流的磁通量的减小,所以线框逆时针转动,故选C。
3.如图所示,MN是一根固定的通电长直导线,电流方向向上,今将一金属线框abcd放在导线上,让线框的位置偏向导线的左边,两者彼此绝缘,当导线上的电流突然增大时,线框整个受力为( A )
A.受力向右 B.受力向左
C.受力向上 D.受力为零
解析:金属线框放在导线MN上,导线中电流产生磁场,根据安培定则判断可知,线框左右两侧磁场方向相反,线框左侧的磁通量大于线框右侧的磁通量,磁通量存在抵消的情况,当导线中电流增大时,穿过线框的磁通量增大,线框产生感应电流,根据楞次定律可知,感应电流的磁场要阻碍磁通量的变化,则线框将向磁通量减小方向运动,即向右移动,故 A正确,BCD错误,故选 A。
4.(2019·河北省邢台市第八中学高二下学期期中)如图所示,AOC是光滑的金属导轨,AO沿竖直方向,OC沿水平方向,ab是一根金属棒,与导轨接触良好,它从图示位置由静止开始在重力作用下运动,运动过程中b端始终在OC上,a端始终在OA上,直到完全落在OC上,空间存在着匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里,则ab棒在上述过程中( C )
A.感应电流方向是b→a
B.感应电流方向是a→b
C.感应电流方向先是b→a,后是a→b
D.感应电流方向先是a→b,后是b→a
解析:在金属棒向下滑动的过程中,金属棒与导轨所围成的三角形面积先增大后减小,三角形aOb内的磁通量先增大后减小,由楞次定律可判断C选项正确。
5.(2019·湖南省衡阳市一模)如图所示是某研究性学习小组的同学设计的电梯坠落的应急安全装置,在电梯轿厢上安装永久磁铁,并在电梯的井壁上铺设线圈,这样可以在电梯突然坠落时减小对人员的伤害,关于该装置,下列说法正确的是( B )
A.当电梯突然坠落时,该安全装置可使电梯停在空中
B.当电梯坠落磁铁到达图示位置时,闭合线圈A、B中的电流方向相反
C.当电梯坠落磁铁到达图示位置时,只有闭合线圈A在阻碍电梯下落
D.当电梯坠落磁铁到达图示位置时,只有闭合线圈B在阻碍电梯下落
解析:若电梯突然坠落,线圈中会产生感应电流,感应电流会阻碍电梯的相对运动,可起到应急避险作用,但不能阻止电梯的运动,故 A错误;当电梯坠落磁铁到达题图所示位置时,闭合线圈A中向上的磁场减弱,感应电流的方向从上向下看是逆时针方向,B中向上的磁场增强,感应电流的方向从上向下看是顺时针方向,可知A与B中感应电流方向相反,故B正确;结合B的分析可知,当电梯坠落磁铁到达题图所示位置时,闭合线圈A、B都在阻碍电梯下落,故C、D错误。
6.如图,线圈串有两发光二极管D1、D2(具有正向导电发光特性)。若手握“物体”向线圈运动时,D1发光。则( BD )
A.该物体可能是一种铜质材料
B.手握“物体”向线圈运动时,会感觉到一股斥力
C.手握“物体”向线圈运动时,D2也会发光
D.手握“物体”远离线圈运动时,D2会发光
解析:由手握“物体”向线圈运动时,D1发光,可知,线圈中产生了感应电流,穿过线圈的磁通量必改变,则该物体是一种磁性材料,故 A错误;手握“物体”向线圈运动时,D1发光,根据楞次定律“来拒去留”,可知,会感觉到一股斥力,故B正确;手握“物体”向线圈运动时,D1发光,说明感应电流方向顺时针方向(从左向右看),由于二极管的单向导电性,因此D2不会发光,故C错误;手握“物体”远离线圈运动时,根据楞次定律可知,感应电流方向与靠近时相反,则D2会发光,故D正确;故选:BD。
二、非选择题
7.(2019·河南省驻马店市高二上学期期末)软铁环上绕有A、B、C三个线圈,线圈的绕向如图所示,这三个线圈分别与线圈M、电源、电流表相连。当电键K1闭合、K2断开时,将条形磁铁的N极加速向下插入线圈M过程中,电流表指针向左偏转。由上述可知:
(1)若保持K1闭合、K2断开,将条形磁铁的S极从线圈M中加速向上拔出的过程中,电流表指针(选填“向左”“向右”或“不”)__向左__偏转。
(2)若保持K1、K2均闭合,将条形磁铁插入线圈M中保持不动,电流表指针__不__(选填“向左”“向右”或“不”)偏转。
(3)若保持K1断开,在K2闭合瞬间,电流表指针__向右__(选填“向左”“向右”或“不”)偏转。
解析:(1)若保持K1闭合、K2断开,将条形磁铁的S极从线圈M中加速向上拔出的过程中根据感应电流产生条件和楞次定律可知,M中产生从上往下看逆时针方向电流,由于加速拔出,则产生电流增大,则A中电流从左端进,右端出,电流增大,根据安培定则可知A产生的磁场沿轴线上方向为从左向右,则C中磁场方向从上向下,且增大,故会产生感应电流,根据楞次定律可知,线圈C中电流方向从上向下,又将条形磁铁的N极加速向下插入线圈M过程中,电流表指针向左偏转,则电流表指针向左偏转;同理可判(2)中电流表指针不偏转,(3)中电流表指针向右偏。
8.如图所示,试探究在以下四种情况中小磁针N极的偏转方向。
(1)开关S闭合时。
(2)开关S闭合后。
(3)开关S闭合后,调节滑动变阻器使电流增强。
(4)开关S断开时。
答案:(1)垂直纸面向外 (2)不偏转 (3)垂直纸面向外 (4)垂直纸面向里
解析:开关S闭合时,左边线圈的电流及磁场情况和穿过右边线圈磁通量方向如图所示。
(1)S闭合时,穿过右边线圈的磁通量Φ增加,由楞次定律可知,感应电流b→a,再由安培定则可知,N极指向垂直纸面向外的方向。
(2)S闭合后,穿过右边线圈的磁通量Φ不变,不产生感应电流,小磁针不偏转。
(3)此种情况同(1)现象相同,即N极指向垂直纸面向外的方向。
(4)此种情况与(1)现象相反,即N极指向垂直纸面向里的方向。
课件41张PPT。第四章电磁感应第三节 楞次定律素养目标定位素养思维脉络课前预习反馈1.实验探究
将螺线管与电流计组成闭合回路,分别将条形磁铁的N极、S极插入、抽出线圈,如图所示,记录感应电流的方向。知识点 1探究感应电流的方向2.分析归纳
(1)线圈内磁通量增加时(图甲、乙)向下 向上 向上 向下 阻碍 (2)线圈中磁通量减少时(图丙、丁)向下 向下 向上 向上 阻碍
3.实验结论
当穿过线圈的磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场的方向______ (A.相同 B.相反);当穿过线圈的磁通量减少时,感应电流的磁场与原磁场的方向________( A.相同 B.相反)。B A 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________________。
2.另一种表达
感应电流的效果,总是要________产生感应电流的原因。知识点 2楞次定律阻碍 磁通量的变化 反抗 1.内容
伸开右手,使拇指与其余四个手指________,并且都与手掌在同一个__________。让磁感线从________进入,并使拇指指向______________的方向,这时____________的方向就是感应电流的方向。
2.适用情况
适用于闭合电路部分导体______________产生感应电流的情况。知识点 3右手定则垂直 平面内 手心 导线运动 四指所指 切割磁感线 『判一判』
(1)由楞次定律知,感应电流的磁场一定与引起感应电流的磁场方向相反。 ( )
(2)回路不闭合,穿过回路的磁通量变化时,也会产生“阻碍”作用。 ( )
(3)感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化。 ( )
(4)楞次定律表明感应电流的效果总与引起感应电流的原因对抗。 ( )
(5)因动而生电,可以用右手定则来判定感应电流的方向。 ( )思考辨析 ×
×
√
√
√ 『选一选』
(2019·北京市朝阳区高二上学期期末)一个闭合导体圆环固定在水平桌面上,一根条形磁铁沿圆环的轴线运动,使圆环内产生了感应电流。下列四幅图中,产生的感应电流方向与条形磁铁的运动情况相吻合的是 ( )D
解析:A.由图示可知,在磁铁S极上升过程中,穿过圆环的磁场方向向上,在磁铁远离圆环时,穿过圆环的磁通量变小,由楞次定律可知,从上向下看,圆环中的感应电流沿逆时针方向,故A错误;同理,根据楞次定律可判选项B、C错误,D正确。
『想一想』
某同学在学习了法拉第电磁感应定律之后,自己制作了一个手动手电筒。右图是手电筒的简单结构示意图,左右两端是两块完全相同的条形磁铁,中间是一根绝缘直杆,由绝缘细铜丝绕制的多匝环形线圈只可在直杆上自由滑动,线圈两端接一灯泡,晃动手电筒时线圈也来回滑动,灯泡就会发光,其中O点是两磁极连线的中点,a、b两点关于O点对称。
(1)试分析其工作原理。
(2)灯泡中的电流方向是否变化。
答案:(1)见解析 (2)变化
解析:(1)线圈来回滑动时,穿过线圈的磁通量不断变化,线圈中产生感应电流,灯泡发光。
(2)线圈由a滑至b过程中,磁场方向向左,穿过线圈的磁通量先减小后增加,根据楞次定律,灯泡中电流方向先由右向左,后由左向右同样可判断线圈由b滑至a过程中,灯泡中电流方向先由右向左,后由左向右。所以线圈中电流方向不断变化。课内互动探究探究一 楞次定律的理解及应用在电磁感应现象中,大家是否注意到在不同的情况下感应电流的方向是不同的(如图所示),感应电流的方向取决于哪些因素?究竟怎样判断感应电流的方向呢?
提示:取决于闭合线圈内磁通量的变化情况;用楞次定律判断感应电流的方向。
11.因果关系
楞次定律反映了电磁感应现象中的因果关系,磁通量发生变化是原因,产生感应电流是结果,原因产生结果,结果反过来影响原因。
2.对楞次定律中“阻碍”的理解
3.“阻碍”的表现形式
楞次定律中的“阻碍”作用,正是能的转化和守恒定律的反应,在克服“阻碍”的过程中,其他形式的能转化为电能,常见的情况有以下四种:
(1)阻碍原磁通量的变化——“增反减同”;
(2)阻碍相对运动——“来拒去留”;
(3)使线圈面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”;
(4)阻碍原电流的变化(自感现象)——“增反减同”。
4.楞次定律的使用步骤特别提醒:(1)“阻碍”并不意味着“相反”。感应电流产生的磁场方向和原磁场方向可能相同,也可能相反,需要依据磁通量的变化情况判断。
(2)如果问题不涉及感应电流的方向,则用楞次定律的推广含义进行研究,可以使分析问题的过程简化。 如图所示,在水平地面上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计,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,在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.先逆时针后顺时针,然后再逆时针
D.先顺时针后逆时针,然后再顺时针C 例 1解题指导:按以下思路分析解题:
(1)安培定则判定通电导线周围磁场的分布情况
(2)线圈运动过程中磁通量的变化
(3)楞次定律判断感应电流的方向
解析:根据通电直导线周围磁感线的特点,检测线圈由远处移至直导线正上方时,穿过线圈的磁场有向下的分量,磁通量先增加后减小,由楞次定律和安培定则,线圈中的电流方向先逆时针后顺时针,当检测线圈由直导线正上方移至远处时,穿过线圈的磁场有向上的分量,磁通量先增加后减小,由楞次定律和安培定则,线圈中的电流方向先顺时针后逆时针。所以C正确。〔对点训练1〕 (多选)(2019·河南省濮阳市高二上学期期末)如图,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中将产生俯视顺时针方向的感应电流
B.穿过线圈a的磁通量变大
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BD
解析:当滑动触头P向下移动时电阻减小,由闭合电路欧姆定律可知通过线圈b的电流增大,从而判断出穿过线圈a的磁通量变大,所以B正确;根据楞次定律即可判断出线圈a中感应电流方向俯视应为逆时针, A错误;线圈a应有收缩的趋势,C错误;将线圈a和b看做两个条形磁铁,不难判断此时两磁铁的N极相对,互相排斥,故线圈a对水平桌面的压力将增大,所以D正确,故选BD。
探究二 右手定则的理解及应用如图所示,导体棒与电流表连接,导体棒在磁场中做切割磁感线的运动。
请思考:电流表指针是否发生偏转?指针的偏转方向与导体棒的运动方向有关吗?
提示:导体棒做切割磁感线运动,电流表指针发生偏转。导体棒的运动方向不同,指针的偏转方向也不同。21.楞次定律与右手定则的比较2.右手定则与左手定则的比较 如图所示,一个金属圆盘安装在竖直的转动轴上,置于蹄形磁铁之间,两块铜片A、O分别与金属盘的边缘和转动轴接触。若使金属盘按图示方向(俯视顺时针方向)转动起来,下列说法正确的是 ( )
A.电阻R中有Q→R→P方向的感应电流
B.电阻R中有P→R→Q方向的感应电流
D.调换磁铁的N、S极同时改变金属盘的转动方向,R中感应电流的方向也会发生改变B 例 2C.穿过圆盘的磁通量始终没有变化,电阻R中无感应电流
解题指导:将圆盘等效为从圆心到边缘的无数根辐向分布的导体,然后根据右手定则判断。
解析:对圆盘来说,从圆心到边上边缘可以理解成为有无数根辐向分布的导体,每根导体都与负载电阻R构成闭合电路,每根导体都处在蹄形磁铁形成的磁场中,当圆盘按图示方向转动时,根据右手定则,可知产生由圆心到边缘的感应电流,即电阻R中有P→R→Q方向的感应电流,故A、C错B正确;当调换磁铁的N、S极同时改变金属盘的转动方向,根据右手定则,可判定R中感应电流的方向不变,D错误。
〔对点训练2〕 (2019·辽宁省辽河油田二中高二上学期期末)下列图中表示闭合电路中的一部分导体ab在磁场中做切割磁感线运动的情景,导体ab上的感应电流方向为a→b的是 ( )A 解析:ab棒顺时针转动,运用右手定则:导体ab上的感应电流方向为a→b。故 A正确。ab向纸外运动,运用右手定则,知导体ab上的感应电流方向为b→a,故B错误。穿过回路的磁通量减小,由楞次定律知,回路中感应电流方向由b→a→c,故C错误。ab棒沿导轨向下运动,由右手定则判断知导体ab上的感应电流方向为b→a,故D错误。核心素养提升应用现象与规律比较“一定律三定则”的应用技巧 如图所示,在一根较长的铁钉上,用漆包线绕两个线圈A和B。将线圈B的两端与直导线CD相连,将CD平放在阴极射线管正下方和静止的小磁针的正上方,与小磁针和射线管平行。试判断合上开关的瞬间,阴极射线和小磁针N极的偏转情况?线圈A中电流稳定后,阴极射线和小磁针又怎样偏转?
案 例解析:在开关合上的瞬间,线圈A内有了由小变大的电流,根据安培定则可判断出此时线圈A在铁钉内产生了一个由小变大的向右的磁场。由楞次定律可知,线圈B内感应电流的磁场应该阻碍铁钉内的磁场在线圈B内的磁通量的增加,即线圈B内感应电流的磁场方向是向左的。 由安培定则可判断出线圈B内感应电流流经CD时的方向是由C到D。再由安培定则可以知道直导线CD内电流所产生的磁场在其正下方是垂直于纸面向里,上方是垂直纸面向外,因此,阴极射线向下偏转,小磁针N极应该向纸内偏转。线圈A内电流稳定后,CD内不再有感应电流,所以,阴极射线不偏转,小磁针又回到原来位置。
答案:在开关合上的瞬间,阴极射线向下偏转,小磁针的N极向纸内偏转;当线圈A内的电流稳定以后,阴极射线不偏转,小磁针又回到原来的位置。课堂基础达标课后课时作业