加練半小時(shí)-第十一章-微專題74-電磁感應(yīng)現(xiàn)象-楞次定律(實(shí)驗(yàn)：探究影響感應(yīng)電流方向的因素)

第十一章電磁感應(yīng)微專題74電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律(實(shí)驗(yàn)：探究影響感應(yīng)電流方向的因素)1．理解“誰(shuí)”阻礙“誰(shuí)”及阻礙方式，理解“增反減同”“來(lái)拒去留”“增縮減擴(kuò)”．會(huì)用“四步法”判斷感應(yīng)電流的方向.2.楞次定律推論：(1)阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)．(2)使回路面積有擴(kuò)大或縮小的趨勢(shì)．(3)阻礙原電流的變化．1.如圖所示，變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直穿過(guò)金屬框架MNQP，金屬桿ab在恒力F作用下沿框架從靜止開始運(yùn)動(dòng)，t＝0時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0，為使ab中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，下列能正確反映磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的圖像是()答案C解析當(dāng)通過(guò)閉合回路的磁通量不變時(shí)，則金屬桿ab中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，設(shè)金屬桿ab切割磁感線的有效長(zhǎng)度為L(zhǎng)，t＝0時(shí)，金屬桿ab距離MP邊的距離為x0，則金屬桿運(yùn)動(dòng)過(guò)程中穿過(guò)閉合回路的磁通量Φ＝B0Lx0＝BL(x0＋x)，對(duì)ab受力分析可知，ab不受安培力作用，做初速度為零的勻變速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)加速度為a，ab的質(zhì)量為m，則a＝eq\f(F,m)，x＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(Ft2,2m)，整理得eq\f(1,B)＝eq\f(1,B0)＋eq\f(F,2B0mx0)t2，即eq\f(1,B)－t圖像是開口向上的拋物線，C正確．2.如圖所示，報(bào)廢的近地衛(wèi)星離軌時(shí)，從衛(wèi)星中釋放一根導(dǎo)體纜繩，纜繩的下端連接有空心導(dǎo)體．纜繩以軌道速度v在地磁場(chǎng)B中運(yùn)動(dòng)，使得纜繩中產(chǎn)生感應(yīng)電流．電荷向纜繩兩端聚集，同時(shí)兩端與電離層中的離子中和，使得電流持續(xù)．由于感應(yīng)電流在地磁場(chǎng)中受到安培力的拖動(dòng)，從而能加快廢棄衛(wèi)星離軌．設(shè)纜繩中電流處處相等，那么()A．纜繩中電流的方向由衛(wèi)星流向空心導(dǎo)體B．相同長(zhǎng)度的纜繩受到安培力的大小相等C．纜繩受到安培力的方向與衛(wèi)星速度方向間的夾角大于90°D．由于安培力做負(fù)功，故在衛(wèi)星降軌的過(guò)程中，其動(dòng)能一定減小答案C解析由右手定則可知，電流方向由空心導(dǎo)體流向衛(wèi)星，故A錯(cuò)誤；因?yàn)榈卮艌?chǎng)不是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，所以相同長(zhǎng)度的纜繩受到的安培力大小不相等，故B錯(cuò)誤；由左手定則可知，纜繩受到的安培力的方向與衛(wèi)星速度方向的夾角大于90?，故C正確；引力做正功，故D錯(cuò)誤．3．(多選)如圖甲所示，金屬圓環(huán)放置在絕緣水平桌面上，在圓環(huán)的正上方有一個(gè)螺線管，規(guī)定電流從螺線管a端流入為正方向，在螺線管中通入如圖乙所示的電流后，金屬圓環(huán)始終未離開桌面．已知通電螺線管產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度與電流成正比，下列能正確反映金屬圓環(huán)中感應(yīng)電流i′(以圖示方向?yàn)檎较?、金屬圓環(huán)對(duì)桌面的壓力F隨時(shí)間t的變化關(guān)系的是()答案AD解析0～1s時(shí)間內(nèi)電流從a端流入，穿過(guò)圓環(huán)的磁場(chǎng)方向向上，磁通量增加，根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向應(yīng)向下，由安培定則可知感應(yīng)電流沿正方向．同理可知1～2s時(shí)間內(nèi)電流方向?yàn)樨?fù)方向，2～3s時(shí)間內(nèi)感應(yīng)電流方向?yàn)檎较?，B項(xiàng)錯(cuò)誤；由法拉第電磁感應(yīng)定律得E＝eq\f(ΔB,Δt)S,1～2s時(shí)間內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0～1s、2～3s時(shí)間內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的2倍，A項(xiàng)正確；0～1s時(shí)間內(nèi)，金屬圓環(huán)對(duì)桌面的壓力F＝mg＋Bi′L,1～1.5s時(shí)間內(nèi)F＝mg－Bi′L,1.5～2s時(shí)間內(nèi)F＝mg＋Bi′L,2～3s時(shí)間內(nèi)F＝mg－Bi′L，C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確．4．(2022·廣東韶關(guān)實(shí)驗(yàn)中學(xué)高三月考)如圖所示，用輕繩將一條形磁體豎直懸掛于O點(diǎn)，在其正下方的水平絕緣桌面上放置一銅質(zhì)圓環(huán)．現(xiàn)將磁體從A處由靜止釋放，經(jīng)過(guò)B、C到達(dá)最低處D，再擺到左側(cè)最高處E，圓環(huán)始終保持靜止，下列說(shuō)法正確的是()A．磁體從B到C的過(guò)程中，圓環(huán)中產(chǎn)生逆時(shí)針方向的電流(從上往下看)B．磁體從A擺到D的過(guò)程中，圓環(huán)給桌面的壓力大于圓環(huán)受到的重力C．磁體從A到D和從D到E的過(guò)程中，圓環(huán)受到摩擦力方向相反D．磁體在A、E兩處的重力勢(shì)能相等答案B解析從B到C的過(guò)程中，圓環(huán)中的磁場(chǎng)向上且磁通量增大，據(jù)“增反減同”可判斷產(chǎn)生順時(shí)針方向的電流(從上往下看)，A錯(cuò)誤；擺到D處時(shí)，圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流有使圓環(huán)遠(yuǎn)離，阻礙磁通量增大的趨勢(shì)，故給桌面的壓力大于圓環(huán)受到的重力，B正確；由楞次定律的推論“來(lái)拒去留”可知，從A到D和從D到E的過(guò)程中，圓環(huán)受到摩擦力方向均向右，C錯(cuò)誤；由于有部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，故在A、E兩處的重力勢(shì)能不相等，D錯(cuò)誤．5．(多選)光滑絕緣的水平面上放置兩個(gè)導(dǎo)線圈a、b，它們?yōu)橥膱A，a均勻帶電，b不帶電．現(xiàn)讓a繞圓心在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，發(fā)現(xiàn)b有收縮的趨勢(shì)，則下列說(shuō)法正確的是()A．如果a帶正電，則可能沿順時(shí)針方向加速轉(zhuǎn)動(dòng)B．如果a帶負(fù)電，則可能沿順時(shí)針方向減速轉(zhuǎn)動(dòng)C．無(wú)論a帶何種電荷，一定加速轉(zhuǎn)動(dòng)D．無(wú)論a帶何種電荷，一定減速轉(zhuǎn)動(dòng)答案BD解析根據(jù)楞次定律可知，“增縮減擴(kuò)”，因?yàn)閎有收縮的趨勢(shì)，則b中的磁通量減小，所以a產(chǎn)生的磁場(chǎng)減弱，則a一定減速轉(zhuǎn)動(dòng)，與電性和轉(zhuǎn)動(dòng)方向無(wú)關(guān)．故選B、D.6.航空母艦上飛機(jī)彈射起飛可以利用電磁驅(qū)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)．電磁驅(qū)動(dòng)原理如圖所示，當(dāng)固定線圈上突然通入直流電時(shí)，靠近線圈左端放置的金屬環(huán)被彈射出去，在閉合開關(guān)S瞬間，下列判斷正確的是()A．從左側(cè)看環(huán)中感應(yīng)電流沿逆時(shí)針方向B．金屬環(huán)的面積有收縮的趨勢(shì)C．電池正負(fù)極調(diào)換后，金屬環(huán)將不能向左彈射D．若將金屬環(huán)放在線圈右側(cè)再閉合開關(guān)S，環(huán)將向左運(yùn)動(dòng)答案B解析根據(jù)楞次定律，金屬環(huán)中產(chǎn)生順時(shí)針方向(從左側(cè)看)的感應(yīng)電流，故A錯(cuò)誤；根據(jù)楞次定律，線圈中磁通量增大，金屬環(huán)有收縮面積阻止磁通量增大的趨勢(shì)，故B正確；當(dāng)電池正負(fù)極調(diào)換后，通過(guò)“增離減靠”的方法判斷，金屬環(huán)也可以向左彈射，故C錯(cuò)誤；若將金屬環(huán)放在線圈右側(cè)，同理，環(huán)與線圈間也會(huì)產(chǎn)生排斥力，所以環(huán)將向右運(yùn)動(dòng)，故D錯(cuò)誤．7.如圖所示，金屬圓盤置于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，其中央和邊緣各引出一根導(dǎo)線與套在鐵芯上部的線圈A相連．套在鐵芯下部的線圈B引出兩根導(dǎo)線接在兩根水平導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌上有一根金屬棒ab處在垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．下列說(shuō)法正確的是()A．圓盤順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，a點(diǎn)的電勢(shì)高于b點(diǎn)的電勢(shì)B．圓盤順時(shí)針加速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，ab棒受到向左的安培力C．圓盤順時(shí)針加速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，ab棒將向右運(yùn)動(dòng)D．圓盤順時(shí)針減速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，a點(diǎn)的電勢(shì)高于b點(diǎn)的電勢(shì)答案B解析當(dāng)圓盤順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線圈A中產(chǎn)生恒定的電流，那么穿過(guò)線圈B的磁通量不變，則線圈B中不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，則a點(diǎn)的電勢(shì)等于b點(diǎn)的電勢(shì)，故A錯(cuò)誤；由右手定則可知，圓盤順時(shí)針加速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電流從圓心流向邊緣，線圈A中產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向向下且磁場(chǎng)增強(qiáng)．由楞次定律可知，線圈B中的感應(yīng)磁場(chǎng)方向向上，由右手螺旋定則可知，ab棒中感應(yīng)電流方向由a→b，由左手定則可知，ab棒受的安培力方向向左，ab棒將向左運(yùn)動(dòng)，故B正確，C錯(cuò)誤；由右手定則可知，圓盤順時(shí)針減速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電流從圓心流向邊緣，線圈A中產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向向下且磁場(chǎng)減弱．由楞次定律可知，線圈B中的感應(yīng)磁場(chǎng)方向向下，由右手螺旋定則可知，B線圈的上端相當(dāng)于電源的負(fù)極，則a點(diǎn)的電勢(shì)低于b點(diǎn)的電勢(shì)，故D錯(cuò)誤．8．探究感應(yīng)電流方向的實(shí)驗(yàn)所需器材包括：條形磁體、電流表、線圈、導(dǎo)線、一節(jié)干電池(用來(lái)查明線圈中電流的流向與電流表中指針偏轉(zhuǎn)方向的關(guān)系)．(1)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：如圖所示，在四種情況下，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入下表．①線圈內(nèi)磁通量增加時(shí)的情況圖號(hào)原磁場(chǎng)方向感應(yīng)電流的方向感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向甲向下逆時(shí)針(俯視)向上乙向上順時(shí)針(俯視)________②線圈內(nèi)磁通量減少時(shí)的情況圖號(hào)原磁場(chǎng)方向感應(yīng)電流的方向感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向丙向下順時(shí)針(俯視)向下丁向上逆時(shí)針(俯視)________請(qǐng)?zhí)顚懕砀裰械目瞻醉?xiàng)．(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：當(dāng)穿過(guò)閉合線圈的磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向________(選填“相同”或“相反”)．(3)總結(jié)提煉：感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的________．(4)拓展應(yīng)用：如圖所示是一種延時(shí)繼電器的示意圖．鐵芯上有兩個(gè)線圈A和B.線圈A和電源連接，線圈B與直導(dǎo)線ab構(gòu)成一個(gè)閉合回路．彈簧K與銜鐵D相連，D的右端觸頭C連接工作電路(未畫出)．開關(guān)S閉合狀態(tài)下，工作電路處于導(dǎo)通狀態(tài)．S斷開瞬間，延時(shí)功能啟動(dòng)，此時(shí)直導(dǎo)線ab中電流方向?yàn)開_______(選填“a到b”或“b到a”)．說(shuō)明延時(shí)繼電器的“延時(shí)”工作原理：________.答案(1)①向下②向上(2)相反(3)(磁場(chǎng))磁通量的變化(4)a到bS斷開瞬間，線圈B中產(chǎn)生感應(yīng)電流，保持鐵芯中的磁性，所以銜鐵不會(huì)馬上被彈簧拉起，達(dá)到延時(shí)的作用解析(1)①圖乙中條形磁體向下插入線圈，則穿過(guò)線圈的磁通量向上增加，根據(jù)楞次定律可知，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)向下；②圖丁中條形磁體向上拔出線圈，則穿過(guò)線圈的磁通量向上減小，根據(jù)楞次定律可知，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)向上；(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：當(dāng)穿過(guò)閉合線圈的磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)