内容正文:
第2课时 楞次定律
第2章 第1节 科学探究:感应电流的方向
核心素养目标
物理观念 理解楞次定律和右手定则,会用来判断感应电流的方向。
科学思维 理解楞次定律中“阻碍”的含义,并能应用“来拒去留、增反减同”等解决实际问题,获得结论。
科学探究 能根据楞次定律的实验方案探究,进行分析归纳,总结出楞次定律。
科学态度与责任 通过实验和对实验现象的分析体验,归纳出感应电流方向的过程,养成科学探究的精神。
新知导学
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合作探究
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随堂演练
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内容索引
课时测评
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新知导学
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知识梳理
一、楞次定律
1.内容:感应电流的______总要______引起感应电流的磁通量的______。
2.理解
(1)相对运动的角度:当磁铁的下端N极靠近导体线圈的上端时,感应电流产生的磁场使线圈的上端也为N极,因为__________________,所以阻碍磁铁的向下运动;而当磁铁的下端N极远离线圈时,感应电流激发的磁场使线圈的上端为S极,根据_________________,所以阻碍磁铁向上运动。
磁场
阻碍
变化
同名磁极相互排斥
异名磁极相互吸引
(2)能量的角度:把磁铁移近线圈时,外力要克服磁铁和线圈之间的______做功,是外界其他形式的能转化成______;当磁铁离开线圈时,外界要克服磁铁与线圈之间的______做功,也使外界其他形式的能转化成______,但总能量______。
排斥力
电能
吸引力
电能
守恒
二、右手定则
1.内容:伸开右手,让______与其余四指垂直,且
都与手掌处于同一平面内,让________垂直穿过手
心,使拇指指向__________的方向,其余四指所指
的方向就是__________的方向。
2.适用条件:磁通量的变化是由________________引起的。
3.与楞次定律的关系:是楞次定律在________________这种特殊情况下的应用。
拇指
磁感线
导体运动
感应电流
导体切割磁感线
导体切割磁感线
自主检测
(1)感应电流的磁场方向总与原磁场方向相反。 ( )
(2)决定感应电流方向的因素是回路的磁通量的变化情况。 ( )
(3)决定感应电流方向的因素是回路的磁通量的大小。 ( )
(4)任何感应电流方向的判断既可使用楞次定律,又可使用右手定则。 ( )
×
√
×
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2.链接实景
如图所示,光滑平行金属导轨PP'和QQ'都处于同一水平面内,P和Q之间连接一电阻R,整个装置处于竖直向下的匀强磁场中。现垂直于导轨放置一根导体棒MN,MN向右运动或向左运动时,通过MN的电流方向是怎样的?
提示:MN向右运动时,电流方向为N→M;
MN向左运动时,电流方向为M→N。
合作探究
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知识点一 楞次定律的理解和应用
请根据上图中条形磁铁的运动方向及线圈中产生的感应电流的方向,分析感应电流的磁场方向是否总是与原磁场方向相反或相同?什么时候相反?什么时候相同?
提示:不一定,有时相反,有时相同;闭合回路中原磁场的磁通量增加时,感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相反;闭合回路中原磁场的磁通量减少时,感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相同。
要点归纳
1.楞次定律的理解
(1)各物理量之间的关系:
回路磁通量的
(2)“阻碍”不是阻止,而是延缓这种变化。
(3)“阻碍”的不是磁感应强度,也不是磁通量,而是阻碍穿过闭合回路的磁通量变化。
(4)由于“阻碍”作用才导致了电磁感应中的能量转化。
2.楞次定律的本质
反映了能的转化和守恒。总结各种情况下感应电流产生的情况,可得结论如下:感应电流所产生的效果总要反抗产生感应电流的原因。
如图所示,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由静止开始释放,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→a
B.d→c→b→a→d
C.先是d→c→b→a→d,后是a→b→c→d→a
D.先是a→b→c→d→a,后是d→c→b→a→d
例1
√
审题指导 (1)选用什么方法判断感应电流方向?
(2)线框的运动过程可分为两段,什么地方为分界线?
(3)线框运动时,磁感线从哪个面进入?磁通量是增加还是减少?
线框从右侧开始由静止释放,穿过线框平面的磁通量逐渐减少,由楞次定律可得感应电流的方向为d→c→b→a→d;过最低点所在的竖直线后继续向左摆动过程中,穿过线框平面的磁通量逐渐增大,由楞次定律可得感应电流的方向仍为d→c→b→a→d,故B正确。
楞次定律的使用步骤
方法技巧
针对练1.如图所示,一根条形磁铁自左向右穿过一个螺线管,则流过灵敏电流计的感应电流方向是
A.先向左,再向右
B.先向右,再向左
C.始终向右
D.始终向左
√
条形磁铁从左向右进入螺线管的过程中,原磁场方向向左,且磁通量在增加,根据楞次定律,感应电流的磁场阻碍原磁场磁通量的变化,所以感应电流的磁场向右,由安培定则知感应电流的方向为顺时针方向(从左侧观察),即流过灵敏电流计的电流方向为向左。条形磁铁从左向右离开螺线管的过程中,原磁场方向向左,且磁通量在减少,根据楞次定律,感应电流的磁场阻碍原磁场磁通量的变化,所以感应电流的磁场向左,由安培定则知感应电流的方向为逆时针方向(从左侧观察),即流过灵敏电流计的电流方向为向右,故A正确,B、C、D错误。
针对练2.如图甲所示的闭合圆线圈放在匀强磁场中,t=0时磁感应强度垂直线圈平面向里,磁感应强度随时间变化的关系图像如图乙所示。则在0~2 s内线圈中感应电流的方向为
A.逆时针
B.先逆时针后顺时针
C.顺时针
D.先顺时针后逆时针
√
将0~2 s时间段划分为两段:0~1 s内,线圈中磁场的磁感应强度为正,磁感应强度垂直线圈平面向里且磁通量减小,由“增反减同”可知,感应电流产生的磁场垂直线圈平面向里,根据安培定则可知,感应电流的方向为顺时针;1~2 s内,线圈中磁场的磁感应强度为负,磁感应强度垂直线圈平面向外且磁通量增大,由“增反减同”可知,感应电流产生的磁场垂直线圈平面向里,根据安培定则可知,感应电流的方向仍为顺时针,故C正确。
针对练3.如图所示,无限长通电直导线旁边同一平面有矩形线圈abcd,则
A.当线圈以cd边为轴转动时,无感应电流产生
B.若线圈在平面内上、下平动,无感应电流产生
C.若线圈向右平动,其中感应电流方向是a→b→c→d
D.当线圈向左平动至图中虚线位置时,其中感应电流方向是a→d→c→b
√
当线圈以cd边为轴转动时,穿过线圈平面的磁通量发生变化,会产生感应电流,A错误;若线圈在平面内上、下平动,穿过线圈平面的磁通量不变,不能产生感应电流,B正确;
根据安培定则可知,导线右边的磁场方向垂直纸面向里,当线圈向右平动时,离导线越远的区域磁场越弱,根据楞次定律可知,感应电流产生的磁场垂直纸面向里,故感应电流的方向是a→d→c→b,C错误;根据安培定则可知,导线右边的磁场方向垂直纸面向里,当线圈向左平动至题图中虚线位置时,离导线越近的区域磁场越强,根据楞次定律可知,感应电流产生的磁场垂直纸面向外,故感应电流的方向是a→b→c→d,D错误。故选B。
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知识点二 右手定则的理解和应用
如图所示,磁场刚好处于矩形线框CDEF内。当磁场不动,导体棒AB向右运动时,AB中的电流方向向哪?当导体棒和矩形线框固定不动,磁场向右运动时,AB中的电流方向向哪?
提示:导体棒向右运动时,电流从A流向B;导体棒不动时,磁场向右运动,电流从B流向A。
要点归纳
1.右手定则应用的两点说明
(1)当导体不动而磁场运动时,拇指的指向是导体相对磁场的运动方向。
(2)做“切割”运动的那段导体中,感应电流的方向就是感应电动势的方向,由低电势指向高电势,因为这段导体相当于电源的内电路。
2.楞次定律与右手定则的比较
比较内容 楞次定律 右手定则
区
别 研究对象 整个闭合回路 闭合回路的一部分,即切割磁感线的导体
适用范围 各种电磁感应现象 只适用于部分导体在磁场中做切割磁感线运动的情况
应用 用于磁感应强度B随时间变化而产生的电磁感应现象较方便 用于导体切割磁感线产生的电磁感应现象较方便
联系 右手定则是楞次定律的特例
(多选)如图所示,光滑平行金属导轨PP'和QQ'处于同一水平面内,P和Q之间连接一电阻R,整个装置处于竖直向下的匀强磁场中。现垂直于导轨放置一根导体棒MN,用一水平向右的力F拉动导体棒MN。下列关于导体棒MN中感应电流的方向和它所受安培力的方向的说法正确的是
A.感应电流的方向是N→M
B.感应电流的方向是M→N
C.安培力水平向左
D.安培力水平向右
例2
√
√
以导体棒为研究对象,导体棒所处位置磁场的方向向下,运动方向向右,根据右手定则可知,导体棒中感应电流的方向是N→M,再根据左手定则可知,导体棒所受安培力的方向水平向左,A、C正确。
右手定则的应用方法
方法技巧
针对练1.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
√
ab顺时针转动,运用右手定则,磁感线穿过手心,拇指指向导体运动的方向,则ab上的感应电流方向为a→b,A正确;ab向纸外运动,运用右手定则,磁感线穿过手心,拇指指向纸外,则知导体ab上的感应电流方向为b→a,B错误;线框向右运动时,穿过线框的磁通量减小,由楞次定律知,线框中感应电流方向为b→a→d→c→b,则导体ab上的感应电流方向为b→a,C错误;ab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,D错误。
针对练2.如图所示,匀强磁场与圆形导体环平面垂直,导体ef与环接触良好,当ef向右匀速运动时
A.圆环中磁通量不变,环上无感应电流产生
B.整个环中有顺时针方向的电流
C.整个环中有逆时针方向的电流
D.环的右侧有逆时针方向的电流,环的左侧有顺时针方向的电流
√
由右手定则知,导体ef上的电流由e→f,故环的右侧的电流方向为逆时针,环的左侧的电流方向为顺时针,故D正确。
针对练3.如图所示,金属棒与金属导轨垂直放置,且接触良好,导轨间有垂直纸面向里的匀强磁场,当金属棒ab沿导轨向右匀速滑动时,螺线管左侧小磁针的N极受力方向为
A.水平向左
B.水平向右
C.垂直纸面向里
D.垂直纸面向外
√
导体棒切割磁感线,根据右手定则可知,ab中的电流方向为由b到a,此电流流过螺线管时,根据安培定则可知,磁场方向水平向右,故小磁针N极受力水平向右。故选B。
知识点三 楞次定律中的“阻碍”
“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映,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.通过感应磁场来阻碍原磁通量的变化(增反减同)。
2.通过吸引力或排斥力来阻碍导体间的相对运动(来拒去留)。
3.通过改变线圈面积来“阻碍”原磁通量的变化(增缩减扩)。
4.通过感应电流来阻碍自身电流的变化(自感现象将在后面学习到)。
角度1 阻碍原磁通量的变化(增反减同)
(多选)如图所示,长直导线与心形金属线框放在光滑绝缘的水平面上,且长直导线与心形线框的对称轴MN垂直。当长直导线中通以图示方向的电流I,且电流增大时,下列关于心形线框的说法正确的是
A.线框有面积扩大的趋势
B.线框中产生逆时针方向的感应电流
C.线框在水平面内沿逆时针方向旋转
D.线框沿垂直于直导线方向向右平动
例3
√
√
电流I增大时,心形线框所在处磁场垂直纸面向里且增强,由楞次定律的推论“增反减同”可知,心形线框中感应电流的磁场垂直纸面向外,依据安培定则可知线框中感应电流的方向为逆时针,故B正确;由左手定则可知线框各处受力均向线框内,即线框有面积缩小的趋势,故A、C错误;M处磁场比N处强,由安培力公式可知,左半部分受到的向右的力大于右半部分到的受向左的力,则线框沿垂直于直导线方向向右平动,故D正确。
√
角度2 阻碍导体间的相对运动(来拒去留)
如图所示,当条形磁铁突然向闭合铜环运动时,铜环的运动情况是
A.向右摆动
B.向左摆动
C.静止
D.竖直向上运动
例4
方法一:磁铁向右运动,铜环中产生的感应电流可等效为如图所示的小磁针。显然,由于两磁体间的排斥作用,铜环将向右摆动,A正确。
方法二:由于磁铁相对铜环向右运动而产生电磁感应,由楞次定律可知,铜环中的感应电流的磁场将阻碍由于磁铁的靠近而引起的磁通量的增加,铜环将向右运动而阻碍这种相对运动,A正确。
方法三:如图所示,当磁铁向铜环运动时,穿过铜环的磁通量增加,由楞次定律判断出铜环中感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反,即向右,根据安培定则可判断出感应电流的方向,从左侧看为顺时针方向,把铜环中的电流等效为若干段非常短的直线电流元,取上、下两小段电流元进行研究,由左手定则判断出两段电流元的受力,由此可判断整个铜环所受合力方向向右,故A正确。
√
角度3 通过改变线圈面积来“阻碍”原磁通量的变化(增缩减扩)
(多选)一定长度的软细导线围成一个处于同一平面的不规则闭合线圈,将线圈置于垂直于线圈平面向外的磁场中,若因磁场的变化而导致线圈变成圆形,下列说法正确的是
A.磁场的磁感应强度是增强的
B.磁场的磁感应强度是减弱的
C.线圈中产生逆时针方向的电流
D.线圈中产生顺时针方向的电流
例5
√
线圈因磁场变化变成圆形,线圈面积增大,由楞次定律可知,感应电流所产生的磁场是为了阻碍磁通量的减少而使线圈面积增大,所以原磁场的磁感应强度减弱,故A错误,B正确;根据楞次定律和安培定则可得,线圈中产生逆时针方向的电流,故C正确,D错误。故选BC。
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√
1.关于楞次定律,下列说法正确的是
A.感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化
B.闭合回路的一部分导体在磁场中运动时,必受磁场的阻碍作用
C.原磁场穿过闭合回路的磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场同向
D.感应电流的磁场总是跟原磁场反向,阻碍原磁场的变化
感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化,故A正确;闭合回路的一部分导体在磁场中平行磁感线运动时,不受磁场的阻碍作用,故B错误;当穿过闭合回路的原磁场增强时,感应电流的磁场跟原磁场反向,当穿过闭合回路的原磁场减弱时,感应电流的磁场跟原磁场同向,故C、D错误。
2.(多选)闭合电路的一部分导体在磁场中切割磁感线运动,如图所示,能正确表示感应电流I的方向、磁感应强度B的方向跟导体运动方向关系的是
√
√
导体棒不切割磁感线,因此无感应电流产生,故A错误;伸开右手时,让磁感线穿过掌心,大拇指方向指向导体运动方向,则感应电流方向应沿导线向右,故B正确;伸开右手时,让磁感线穿过掌心,大拇指方向指向导体运动方向,则感应电流方向应沿导线斜向左上方,故C正确;伸开右手时,让磁感线穿过掌心,大拇指方向指向导体运动方向,则感应电流方向应沿导线向外,故D错误。故选BC。
√
3.如图所示,水平放置的圆柱形光滑玻璃棒左边绕有一线圈,右边套有一金属圆环。圆环初始时静止。将图中开关S由断开状态拨至连接状态,电路接通的瞬间,可观察到
A.拨至M端或N端,圆环都向左运动
B.拨至M端或N端,圆环都向右运动
C.拨至M端时圆环向左运动,拨至N端时向右运动
D.拨至M端时圆环向右运动,拨至N端时向左运动
将开关S由断开状态拨至M端或N端,都会使线圈中的电流突然增大,穿过右边圆环的磁通量突然增大,由楞次定律可知,圆环都会向右运动以阻碍磁通量的增大,选项B正确,A、C、D均错误。
√
4.(多选)如图甲所示,同心导体圆环M、N处在同一平面内,M环的半径大于N环,若先后在两环中通有如图乙所示的电流i,电流沿顺时针方向,则下列判断正确的是
√
A.若在M环中通有电流,则N环中的感应电流沿逆时针方向,N环有收缩的趋势
B.若在M环中通有电流,则N环中的感应电流沿顺时针方向,N环有收缩的趋势
C.若在N环中通有电流,则M环中的感应电流沿逆时针方向,M环有收缩的趋势
D.若在N环中通有电流,则M环中的感应电流沿逆时针方向,M环有扩张的趋势
若在M环中通有顺时针方向的电流,根据安培定则,可知穿过N环的磁通量垂直纸面向里,逐渐增大,故根据楞次定律可知,N环中的感应电流沿逆时针方向;根据左手定则,可知N环受到沿半径向里的安培力,有收缩的趋势,A正确,B错误。
若在N环中通有顺时针方向的电流,根据安培定则,可知穿过M环的磁通量垂直纸面向里,逐渐增大,根据楞次定律可知,M环中的感应电流沿逆时针方向;此时M环上的磁场方向为垂直纸面向外,根据左手定则,可知M环受到沿半径向外的安培力,有扩张的趋势,C错误,D正确。故选AD。
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课时测评
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√
1.楞次定律是下列哪个定律在电磁感应现象中的具体体现
A.电阻定律 B.库仑定律
C.欧姆定律 D.能量守恒定律
楞次定律中的“阻碍”作用,是能量守恒定律在电磁感应现象中的具体体现,在克服这种“阻碍”的过程中,其他形式的能转化为电能,选项D正确。
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2.如图所示,两个很轻的铝环a、b,环a闭合,环b不闭合,a、b环都固定在一根可以绕O点自由转动的水平细杆上,此时整个装置静止。下列选项正确的是
A.条形磁铁N极垂直环a靠近a,环a将靠近磁铁
B.条形磁铁S极垂直环a远离a,环a将不动
C.条形磁铁N极垂直环b靠近b,环b将靠近磁铁
D.条形磁铁S极垂直环a靠近a,环a将远离磁铁
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当条形磁铁N极垂直环a靠近a时,穿过环a的磁通量增加,环a闭合产生感应电流,磁铁对环a产生安培力,阻碍两者相对运动,环a将远离磁铁,故A错误;使条形磁铁S极垂直环a远离a时,穿过环a的磁通量减小,环a闭合产生感应电流,磁铁对环a产生安培力,阻碍两者相对运动,a向着磁铁运动,故B错误;
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当条形磁铁N极垂直环b靠近b时,环b中不产生感应电流,磁铁对环b没有安培力作用,环b将静止不动,故C错误;当条形磁铁S极垂直环a靠近a时,穿过环a的磁通量增加,环a闭合产生感应电流,磁铁对环a产生安培力,阻碍两者相对运动,环a将远离磁铁,故D正确。
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3.如图所示,四根长度、内径均相同的空心圆管竖直放置,把一枚磁性很强的直径略小于管的内径的小圆柱形永磁体,分别从四根圆管上端静止释放,空气阻力不计,下列说法正确的是
A.小磁体在四根圆管中下落时间相同
B.小磁体在甲管中下落时间最短
C.小磁体在乙、丙、丁三管中下落时间相同
D.小磁体在丙管中下落时间最短
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甲管为无缝铜管,小磁体下落时,产生电磁感应,阻碍小磁体的运动,乙管为有竖直裂缝的铜管,则小磁体在铜管中下落时,没有感应电流产生,下落的加速度等于g。丙和丁管为绝缘体,不产生电磁感应,对小磁体没有阻碍作用。所以磁体穿越甲管的时间比穿越其他三个管的时间长。故C正确,A、B、D错误。
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4.如图所示,空间固定一条形磁铁(其轴线水平),以下说法正确的是
A.圆环a沿磁铁轴线向右运动,靠近磁铁N极时感应电流为逆时针方向(从左往右看)
B.圆环b竖直下落时磁通量不变
C.圆环c从位置1下降到位置3运动情况是先加速后减速
D.圆环c经过磁铁右边的位置2时磁通量最小
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圆环a沿磁铁轴线向右运动,靠近磁铁N极时,穿过圆环a的磁通量向左增大,根据楞次定律可知感应电流为顺时针方向(从左往右看),故A错误;圆环b竖直下落时,磁感应强度变小,磁通量变小,故B错误;根据楞次定律可知安培力阻碍圆环c向下运动,但不能阻止,圆环c从位置1下降到位置3一直做加速运动,故C错误;圆环c经过磁铁右边的位置2时,磁感线几乎与圆环平行,磁通量最小,故D正确。故选D。
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5.如图所示,一水平放置的圆形通电线圈Ⅰ固定,另一个较小的线圈Ⅱ从正上方下落,在下落过程中线圈Ⅱ的平面保持与线圈Ⅰ的平面平行且两线圈的圆心同在一竖直线上,则线圈Ⅱ从正上方下落到穿过线圈Ⅰ直至在下方运动的过程中,从上往下看线圈Ⅱ中
A.无感应电流
B.有顺时针方向的感应电流
C.有先顺时针后逆时针的感应电流
D.有先逆时针后顺时针的感应电流
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根据安培定则可知,在线圈Ⅱ下落到线圈Ⅰ所在的平面之前,线圈Ⅰ中电流在线圈Ⅱ中的磁通量向上,且不断增大,根据楞次定律和安培定则可知,从上往下看,线圈Ⅱ中产生顺时针方向的感应电流;当线圈Ⅱ从线圈Ⅰ所在平面继续下落时,线圈Ⅰ中电流在线圈Ⅱ中的磁通量仍然向上,且不断减小,根据楞次定律和安培定则可知,从上往下看线圈Ⅱ中产生逆时针方向的感应电流。故选C。
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6.如图所示,使一个铜盘绕其竖直的轴OO'转动,且假设摩擦阻力不计,转动是匀速的。现把一个蹄形磁铁移近铜盘,则
A.铜盘转动将变慢
B.铜盘转动将变快
C.铜盘仍以原来的转速转动
D.铜盘转动速度是否变化,要根据磁铁的上、下两端的极性来决定
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假设蹄形磁铁的上端为N极,下端为S极,铜盘顺时针转动。根据右手定则可以确定此时铜盘中的感应电流方向是从盘心指向边缘。通电导体在磁场中要受到力的作用,根据感应电流的方向和磁场的方向,利用左手定则可以确定磁场对铜盘的作用力的方向是沿逆时针方向,其受力方向与铜盘的转动方向相反,所以铜盘的转动速度将减小。无论怎样假设,铜盘的受力方向始终与转动方向相反。同时,转动过程中,机械能转化为电能,所以转得慢了。故A正确,B、C、D错误。
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7.(多选)用一根轻质绝缘细杆将一导体环悬挂在O点,导体环可以在竖直平面内来回摆动,空气阻力和摩擦力均可不计。在如图所示的正方形区域内,有垂直于圆环的摆动面指向纸内的匀强磁场。下列说法中正确的有
A.环在摆动过程中机械能守恒
B.导体环进入磁场和离开磁场时,环中电流的方向肯定相反
C.导体环通过最低点时,环中感应电流最大
D.最终导体环在匀强磁场中摆动时,机械能守恒
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导体环在进、出磁场阶段穿过环的磁通量发生变化,有感应电流产生,且进、出磁场产生的感应电流方向相反,机械能转化为电能,因此摆动过程中机械能不守恒。环全部进入磁场后,穿过环的磁通量不变,无感应电流。最终此环在磁场区域内摆动时,机械能守恒。
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8.两根相互平行的金属导轨水平放置于如图所示的匀强磁场中,在导轨上与导轨接触良好的导体棒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
A.磁场对导体棒CD的作用力水平向左
B.磁场对导体棒AB的作用力水平向右
C.导体棒CD内有电流通过,方向是C→D
D.导体棒CD内有电流通过,方向是D→C
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当AB在外力F作用下向右运动时,导体棒AB、CD和两导体棒间的导轨组成一个闭合回路,由右手定则可知回路中电流方向为A→C→D→B,由左手定则,可知磁场对导体棒CD的作用力水平向右,磁场对导体棒AB的作用力水平向左。故选C。
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9.如图所示,一块绝缘薄圆盘可绕其中心的光滑轴自由转动,圆盘的四周固定着一圈带电的金属小球,在圆盘的中部有一个圆形线圈。实验中圆盘沿顺时针方向(俯视)绕中心轴转动时,发现线圈中产生逆时针方向(俯视)的电流,则下列描述可能的是
A.圆盘上金属小球带负电,且转速减小
B.圆盘上金属小球带负电,且转速增大
C.圆盘上金属小球带正电,且转速不变
D.圆盘上金属小球带正电,且转速减小
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线圈中产生逆时针方向(俯视)的感应电流,由安培定则可知感应电流的磁场方向向上,由楞次定律可知,可能是线圈中向上的磁场减弱或向下的磁场增强的结果,若圆盘上金属小球带负电,顺时针(俯视)旋转产生逆时针(俯视)方向的电流,磁场方向向上,转速减小时,向上的磁场减弱,选项A可能,选项B不可能;同理可知,若圆盘上金属小球带正电,产生顺时针方向(俯视)的电流,磁场方向向下,转速增大时,向下的磁场增强,选项C、D不可能。
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10.(多选)如图a所示,圆形线圈P静止在水平桌面上,其正上方固定一螺线管Q,P和Q共轴,Q中通有变化电流i,电流随时间变化的规律如图b所示(I1>I2),P所受的重力为G,桌面对P的支持力为N,下列说法正确的是
A.t1时刻,N>G且P有收缩的趋势
B.t2时刻,N=G且穿过P的磁通量最大
C.t3时刻,N=G且P中有感应电流
D.t4时刻,N<G且穿过P的磁通量最小
√
√
t1时刻螺线管中电流增大,其形成的磁场不断增强,因此穿过线圈P的磁通量增大,由楞次定律可知线圈P阻碍其磁通量的增大,故线圈有远离Q和收缩的趋势,则N>G,故A正确;
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t2时刻螺线管中电流最大且不变,其形成的磁场不变,线圈P中的磁通量不变,因此线圈中无感应电流产生,故t2时刻N=G,此时穿过P的磁通量最大,故B正确;t3时刻螺线管中电流为零,此时两线圈的相互作用力为零,N=G,但是线圈P中磁通量是变化的,因此此时线圈中有感应电流,故C正确;t4时刻螺线管中电流不变,其形成的磁场不变,穿过线圈P的磁通量不变,因此线圈中无感应电流产生,故t4时刻N=G,此时由于电流不是最小,则穿过P的磁通量不是最小,故D错误。故选ABC。
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11.国产航母上的舰载飞机起飞实现了先进的电磁弹射技术。电磁驱动原理示意图如图所示,在固定线圈左右两侧对称位置放置两个闭合金属圆环,铝环和铜环的形状、大小相同。已知铜的电阻率比铝小,不计所有接触面间的摩擦,则闭合开关S的瞬间
A.铝环向右运动,铜环向左运动
B.铝环和铜环都向右运动
C.铜环受到的安培力大于铝环受到的安培力
D.从左向右看,两环中的感应电流均沿逆时针方向
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根据楞次定律可知,闭合开关的瞬间,铝环向左运动,铜环向右运动,A、B错误;由于铜的电阻率比铝小,于是铜环中产生的感应电流较大,铜环受到的安培力大于铝环受到的安培力,C正确;根据楞次定律和安培定则可知,从左向右看,两环中的感应电流均沿顺时针方向,D错误。故选C。
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12.(多选)如图甲所示,大量的正、负电荷连续以某速度射入两板间的匀强磁场,ab直导线与M、N相连接,线圈A与直导线cd连接,线圈A内有按图乙所示规律变化的匀强磁场,且规定向左为磁感应强度B的正方向,则下列说法正确的是
A.M板带正电,N板带负电
B.1 ~2 s内,ab、cd导线互相排斥
C.0~4 s内,穿过线圈A的磁通量变化量为零
D.2~3 s和3~4 s,cd导线中的电流方向相反
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由左手定则,可以判断M板带正电,N板带负电,故A正确。1~2 s内,线圈A的磁感应强度正向增大,根据楞次定律和安培定则可判断cd导线中电流方向向下,ab直导线中电流方向也向下,由同向电流相互吸引可知,ab、cd导线互相吸引,故B错误。
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0~4 s内,穿过线圈A的磁通量变化量为零,故C正确。2~3 s内磁场向左减弱,由楞次定律可知感应磁场向左,再由安培定则可知cd中的电流由d向c;3~4 s内磁场向右增强,由楞次定律可知感应磁场向左,再由安培定则可知cd中的电流由d向c,故D错误。故选AC。
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谢 谢 观 看
第2课时 楞次定律
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