届高考物理一轮复习 练习第十章 电磁反应 第1课电磁感应现象楞次定律doc.docx

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第十章电磁感应

复习策略：

1.本章的知识点不多．主要通过实验总结出了产生感应电流的条件和判定感应电流方向的一般方法——楞次定律，给出了确定感应电动势大小的一般规律——法拉第电磁感应定律．楞次定律和法拉第电磁感应定律是解决电磁感应问题的重要依据，复习中必须深入理解和熟练掌握．

2．加强对电磁感应中的力学问题的复习和巩固，提高综合分析能力．

3．学会应用能量转化和守恒定律解决电磁感应中的能量转化问题．特别是电磁感应中的变加速运动问题．

记忆秘诀：

楞次定律可理解为：

“增反减同”、“来拒去留”．

第一单元　电磁感应及其规律

第1课　电磁感应现象　楞次定律

1．磁通量．

（1）穿过某一面的磁感线条数叫做穿过这一面的磁通量，用符号Φ表示；磁通量的单位是韦伯，符号Wb；磁通量为标量，但是有正负，以区别磁感线从正、反两面哪个面穿入，若从一面穿入为正，则从另一面穿入为负，穿过某面积的磁通量指的是合磁通量．

（2）在匀强磁场中，磁通量Φ＝BS，S是跟磁场方向垂直的面积；若不垂直，则需取平面在垂直于磁场方向上的投影面积，即Φ＝BSsinθ，θ是S与磁场方向的夹角，Ssinθ是有效面积．

2．磁通量的变化．

ΔΦ＝Φ2－Φ1，其数值等于初、末态穿过某个平面磁通量的差值，注意磁通量的正负．

3．磁通量变化率．

＝

.

注意：

单回路的磁通量变化率等于回路产生的感应电动势，

＝E.

1．产生感应电流的条件：

穿过闭合电路的磁通量发生变化．

2．产生感应电动势的条件：

无论电路是否闭合，只要穿过线圈平面的磁通量发生变化，线路中就会产生感应电动势．产生感应电动势的那部分导体相当于电源．

1．右手定则．

伸开右手，让大拇指跟其余四指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导体运动的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向．

2．楞次定律：

感应电流产生的磁场，总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化．

1．了解物理规律的发现过程，学会像科学家那样观察和思考，往往比掌握知识本身更重要．以下符合史实的是（AB）

A．焦耳发现了电流热效应的规律

B．库仑总结出了点电荷间相互作用的规律

C．楞次发现了电流的磁效应，拉开了研究电与磁相互关系的序幕

D．牛顿将斜面实验的结论合理外推，间接证明了自由落体运动是匀变速直线运动

解析：

焦耳发现了电流的热效应规律，并提出焦耳定律，A正确．库仑总结了点电荷间相互作用的规律，提出了库仑定律，B正确．奥斯特发现了电流的磁效应，C错．伽利略将斜面实验的结论合理外推，间接证明了自由落体运动是匀变速直线运动，D错．

2．如图所示，矩形闭合线圈放置在水平薄板上，有一块蹄形磁铁如图所示置于平板的正下方（磁极间距略大于矩形线圈的宽度）．当磁铁匀速向右通过线圈时，线圈仍静止不动，那么线圈受到薄板的摩擦力方向和线圈中产生感应电流的方向（从上向下看）是（AC）

A．摩擦力方向一直向左

B．摩擦力方向先向左、后向右

C．感应电流的方向：

顺时针→逆时针→逆时针→顺时针

D．感应电流的方向：

顺时针→逆时针

解析：

本题考查电磁感应现象、楞次定律、平衡力的知识．当磁铁匀速向右通过线圈时，线圈中的磁通量先变大后减小，再变大最后变小，从上向下看由楞次定律可以分析得到，感应电流的方向顺时针→逆时针→逆时针→顺时针，选项C正确，选项D错误；根据电磁驱动的知识可以知道，磁铁匀速向右运动时，线圈受安培力作用有向右运动的趋势，因为线圈仍静止不动，那么线圈受到薄板的摩擦力方向始终向左，选项A正确，选项B错误．

3．绕有线圈的铁芯直立在水平桌面上，铁芯上套着一个铝环，线圈与电源、电键相连，如图所示．线圈上端与电源正极相连，闭合电键的瞬间，铝环向上跳起．则下列说法中正确的是（CD）

A．若保持电键闭合，则铝环不断升高

B．若保持电键闭合，则铝环停留在某一高度

C．若保持电键闭合，则铝环跳起到某一高度后将回落

D．如果电源的正、负极对调，观察到的现象不变

解析：

若保持电键闭合，磁通量不变，感应电流消失，所以铝环跳起到某一高度后将回落，A、B错，C对；正、负极对调，同样磁通量增加，由楞次定律知，铝环向上跳起，现象不变，D正确．

课时作业

一、单项选择题

1．如图所示，闭合线圈abcd在磁场中运动到如图所示位置时，ab边受到的磁场力竖直向上，此线圈的运动情况可能是（B）

A．向右进入磁场B．向左移出磁场

C．以ab为轴转动D．以cd为轴转动

解析：

ab边受磁场力竖直向上，由左手定则知，通过ab的电流方向是由a指向b，由右手定则可知当线圈向左移出磁场时，bc边切割磁感线可产生顺时针方向的电流．当然也可以用楞次定律判断当线圈向左移出磁场时，磁通量减小，产生顺时针的感应电流，故B正确．当以ab或cd为轴转动时，在图示位置，导线不切割磁感线，无感应电流产生，故C、D错．

2．如图所示，在匀强磁场中，MN、PQ是两根平行的金属导轨，而ab、cd为串有伏特表和安培表的两根金属棒，它们同时以相同的速度向右运动时，下列说法中正确的是（C）

A．电压表有读数，电流表有读数

B．电压表无读数，电流表有读数

C．电压表无读数，电流表无读数

D．电压表有读数，电流表无读数

解析：

此题考查对电磁感应现象的理解和对电压表、电流表示数的理解．两棒以相同的速度向右运动时，因穿过面abcd的磁通量不变，回路中没有感应电流，电流表和电压表均不会有读数．C项正确．

3．如右图所示，虚线框a′b′c′d′内有一匀强磁场区域，磁场方向竖直向下．矩形闭合金属线框abcd以一定的速度沿光滑绝缘水平面向磁场区域运动．如下图中所给出的是金属框的四个可能达到的位置，则金属框的速度不可能为零的位置是（C）

解析：

当线框完全处于磁场中时，线框中无感应电流产生，线框不受力，将做匀速直线运动，其速度不可能为零，故C对．

4．如图所示，A、B都是很轻的铝环，分别吊在绝缘细杆的两端，杆可绕竖直轴在水平面内转动，环A是闭合的，环B是断开的．若用磁铁分别靠近这两个圆环，则下面说法正确的是（D）

A．图中磁铁N极接近A环时，A环被吸引，然后被推开

B．图中磁铁N极远离A环时，A环被排斥，然后随磁铁运动

C．用磁铁N极接近B环时，B环被排斥，远离磁铁运动

D．用磁铁的任意磁极接近A环时，A环均被排斥

解析：

接近A环，A环会后退；从A环移开，A环会前进，移近或远离B环则无任何现象，因为在磁铁接近或远离A环时，由于A环闭合，环中产生了感应电流，阻碍磁铁和A环间的相对运动；而B环不闭合，无感应电流产生．

5．现代汽车中有一种先进的制动机构，可保证车轮在制动时不是完全刹死滑行，而是让车轮仍有一定的滚动．经研究这种方法可以更有效地制动，它有一个自动检测车速的装置，用来控制车轮的转动，其原理如图所示，铁质齿轮P与车轮同步转动，右端有一个绕有线圈的磁体，M是一个电流检测器．当车轮带动齿轮转动时，线圈中会有电流，这是由于齿靠近线圈时被磁化，使磁场增强，齿离开线圈时磁场减弱，磁通量变化使线圈中产生了感应电流．将这个电流经放大后去控制制动机构，可有效地防止车轮被制动抱死．在齿a转过虚线位置的过程中，关于M中感应电流的说法正确的是（D）

A．M中的感应电流方向一直向左

B．M中的感应电流方向一直向右

C．M中先有自右向左、后有自左向右的感应电流

D．M中先有自左向右、后有自右向左的感应电流

解析：

由楞次定律知，感应电流的“效果”总是阻碍引起感应电流的“原因”．由于齿靠近线圈时被磁化，使磁场增强，感应电流的磁场总要阻碍原磁场增强，由安培定则可知M中感应电流的方向为自左向右；齿离开线圈时磁场减弱，由楞次定律知，M中感应电流方向为自右向左．D项正确．

二、不定项选择题

6．如图所示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，其中正确的是（CD）

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．故C项正确．同理分析可知D项正确．

7．如图所示，一个金属薄圆盘水平放置在竖直向上的匀强磁场中，下列做法中能使圆盘中产生感应电流的是（BD）

A．圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动

B．圆盘以某一水平直径为轴匀速转动

C．圆盘在磁场中向右匀速平移

D．匀强磁场均匀增加

解析：

圆盘绕过圆心的竖直轴转动和在磁场中匀速平移，都不会使其磁通量发生变化，故不会有电磁感应现象，A、C错误；圆盘绕水平轴转动或磁场均匀增加，都会使圆盘中的磁通量发生变化，故有感应电流产生，B、D正确．

8．如图所示，质量为m的金属环用线悬挂起来，金属环有一半处于水平且与环面垂直的匀强磁场中，从某时刻开始，磁感应强度均匀减小，则在磁感应强度均匀减小的过程中，关于线拉力大小的下列说法中正确的是（A）

A．大于环重力mg，并逐渐减小

B．始终等于环重力mg

C．小于环重力mg，并保持恒定

D．大于环重力mg，并保持恒定

解析：

根据楞次定律，感应电流方向是顺时针的，再由左手定则判断，安培力应该竖直向下，环始终处于静止状态，表明线的拉力始终大于环的重力mg.由于磁感应强度均匀减小，根据法拉第电磁感应定律，电动势大小不变，根据闭合电路的欧姆定律，环中电流不变，所以安培力逐渐减小，选项A正确，其余选项均错误．

9．如图所示，通过水平绝缘的传送带输送完全相同的铜线圈，线圈均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，线圈进入磁场前等距离排列，穿过磁场后根据线圈间的距离，就能够检测出不合格线圈，通过观察图形，判断下列说法正确的是（AD）

A．若线圈闭合，进入磁场时，线圈相对传送带向后滑动

B．若线圈不闭合，进入磁场时，线圈相对传送带向后滑动

C．从图中可以看出，第2个线圈是不合格线圈

D．从图中可以看出，第3个线圈是不合格线圈

解析：

由产生电磁感应现象的条件和楞次定律知，A正确，B错误．由各线圈位置关系知，C错误，D正确．

10．如图所示，AOC是光滑的金属轨道，AO沿竖直方向，OC沿水平方向，PQ是一根金属直杆如图所示立在导轨上，直杆从图示位置由静止开始在重力作用下运动，运动过程中Q端始终在OC上，空间存在着垂直于纸面向外的匀强磁场，则在PQ杆滑动的过程中，下列判断正确的是（BD）

A．感应电流的方向始终是由P→Q

B．感应电流的方向先是由P→Q，后是由Q→P

C．PQ受磁场力的方向垂直杆向左

D．PQ受磁场力的方向先垂直于杆向左，后垂直于杆向右

解析：

在PQ杆滑动的过程中，杆与导轨所围成的三角形面积先增大后减小，三角形POQ内的磁通量先增大后减小，由楞次定律可判断B项对；再由PQ中电流方向及左手定则可判断D项对．

三、非选择题

11．如图所示，固定于水平面上的金属架CDEF处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动．t＝0时，磁感应强度为B0，此时MN到达的位置使MDEN构成一个边长为l的正方形．为使MN棒中不产生感应电流，从t＝0开始，磁感应强度B应怎样随时间t变化？

请推导出这种情况下B与t的关系式．

解析：

要使MN棒中不产生感应电流，应使穿过线圈平面的磁通量不发生变化．

在t＝0时刻，穿过线圈平面的磁通量：

Φ1＝B0S＝B0l2，

设t时刻的磁感应强度为B，此时磁通量为：

Φ2＝Bl（l＋vt），

由Φ1＝Φ2得B＝

.

答案：

B＝

12．如图所示，半径为r的金属环绕通过某直径的轴OO′以角速度ω做匀速转动，匀强磁场的磁感应强度为B，从金属环面与磁场方向重合时开始计时，求：

（1）在金属环转过30°角时，穿过环的磁通量；

（2）在金属环转过30°角的过程中，穿过环的磁通量变化．

解析：

（1）转过30°角的磁通量是：

Φ1＝BSsin30°＝

BS＝

Bπr2.

（2）转过30°角的过程中的磁通量变化：

ΔΦ＝Φ1－Φ0＝BSsin30°－0＝

BS＝

Bπr2.

答案：

（1）

Bπr2　

（2）

Bπr2

13．磁感应强度为B的匀强磁场仅存在于边长为2l的正方形范围内，有一个电阻为R、边长为l的正方形导线框abcd，以速度v沿垂直于磁感线方向匀速通过磁场，如图所示，从ab边进入磁场时开始计时．

（1）画出穿过线框的磁通量随时间变化的图象；

（2）判断线框中有无感应电流．若有，答出感应电流的方向．

解析：

（1）图象如图所示．

（2）线框进入磁场阶段，有逆时针方向电流；线框在磁场运动阶段，无感应电流；线框离开磁场阶段，有顺时针方向电流．

答案：

见解析