《（浙江专用）高中物理第四章电磁感应（第4课时）习题课：楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用教师用书新人教选修3-2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（浙江专用）高中物理第四章电磁感应（第4课时）习题课：楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用教师用书新人教选修3-2（17页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第4课时习题课：楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用一楞次定律的应用方法1“增反减同”法感应电流的磁场，总是阻碍引起感应电流的磁通量(原磁场磁通量)的变化。(1)当原磁场磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场方向相反。(2)当原磁场磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同。口诀记为“增反减同”例1 如图1所示，一水平放置的矩形闭合线圈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，由图中位置经过位置到位置，位置和位置都很接近位置，这个过程中线圈的感应电流()图1A沿abcd流动B沿dcba流动C先沿abcd流动，后沿dcba流动D先沿dcba流动，后沿abcd流动解析
2、由题意可知，线圈从位置到位置，从下向上穿过线圈的磁通量在减少，线圈从位置到位置，从上向下穿过线圈的磁通量在增加，根据“增反减同”法可知，感应电流的磁场方向是竖直向上，感应电流沿abcd流动，故选A。答案A跟踪训练1 如图2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()图2A感应电流的方向始终是由PQB感应电流的方向先是由PQ，后是由QPCPQ受磁场力的方向垂直于杆向左DPQ受磁场力的方向先垂直于杆向右，
3、后垂直于杆向左解析在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“增反减同”法可知，感应电流的磁场方向先向外后向里，感应电流的方向先由PQ，后由QP，B项对，A项错；再由PQ中电流方向及左手定则可判断C、D项错误。故选B。答案B2“来拒去留”法导体与磁场相对运动产生电磁感应现象时，产生的感应电流的导体受到磁场的安培力，这个安培力会“阻碍”相对运动，口诀记为“来拒去留”。例2 如图3所示，当磁铁突然向铜环运动时，铜环的运动情况是()图3A向右摆动 B向左摆动C静止 D无法判定解析根据产生感应电流的导体所受安培力阻碍相对运动的“来拒去留”法判断
4、知，铜环的运动情况是向右摆动，故选A。答案A跟踪训练2 如图4所示，闭合导体环固定，条形磁铁S极向下以初速度v0沿过导体环圆心的竖直线下落并穿过导体环，不计空气阻力，下列关于导体环中感应电流方向(俯视)和条形磁铁加速度的说法正确的是()图4A感应电流方向先顺时针再逆时针B感应电流方向一直沿顺时针方向C靠近导体环时条形磁铁加速度小于gD远离导体环时条形磁铁加速度大于g解析从“阻碍磁通量变化”来看，原磁场方向向上，磁感应强度大小是先增后减，感应电流产生的磁场方向先向下后向上，感应电流方向先顺时针后逆时针，选项A正确，选项B错误；从“阻碍相对运动”来看，先排斥后吸引，条形磁铁加速度都小于g，选项C正
5、确，选项D错误。答案AC3“增缩减扩”法当闭合电路中有感应电流产生时，闭合电路的各部分导线就会受到安培力作用，会使闭合电路的面积有变化(或有变化趋势)。(1)若原磁通量增加，则通过减小有效面积起到阻碍的作用。(2)若原磁通量减小，则通过增大有效面积起到阻碍的作用。口诀记为“增缩减扩”。温馨提示本方法适用于磁感线单方向穿过闭合回路的情况。【例3】 如图5所示，在载流直导线近旁固定有两平行光滑导轨A、B，导轨与直导线平行且在同一水平面内，在导轨上有两可自由滑动的导体ab和cd。当载流直导线中的电流逐渐增强时，导体ab和cd的运动情况是()图5A一起向左运动B一起向右运动Cab和cd相向运动，相互靠
6、近Dab和cd相背运动，相互远离解析当载流直导线中的电流逐渐增强时，穿过闭合回路的磁通量增大，根据“增缩减扩”法可知，导体ab和cd所围的面积减小，则两者相向运动，故选C。答案C【跟踪训练3】 (2016宁波效实中学模拟考试)一种具有独特属性的新型合金能够将热能直接转化为电能，具体而言，只要略微提高温度，这种合金会从非磁性合金变成强磁性合金，从而在环绕它的线圈中产生电流，其简化模型如图6所示。M为圆柱形合金材料，N为线圈，套在圆柱形合金材料上，线圈的半径大于合金材料的半径。现对M进行加热，假设M变为强磁性合金时，磁感线在M内沿轴线方向，则()图6AN中将产生逆时针方向的电流BN中将产生顺时针方
7、向的电流CN线圈有收缩的趋势DN线圈有扩张的趋势解析当对M加热使其温度升高时，M从非磁性合金变为强磁性合金，穿过N的磁通量增加，根据“增缩减扩”法可知，N有扩张的趋势才能使穿过N的磁通量减少，选项C错误，选项D正确；由于不知M的磁场方向，故不能判断N中感应电流的方向，选项A、B错误。答案D4“增离减靠”法发生电磁感应现象时，通过什么方式来“阻碍”原磁通量的变化要根据具体情况而定。可能是阻碍导体的相对运动，也可能是改变线圈的有效面积，还可能是通过远离或靠近变化的磁场源来阻碍原磁通量的变化。(1)若原磁通量增加，则通过远离磁场源起到阻碍的作用。(2)若原磁通量减小，则通过靠近磁场源起到阻碍的作用。
8、口诀记为“增离减靠”。【例4】 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7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()图7A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的滑片向c端移动时D在S已向a闭合的情况下，将R的滑片向d端移动时解析金属环N向左运动，根据“增离减靠”法可知，穿过N的磁通量在减小，说明线圈M中的电流在减小，故选C。答案C【跟踪训练4】 如图8所示，导轨间的磁场方向垂直
9、于纸面向里，当导体棒MN在导轨上水平向右加速滑动时，正对电磁铁A的圆形金属环B中(导体棒切割磁感线速度越大，感应电流越大)()图8A有感应电流，且B被A吸引B无感应电流C可能有，也可能没有感应电流D有感应电流，且B被A排斥解析MN向右加速滑动，MN中的电流大小在逐渐变大，电磁铁A的磁场逐渐增强，根据“增离减靠”法可知，B环中有感应电流，且B被A排斥，故D正确，A、B、C错误。答案D二、法拉第电磁感应定律的应用1公式En与EBLv的比较(1)研究对象不同En研究整个闭合回路，适用于各种电磁感应现象；EBlv研究的是闭合回路的一部分，即做切割磁感线运动的导线。(2)实际应用不同En应用于磁感应强度
10、变化所产生的感应电动势较方便；EBlv应用于导线切割磁感线所产生的感应电动势较方便。【例5】 如图9所示，匀强磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里，磁感应强度大小为B0。使该线框从静止开始绕过圆心O、垂直于半圆面的轴以角速度匀速转动半周，在线框中产生感应电流。现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化。为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率的大小应为()图9A. B. C. D.解析当线框绕过圆心O的转动轴以角速度匀速转动时，由于面积的变化产生感应电动势，从而产生感应电流。设半圆的半径为r，导
11、线框的电阻为R，即I1。当线框不动，磁感应强度变化时，I2，因I1I2，可得，C选项正确。答案C【跟踪训练5】 在范围足够大、方向竖直向下的匀强磁场中，B0.2 T，有一水平放置的光滑框架，宽度为l0.4 m，如图10所示，框架上放置一质量为0.05 kg、电阻为1 的金属杆cd，框架电阻不计。若cd杆以恒定加速度a2 m/s2，由静止开始做匀变速直线运动，则：图10(1)在5 s内平均感应电动势是多少？(2)第5 s末，回路中的电流多大？(3)第5 s末，作用在cd杆上的水平外力多大？解析(1)5 s内的位移：xat225 m，5 s内的平均速度v5 m/s(也可用v m/s5 m/s求解)
12、故平均感应电动势EBlv0.4 V。(2)第5 s末：vat10 m/s，此时感应电动势：EBlv则回路电流为：I A0.8 A。(3)杆做匀加速运动，则FF安ma，即FBIlma0.164 N。答案(1)0.4 V(2)0.8 A(3)0.164 N2电磁感应过程中通过导体截面的电荷量设感应电动势的平均值为，则在t时间内：n，又qt，所以qn。其中对应某过程磁通量的变化，R为回路的总电阻，n为电路中线圈的匝数。注意：求解电路中通过的电荷量时，一定要用平均感应电动势和平均感应电流计算。【例6】 如图11甲所示，有一面积为S100 cm2的金属环，电阻为R0.1 ，环中磁场的变化规律如图乙所示，
13、且磁场方向垂直纸面向里，在12 s时间内，通过金属环的电荷量是多少？图11解析由法拉第电磁感应定律知金属环中产生的平均感应电动势n，由闭合电路欧姆定律知金属环中的感应电流为。通过金属环截面的电荷量qt C0.01 C。答案0.01 C【跟踪训练6】 如图12所示，将直径为d，电阻为R的闭合金属环从匀强磁场B中拉出，求这一过程图12(1)磁通量的改变量；(2)通过金属环某一截面的电荷量。解析(1)由已知条件得金属环的面积S2，磁通量的改变量BS。(2)由法拉第电磁感应定律，又因为，qt，所以q。答案(1)(2)3电磁感应中的导体转动切割磁感线问题如图13所示，长为l的金属棒ab，绕b端在垂直于匀
14、强磁场的平面内以角速度匀速转动，磁感应强度大小为B，ab棒所产生的感应电动势大小可用下面两种方法推出。图13方法一：棒上各处速率不同，故不能直接用公式EBlv求，由vr可知，棒上各点的线速度跟半径成正比，故可用棒的中点的速度作为平均切割速度代入公式计算。所以，EBlBl2。方法二：设经过t时间ab棒扫过的扇形面积为S，则Sltll2t。变化的磁通量为BSBl2t，所以EnBl2，其中n1。【例7】 如图14，直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向平行于ab边向上。当金属框绕ab边以角速度逆时针转动时，已知bc边的长度为l，下列判断正确的是()图14A金属框中无电流B金属框中电流方向沿abcaCUbcBl2DUbcBl2解析bc边、ac边都在切割磁感线，通过右手定则判断，c端电势高，a、b端电势低；两边的有效切割长度都为l，则UacUbcBl2，所以a、b端电势相同，金属框中无电流，选项A正确。答案A【跟踪训练7】 如图15所示，半径为r的金属圆盘在垂直于盘面的匀强磁场B中绕O轴以角速度沿逆时针方向匀速转动，则通过电阻R的电流的大小和方向是(金属圆盘的电阻不计)()图15AI，由c到d
