2019-2020年高中物理 電磁感應(yīng)楞次定律知識(shí)精講 魯教版選修3-2.doc

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2019-2020 年高中物理 電磁感應(yīng)楞次定律知識(shí)精講 魯教版選修 3-2 【本講教育信息】 一. 教學(xué)內(nèi)容： 電磁感應(yīng) 楞次定律 學(xué)習(xí)過(guò)程 一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象 1. 產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件 感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件是：穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化。 以上表述是充分必要條件。不論什么情況，只要滿足電路閉合和磁通量發(fā)生變化這兩 個(gè)條件，就必然產(chǎn)生感應(yīng)電流；反之，只要產(chǎn)生了感應(yīng)電流，那么電路一定是閉合的，穿 過(guò)該電路的磁通量也一定發(fā)生了變化。 當(dāng)閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)時(shí)，電路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生。 這個(gè)表述是充分條件，不是必要的。在導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)用它判定比較方便。 2. 關(guān)于磁通量變化 在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁通量 =B Ssin （是 B 與 S 的夾角） ，磁通量的變化 = 2- 1有多種形式，主要有： S、不變， B 改變，這時(shí) =B Ssin B、不變， S 改變，這時(shí) =S Bsin B、 S 不變，改變，這時(shí) =BS(sin2-sin1) 當(dāng) B、 S、 中有兩個(gè)或三個(gè)一起變化時(shí)，就要分別計(jì)算 1、 2，再求 2- 1了。 在非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁通量變化比較復(fù)雜。有幾種情況需要特別注意： 如 圖 所 示 ， 矩 形 線 圈 沿 a b c 在 條 形 磁 鐵 附 近 移 動(dòng) ， 試 判 斷 穿 過(guò) 線 圈 的 磁 通 量 如 何 變 化 ？ 如 果 線 圈 M 沿 條 形 磁 鐵 軸 線 向 右 移 動(dòng) ， 穿 過(guò) 該 線 圈 的 磁 通 量 如 何 變 化 ？ （穿過(guò)上邊線圈的磁通量由方向向上減小到零，再變?yōu)榉较蛳蛳略龃?；右邊線圈的磁 通量由方向向下減小到零，再變?yōu)榉较蛳蛏显龃螅?如圖所示，環(huán)形導(dǎo)線 a 中有順時(shí)針?lè)较虻碾娏鳎?a 環(huán)外有兩個(gè)同心導(dǎo)線圈 b、 c，與 環(huán)形導(dǎo)線 a 在同一平面內(nèi)。當(dāng) a 中的電流增大時(shí)，穿過(guò)線圈 b、 c 的磁通量各如何變化？在 相同時(shí)間內(nèi)哪一個(gè)變化更大？ （ b、 c 線圈所圍面積內(nèi)的磁通量有向里的也有向外的，但向里的更多，所以總磁通量 向里， a 中的電流增大時(shí)，總磁通量也向里增大。由于穿過(guò) b 線圈向外的磁通量比穿過(guò) c 線圈的少，所以穿過(guò) b 線圈的磁通量更大，變化也更大。 ） 如圖所示，虛線圓 a 內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，虛線圓 a 外是無(wú)磁場(chǎng)空間。 環(huán)外有兩個(gè)同心導(dǎo)線圈 b、 c，與虛線圓 a 在同一平面內(nèi)。當(dāng)虛線圓 a 中的磁通量增大時(shí)， 穿過(guò)線圈 b、 c 的磁通量各如何變化？在相同時(shí)間內(nèi)哪一個(gè)變化更大？ （與的情況不同， b、 c 線圈所圍面積內(nèi)都只有向里的磁通量，且大小相同。因此穿 過(guò)它們的磁通量和磁通量變化都始終是相同的。 ） 二、楞次定律 1. 楞次定律 楞次定律：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)電流的磁 通量的變化。 2. 楞次定律解決的是感應(yīng)電流的方向問(wèn)題。它關(guān)系到兩個(gè)磁場(chǎng)：感應(yīng)電流的磁場(chǎng)（新產(chǎn) 生的磁場(chǎng)）和引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)（原來(lái)就有的磁場(chǎng)） 。前者和后者的關(guān)系不是“同向”或 “反向”的簡(jiǎn)單關(guān)系，而是前者“阻礙”后者“變化”的關(guān)系。 在應(yīng)用楞次定律時(shí)一定要注意：“阻礙”不等于“反向” ；“阻礙”不是“阻止” 。 從“阻礙磁通量變化”的角度來(lái)看，無(wú)論什么原因，只要使穿過(guò)電路的磁通量發(fā)生 了變化，就一定有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生。 從“阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)”的角度來(lái)看，楞次定律的這個(gè)結(jié)論可以用能量守恒來(lái)解釋：既 然有感應(yīng)電流產(chǎn)生，就有其它能轉(zhuǎn)化為電能。又由于感應(yīng)電流是由相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起的，所以 只能是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，因此機(jī)械能減少。磁場(chǎng)力對(duì)物體做負(fù)功，是阻力，表現(xiàn)出的現(xiàn) 象就是“阻礙”相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 3. 楞次定律的應(yīng)用。 楞次定律的應(yīng)用應(yīng)該嚴(yán)格按以下四步進(jìn)行：確定原磁場(chǎng)方向；判定原磁場(chǎng)如何變 化（增大還是減?。?；確定感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向（增反減同）；根據(jù)安培定則判定感 應(yīng)電流的方向。 在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，電路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流又會(huì)受到安培力的作用，從而產(chǎn)生機(jī)械效 果（如電磁阻尼，電磁驅(qū)動(dòng)） ，這類問(wèn)題的分析，通?？梢圆捎靡韵聝煞N方法：從感應(yīng)電 流所受的安培力出發(fā)分析，具體步驟是先由楞次定律判定感應(yīng)電流的方向，再由左手定則 判定磁場(chǎng)對(duì)感應(yīng)電流的作用力安培力的方向，進(jìn)而分析其機(jī)械效果。從楞次定律的 另一種表述出發(fā)分析，楞次定律的另一種表述為：感應(yīng)電流，總是要阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即先 判斷相對(duì)運(yùn)動(dòng)，再分析機(jī)械效果。 【典型例題】 例 1. 如圖所示，有兩個(gè)同心導(dǎo)體圓環(huán)。內(nèi)環(huán)中通有順時(shí)針?lè)较虻碾娏鳎猸h(huán)中原來(lái)無(wú) 電流。當(dāng)內(nèi)環(huán)中電流逐漸增大時(shí)，外環(huán)中有無(wú)感應(yīng)電流？方向如何？ 解：由于磁感線是閉合曲線，內(nèi)環(huán)內(nèi)部向里的磁感線條數(shù)和內(nèi)環(huán)外部向外的所有磁感 線條數(shù)相等，所以外環(huán)所圍面積內(nèi)（這里指包括內(nèi)環(huán)圓面積在內(nèi)的總面積，而不只是環(huán)形 區(qū)域的面積）的總磁通向里、增大，所以外環(huán)中感應(yīng)電流磁場(chǎng)的方向?yàn)橄蛲?，由安培定則， 外環(huán)中感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針。 例 2. 如圖所示，閉合導(dǎo)體環(huán)固定。條形磁鐵 S 極向下以初速度 v0沿過(guò)導(dǎo)體環(huán)圓心的豎 直線下落過(guò)程，導(dǎo)體環(huán)中的感應(yīng)電流方向如何？ 解：從“阻礙磁通量變化”來(lái)看，當(dāng)條形磁鐵的中心恰好位于線圈 M 所在的水平面時(shí)， 磁鐵內(nèi)部向上的磁感線都穿過(guò)了線圈，而磁鐵外部向下穿過(guò)線圈的磁通量最少，所以此時(shí) 刻穿過(guò)線圈 M 的磁通量最大。因此全過(guò)程中原磁場(chǎng)方向向上，先增后減，感應(yīng)電流磁場(chǎng)方 向先下后上，感應(yīng)電流先順時(shí)針后逆時(shí)針。 從“阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)”來(lái)看，線圈對(duì)磁鐵應(yīng)該是先排斥（靠近階段）后吸引（遠(yuǎn)離階段） ，把條形磁鐵等效為螺線管，該螺線管中的電流從上向下看是逆時(shí)針?lè)较虻?，根?jù)“同向 電流互相吸引，反向電流互相排斥”，感應(yīng)電流方向應(yīng)該是先順時(shí)針后逆時(shí)針的，與前一 種方法的結(jié)論相同。 例 3. 如圖所示， O1O2是矩形導(dǎo)線框 abcd 的對(duì)稱軸，其左方有垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁 場(chǎng)。以下哪些情況下 abcd 中有感應(yīng)電流產(chǎn)生？方向如何？ A. 將 abcd 向紙外平移 B. 將 abcd 向右平移 C. 將 abcd 以 ab 為軸轉(zhuǎn)動(dòng) 60 D. 將 abcd 以 cd 為軸轉(zhuǎn)動(dòng) 60 解：A、C 兩種情況下穿過(guò) abcd 的磁通量沒(méi)有發(fā)生變化，無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生。B、D 兩種 情況下原磁通向外，減少，感應(yīng)電流磁場(chǎng)向外，感應(yīng)電流方向?yàn)?abcd。 例 4. 如圖所示裝置中， cd 桿原來(lái)靜止。當(dāng) ab 桿做如下哪些運(yùn)動(dòng)時(shí)， cd 桿將向右移動(dòng)？ A. 向右勻速運(yùn)動(dòng) B. 向右加速運(yùn)動(dòng) C. 向左加速運(yùn)動(dòng) D. 向左減速運(yùn)動(dòng) 解： ab 勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)， ab 中感應(yīng)電流恒定， L1中磁通量不變，穿過(guò) L2的磁通量不變化， L2中無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生， cd 保持靜止，A 不正確； ab 向右加速運(yùn)動(dòng)時(shí)， L2中的磁通量向下， 增大，通過(guò) cd 的電流方向向下， cd 向右移動(dòng)，B 正確；同理可得 C 不正確，D 正確。選 B、D 例 5. 如圖所示，當(dāng)磁鐵繞 O1O2軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，矩形導(dǎo)線框（不考慮重力）將如何運(yùn)動(dòng)？ 解：本題分析方法很多，最簡(jiǎn)單的方法是：從“阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)”的角度來(lái)看，導(dǎo)線框 一定會(huì)跟隨條形磁鐵同方向轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。如果不計(jì)一切摩擦阻力，最終導(dǎo)線框?qū)⒑痛盆F轉(zhuǎn)動(dòng) 速度無(wú)限接近到可以認(rèn)為相同；如果考慮摩擦阻力，則導(dǎo)線框的轉(zhuǎn)速總比條形磁鐵轉(zhuǎn)速小 些（線框始終受到安培力矩的作用，大小和摩擦力的阻力矩相等） 。如果用“阻礙磁通量變 化”來(lái)分析，結(jié)論是一樣的，但是敘述要復(fù)雜得多。可見(jiàn)這類定性判斷的題要靈活運(yùn)用楞 次定律的各種表達(dá)方式。 例 6. 如圖所示，水平面上有兩根平行導(dǎo)軌，上面放兩根金屬棒 a、 b。當(dāng)條形磁鐵如圖 向下移動(dòng)時(shí)（不到達(dá)導(dǎo)軌平面） ， a、 b 將如何移動(dòng)？ 解：若按常規(guī)用“阻礙磁通量變化”判斷，則需要根據(jù)下端磁極的極性分別進(jìn)行討論， 比較繁瑣。而且在判定 a、 b 所受磁場(chǎng)力時(shí)。應(yīng)該以磁極對(duì)它們的磁場(chǎng)力為主，不能以 a、 b 間的磁場(chǎng)力為主（因?yàn)樗鼈兊囊苿?dòng)方向由所受的合磁場(chǎng)的磁場(chǎng)力決定，而磁鐵的磁場(chǎng) 顯然是起主要作用的） 。如果注意到：磁鐵向下插，通過(guò)閉合回路的磁通量增大，由 =BS 可知磁通量有增大的趨勢(shì)，因此 S 的相應(yīng)變化應(yīng)該是阻礙磁通量的增加，所以 a、 b 將互相 靠近。這樣判定比較起來(lái)就簡(jiǎn)便得多。 例 7. 如圖所示，光滑固定導(dǎo)軌 M、N 水平放置，兩根導(dǎo)體棒 P、Q 平行放置于導(dǎo)軌上， 形成一個(gè)閉合回路，當(dāng)一條形磁鐵從高處下落接近回路過(guò)程中（ ） A. P、Q 將互相靠攏 B. P、Q 將相互遠(yuǎn)離 C. 磁鐵的加速度仍為 g D. 磁鐵的加速度小于 g 解題技巧： 解法一：設(shè)磁鐵下端為 N 極，如圖所示，根據(jù)楞次定律可判斷出 P、Q 中的感應(yīng)電流方 向，根據(jù)左手定則可判斷 P、Q 所受安培力的方向，可見(jiàn)，P、Q 將互相靠攏。由于回路所 受安培力的合力向下，由牛頓第三定律，磁鐵將受到向上的反作用力，從而加速度小于 g。當(dāng)磁鐵下端為 S 極時(shí)，根據(jù)類似的分析可得到相同的結(jié)果。所以，本題應(yīng)選 A、D。 解法二：根據(jù)楞次定律的另一表述感應(yīng)電流產(chǎn)生的效果，總是要反抗產(chǎn)生感應(yīng)電 流的原因，本題中“原因”是回路中磁通量的增加，歸根結(jié)底是磁鐵靠近回路， “效果”便 是阻礙磁通量的增加即磁鐵的靠近。所以，P、Q 將互相靠近且磁鐵的加速度小于 g，應(yīng)選 A、D。 答案：AD 例 8. 如圖所示，在條形磁鐵從圖示位置繞 O1O2軸轉(zhuǎn)動(dòng) 90的過(guò)程中，放在導(dǎo)軌右端附 近的金屬棒 ab 將如何移動(dòng)？ 解：無(wú)論條形磁鐵的哪個(gè)極為 N 極，也無(wú)論是順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)還是逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，在轉(zhuǎn)動(dòng) 90過(guò)程中，穿過(guò)閉合電路的磁通量總是增大的（條形磁鐵內(nèi)、外的磁感線條數(shù)相同但方 向相反，在線框所圍面積內(nèi)的總磁通量和磁鐵內(nèi)部的磁感線方向相同且增大。而該位置閉 合電路所圍面積越大，總磁通量越小，所以為阻礙磁通量增大金屬棒 ab 將向右移動(dòng)。 例 9. 如圖所示，用絲線將一個(gè)閉合金屬環(huán)懸于 O 點(diǎn)，虛線左邊有垂直于紙面向外的勻 強(qiáng)磁場(chǎng)，而右邊沒(méi)有磁場(chǎng)。金屬環(huán)的擺動(dòng)會(huì)很快停下來(lái)。試解釋這一現(xiàn)象。若整個(gè)空間都 有垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，會(huì)有這種現(xiàn)象嗎？ 解：只有左邊有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，金屬環(huán)在穿越磁場(chǎng)邊界時(shí)（無(wú)論是進(jìn)入還是穿出） ，由于磁 通量發(fā)生變化，環(huán)內(nèi)一定有感應(yīng)電流產(chǎn)生。根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流將會(huì)阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)， 所以擺動(dòng)會(huì)很快停下來(lái)，這就是電磁阻尼現(xiàn)象。還可以用能量守恒來(lái)解釋：有電流產(chǎn)生， 就一定有機(jī)械能向電能轉(zhuǎn)化，擺的機(jī)械能將不斷減小。若空間都有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，穿過(guò)金屬環(huán) 的磁通量不變化，無(wú)感應(yīng)電流，不會(huì)阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)，擺動(dòng)就不會(huì)很快停下來(lái)。 【模擬試題】 （答題時(shí)間：45 分鐘） 1. 1931 年英國(guó)物理學(xué)家狄拉克從理論上預(yù)言，存在只有一個(gè)磁極的粒子，即“磁單極 子” ，1982 年，美國(guó)物理學(xué)家卡布萊拉設(shè)計(jì)了一個(gè)尋找磁單極子的實(shí)驗(yàn)。他設(shè)想，如果一 個(gè)只有 N 極的磁單極子從上向下穿過(guò)如下圖所示的超導(dǎo)線圈，那么，從上向下看，超導(dǎo)線 圈上將出現(xiàn)（ ） A. 先是逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流，然后是順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流 B. 先是順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流，然后是逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流 C. 順時(shí)針?lè)较虺掷m(xù)流動(dòng)的感應(yīng)電流 D. 逆時(shí)針?lè)较虺掷m(xù)流動(dòng)的感應(yīng)電流 2. 如圖所示，螺線管 B 置于閉合金屬圓環(huán) A 的軸線上，當(dāng) B 中通過(guò)的電流減小時(shí)（ ） A. 環(huán) A 有縮小的趨勢(shì) B. 環(huán) A 有擴(kuò)張的趨勢(shì) C. 螺線管 B 有縮短的趨勢(shì) D. 螺線管 B 有伸長(zhǎng)的趨勢(shì) 3. 如圖所示，ab 是一個(gè)可繞垂直于紙面的軸 O 轉(zhuǎn)動(dòng)的閉合矩形線框，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的 滑片 P 自左向右滑動(dòng)時(shí)，從圖示看，線框 ab 將（ ） A. 保持靜止不動(dòng) B. 逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) C. 順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) D. 發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，但因電源極性不明，無(wú)法確定轉(zhuǎn)動(dòng)方向 4. A 是用毛皮摩擦過(guò)的橡膠環(huán)。由于它的轉(zhuǎn)動(dòng)，使得金屬環(huán) B 中產(chǎn)生如圖所示方向的感 應(yīng)電流，那么 A 環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)情況是（ ） A. 順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng) B. 逆時(shí)針加速轉(zhuǎn)動(dòng) C. 逆時(shí)針減速轉(zhuǎn)動(dòng) D. 順時(shí)針加速轉(zhuǎn)動(dòng) 5. 如圖所示，一條形磁鐵從靜止開(kāi)始下落，穿過(guò)一個(gè)用雙線繞成的閉合線圈，條形磁鐵 在穿過(guò)線圈的過(guò)程中（ ） A. 做自由落體運(yùn)動(dòng) B. 做減速運(yùn)動(dòng) C. 做勻速運(yùn)動(dòng) D. 做非勻變速運(yùn)動(dòng) 6. 如圖所示，兩個(gè)相同的鋁環(huán)套在一根光滑桿上，將一條形磁鐵向左插入鋁環(huán)的過(guò)程中， 兩環(huán)的運(yùn)動(dòng)情況是（ ） A. 同時(shí)向左運(yùn)動(dòng)，間距增大 B. 同時(shí)向左運(yùn)動(dòng)，間距不變 C. 同時(shí)向左運(yùn)動(dòng)，間距變小 D. 同時(shí)向右運(yùn)動(dòng)，間距增大 7. 如圖所示，當(dāng)導(dǎo)線 ab 在電阻不計(jì)的金屬導(dǎo)軌上滑動(dòng)時(shí)，線圈 C 向右擺動(dòng)，則 ab 的運(yùn) 動(dòng)情況是（ ） A. 向左或向右做勻速運(yùn)動(dòng) B. 向左或向右做減速運(yùn)動(dòng) C. 向左或向右做加速運(yùn)動(dòng) D. 只能向右做勻加速運(yùn)動(dòng) 8. 如圖所示，一水平放置的矩形閉合線圈 abcd，在細(xì)長(zhǎng)磁鐵的 N 極附近豎直下落，保 持 bc 邊在紙外，ad 邊在紙內(nèi)，從圖中位置 I 經(jīng)過(guò)位置 II 到位置 III，位置 I 和 III 都很 靠近 II。在這個(gè)過(guò)程中，線圈中感應(yīng)電流（ ） A. 沿 abcd 流動(dòng) B. 沿 dcba 流動(dòng) C. 由 I 到 II 是沿 abcd 流動(dòng)，由 II 到 III 是沿 dcba 流動(dòng) D. 由 I 到 II 是沿 dcba 流動(dòng)，由 II 到 III 是沿 abcd 流動(dòng) 9. 如圖所示，線圈 L1、鐵芯 M、線圈 L2都可自由移動(dòng)，欲使 L2中有感應(yīng)電流且流過(guò)電 阻的電流方向從 ab，可采用的辦法是（ ） A. 使 L2迅速靠近 L1 B. 將變阻器 R 的滑動(dòng)觸頭向右移動(dòng) C. 在 L1中插入鐵芯 M D. 斷開(kāi)電路的電鍵 S 10. 如圖所示，矩形線圈 ABCD，在 AB 的中點(diǎn) M 和 CD 的中點(diǎn) N 連接有伏特表，整個(gè)裝置 置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，且線框平面垂直磁場(chǎng)方向，當(dāng)線框向右平動(dòng)的過(guò)程中，關(guān)于 M、N 間的電 勢(shì)差和伏特表的示數(shù)的說(shuō)法正確的是（ ） A. 因線框平面無(wú)磁通量變化，所以 M、N 間無(wú)電勢(shì)差 B. 因無(wú)電流通過(guò)伏特表，所以伏特表示數(shù)為零 C. 因?yàn)?MN 兩端有電勢(shì)差，所以伏特表有示數(shù) D. 因?yàn)?MN 這段導(dǎo)體做切割磁場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)，所以 MN 之間有電勢(shì)差 11. 一均勻的扁形磁鐵與一圓形線圈在同一平面內(nèi)，如圖所示，磁鐵的中央與圓心 O 重 合，為了在磁鐵運(yùn)動(dòng)時(shí)在線圈中得到方向如圖所示的感應(yīng)電流 I，磁鐵的運(yùn)動(dòng)方式應(yīng)該是 （ ） A. N 極向紙內(nèi)，S 極向紙外，使磁鐵繞 O 點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng) B. N 極向紙外，S 極向紙內(nèi)，使磁鐵繞 O 點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng) C. 使磁鐵沿垂直于線圈平面的方向向紙外平動(dòng) D. 使磁鐵沿垂直于線圈平面的方向向紙內(nèi)平動(dòng) E. 使磁鐵在線圈平面內(nèi)繞 O 點(diǎn)順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng) F. 使磁鐵在線圈平面內(nèi)繞 O 點(diǎn)逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng) 12. 如圖所示，彈簧上端在天花板固定，下端系一銅球，銅球的下端放有通電線圈，今 把銅球拉離平衡位置后釋放，此后關(guān)于小球的運(yùn)動(dòng)情況（不計(jì)空氣阻力）是（ ） A. 做等幅振動(dòng) B. 做阻尼振動(dòng) C. 振幅不斷增大 D. 無(wú)法判斷 13. 位于光滑水平面的小車上放置一螺線管，一條形磁鐵沿著螺線管的軸線水平地穿過(guò)， 如圖所示，在此過(guò)程中（ ） A. 磁鐵做勻速直線運(yùn)動(dòng) B. 磁鐵與螺線管系統(tǒng)的動(dòng)量和動(dòng)能都守恒 C. 磁鐵與螺線管系統(tǒng)動(dòng)量守恒，動(dòng)能不守恒 D. 磁鐵與螺線管系統(tǒng)動(dòng)能守恒，動(dòng)量不守恒 14. 如圖所示，蹄形磁鐵和矩形線圈均可繞豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)?，F(xiàn)將蹄形磁鐵逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)（從 上往下看） ，則矩形線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流情況和運(yùn)動(dòng)情況為（ ） A. 線圈將逆時(shí)針轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速與磁鐵相同 B. 線圈將逆時(shí)針轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速比磁鐵小 C. 線圈轉(zhuǎn)動(dòng)中，感應(yīng)電流方向不斷變化 D. 線圈轉(zhuǎn)動(dòng)中，感應(yīng)電流方向始終是 abcda 15. 如圖所示，一根光滑圓木棒的中部密繞若干匝線圈，并通過(guò)開(kāi)關(guān)與電源相連，線圈 兩側(cè)各套一個(gè)閉合的鋁環(huán) a 和 b，在接通電路 a 的瞬間，兩環(huán)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為 a 環(huán)向 _移動(dòng)，b 環(huán)向_移動(dòng)。 16. 兩個(gè)完全相同的磁電式靈敏電流表連接如圖所示，當(dāng)把電流表甲的指針向右撥動(dòng)時(shí)， 電流表乙的指針擺動(dòng)方向與甲_，兩電流表中的電流方向_，兩電流表線 圈所受電磁力矩方向_。 （填“相同”或“相反” ） 【試題答案】 1. D（為了阻礙它們間相對(duì)運(yùn)動(dòng)，超導(dǎo)線圈中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)，上為 N 極，下為 S 極） 2. AD（環(huán) A 半徑越小，穿過(guò)其中的磁通量越大） 3. C（滑動(dòng)變阻器的滑片 P 向右滑時(shí)，接入電路電阻變大，電流強(qiáng)度減小） 4. BD 5. A（由于雙線繞法，感應(yīng)電流為零） 6. C（磁鐵的靠近使兩個(gè)線圈向左，靠近磁鐵的線圈快一些） 7. B（穿過(guò)線圈 C 的磁通量變小，故 ab 運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電流減?。?8. A（提示：細(xì)長(zhǎng)磁鐵附近是非勻強(qiáng)磁場(chǎng)，由條形磁鐵的磁場(chǎng)可知，線圈在位置 II 時(shí)穿 過(guò)矩形閉合線圈的磁通量最少，線圈從位置 I 到位置 II，從下向上穿過(guò) abcd 的磁通量在 減少，線圈從位置 II 到位置 III，從上向下穿過(guò) abcd 的磁通量在增加，根據(jù)楞次定律和 右手螺旋定則可判知感應(yīng)電流的方向是 abcd） 9. ABC（L 2中的感應(yīng)電流流過(guò) R時(shí)是從 a 到 b，根據(jù)右手螺旋定則可以判斷出 L2中感 應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向是向左的。而 L1線圈的磁場(chǎng)方向是向右的，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)反 向，是因?yàn)?L1產(chǎn)生的磁場(chǎng)在增強(qiáng)，即穿過(guò) L2的磁通量在增加，在題給的四個(gè)辦法中， A、B、C 三個(gè)辦法都可使穿過(guò) L2的磁場(chǎng)增強(qiáng)） 10. BD 11. A（本題運(yùn)用楞次定律的對(duì)象是圓形線圈，畫條形磁鐵的幾條磁場(chǎng)線，如圖（甲）所 示。由于“條形磁鐵與一圓形線圈在同一平面內(nèi)” ，且“磁鐵的中央與圓心 O 重合” ，所以 開(kāi)始時(shí)穿過(guò)圓線圈的磁通量為零，不難看出，當(dāng)條形磁鐵在線圈平面內(nèi)繞 O 點(diǎn)（不論是順 時(shí)針?lè)较蜻€是逆時(shí)針?lè)较颍┺D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量不會(huì)發(fā)生變化，圓形線圈中不會(huì)產(chǎn) 生感應(yīng)電流，所以選擇項(xiàng) E、F 應(yīng)排除。 當(dāng)條形磁鐵垂直于線圈平面方向向紙外（或向紙內(nèi)）平動(dòng)時(shí)，情況如圖（乙） （注意磁 鐵平動(dòng)的方向 v）所示，不難看出，磁鐵沿垂直于線圈平面的方向平動(dòng)過(guò)程中的任何時(shí)刻， 從一個(gè)方向看，穿入線圈的磁場(chǎng)線條數(shù)與穿出線圈面的磁場(chǎng)線條數(shù)相等，相互抵消，結(jié)果 穿過(guò)線圈面的磁通量始終為零，磁通量沒(méi)有發(fā)生變化，所以 C、D 兩種運(yùn)動(dòng)方式也不會(huì)產(chǎn)生 感應(yīng)電流，選擇項(xiàng) C、D 也應(yīng)排除。 當(dāng) N 極向紙內(nèi)，S 極向紙外，使磁鐵繞 O 點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，相當(dāng)于圓形線圈繞水平直徑、上 半圈向紙外、下半圈向紙內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，它們切割磁場(chǎng)線所產(chǎn)生的電磁感應(yīng)效果互相疊加，運(yùn)用 右手定則，線圈中有逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流，如按方式 B 運(yùn)動(dòng)，線圈中有順時(shí)針?lè)较虻母?應(yīng)電流） 12. B 13. C（磁鐵與螺線管組成系統(tǒng)所受合外力為零） 14. BC（當(dāng)磁鐵逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可相當(dāng)于磁鐵不動(dòng)而線圈順時(shí)針旋轉(zhuǎn)切割磁場(chǎng)線，用右 手定則判斷出線圈中感應(yīng)電流的方向?yàn)?abcd。由于線圈中感應(yīng)電流又受到磁場(chǎng)力作用，用 左手定則判斷出 ab 邊受力向外，cd 邊受力向里，將使線圈逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，即與磁極同 向轉(zhuǎn)動(dòng)，但轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度一定小于磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度，如兩者的角速度相同，磁鐵與線圈 處于相對(duì)靜止，線圈不切割磁場(chǎng)線，無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生，線圈的轉(zhuǎn)速小于磁鐵的轉(zhuǎn)速，當(dāng)線 圈被磁鐵落后半圈后，線圈切割磁場(chǎng)的方向改變，線圈內(nèi)感應(yīng)電流的方向要發(fā)生變化，故 線圈中感應(yīng)電流的方向是不斷變化的） 15. a 環(huán)向左移動(dòng)，b 環(huán)向右移動(dòng)（當(dāng)電路接通瞬間，穿過(guò)線圈的磁通量在增加，使得穿 過(guò) a、b 鋁環(huán)的磁通量都在增加，由楞次定律可知，a、b 中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與線圈中磁場(chǎng) 方向相反，即受到線圈磁場(chǎng)的排斥作用，使 a、b 兩鋁環(huán)分別向外側(cè)移動(dòng)，即 a 環(huán)向左，b 環(huán)向右移動(dòng)。在此類題中，無(wú)論電源方向及線圈繞線方向如何，當(dāng)閉合電鍵電流增大時(shí)， 兩環(huán)均向外側(cè)移動(dòng)，而不必去具體判斷螺線管的磁場(chǎng)方向及由感應(yīng)電流的方向再去判斷受 力方向） 16. 相同 相反