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2019-2020年高中物理 第一章 第三節(jié) 探究感應(yīng)電流的方向?qū)W案 粵教版選修3-2 1．理解楞次定律的內(nèi)容，理解楞次定律中“阻礙”二字的含義，能初步應(yīng)用楞次定律判定感應(yīng)電流的方向． 2．知道右手定則，并能用右手定則判斷導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向． 1．楞次定律：感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流磁場總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化． 2．(1)右手定則：伸開右手，讓拇指跟其余四個(gè)手指垂直，并且都跟手掌在同一個(gè)平面內(nèi)，讓磁感線垂直從手心進(jìn)入，拇指指向?qū)w運(yùn)動的方向，其余四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向． (2)適用條件：電路中部分導(dǎo)體做切割磁感線的運(yùn)動． 電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，感應(yīng)電流的能量(電能)不是憑空產(chǎn)生的，而是從其他形式的能量轉(zhuǎn)化而來的，如圖所示，當(dāng)條形磁鐵靠近線圈時(shí)，線圈中產(chǎn)生圖示方向的電流，而這個(gè)感應(yīng)電流對條形磁鐵產(chǎn)生斥力，阻礙條形磁鐵的靠近，必須有外力來克服這個(gè)斥力做功，它才能移近線圈；當(dāng)條形磁鐵離開線圈時(shí)，感應(yīng)電流方向與圖中所示的方向相反，感應(yīng)電流對磁鐵產(chǎn)生吸引力，阻礙條形磁鐵的離開．這里外力做功的過程就是其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的過程． 由此可見，當(dāng)導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動時(shí)，導(dǎo)體中由于出現(xiàn)感應(yīng)電流而受到的磁場力必然阻礙此導(dǎo)體的相對運(yùn)動．所以楞次定律還可以表述為：當(dāng)磁體間因相對運(yùn)動產(chǎn)生感應(yīng)電流時(shí)，感應(yīng)電流的磁場總是要阻礙導(dǎo)體間的相對運(yùn)動． 綜上所述，楞次定律是符合能量守恒定律的． 一、單項(xiàng)選擇題 1．如圖所示，兩個(gè)大小相等互相絕緣的導(dǎo)體環(huán)，B環(huán)與A環(huán)有一很小部分面積重疊，當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)(B) A．B環(huán)內(nèi)有順時(shí)針方向的感應(yīng)電流 B．B環(huán)內(nèi)有逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流 C．B環(huán)內(nèi)沒有感應(yīng)電流 D．條件不足，無法判定 解析：由楞次定律中“增反減同”可知答案選B. 2．如右圖所示，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)的過程中兩環(huán)的運(yùn)動情況是(C) A．同時(shí)向左運(yùn)動，間距增大 B．同時(shí)向左運(yùn)動，間距不變 C．同時(shí)向左運(yùn)動，間距變小 D．同時(shí)向右運(yùn)動，間距增大 解析：在條形磁鐵插入鋁環(huán)的過程中，穿過鋁環(huán)的磁通量增加，兩環(huán)為了阻礙磁通量的增加，應(yīng)朝條形磁鐵左端運(yùn)動，由于兩環(huán)上感應(yīng)電流方向相同，故將相互吸引，而使間距變?。? 3．如圖所示，ab是一個(gè)可繞垂直于紙面的軸O轉(zhuǎn)動的閉合矩形線框，當(dāng)滑動變阻器的滑片P自左向右滑動時(shí)，從紙外向紙內(nèi)看，線框ab將(C) A．保持靜止不動 B．逆時(shí)針轉(zhuǎn)動 C．順時(shí)針轉(zhuǎn)動 D．發(fā)生轉(zhuǎn)動，但因電源極性不明，無法確定轉(zhuǎn)動方向 解析：滑動變阻器R的滑片P向右滑動時(shí)，接入電路的電阻變大，電流強(qiáng)度變小，由這個(gè)電流產(chǎn)生的磁場減弱，穿過線框磁通量變?。鶕?jù)楞次定律，感應(yīng)電流的磁場總是阻礙引起感應(yīng)電流磁場的變化，所以線框ab應(yīng)順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動，增大其垂直于磁感線方向的投影面積，才能阻礙線框的磁通量減小． 4．如圖所示為一個(gè)圓環(huán)形導(dǎo)體，圓心為O，有一個(gè)帶正電的粒子沿如圖所示的直線從圓環(huán)表面勻速飛過，則環(huán)中的感應(yīng)電流情況是(D) A．沿逆時(shí)針方向 B．沿順時(shí)針方向 C．先沿逆時(shí)針方向后沿順時(shí)針方向 D．先沿順時(shí)針方向后沿逆時(shí)針方向 解析：由于帶正電的粒子沒有沿圓環(huán)的直徑運(yùn)動，所以它產(chǎn)生的磁場的磁感線穿過圓環(huán)時(shí)不能抵消，穿過圓環(huán)的磁通量開始時(shí)向外增加，然后向外減少，根據(jù)楞次定律，圓環(huán)中感應(yīng)電流的方向是先沿順時(shí)針方向，后沿逆時(shí)針方向，故D項(xiàng)正確． 二、多項(xiàng)選擇題 5．根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流的磁場一定是(CD) A．與引起感應(yīng)電流的磁場方向相同 B．與引起感應(yīng)電流的磁場方向相反 C．阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化 D．感應(yīng)電流的磁場方向取決于磁通量是增大還是減小 解析：根據(jù)楞次定律的內(nèi)容，感應(yīng)電流的磁通量阻礙產(chǎn)生感應(yīng)電流的磁通量的變化，原磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相反；當(dāng)原磁通量減少時(shí)，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相同，即“增反減同”． 6．如圖所示，光滑固定導(dǎo)軌M、N水平放置．兩根導(dǎo)體P、Q平行放于導(dǎo)軌上，形成一個(gè)閉合電路．當(dāng)一條形磁鐵從高處下落接近回路時(shí)(AD) A．P、Q將互相靠攏 B．P、Q將互相遠(yuǎn)離 C．磁鐵的加速度仍為g D．磁鐵的加速度小于g 解析：從阻礙回路面積變化的角度看：當(dāng)磁鐵靠近閉合回路時(shí)，磁通量增加，兩導(dǎo)體棒由于受到磁場對其中感應(yīng)電流力的作用而互相靠攏以阻礙磁通量的增加，故A項(xiàng)正確；從阻礙相對運(yùn)動角度看：磁鐵靠近回路時(shí)必受到阻礙靠近的向上的力的作用，因此磁鐵的加速度小于g，故D項(xiàng)正確． 7．水平桌面上放一個(gè)閉合鋁環(huán)，在鋁環(huán)軸線上放一條形磁鐵，如右圖所示，當(dāng)條形磁鐵沿軸線豎直向下迅速運(yùn)動時(shí)，下列說法正確的是(AC) A．鋁環(huán)有收縮的趨勢 B．鋁環(huán)有擴(kuò)張的趨勢 C．鋁環(huán)對桌面的壓力增大 D．鋁環(huán)對桌面的壓力減小 解析：從阻礙回路面積變化的角度看：當(dāng)磁鐵靠近鋁環(huán)時(shí)，磁通量增加，鋁環(huán)面積收縮以阻礙磁通量的增加，故A項(xiàng)正確；從阻礙相對運(yùn)動角度看：磁鐵靠近鋁環(huán)時(shí)，鋁環(huán)必受到阻礙其靠近的向下的力的作用，使桌面壓力增大，故C項(xiàng)正確． 8．如圖所示，質(zhì)量為m的銅質(zhì)小閉合線圈靜置于粗糙水平桌面上．當(dāng)一個(gè)豎直放置的條形磁鐵貼近線圈，沿線圈中線由左至右從線圈正上方等高、快速經(jīng)過時(shí)，線圈始終保持不動．則關(guān)于線圈在此過程中受到的支持力FN和摩擦力Ff的情況，以下判斷正確的是(AD) A．FN先大于mg，后小于mg B．FN一直大于mg C．Ff先向左，后向右 D．Ff一直向左 解析：條形磁鐵貼近線圈，沿線圈中線由左至右從線圈正上方等高、快速經(jīng)過時(shí)，線圈中磁通量先增大后減小，由楞次定律中“來拒去留”關(guān)系可知A、D項(xiàng)正確，B、C兩項(xiàng)錯(cuò)誤． 9．如圖所示，要使Q線圈產(chǎn)生圖示方向的電流，可采用的方法有(AD) A．閉合電鍵K B．閉合電鍵K后，把R向右滑動 C．閉合電鍵K后，把P中的鐵芯從左邊抽出 D．閉合電鍵K后，把Q靠近P 解析：根據(jù)圖中電流的方向，用右手定則知P中磁場方向向右，Q中感應(yīng)電流的磁場向左，兩者反向．由楞次定律“增反減同”，引起感應(yīng)電流的磁場即穿過Q中P的磁場是增大．判斷A、D正確． 三、非選擇題(按題目要求作答．解答題應(yīng)寫出必要的文字說明、方程和重要演算步驟，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位．) 10．一靈敏電流計(jì)(電流表)，當(dāng)電流從它的正接線柱流入時(shí)，指針向正接線柱一側(cè)偏轉(zhuǎn)．現(xiàn)把它與一個(gè)線圈串聯(lián)，試就如圖中各圖指出： (1)圖(a)中靈敏電流計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)方向?yàn)開___________(填“偏向正極”或“偏向負(fù)極”)． (2)圖(b)中磁鐵下方的極性是________(填“N極”或“S極”)． (3)圖(c)中磁鐵的運(yùn)動方向是________(填“向上”或“向下”)． (4)圖(d)中線圈從上向下看的電流方向是______(填“順時(shí)針”或“逆時(shí)針”)． 解析：(1)磁鐵向下運(yùn)動，穿過線圈的磁通量增加，原磁場方向向下，根據(jù)楞次定律感應(yīng)電流方向俯視為逆時(shí)針方向，從正接線柱流入電流計(jì)，指針偏向正極． (2)由圖可知，電流從負(fù)接線柱流入電流計(jì)，根據(jù)安培定則，感應(yīng)電流的磁場方向向下，又磁通量增加，根據(jù)楞次定律可知，磁鐵下方為S極． (3)磁場方向向下，電流從負(fù)接線柱流入電流計(jì)，根據(jù)安培定則，感應(yīng)電流的磁場方向向下，根據(jù)楞次定律可知，磁通量減小，磁鐵向上運(yùn)動． (4)磁鐵向下運(yùn)動，穿過線圈的磁通量增加，原磁場方向向上，根據(jù)楞次定律感應(yīng)電流方向俯視為順時(shí)針方向． 答案：(1)偏向正極　(2)S極　(3)向上　(4)順時(shí)針 11．如圖所示，金屬環(huán)A用輕線懸掛，與長直螺線管共軸，并位于其左側(cè)．若變阻器滑片P向左移動，則金屬環(huán)A將向______(填“左”或“右”)運(yùn)動，并有______(填“收縮”或“擴(kuò)張”)趨勢． 解析：本題考查楞次定律的理解及應(yīng)用．滑片P向左移動時(shí)，電阻減小，電流增大，穿過金屬環(huán)A的磁通量增加，根據(jù)楞次定律，金屬環(huán)將向左運(yùn)動，并有收縮趨勢． 答案：左　收縮