課時(shí)1法拉第電磁感應(yīng)定律楞次定律自感渦流一、電磁感應(yīng)1.電磁感應(yīng)現(xiàn)象當(dāng)穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化時(shí),電路中有電流產(chǎn)生,這種現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)現(xiàn)象。2.產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件(1)條件:穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化。(2)特例:閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)內(nèi)做切割磁感線運(yùn)動(dòng)。3.能量轉(zhuǎn)化發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象時(shí),機(jī)械能或其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能。溫馨提示:當(dāng)回路不閉合時(shí),沒(méi)有感應(yīng)電流,但有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),只產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象也可以稱為電磁感應(yīng)現(xiàn)象,且產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體或線圈相當(dāng)于電源。二、感應(yīng)電流方向的判斷1.楞次定律(1)內(nèi)容: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)適用情況:所有的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。2.右手定則(1)內(nèi)容:伸開(kāi)右手,使拇指與其余四個(gè)手指垂直,并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi),讓磁感線從掌心進(jìn)入,并使拇指指向?qū)Ь€運(yùn)動(dòng)的方向,這時(shí)四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向。(2)適用情況:導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流?？键c(diǎn)一電磁感應(yīng)現(xiàn)象的判斷1.產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件表述一:閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)內(nèi)做切割磁感線運(yùn)動(dòng)。表述二:穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化。2.判斷感應(yīng)電流有無(wú)的流程(1)確定研究的閉合回路。(2)弄清楚回路內(nèi)的磁場(chǎng)分布,并確定該回路的磁通量Φ。(3)QUOTEΦ不變→無(wú)感應(yīng)電流Φ變化3.電磁感應(yīng)現(xiàn)象的判斷判斷電路中能否產(chǎn)生感應(yīng)電流的一般流程[典例1]如圖所示,閉合銅環(huán)與閉合金屬矩形框架abcd接觸良好,勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直穿過(guò)它們。當(dāng)銅環(huán)沿框架向右移動(dòng)時(shí)()A.efg邊上沒(méi)有感應(yīng)電流產(chǎn)生,因?yàn)殂~環(huán)內(nèi)磁通量沒(méi)有變化B.ab邊上沒(méi)有感應(yīng)電流產(chǎn)生,因?yàn)榻饘倏蚣軆?nèi)磁通量沒(méi)有變化C.ab邊上有感應(yīng)電流,efg邊上沒(méi)有感應(yīng)電流D.ab邊、efg邊上均有感應(yīng)電流解析:法一取aefgb為研究的回路,當(dāng)閉合銅環(huán)向右移動(dòng)時(shí),其磁通量Φ增大,所以該回路中有感應(yīng)電流,ab邊、efg邊上均有感應(yīng)電流產(chǎn)生,選項(xiàng)A,B,C錯(cuò)誤,D正確。法二當(dāng)閉合銅環(huán)向右移動(dòng)時(shí),efg,ehg兩邊都在切割磁感線,相當(dāng)于兩個(gè)電源并聯(lián),所以ab,efg,dc和ehg各邊上均有感應(yīng)電流產(chǎn)生,選項(xiàng)A,B,C錯(cuò)誤,D正確。答案:D判斷能否產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象,關(guān)鍵是看回路的磁通量是否發(fā)生了變化。磁通量的變化量ΔΦ=Φ2-Φ1有多種形式,主要有:(1)S,θ不變,B改變,這時(shí)ΔΦ=ΔB·Ssinθ;(2)B,θ不變,S改變,這時(shí)ΔΦ=ΔS·Bsinθ;(3)B,S不變,θ改變,這時(shí)ΔΦ=BS(sinθ2-sinθ1)。變式1:(多選)1824年,法國(guó)科學(xué)家阿拉果完成了著名的“圓盤實(shí)驗(yàn)”。實(shí)驗(yàn)中將一銅圓盤水平放置,在其中心正上方用柔軟細(xì)線懸掛一枚可以自由旋轉(zhuǎn)的磁針,如圖所示。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),當(dāng)圓盤在磁針的磁場(chǎng)中繞過(guò)圓盤中心的豎直軸旋轉(zhuǎn)時(shí),磁針也隨著一起轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái),但略有滯后。下列說(shuō)法正確的是(AB)A.圓盤上產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)B.圓盤內(nèi)的渦電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng)C.在圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中,磁針的磁場(chǎng)穿過(guò)整個(gè)圓盤的磁通量發(fā)生了變化D.圓盤中的自由電子隨圓盤一起運(yùn)動(dòng)形成電流,此電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng)解析:當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),圓盤的半徑切割磁針產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感線,產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),選項(xiàng)A正確;如圖所示,銅圓盤上存在許多小的閉合回路,當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),穿過(guò)小的閉合回路的磁通量發(fā)生變化,回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流,根據(jù)楞次定律,感應(yīng)電流阻礙其相對(duì)運(yùn)動(dòng),但抗拒不了相對(duì)運(yùn)動(dòng),故磁針會(huì)隨圓盤一起轉(zhuǎn)動(dòng),但略有滯后,選項(xiàng)B正確;在圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中,磁針的磁場(chǎng)穿過(guò)整個(gè)圓盤的磁通量始終為零,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;圓盤中的自由電子隨圓盤一起運(yùn)動(dòng)形成的電流的磁場(chǎng)方向沿圓盤軸線方向,會(huì)使磁針沿軸線方向偏轉(zhuǎn),選項(xiàng)D錯(cuò)誤?？键c(diǎn)二感應(yīng)電流方向的判斷1.楞次定律: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.右手定則:如圖,伸開(kāi)右手,使拇指與其余四個(gè)手指垂直,并且都與手掌在同一平面內(nèi),讓磁感線從掌心進(jìn)入,并使拇指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)的方向,這時(shí)四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向。說(shuō)明:(1)楞次定律適用于所有的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。(2)右手定則是楞次定律的一個(gè)推論,適用于導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流。[典例2]如圖,垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一U形金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌平面與磁場(chǎng)垂直。金屬桿PQ置于導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌形成閉合回路PQRS,一圓環(huán)形金屬線框T位于回路圍成的區(qū)域內(nèi),線框與導(dǎo)軌共面。現(xiàn)讓金屬桿PQ突然向右運(yùn)動(dòng),在運(yùn)動(dòng)開(kāi)始的瞬間,關(guān)于感應(yīng)電流的方向,下列說(shuō)法正確的是()A.PQRS中沿順時(shí)針?lè)较?T中沿逆時(shí)針?lè)较駼.PQRS中沿順時(shí)針?lè)较?T中沿順時(shí)針?lè)较駽.PQRS中沿逆時(shí)針?lè)较?T中沿逆時(shí)針?lè)较駾.PQRS中沿逆時(shí)針?lè)较?T中沿順時(shí)針?lè)较蚪馕?因?yàn)镻Q突然向右運(yùn)動(dòng),由右手定則可知,運(yùn)動(dòng)開(kāi)始的瞬間,PQRS中有沿逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流,穿過(guò)T中的磁通量減小,由楞次定律可知,T中有沿順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流,D正確,A,B,C錯(cuò)誤。答案:D變式2:(多選)如圖所示,“U”形金屬框架固定在水平面上,金屬桿ab與框架間無(wú)摩擦。整個(gè)裝置處于豎直方向的磁場(chǎng)中。若因磁場(chǎng)的變化,使桿ab向右運(yùn)動(dòng),則磁感應(yīng)強(qiáng)度(AD)A.方向向下并減小 B.方向向下并增大C.方向向上并增大 D.方向向上并減小解析:桿ab向右運(yùn)動(dòng),使得閉合回路中磁通量有增加趨勢(shì),說(shuō)明原磁場(chǎng)的磁通量必定減小,即磁感應(yīng)強(qiáng)度正在減小,與方向向上、向下無(wú)關(guān),故選項(xiàng)A,D正確,B,C錯(cuò)誤。考點(diǎn)三楞次定律的推廣應(yīng)用1.楞次定律中“阻礙”的含義可以推廣為感應(yīng)電流的效果總是阻礙產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因:(1)阻礙原磁通量的變化——“增反減同”;(2)阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)——“來(lái)拒去留”;(3)使線圈面積有擴(kuò)大或縮小的趨勢(shì)——“增縮減擴(kuò)”;(4)阻礙原電流的變化(自感現(xiàn)象)——“增反減同”。2.楞次定律的使用步驟[典例3]如圖,通電導(dǎo)線MN與單匝矩形線圈abcd共面,位置靠近ab且相互絕緣。當(dāng)MN中電流突然減小時(shí),線圈所受安培力的合力方向()A.向左 B.向右C.垂直紙面向外 D.垂直紙面向里解析:因?yàn)閷?dǎo)線MN靠近ab,由圖可知,線圈中等效合磁場(chǎng)為垂直紙面向里,當(dāng)MN中電流減小時(shí),由楞次定律可知感應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙磁通量的減小,故線圈向右運(yùn)動(dòng),所受安培力的合力向右,故只有B項(xiàng)正確。答案:B變式3:如圖,一質(zhì)量為m的條形磁鐵用細(xì)線懸掛在天花板上,細(xì)線從一水平金屬圓環(huán)中穿過(guò)?，F(xiàn)將環(huán)從位置Ⅰ釋放,環(huán)經(jīng)過(guò)磁鐵到達(dá)位置Ⅱ。設(shè)環(huán)經(jīng)過(guò)磁鐵上端和下端附近時(shí)細(xì)線的張力分別為F1和F2,重力加速度大小為g,則(A)A.F1>mg,F2>mg B.F1<mg,F2<mgC.F1>mg,F2<mg D.F1<mg,F2>mg解析:金屬圓環(huán)從位置Ⅰ到位置Ⅱ過(guò)程中,由楞次定律知,金屬圓環(huán)在磁鐵上端時(shí)受力向上,在磁鐵下端時(shí)受力也向上,則金屬圓環(huán)對(duì)磁鐵的作用力始終向下,對(duì)磁鐵受力分析可知F1>mg,F2>mg,A項(xiàng)正確?？键c(diǎn)四法拉第電磁感應(yīng)定律1.對(duì)法拉第電磁感應(yīng)定律的理解(1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小由線圈的匝數(shù)和穿過(guò)線圈的磁通量的變化率QUOTEΔΦΔt共同決定,而與磁通量Φ的大小、變化量ΔΦ的大小沒(méi)有必然的聯(lián)系。(2)磁通量的變化率對(duì)應(yīng)Φt圖線上某點(diǎn)切線的斜率。2.應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律的三種情況(1)磁通量的變化是由面積變化引起時(shí),ΔΦ=BΔS,則E=nQUOTEBΔSΔt;(2)磁通量的變化是由磁場(chǎng)變化引起時(shí),ΔΦ=ΔBS,則E=nQUOTEΔBSΔt;(3)磁通量的變化是由于面積和磁場(chǎng)變化共同引起的,則根據(jù)定義求,ΔΦ=|Φ末-Φ初|,E=nQUOTE|B2S2-B1S1|Δt≠n3.應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律應(yīng)注意的三個(gè)問(wèn)題(1)公式E=nQUOTEΔΦΔt求解的是一個(gè)回路中某段時(shí)間內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),只有在磁通量均勻變化時(shí),瞬時(shí)值才等于平均值。(2)利用公式E=nSQUOTEΔBΔt求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)時(shí),S為線圈在磁場(chǎng)范圍內(nèi)的有效面積。(3)通過(guò)回路截面的電荷量q僅與n,ΔΦ和回路電阻R有關(guān),與時(shí)間長(zhǎng)短無(wú)關(guān)。推導(dǎo)如下:q=QUOTEIΔt=QUOTEnΔΦΔtRΔt=QUOTEnΔΦR。4.求解感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)常有如下幾種方法表達(dá)式E=nQUOTEΔΦΔtE=BLvsinθE=QUOTE12BL2ωE=NBSωsin(ωt+0)情景圖意義一般求平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),當(dāng)Δt→0時(shí)求的是瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一般求瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),當(dāng)v為平均速度時(shí)求的是平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)用平均值法求瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)求瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)適用條件所有磁場(chǎng)(勻強(qiáng)磁場(chǎng)定量計(jì)算、非勻強(qiáng)磁場(chǎng)定性分析)勻強(qiáng)磁場(chǎng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)[典例4]如圖a所示,平行長(zhǎng)直金屬導(dǎo)軌水平放置,間距L=0.4m。導(dǎo)軌右端接有阻值R=1Ω的電阻,導(dǎo)體棒垂直放置在導(dǎo)軌上,且接觸良好。導(dǎo)體棒及導(dǎo)軌的電阻均不計(jì),導(dǎo)軌間正方形區(qū)域abcd內(nèi)有方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng),bd連線與導(dǎo)軌垂直,長(zhǎng)度也為L(zhǎng)。從t=0時(shí)刻開(kāi)始,磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖b所示;同一時(shí)刻,棒從導(dǎo)軌左端開(kāi)始向右勻速運(yùn)動(dòng),1s后剛好進(jìn)入磁場(chǎng)。若使棒在導(dǎo)軌上始終以速度v=1m/s做直線運(yùn)動(dòng),求:(1)棒進(jìn)入磁場(chǎng)前,回路中的電動(dòng)勢(shì)E;(2)棒在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的最大安培力F以及棒通過(guò)三角形abd區(qū)域時(shí)電流i與時(shí)間t的關(guān)系式。解析:(1)棒在進(jìn)入磁場(chǎng)前沒(méi)有切割磁感線,但磁場(chǎng)的強(qiáng)弱發(fā)生變化,導(dǎo)致磁通量發(fā)生變化。abcd的面積S=L2,①E=nQUOTEΔΦΔt=nQUOTEΔBΔt·S②由①②聯(lián)立得E=0.04V。(2)棒進(jìn)入磁場(chǎng)后,做切割磁感線運(yùn)動(dòng),當(dāng)棒到達(dá)bd時(shí),產(chǎn)生的感應(yīng)電流最大,同時(shí)切割長(zhǎng)度最大,所以受到的安培力也最大,到達(dá)bd時(shí),產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BLbdv③產(chǎn)生的感應(yīng)電流I=QUOTEER④所受最大安培力F=BILbd⑤由③④⑤聯(lián)立得F=0.04N,棒通過(guò)三角形abd區(qū)域時(shí),切割磁感線的長(zhǎng)度l=2v(t-1),其中t的取值范圍為1s≤t≤1.2s⑥產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E′=Blv⑦感應(yīng)電流i=QUOTEE'R⑧由⑥⑦⑧聯(lián)立感應(yīng)電流為i=QUOTE2Bv2R(t-1)=t-1(1s≤t≤1.2s)。答案:(1)0.04V(2)0.04Ni=t-1(1s≤t≤1.2s)變式4:(多選)如圖所示,一導(dǎo)線彎成半徑為a的半圓形閉合回路。虛線MN右側(cè)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),方向垂直于回路所在的平面向里?；芈芬运俣葀向右勻速進(jìn)入磁場(chǎng),直徑CD始終與MN垂直。從D點(diǎn)到達(dá)邊界開(kāi)始到C點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)為止,下列結(jié)論正確的是(ACD)A.感應(yīng)電流方向不變B.CD段直導(dǎo)線始終不受安培力C.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值Em=BavD.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)平均值E=QUOTE14πBav解析:在閉合回路進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中,通過(guò)閉合回路的磁通量逐漸增大,根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流的方向始終為逆時(shí)針?lè)较?A正確。根據(jù)左手定則可判斷,CD段受安培力向下,B不正確。當(dāng)半圓形閉合回路進(jìn)入磁場(chǎng)一半時(shí),有效切割長(zhǎng)度最大為a,所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值為Em=Bav,C正確。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)平均值E=QUOTEΔΦΔt=QUOTEB·πa222av=QUOTE14πBav,D正確?？键c(diǎn)五自感、渦流、電磁阻尼與電磁驅(qū)動(dòng)1.自感現(xiàn)象表達(dá)式:E=LQUOTEΔIΔt。(1)自感系數(shù)L①相關(guān)因素:與線圈的大小、形狀、圈數(shù)以及是否有鐵芯有關(guān)。②單位:亨利(H,1mH=10-3H,1μH=10-6H)。(2)通電自感與斷電自感的比較通電自感斷電自感電路圖器材要求A1,A2同規(guī)格,R=RL,L較大L很大(有鐵芯)現(xiàn)象在S閉合瞬間,A2燈立即亮起來(lái),A1燈逐漸變亮,最終一樣亮在開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí),燈A突然閃亮一下后再漸漸熄滅(當(dāng)抽掉鐵芯后,重做實(shí)驗(yàn),斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S時(shí),會(huì)看到燈A馬上熄滅)原因由于開(kāi)關(guān)閉合時(shí),流過(guò)電感線圈的電流迅速增大,使線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì),阻礙了電流的增大,流過(guò)A1燈的電流比流過(guò)A2燈的電流增加得慢斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S時(shí),流過(guò)線圈L的電流減小,產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì),阻礙了電流的減小,使電流繼續(xù)存在一段時(shí)間;在S斷開(kāi)后,通過(guò)L的電流反向通過(guò)A燈,且由于RL?RA,使得流過(guò)A燈的電流在開(kāi)關(guān)斷開(kāi)瞬間突然增大,從而使A燈的發(fā)光功率突然變大能量轉(zhuǎn)化情況電能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電能2.渦流(1)渦流:當(dāng)線圈中的電流發(fā)生變化時(shí),在它附近的導(dǎo)體中都會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,這種電流像水中的旋渦,所以叫渦流。(2)電磁阻尼:當(dāng)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),感應(yīng)電流會(huì)使導(dǎo)體受到安培力,安培力的方向總是阻礙導(dǎo)體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。(3)電磁驅(qū)動(dòng):如果磁場(chǎng)相對(duì)于導(dǎo)體運(yùn)動(dòng),在導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到安培力的作用,使導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)起來(lái)。說(shuō)明:電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)的原理體現(xiàn)了楞次定律的推廣應(yīng)用。[典例5]如圖所示的電路,可用來(lái)測(cè)定自感系數(shù)較大的線圈的直流電阻,線圈兩端并聯(lián)一個(gè)電壓表,用來(lái)測(cè)量自感線圈兩端的直流電壓,在實(shí)驗(yàn)完畢后,將電路拆開(kāi)時(shí)應(yīng)()A.先斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S1 B.先斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S2C.先拆去電流表 D.先拆去電阻R解析:該電路實(shí)際上就是伏安法測(cè)電感線圈直流電阻的電路,在實(shí)驗(yàn)完畢后,由于線圈的自感現(xiàn)象,若電路元件拆去的先后順序不對(duì),可能會(huì)燒壞電表。當(dāng)開(kāi)關(guān)S1,S2閉合,電路穩(wěn)定時(shí),線圈中的電流方向?yàn)閍→b,電壓表的右端為“+”,左端為“-”,指針正向偏轉(zhuǎn)。若先斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S1或先拆電流表(或先拆去電阻R)的瞬間,線圈中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)相當(dāng)于瞬間電源,其a端相當(dāng)于電源的負(fù)極,b端相當(dāng)于電源的正極,此時(shí)電壓表加了一個(gè)反向電壓,使指針?lè)聪蚱D(zhuǎn),因自感系數(shù)較大的線圈的電壓很大,會(huì)燒壞電壓表。而先斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S2,由于電壓表的內(nèi)阻很大,電路中的總電阻變化很小,電流幾乎不變,不會(huì)損壞其他器件,故應(yīng)先斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S2,選項(xiàng)B正確。答案:B變式5:(多選)如圖所示的電路中,電感線圈L的自感系數(shù)很大,電阻可忽略,D為理想二極管,則下列說(shuō)法正確的有(BD)A.當(dāng)S閉合時(shí),L1立即變亮,L2逐漸變亮B.當(dāng)S閉合時(shí),L1一直不亮,L2逐漸變亮C.當(dāng)S斷開(kāi)時(shí),L2立即熄滅D.當(dāng)S斷開(kāi)時(shí),L1突然變亮,然后逐漸變暗至熄滅解析:當(dāng)S閉合時(shí),因二極管加上了反向電壓,故二極管截止,L1一直不亮。通過(guò)線圈的電流增加,產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)阻礙電流增加,故使得L2逐漸變亮,選項(xiàng)B正確,A錯(cuò)誤;當(dāng)S斷開(kāi)時(shí),由于線圈自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的減小,通過(guò)L1的電流要在L2→L1→D→L中形成新的回路,故L1突然變亮,然后逐漸變暗至熄滅,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確。1.(電磁感應(yīng)現(xiàn)象)(多選)電吉他中電拾音器的基本結(jié)構(gòu)如圖所示,磁體附近的金屬弦被磁化,因此弦振動(dòng)時(shí),在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流,電流經(jīng)電路放大后傳送到音箱發(fā)生聲音,下列說(shuō)法正確的有(BCD)A.選用銅質(zhì)弦,電吉他仍能正常工作B.取走磁體,電吉他將不能正常工作C.增加線圈匝數(shù)可以增大線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)D.弦振動(dòng)過(guò)程中,線圈中的電流方向不斷變化解析:因銅質(zhì)弦不能被磁化,所以A錯(cuò)誤;若取走磁鐵,金屬弦無(wú)法磁化,電吉他將不能正常工作,所以B正確;根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律知,增加線圈匝數(shù)可以增大線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),所以C正確;弦振動(dòng)過(guò)程中,線圈中的磁通量一會(huì)兒增大一會(huì)兒減小,所以電流方向不斷變化,D正確。2.(楞次定律的應(yīng)用)(多選)如圖,在水平光滑桌面上,兩相同的矩形剛性小線圈分別疊放在固定的絕緣矩形金屬框的左右兩邊上,且每個(gè)小線圈都各有一半面積在金屬框內(nèi),在金屬框接通逆時(shí)針?lè)较螂娏鞯乃查g(BC)A.兩小線圈會(huì)有相互靠攏的趨勢(shì)B.兩小線圈會(huì)有相互遠(yuǎn)離的趨勢(shì)C.兩小線圈中感應(yīng)電流都沿順時(shí)針?lè)较駾.左邊小線圈中感應(yīng)電流沿順時(shí)針?lè)较?右邊小線圈中感應(yīng)電流沿逆時(shí)針?lè)较蚪馕?在金屬框接通逆時(shí)針?lè)较螂娏鞯乃查g,穿過(guò)兩線圈的磁通量均增加,為了阻礙磁通量的增加,由楞次定律知,左、右兩線圈分別向左、右移動(dòng),兩小線圈中感應(yīng)電流都沿順時(shí)針?lè)较?故B,C正確。3.(楞次定律的應(yīng)用)如圖所示,在載流直導(dǎo)線近旁固定有兩平行光滑導(dǎo)軌A,B,導(dǎo)軌與直導(dǎo)線平行且在同一水平面內(nèi),在導(dǎo)軌上有兩可自由滑動(dòng)的導(dǎo)體ab和cd。當(dāng)載流直導(dǎo)線中的電流逐漸增強(qiáng)時(shí),導(dǎo)體ab和cd的運(yùn)動(dòng)情況是(C)A.一起向左運(yùn)動(dòng)B.一起向右運(yùn)動(dòng)C.ab和cd相向運(yùn)動(dòng),相互靠近D.ab和cd相背運(yùn)動(dòng),相互遠(yuǎn)離解析:根據(jù)安培定則知,直線電流下方的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里,電流增強(qiáng)時(shí),磁場(chǎng)增強(qiáng),根據(jù)楞次定律得,回路中的感應(yīng)電流方向?yàn)閍bdc,根據(jù)左手定則知,ab所受安培力方向向右,cd所受安培力向左,即ab和cd相向運(yùn)動(dòng),相互靠近,故選項(xiàng)C正確,A,B,D錯(cuò)誤。4.(法拉第電磁感應(yīng)定律)(多選)法拉第圓盤發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖如圖所示.銅圓盤安裝在豎直的銅軸上,兩銅片P,Q分別與圓盤的邊緣和銅軸接觸.圓盤處于方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中。圓盤旋轉(zhuǎn)時(shí),關(guān)于流過(guò)電阻R的電流,下列說(shuō)法正確的是(AB)A.若圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度恒定,則電流大小恒定B.若從上向下看,圓盤順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),則電流沿a到b的方向流動(dòng)C.若圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)方向不變,角速度大小發(fā)生變化,則電流方向可能發(fā)生變化D.若圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度變?yōu)樵瓉?lái)的兩倍,則電流在R上的熱功率也變?yōu)樵瓉?lái)的2倍解析:將圓盤看成無(wú)數(shù)輻條組成,它們都在切割磁感線從而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),出現(xiàn)感應(yīng)電流,則當(dāng)圓盤順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),根據(jù)右手定則可知圓盤上感應(yīng)電流從邊緣向中心,流過(guò)電阻的電流方向從a到b,B正確;設(shè)圓盤半徑為L(zhǎng),由法拉第電磁感應(yīng)定律得感生電動(dòng)勢(shì)E=BLQUOTEv=QUOTE12BL2ω,感應(yīng)電流大小為I=QUOTEER+r=QUOTEBL2ω2(R+r)恒定,A正確,C錯(cuò)誤;由P=QUOTEE2R+r得,當(dāng)ω變?yōu)?倍時(shí),P變?yōu)樵瓉?lái)的4倍,D錯(cuò)誤。5.(自感)(多選)如圖所示的電路中,L為一個(gè)自感系數(shù)很大、直流電阻不計(jì)的線圈,D1,D2是兩個(gè)完全相同的電燈,E是內(nèi)阻不計(jì)的電源。t=0時(shí)刻,閉合開(kāi)關(guān)S,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后,電路達(dá)到穩(wěn)定,t1時(shí)刻斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S。I1,I2分別表示通過(guò)電燈D1和D2中的電流,規(guī)定圖中箭頭所示方向?yàn)殡娏髡较?以下各圖中能定性描述電流I隨時(shí)間t變化關(guān)系的是(AC)解析:當(dāng)S閉合時(shí),L的自感作用會(huì)阻礙其中的電流變大,電流從D1流過(guò);當(dāng)L的阻礙作用變小時(shí),L中的電流變大,D1中的電流變小至零;D2中的電流為電路總電流,電流流過(guò)D1時(shí),電路總電阻較大,電流較小,當(dāng)D1中電流為零時(shí),電流流過(guò)L與D2,總電阻變小,電流變大至穩(wěn)定;當(dāng)S再斷開(kāi)時(shí),D2馬上熄滅,D1與L組成回路,由于L的自感作用,D1慢慢熄滅,電流反向且減小;綜上所述知選項(xiàng)A,C正確。1.(2019·全國(guó)Ⅲ卷,14)楞次定律是下列哪個(gè)定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的具體體現(xiàn)(D)A.電阻定律 B.庫(kù)侖定律C.歐姆定律 D.能量守恒定律解析:楞次定律指感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的原磁場(chǎng)的磁通量的變化,這種阻礙作用做功將其他形式的能轉(zhuǎn)變?yōu)楦袘?yīng)電流的電能,所以楞次定律的阻礙過(guò)程實(shí)質(zhì)上就是能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程,選項(xiàng)D正確。2.(2018·全國(guó)Ⅰ卷,19)(多選)如圖,兩個(gè)線圈繞在同一根鐵芯上,其中一線圈通過(guò)開(kāi)關(guān)與電源連接,另一線圈與遠(yuǎn)處沿南北方向水平放置在紙面內(nèi)的直導(dǎo)線連接成回路。將磁針懸掛在直導(dǎo)線正上方,開(kāi)關(guān)未閉合時(shí)小磁針處于靜止?fàn)顟B(tài)。下列說(shuō)法正確的是(AD)A.開(kāi)關(guān)閉合后的瞬間,小磁針的N極朝垂直紙面向里的方向轉(zhuǎn)動(dòng)B.開(kāi)關(guān)閉合并保持一段時(shí)間后,小磁針的N極指向垂直紙面向里的方向C.開(kāi)關(guān)閉合并保持一段時(shí)間后,小磁針的N極指向垂直紙面向外的方向D.開(kāi)關(guān)閉合并保持一段時(shí)間再斷開(kāi)后的瞬間,小磁針的N極朝垂直紙面向外的方向轉(zhuǎn)動(dòng)解析:根據(jù)安培定則,開(kāi)關(guān)閉合時(shí)鐵芯上產(chǎn)生水平向右的磁場(chǎng)。根據(jù)楞次定律,直導(dǎo)線上將產(chǎn)生由南向北的電流,根據(jù)安培定則,直導(dǎo)線上方的磁場(chǎng)垂直紙面向里,故小磁針的N極朝垂直紙面向里的方向轉(zhuǎn)動(dòng),A正確;開(kāi)關(guān)閉合并保持一段時(shí)間后,直導(dǎo)線上沒(méi)有感應(yīng)電流,故小磁針的N極指北,B,C錯(cuò)誤;開(kāi)關(guān)閉合并保持一段時(shí)間再斷開(kāi)后的瞬間,根據(jù)楞次定律,直導(dǎo)線上將產(chǎn)生由北向南的電流,這時(shí)直導(dǎo)線上方的磁場(chǎng)垂直紙面向外,故小磁針N極朝垂直紙面向外的方向轉(zhuǎn)動(dòng),D正確。3.(2018·全國(guó)Ⅲ卷,20)(多選)如圖(a),在同一平面內(nèi)固定有一長(zhǎng)直導(dǎo)線PQ和一導(dǎo)線框R,R在PQ的右側(cè)。導(dǎo)線PQ中通有正弦交流電i,i的變化如圖(b)所示,規(guī)定從Q到P為電流正方向。導(dǎo)線框R中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(AC)A.在t=QUOTET4時(shí)為零B.在t=QUOTET2時(shí)改變方向C.在t=QUOTET2時(shí)最大,且沿順時(shí)針?lè)较駾.在t=T時(shí)最大,且沿順時(shí)針?lè)较蚪馕?在t=QUOTET4時(shí),交流電圖線斜率為0,即磁場(chǎng)變化率為0,由E==QUOTEΔBΔtS知,E=0,選項(xiàng)A正確;在t=QUOTET2和t=T時(shí),圖線斜率最大,磁場(chǎng)的變化率最大,則在t=QUOTET2和t=T時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大。在QUOTET4到QUOTET2之間,電流由Q到P減弱,導(dǎo)線在R處產(chǎn)生垂直紙面向里的磁場(chǎng),且磁場(chǎng)減弱,由楞次定律知,R中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)沿順時(shí)針?lè)较?同理可判斷在QUOTET2到QUOTE3T4時(shí),R中電動(dòng)勢(shì)也為順時(shí)針?lè)较?在QUOTE34T到T時(shí),R中電動(dòng)勢(shì)為逆時(shí)針?lè)较?選項(xiàng)C正確,B,D錯(cuò)誤。4.(2018·全國(guó)Ⅱ卷,17)如圖,導(dǎo)體軌道OPQS固定,其中PQS是半圓弧,Q為半圓弧的中點(diǎn),O為圓心。軌道的電阻忽略不計(jì)。OM是有一定電阻、可繞O轉(zhuǎn)動(dòng)的金屬桿,M端位于PQS上,OM與軌道接觸良好?？臻g存在與半圓所在平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B。現(xiàn)使OM從OQ位置以恒定的角速度逆時(shí)針轉(zhuǎn)到OS位置并固定(過(guò)程Ⅰ);再使磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小以一定的變化率從B