課時(shí)分層作業(yè)二十八電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律(45分鐘100分)【基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)題組】一、選擇題(本題共10小題,每小題6分,共60分。1～7小題為單選題,8～10小題為多選題)1.如圖所示,A為通電線圈,電流方向如圖所示,B、C為與A在同一平面內(nèi)的兩同心圓,ΦB、ΦC分別為通過兩圓面的磁通量的大小,下列判斷正確的是 ()A.ΦB=ΦC B.ΦB>ΦCC.ΦB<ΦC D.無法判斷【解析】選B。根據(jù)右手螺旋定則,結(jié)合磁場的特點(diǎn)可得,線圈A中產(chǎn)生的磁場的方向垂直向外,而外部則垂直向里;磁通量可看成穿過線圈的磁感線條數(shù),由于線圈A中產(chǎn)生的磁場的方向垂直向外,而外部則垂直向里,當(dāng)線圈的面積越大時(shí),則相互抵消的越多,因此穿過線圈B的磁通量大,線圈C的磁通量小,故B正確,A、C、D錯(cuò)誤。2.(2018·長沙模擬)如圖所示,一個(gè)金屬圓環(huán)水平放置在豎直向上的勻強(qiáng)磁場中,若要使圓環(huán)中產(chǎn)生如箭頭所示方向的瞬時(shí)感應(yīng)電流,下列方法可行的是 ()A.使勻強(qiáng)磁場均勻增大B.使圓環(huán)繞水平軸ab如圖轉(zhuǎn)動(dòng)30°C.使圓環(huán)繞水平軸cd如圖轉(zhuǎn)動(dòng)30°D.保持圓環(huán)水平并使其繞過圓心的豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)【解析】選A。根據(jù)楞次定律可知,若勻強(qiáng)磁場均勻增大,通過圓環(huán)的磁通量增大,將產(chǎn)生從上向下看為順時(shí)針方向的感應(yīng)電流,電流方向與圖中方向相符,故A項(xiàng)正確;使圓環(huán)繞水平軸ab如圖轉(zhuǎn)動(dòng)30°或者使圓環(huán)繞水平軸cd如圖轉(zhuǎn)動(dòng)30°,通過圓環(huán)的磁通量都將減小,產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向與圖中所示的相反,故B、C項(xiàng)錯(cuò)誤;保持圓環(huán)水平并使其繞過圓心的豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng),通過圓環(huán)的磁通量不改變,不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,故D項(xiàng)錯(cuò)誤。3.(2018·贛州模擬)如圖所示,有一個(gè)銅盤,輕輕撥動(dòng)它,能長時(shí)間地繞轉(zhuǎn)軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)。如果在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)把蹄形磁鐵的兩極放在銅盤邊緣,但并不與銅盤接觸,我們將觀察到的現(xiàn)象是 ()A.銅盤的轉(zhuǎn)動(dòng)不受磁鐵的影響B(tài).銅盤的轉(zhuǎn)動(dòng)能持續(xù)更長時(shí)間C.銅盤能在較短的時(shí)間內(nèi)停止D.由于磁鐵的影響,銅盤會(huì)反向轉(zhuǎn)動(dòng)【解析】選C。當(dāng)銅盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),切割磁感線,產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢,由于電路閉合,則出現(xiàn)感應(yīng)電流,處于磁場中的部分圓盤會(huì)受到安培力作用,此力阻礙銅盤轉(zhuǎn)動(dòng),使得銅盤能在較短的時(shí)間內(nèi)停止,故C正確,A、B、D錯(cuò)誤。4.(2018·漳州模擬)長直導(dǎo)線與矩形線框abcd處在同一平面中靜止不動(dòng),如圖甲所示。長直導(dǎo)線中通以大小和方向都隨時(shí)間做周期性變化的電流,it圖象如圖乙所示。規(guī)定沿長直導(dǎo)線向上的電流為正方向。關(guān)于最初一個(gè)周期內(nèi)矩形線框中感應(yīng)電流的方向,下列說法正確的是 ()A.由順時(shí)針方向變?yōu)槟鏁r(shí)針方向B.由逆時(shí)針方向變?yōu)轫槙r(shí)針方向C.由順時(shí)針方向變?yōu)槟鏁r(shí)針方向,再變?yōu)轫槙r(shí)針方向D.由逆時(shí)針方向變?yōu)轫槙r(shí)針方向,再變?yōu)槟鏁r(shí)針方向【解析】選D。據(jù)圖乙可知,在四分之一周期內(nèi),電流變大,據(jù)右手螺旋定則可知,矩形線圈所處的磁場垂直紙面向里變大,即導(dǎo)致穿過線圈中的磁通量增大,由楞次定律可知,產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針;同理分析可知,在T4～34T時(shí)間內(nèi),矩形線圈產(chǎn)生的電流方向?yàn)轫槙r(shí)針;在34T～T時(shí)間內(nèi)矩形線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針;故A、B、C【加固訓(xùn)練】某實(shí)驗(yàn)小組用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來驗(yàn)證楞次定律。當(dāng)條形磁鐵自上而下穿過固定線圈時(shí),通過電流計(jì)的感應(yīng)電流的方向是 ()A.a→G→bB.先a→G→b,后b→G→aC.b→G→aD.先b→G→a,后a→G→b【解析】選D。當(dāng)條形磁鐵沿固定線圈的中軸線自上至下經(jīng)過固定線圈時(shí),穿過線圈的磁通量向下,且先增加后減小,根據(jù)楞次定律,感應(yīng)電流的磁場總是阻礙磁通量的變化,故感應(yīng)電流的磁場先向上后向下,故感應(yīng)電流先逆時(shí)針后順時(shí)針(俯視),故A、B、C錯(cuò)誤,D正確。5.(2018·蚌埠模擬)A為水平放置的膠木圓盤,在其側(cè)面均勻分布著負(fù)電荷,在A的正上方用絕緣絲線懸掛一個(gè)金屬圓環(huán)B,使B的環(huán)面水平且與圓盤面平行,其軸線與膠木盤A的軸線OO′重合,如圖所示?，F(xiàn)使膠木盤A由靜止開始繞其軸線OO′按箭頭所示方向加速轉(zhuǎn)動(dòng),則 ()A.金屬環(huán)B的感應(yīng)電流方向與箭頭所示方向相同,絲線受到的拉力減小B.金屬環(huán)B的感應(yīng)電流方向與箭頭所示方向相同,絲線受到的拉力增大C.金屬環(huán)B的感應(yīng)電流方向與箭頭所示方向相反,絲線受到的拉力減小D.金屬環(huán)B的感應(yīng)電流方向與箭頭所示方向相反,絲線受到的拉力增大【解析】選A。膠木盤A由靜止開始繞其軸線OO′按箭頭所示方向加速轉(zhuǎn)動(dòng),形成環(huán)形電流;環(huán)形電流的大小增大,根據(jù)右手螺旋定則可知,通過B線圈的磁通量向下,且增大;根據(jù)楞次定律可知,金屬環(huán)B中的感應(yīng)電流方向與箭頭所示方向相同;再根據(jù)楞次定律的另一種表述,引起的機(jī)械效果阻礙磁通量的增大,知金屬環(huán)的面積有縮小的趨勢,且有向上的運(yùn)動(dòng)趨勢,所以絲線的拉力減小。故A正確,B、C、D錯(cuò)誤。6.如圖,金屬環(huán)A用絕緣輕繩懸掛,與長直螺線管共軸,并位于其左側(cè)。若變阻器的滑片P向左移動(dòng),則 ()A.金屬環(huán)A向左運(yùn)動(dòng),同時(shí)向外擴(kuò)張B.金屬環(huán)A向左運(yùn)動(dòng),同時(shí)向里收縮C.金屬環(huán)A向右運(yùn)動(dòng),同時(shí)向外擴(kuò)張D.金屬環(huán)A向右運(yùn)動(dòng),同時(shí)向里收縮【解析】選B。變阻器滑片P向左移動(dòng),電阻變小,電流變大,據(jù)楞次定律,感應(yīng)電流的磁場方向與原電流磁場方向相反,故相互排斥,則金屬環(huán)A將向左運(yùn)動(dòng),因磁通量增大,金屬環(huán)A有收縮趨勢,故A、C、D錯(cuò)誤,B正確?！炯庸逃?xùn)練】如圖所示,當(dāng)條形磁鐵沿線圈軸線ab從左向右穿過線圈的過程中,線圈受到的磁場力方向 ()A.始終向左 B.始終向右C.先向左后向右 D.先向右后向左【解析】選A。由楞次定律的相對(duì)運(yùn)動(dòng)角度來分析,則由“來拒去留”可知,當(dāng)磁鐵靠近時(shí),線圈受到水平向左的安培力;當(dāng)遠(yuǎn)離時(shí),線圈受到水平向左的安培力,故線圈受到的作用力方向始終向左,故A正確,B、C、D錯(cuò)誤。7.(2018·鄭州模擬)如圖所示,用一根硬導(dǎo)線做成一個(gè)面積為S的正方形線框,把線框的右半部分置于勻強(qiáng)磁場中,磁場方向垂直紙面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,ab為線框的一條對(duì)稱軸。則 ()A.若磁感應(yīng)強(qiáng)度B增大,線框具有擴(kuò)張的趨勢B.若線框繞ab轉(zhuǎn)動(dòng),會(huì)產(chǎn)生逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流C.若線框繞ab以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng),則產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的表達(dá)式為BSωsinωtD.將線框沿垂直磁場方向勻速拉出的過程中,若拉力增大為原來的兩倍,則安培力的功率增大為原來的四倍【解析】選D。磁場方向垂直紙面向里,穿過線框的磁通量增大,根據(jù)楞次定律,感應(yīng)電流的磁場為了阻礙磁通量的增加,線框有收縮的趨勢,故A項(xiàng)錯(cuò)誤;若線框繞ab轉(zhuǎn)動(dòng),穿過線框的磁通量減小,根據(jù)楞次定律可以知道,產(chǎn)生的感應(yīng)電流為順時(shí)針方向,故B項(xiàng)錯(cuò)誤;若線框繞ab以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng),線框有一半在磁場中,則產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的表達(dá)式為e=12BSωsinωt,故C項(xiàng)錯(cuò)誤;線框勻速拉出,則拉力等于安培力,故F安=BIL,其中I=BLvR,拉力加倍,故速度v加倍,故安培力的功率P=F安v,則安培力的功率增大為原來的四倍,故8.下列圖中表示閉合電路中的一部分導(dǎo)體ab在磁場中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的情景,導(dǎo)體ab上的感應(yīng)電流方向?yàn)閎→a的是 ()【解析】選B、C、D。ab棒順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),運(yùn)用右手定則:磁感線穿過手心,拇指指向順時(shí)針方向,則導(dǎo)體ab上的感應(yīng)電流方向?yàn)閍→b,故A項(xiàng)錯(cuò)誤;ab向紙外運(yùn)動(dòng),運(yùn)用右手定則時(shí),磁感線穿過手心,拇指指向紙外,則知導(dǎo)體ab上的感應(yīng)電流方向?yàn)閎→a,故B項(xiàng)正確;穿過回路的磁通量減小,由楞次定律知,回路中感應(yīng)電流方向由b→a→d→c,則導(dǎo)體ab上的感應(yīng)電流方向?yàn)閎→a,故C項(xiàng)正確;ab棒沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動(dòng),由右手定則判斷知導(dǎo)體ab上的感應(yīng)電流方向?yàn)閎→a,故D項(xiàng)正確。9.航母上飛機(jī)彈射起飛利用的電磁驅(qū)動(dòng)原理如圖所示。當(dāng)固定線圈上突然通過直流電流時(shí),線圈左側(cè)的金屬環(huán)被彈射出去,現(xiàn)在線圈左側(cè)同一位置,先后放上用橫截面積相等的銅和鋁導(dǎo)線制成形狀、大小相同的兩個(gè)閉合環(huán),電阻率ρ銅<ρ鋁,則合上開關(guān)S的瞬間 ()A.從右側(cè)看,環(huán)中產(chǎn)生沿逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流B.銅環(huán)受到的安培力大于鋁環(huán)受到的安培力C.若將金屬環(huán)置于線圈的右側(cè),環(huán)將向右彈射D.電池正負(fù)極調(diào)換后,金屬環(huán)仍能向左彈射【解析】選B、C、D。線圈中電流為左側(cè)流入,磁場方向?yàn)橄蛴?在閉合開關(guān)的過程中,磁場變強(qiáng),則由楞次定律可以知道,感應(yīng)電流由右側(cè)看為順時(shí)針,故A項(xiàng)錯(cuò)誤;因?yàn)殂~環(huán)的電阻較小,故銅環(huán)中感應(yīng)電流較大,故銅環(huán)受到的安培力要大于鋁環(huán),故B項(xiàng)正確;若環(huán)放在線圈右方,根據(jù)“來拒去留”可得,環(huán)將向右運(yùn)動(dòng),故C項(xiàng)正確;電池正負(fù)極調(diào)換后,金屬環(huán)受力向左,故仍將向左彈出,故D項(xiàng)正確。10.等離子體氣流由左方連續(xù)以速度v0射入P1和P2兩板間的勻強(qiáng)磁場中,ab直導(dǎo)線與P1、P2相連接,線圈A與直導(dǎo)線cd連接。線圈A內(nèi)有如圖乙所示的變化磁場,且磁場B的正方向規(guī)定為向左,如圖甲所示,則下列敘述正確的是 ()A.0～1s內(nèi)ab、cd導(dǎo)線互相排斥B.1～2s內(nèi)ab、cd導(dǎo)線互相吸引C.2～3s內(nèi)ab、cd導(dǎo)線互相排斥D.3～4s內(nèi)ab、cd導(dǎo)線互相吸引【解題指導(dǎo)】解答本題應(yīng)注意以下兩點(diǎn):(1)明確ab、cd導(dǎo)線中產(chǎn)生電流的原理,ab導(dǎo)線中產(chǎn)生的電流是磁流體發(fā)電,cd導(dǎo)線中產(chǎn)生的電流是電磁感應(yīng)現(xiàn)象。(2)電流之間的相互作用:同向電流相互吸引,反向電流相互排斥?！窘馕觥窟xB、C。由左側(cè)電路可以判斷ab中電流方向由a到b;由右側(cè)電路及圖乙可以判斷,0～2s內(nèi)cd中電流為由c到d,跟ab中電流同向,因此ab、cd相互吸引,故A項(xiàng)錯(cuò)誤,B項(xiàng)正確;2～4s內(nèi)cd中電流為由d到c,跟ab中電流反向,因此ab、cd相互排斥,故C項(xiàng)正確、D項(xiàng)錯(cuò)誤。二、計(jì)算題(本題共2小題,共20分。需寫出規(guī)范的解題步驟)11.(8分)在如圖所示的電路中,在閉合和斷開開關(guān)S時(shí),電流計(jì)G的指針有什么變化?該題中兩個(gè)線圈所組成的電路彼此不通,L2中的電流是如何產(chǎn)生的?這種現(xiàn)象在工作和生活中有哪些應(yīng)用?【解析】當(dāng)L1中電流發(fā)生變化時(shí)產(chǎn)生變化的磁場,該磁場經(jīng)過L2時(shí),在L2中發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象,所以在開關(guān)通斷時(shí)電流表均有示數(shù);原因是兩線圈中產(chǎn)生了互感現(xiàn)象;互感現(xiàn)象可以把能量由一個(gè)電路傳到另一個(gè)電路。電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用包括:變壓器就是利用互感現(xiàn)象制成的,在電力工程和電子電路中,互感現(xiàn)象有時(shí)會(huì)影響電路的正常工作,這時(shí)要求設(shè)法減小電路間的互感。答案:見解析12.(12分)(2018·唐山模擬)電吉他是利用電磁感應(yīng)原理工作的一種樂器。如圖所示為電吉他的擴(kuò)音器的原理圖,在金屬弦的下方放置有一個(gè)連接到放大器的螺線管。一條形磁鐵固定在管內(nèi),當(dāng)撥動(dòng)金屬弦后,螺線管內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,經(jīng)一系列轉(zhuǎn)化后可將電信號(hào)轉(zhuǎn)為聲音信號(hào)。(1)金屬弦的作用類似“研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”實(shí)驗(yàn)中鐵芯的作用,則被撥動(dòng)后靠近螺線管的過程中,通過放大器的電流方向?yàn)?以圖象為準(zhǔn),選填“向上”或“向下”)。

(2)(多選)下列說法正確的是。

A.金屬弦上下振動(dòng)的周期越大,螺線管內(nèi)感應(yīng)電流的方向變化也越快B.金屬弦上下振動(dòng)過程中,經(jīng)過相同位置時(shí)速度越大,螺線管中感應(yīng)電動(dòng)勢也越大C.電吉他通過擴(kuò)音器發(fā)出的聲音隨感應(yīng)電流強(qiáng)度增大而變響,增減螺線管匝數(shù)會(huì)起到調(diào)節(jié)音量的作用D.電吉他通過擴(kuò)音器發(fā)出的聲音頻率和金屬弦振動(dòng)頻率相同【解析】(1)金屬弦靠近螺線管時(shí),線圈中磁場變強(qiáng),根據(jù)楞次定律可得通過放大器的電流方向?yàn)橄蛳隆?2)選B、C、D。電吉他通過擴(kuò)音器發(fā)出的聲音頻率與感應(yīng)電流的頻率相同,即與金屬弦振動(dòng)頻率相同,故A錯(cuò)誤,D正確;感應(yīng)電動(dòng)勢的大小與磁通量的變化率有關(guān),與線圈匝數(shù)有關(guān),故B、C正確。答案:(1)向下(2)B、C、D【加固訓(xùn)練】如圖所示是家庭用的“漏電保護(hù)器”的關(guān)鍵部分的原理圖,其中P是一個(gè)變壓器鐵芯,入戶的兩根電線(火線和零線)采用雙線繞法,繞在鐵芯的一側(cè)作為原線圈,然后再接入戶內(nèi)的用電器。Q是一個(gè)脫扣開關(guān)的控制部分(脫扣開關(guān)本身沒有畫出,它是串聯(lián)在如圖所示左邊的火線和零線上,開關(guān)斷開時(shí),用戶的供電被切斷),Q接在鐵芯另一側(cè)副線圈的兩端a、b之間,當(dāng)a、b間沒有電壓時(shí),Q使得脫扣開關(guān)閉合,當(dāng)a、b間有電壓時(shí),脫扣開關(guān)立即斷開,使用戶斷電。(1)用戶正常用電時(shí),a、b之間有沒有電壓?為什么?(2)如果某人站在地面上,手誤觸火線而觸電,脫扣開關(guān)是否會(huì)斷開?為什么?【解析】(1)用戶正常用電時(shí),a、b之間沒有電壓,因?yàn)殡p線繞成的初級(jí)線圈的兩根導(dǎo)線中的電流總是大小相等、方向相反,穿過鐵芯的磁通量總為零,副線圈中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。(2)會(huì)斷開,因?yàn)槿苏驹诘孛嫔鲜终`觸火線,電流通過火線和人體流向大地,不通過零線,這樣變壓器的鐵芯中就會(huì)有磁通量的變化,從而在副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢,即a、b間有電壓,脫扣開關(guān)就會(huì)斷開。答案:見解析【能力拔高題組】1.(8分)如圖所示,在同一水平面內(nèi)有兩根光滑平行金屬導(dǎo)軌MN和PQ,在兩導(dǎo)軌之間豎直放置通電螺線管,ab和cd是放在導(dǎo)軌上的兩根金屬棒,它們分別放在螺線管的左右兩側(cè),保持開關(guān)閉合,最初兩金屬棒處于靜止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭向左滑動(dòng)時(shí),兩根金屬棒與導(dǎo)軌構(gòu)成的回路中感應(yīng)電流方向(俯視圖)及ab、cd兩棒的運(yùn)動(dòng)情況是 ()A.感應(yīng)電流為順時(shí)針方向,兩棒相互靠近B.感應(yīng)電流為順時(shí)針方向,兩棒相互遠(yuǎn)離C.感應(yīng)電流為逆時(shí)針方向,兩棒相互靠近D.感應(yīng)電流為逆時(shí)針方向,兩棒相互遠(yuǎn)離【解析】選D。當(dāng)變阻器滑片向左滑動(dòng)時(shí),電路的電流變大,根據(jù)安培定則可知線圈中垂直于導(dǎo)軌向下的磁場增加,穿過兩棒所圍成的閉合回路的磁通量變大,根據(jù)楞次定律可得,線框abdc產(chǎn)生逆時(shí)針方向感應(yīng)電流,ab棒和cd棒中的電流方向