浙江省高中物理 第四章 電磁感應 第4課時 習題課：楞次定律和法拉第電磁感應定律的應用課件 新人教版選修32.ppt

第4課時習題課 楞次定律和法拉第電磁感應定律的應用 一 楞次定律的應用方法1 增反減同 法 感應電流的磁場 總是阻礙引起感應電流的磁通量 原磁場磁通量 的變化 1 當原磁場磁通量增加時 感應電流的磁場與原磁場方向相反 2 當原磁場磁通量減少時 感應電流的磁場方向與原磁場方向相同 口訣記為 增反減同 例1 如圖1所示 一根條形磁鐵自左向右穿過一個閉合螺線管 則電路中 圖1a 始終有感應電流自a向b流過電流表gb 始終有感應電流自b向a流過電流表gc 先有a g b方向的感應電流 后有b g a方向的感應電流d 將不會產(chǎn)生感應電流 解析當條形磁鐵進入螺線管的時候 閉合線圈中的磁通量增加 當條形磁鐵穿出螺線管時 閉合線圈中的磁通量減少 根據(jù)增反減同可知 感應電流的方向先為a g b 后為b g v 選項c正確 答案c 跟蹤訓練1 如圖2所示 aoc是光滑的金屬軌道 ao沿豎直方向 oc沿水平方向 pq是一根金屬直桿立在導軌上 直桿從圖示位置由靜止開始在重力作用下運動 運動過程中q端始終在oc上 空間存在著垂直紙面向外的勻強磁場 則在pq桿滑動的過程中 下列判斷正確的是 圖2a 感應電流的方向始終是由p qb 感應電流的方向先是由p q 后是由q p c pq受磁場力的方向垂直于桿向左d pq受磁場力的方向先垂直于桿向右 后垂直于桿向左解析在pq桿滑動的過程中 桿與導軌所圍成的三角形面積先增大后減小 三角形poq內(nèi)的磁通量先增大后減小 由 增反減同 法可知 感應電流的磁場方向先向里后向外 感應電流的方向先由p q 后由q p b項正確 a項錯誤 再由pq中電流方向及左手定則可判斷c d項錯誤 答案b 2 來拒去留 法 導體與磁場相對運動產(chǎn)生電磁感應現(xiàn)象時 產(chǎn)生的感應電流的導體受到磁場的安培力 這個安培力會 阻礙 相對運動 口訣記為 來拒去留 圖3a 向右擺動b 向左擺動c 靜止d 無法判定解析根據(jù)產(chǎn)生感應電流的導體所受安培力阻礙相對運動的 來拒去留 法判斷知 銅環(huán)的運動情況是向右擺動 故選項a正確 答案a 例2 如圖3所示 當磁鐵突然向銅環(huán)運動時 銅環(huán)的運動情況是 跟蹤訓練2 如圖4所示 閉合導體環(huán)固定 條形磁鐵s極向下以初速度v0沿過導體環(huán)圓心的豎直線下落并穿過導體環(huán) 不計空氣阻力 下列關(guān)于導體環(huán)中感應電流方向 俯視 和條形磁鐵加速度的說法正確的是 a 感應電流方向先順時針再逆時針b 感應電流方向一直沿順時針方向c 靠近導體環(huán)時條形磁鐵加速度小于gd 遠離導體環(huán)時條形磁鐵加速度大于g 圖4 解析從 阻礙磁通量變化 來看 原磁場方向向上 磁感應強度大小是先增后減 感應電流產(chǎn)生的磁場方向先向下后向上 感應電流方向先順時針后逆時針 選項a正確 b錯誤 從 阻礙相對運動 來看 先排斥后吸引 條形磁鐵加速度都小于g 選項c正確 d錯誤 答案ac 3 增縮減擴 法當閉合電路中有感應電流產(chǎn)生時 閉合電路的各部分導線就會受到安培力作用 會使閉合電路的面積有變化 或有變化趨勢 1 若原磁通量增加 則通過減小有效面積起到阻礙的作用 2 若原磁通量減小 則通過增大有效面積起到阻礙的作用 口訣記為 增縮減擴 溫馨提示本方法適用于磁感線單方向穿過閉合回路的情況 例3 如圖5所示 在載流直導線近旁固定有兩平行光滑導軌a b 導軌與直導線平行且在同一水平面內(nèi) 在導軌上有兩可自由滑動的導體ab和cd 當載流直導線中的電流逐漸增強時 導體ab和cd的運動情況是 a 一起向左運動b 一起向右運動c ab和cd相向運動 相互靠近d ab和cd相背運動 相互遠離解析當載流直導線中的電流逐漸增強時 穿過閉合回路的磁通量增大 根據(jù) 增縮減擴 法可知 導體ab和cd所圍的面積減小 則兩者相向運動 故選項c正確 答案c 圖5 跟蹤訓練3 2017 寧波效實中學模擬考試 一種具有獨特屬性的新型合金能夠?qū)崮苤苯愚D(zhuǎn)化為電能 具體而言 只要略微提高溫度 這種合金會從非磁性合金變成強磁性合金 從而在環(huán)繞它的線圈中產(chǎn)生電流 其簡化模型如圖6所示 m為圓柱形合金材料 n為線圈 套在圓柱形合金材料上 線圈的半徑大于合金材料的半徑 現(xiàn)對m進行加熱 假設(shè)m變?yōu)閺姶判院辖饡r 磁感線在m內(nèi)沿軸線方向 則 圖6 a n中將產(chǎn)生逆時針方向的電流b n中將產(chǎn)生順時針方向的電流c n線圈有收縮的趨勢d n線圈有擴張的趨勢解析當對m加熱使其溫度升高時 m從非磁性合金變?yōu)閺姶判院辖?穿過n的磁通量增加 根據(jù) 增縮減擴 法可知 n有擴張的趨勢才能使穿過n的磁通量減少 選項c錯誤 選項d正確 由于不知m的磁場方向 故不能判斷n中感應電流的方向 選項a b錯誤 答案d 4 增離減靠 法 發(fā)生電磁感應現(xiàn)象時 通過什么方式來 阻礙 原磁通量的變化要根據(jù)具體情況而定 可能是阻礙導體的相對運動 也可能是改變線圈的有效面積 還可能是通過遠離或靠近變化的磁場源來阻礙原磁通量的變化 1 若原磁通量增加 則通過遠離磁場源起到阻礙的作用 2 若原磁通量減小 則通過靠近磁場源起到阻礙的作用 口訣記為 增離減靠 例4 一長直鐵芯上繞有一固定線圈m 鐵芯右端與一木質(zhì)圓柱密接 木質(zhì)圓柱上套有一閉合金屬環(huán)n n可在木質(zhì)圓柱上無摩擦移動 m連接在如圖7所示的電路中 其中r為滑動變阻器 e1和e2為直流電源 s為單刀雙擲開關(guān) 下列情況中 可觀測到n向左運動的是 圖7 a 在s斷開的情況下 s向a閉合的瞬間b 在s斷開的情況下 s向b閉合的瞬間c 在s已向a閉合的情況下 將r的滑片向c端移動時d 在s已向a閉合的情況下 將r的滑片向d端移動時解析金屬環(huán)n向左運動 根據(jù) 增離減靠 法可知 穿過n的磁通量在減小 說明線圈m中的電流在減小 故選項c正確 答案c 跟蹤訓練4 如圖8所示 導軌間的磁場方向垂直于紙面向里 當導體棒mn在導軌上水平向右加速滑動時 正對電磁鐵a的圓形金屬環(huán)b中 導體棒切割磁感線速度越大 感應電流越大 a 有感應電流 且b被a吸引b 無感應電流c 可能有 也可能沒有感應電流d 有感應電流 且b被a排斥解析mn向右加速滑動 mn中的電流大小在逐漸變大 電磁鐵a的磁場逐漸增強 根據(jù) 增離減靠 法可知 b環(huán)中有感應電流 且b被a排斥 故d正確 a b c錯誤 答案d 圖8 二 法拉第電磁感應定律的應用 圖9 答案c 跟蹤訓練5 在范圍足夠大 方向豎直向下的勻強磁場中 b 0 2t 有一水平放置的光滑框架 寬度為l 0 4m 如圖10所示 框架上放置一質(zhì)量為0 05kg 電阻為1 的金屬桿cd 框架電阻不計 若cd桿以恒定加速度a 2m s2 由靜止開始做勻變速直線運動 則 圖10 1 在5s內(nèi)平均感應電動勢是多少 2 第5s末 回路中的電流多大 3 第5s末 作用在cd桿上的水平外力多大 答案 1 0 4v 2 0 8a 3 0 164n 2 電磁感應過程中通過導體截面的電荷量 例6 在勻強磁場中 有一個接有電容器的導線回路 如圖11所示 已知電容c 30 f 回路的長和寬分別為l1 5cm l2 8cm 磁場變化率為5 10 2t s 則 a 電容器帶電荷量為2 10 9cb 電容器帶電荷量為4 10 9cc 電容器帶電荷量為6 10 9cd 電容器帶電荷量為8 10 9c 圖11 答案c 跟蹤訓練6 如圖12所示 將直徑為d 電阻為r的閉合金屬環(huán)從勻強磁場b中拉出 求這一過程 圖12 1 磁通量的改變量 2 通過金屬環(huán)某一截面的電荷量 3 電磁感應中的導體轉(zhuǎn)動切割磁感線問題 如圖13所示 長為l的金屬棒ab 繞b端在垂直于勻強磁場的平面內(nèi)以角速度 勻速轉(zhuǎn)動 磁感應強度大小為b ab棒所產(chǎn)生的感應電動勢大小可用下面兩種方法推出 圖13 方法一 棒上各處速率不同 故不能直接用公式e blv求 由v r可知 棒上各點的線速度跟半徑成正比 故可用棒的中點的速度作為平均切割速度代入公式計算 例7 如圖14 直角三角形金屬框abc放置在勻強磁場中 磁感應強度大小為b 方向平行于ab邊向上 當金屬框繞ab邊以角速度 逆時針轉(zhuǎn)動時 已知bc邊的長度為l 下列判斷正確的是 a 金屬框中無電流b 金屬框中電流方向沿abcac ubc bl2 圖14 答案a 跟蹤訓練7 一個電阻是r 半徑為r的單匝線圈放在磁感應強度為b的勻強磁場中 如圖15所示 若以線圈的直徑為軸旋轉(zhuǎn)180 則在此過程中 導線橫截面上通過的電荷量為 答案c 圖15 1 如圖16所示 a b為大小 形狀均相同且內(nèi)壁光滑 用不同材料制成的圓筒 豎直固定在相同高度 兩個相同的條形磁鐵 同時從a b上端管口同一高度無初速度同時釋放 穿過a管的條形磁鐵比穿過b管的條形磁鐵先落到地面 下面關(guān)于兩管的制作材料的描述可能的是 圖16 a a管是用塑料制成的 b管是用銅制成的b a管是用鋁制成的 b管是用膠木制成的c a管是用膠木制成的 b管是用塑料制成的d a管是銅制成的 b管是用塑料制成的解析如果圓筒是用金屬材料制成的 當條形磁鐵進入和離開筒口位置時都會產(chǎn)生感應電流 磁鐵和圓筒之間有力的作用 阻礙其產(chǎn)生相對運動 故落地較晚 如果筒由絕緣材料制成 則不會產(chǎn)生感應電流 兩者之間沒有力的作用 磁鐵做自由落體運動通過圓筒 用時較少 先落地 答案a 2 如圖17所示 圓環(huán)形導體線圈a平放在水平桌面上 在a的正上方固定一豎直螺線管b 二者軸線重合 螺線管與電源和滑動變阻器連接成如圖所示的電路 若將滑動變阻器的滑片p向下滑動 下列表述正確的是 a 線圈a中將產(chǎn)生俯視逆時針方向的感應電流b 穿過線圈a的磁通量變小c 線圈a有擴張的趨勢d 線圈a對水平桌面的壓力fn將增大 圖17 解析若將滑動變阻器的滑片p向下滑動 螺線管b中電流增大 根據(jù)楞次定律和安培定則 線圈a中將產(chǎn)生俯視逆時針方向的感應電流 穿過線圈a的磁通量變大 線圈a有縮小和遠離線圈b的趨勢 線圈a對水平桌面的壓力fn將增大 選項b c錯誤 a d正確 答案ad 3 如圖18所示 在空間存在著豎直向下的勻強磁場 磁感應強度為