6.AD [根据楞次定律,感应电流的效果是总要阻碍产生感应电流的原因,本题中“原P、Q可通过缩小面积的方式进行阻碍,因”是回路中磁通量的增加,故可得A正确.由“来拒去留”得回路电流受到向下的力的作用,由牛顿第三定律知磁铁受向上的作用力,所以磁铁的加速度小于g,选A、D.]
思维提升
1.磁通量的大小与线圈匝数无关.磁通量的变化量为末态磁通量减初态磁通量,即:ΔΦ=Φ2-Φ1.
2.无论回路是否闭合.只要穿过线圈平面的磁通量发生变化,线圈中就产生感应电动势,产生感应电动势的那部分导体就相当于电源.
3.楞次定律的理解:①感应电流的磁场起阻碍作用;②阻碍原磁通量的变化;③阻碍不是阻止,最终要发生变化;④阻碍的形式:“来拒去留”“增反减同”
4.导线切割磁感线用右手定则来进行判断:
伸开右手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内,让磁感线从掌心进入,并使拇指指向导线运动的方向,这时四指所指的方向就是感应电流的方向.
【核心考点突破】
例1 B [由楞次定律可知,在线框从右侧摆动到O点正下方的过程中,向上的磁通量在减小,感应电流的磁场与原磁场方向相同(即向上),再根据安培定则可以判断感应电流的方向沿a→d→c→b→a,同理,可知线框从O点正下方向左侧摆动的过程,电流方向沿a→d→c→b→a,故选B.]
[规范思维] (1)在判断感应电流的方向时,分析磁通量的变化只需看穿过平面的磁感线的条数即可,还要注意磁感线是从正面穿入还是从正面穿出(正面是为了分析问题事先选定的).
(2)根据楞次定律的基本含义,按步就班(一原二变三感四螺旋)解题一般不会出错.
例2 D [条形磁铁从线圈正上方等高快速经过时,通过线圈的磁通量先增加后减小.当通过线圈的磁通量增加时,为阻碍其增加,在竖直方向上线圈有向下运动的趋势,所以线圈受到的支持力大于重力,在水平方向上有向右运动的趋势;当通过线圈的磁通量减小时,为阻碍其减小,在竖直方向上线圈有向上运动的趋势,所以线圈受到的支持力小于重力,在水平方向上有向右运动的趋势.综上所述,线圈受到的支持力先大于重力后小于重力,运动趋势总是向右.]
[规范思维] 本题是根据楞次定律的第二种描述解题的.根据磁通量的增、减,利用阻碍相对运动来分析水平方向和竖直方向上安培力的方向.楞次定律的几种表述情况,都可归纳为阻碍产生感应电流的原因.
例3 BC [设PQ向右运动,用右手定则和安培定则判定可知穿过L1的磁感线方向向上.若PQ向右加速运动,则穿过L1的磁通量增加,用楞次定律判定可知通过MN的感应电流方向是N→M,对MN用左手定则判定,可知MN向左运动,可见A选项不正确.若PQ向右减速运动,则穿过L1的磁通量减少,用楞次定律判定可知通过MN的感应电流方向是M→N,对MN用左手定则判定,可知MN是向右运动,可见C正确.同理设PQ向左运动,用上述类似的方法可判定B正确,而D错误.]
[规范思维] 由导体运动分析产生感应电流的方向时用右手定则,由电流分析所受安培力的方向时,用左手定则.安培定则又称右手螺旋定则,用来判断电流产生的磁场方向,它们的作用及操作方法都不同,学习时要明确区分.
[针对训练]
1.D [①确定原磁场的方向:条形磁铁在穿入线圈的过程中,磁场方向向下. ②明确闭合回路中磁通量变化的情况:向下的磁通量增加.
③由楞次定律的“增反减同”可知:线圈中的感应电流产生的磁场方向向上. ④应用右手定则可以判断感应电流的方向为逆时针(俯视),即:电流的方向从b→G→a.
同理可以判断出条形磁铁穿出线圈的过程中,向下的磁通量减小,由楞次定律可得:线圈中将产生顺时针的感应电流(俯视),即:电流的方向从a→G→b.]
2.A [由于I减小,穿过闭合金属环的磁通量变小,通电螺线管在环a的轴线上,所以环通过缩小面积来阻碍原磁通量的减小,所以A正确.]
3.左 收缩
解析 变阻器滑片P向左移动,电阻变小,电流变大,根据楞次定律,感应电流的磁场方向与原电流的磁场方向相反,相互排斥,则金属环A将向左移动,因磁通量增大,金属环A有收缩的趋势.
4.B [直线电流的磁场离导线越远,磁感线越稀疏,故线圈在下落过程中磁通量一直减小,A错;由于上、下两边电流相等,上边磁场较强,线框所受合力不为零,C错;由于电磁感应,一部分机械能转化为电能,机械能减小,D错.]
思想方法总结
1.感应电流方向的判断方法:
方法一:右手定则(适用于部分导体切割磁感线) 方法二:楞次定律 楞次定律的应用步骤
2.(1)若导体不动,回路中磁通量变化,应该用楞次定律判断感应电流方向而不能用右手定则.
(2)若是回路中一部分导体做切割磁感线运动产生感应电流,用右手定则判断较为简单,用楞次定律进行判定也可以,但较为麻烦.
3.电磁感应现象、楞次定律等知识与生产、生活联系比较密切,如电磁阻尼现象、延时开关等.这类题目往往以生产、生活实践和高新技术为背景,提出问题,并要求学生用所学知识去解决问题.解决问题的关键是认真读题,弄清物理情景,建立正确的物理模型,再用相关的物理规律求解.
【课时效果检测】
1.AC [赫兹用实验证实了电磁波的存在,B错;安培发现了磁场对电流的作用规律;洛伦兹发现了磁场对运动电荷的作用规律,D错.]
2.D [当N极接近线圈的上端时,线圈中的磁通量增大,由楞次定律可知感应电流的方向,且流经R的电流为从b到a,电容器下极板带正电.]
3.B [此题利用楞次定律的第二种描述比较方便,导线ab向左滑动,说明回路中的磁通量在减小,即cd中的电流在减小,与电流的方向无关,故B正确.]
4.BC [S1断开时,A线圈中电流消失,磁通量减少,B线圈中产生感应电流,阻碍线圈中磁通量的减少,A错,B对;若断开S2,B线圈中无感应电流,磁通量立即减为零,不会有延时作用,C对,D错.]
5.D [在闭合开关的瞬间,铝环的磁通量增加,铝环产生感应电流,由楞次定律的第二种描述可知,铝环受到向上的安培力跳起一定高度,当保持开关闭合时,回路中电流不再增加,铝环中不再有感应电流,不再受安培力,将在重力作用下回落,所以A、B均错误;铝环回落后,断开开关时,铝环中因磁通量的变化产生感应电流,使铝环受到向下的安培力,不会再跳起,所以C错误,D正确.]
6.A [由楞次定律可知A正确.]
7.C [由楞次定律的第二种描述可知:只要线圈中电流增强,即穿过N的磁通量增加,
N就会受排斥而向右运动,只要线圈中电流减弱,即穿过N的磁通量减少,N就会受吸引而向左运动.故选项C正确.]
8.BC [欲使N产生顺时针方向的感应电流,感应电流的磁场方向应垂直纸面向里,由楞次定律可知有两种情况:一是M中有顺时针方向逐渐减小的电流,使其在N中的磁场方向向里,且磁通量在减小;二是M中有逆时针方向逐渐增大的电流,使其在N中的磁场方向向外,且磁通量在增大.因此,根据右手定则,对于前者,应使ab减速向右运动;对于后者,则应使ab加速向左运动.故应选B、C.]
9.AC [若线圈闭合,进入磁场时,由于产生感应电流,根据楞次定律可判断线圈相对传送带向后滑动,故A正确;若线圈不闭合,进入磁场时,不会产生感应电流,故线圈相对传送带不发生滑动,故B错误;从图中可以看出,第3个线圈是不合格线圈,C正确.]
10.(1)向右 (2)不 (3)向右 l-d11.v 解析 从线框进入磁场到完全离开磁场,只有线框bc边运动至磁场右边缘至ad边运动至磁场左边缘的过程中无感应电流.
此过程的位移为:l-d
l-d故线框中没有感应电流的时间为:t=v 12.见解析
解析 (1)用户正常用电时,a、b之间没有电压,因为双线绕成的初级线圈的两根导线中的电流总是大小相等、方向相反,穿过铁芯的磁通量总为零,副线圈中不会产生感应电动势.
(2)会断开,因为人站在地面上手误触火线,电流通过火线和人体流向大地,不通过零线,这样变压器的铁芯中就会有磁通量的变化,从而在副线圈中产生感应电动势,即a、b间有电压,脱扣开关就会断开.
易错点评
1.在第2题中,产生感应电流的是右边的线圈,它是电源. 许多同学误认为是电容器C在放电,使线圈中有电流,造成失误.
2.在第5题中,有同学往往认为通电线圈好似一个电动机,只要它通电,就能使铝环停在一定高度,属于没有真正理解电磁感应现象.真正的现象应是:闭合瞬间,铝环跳起,电流稳定后,铝环是落下的,当电键断开时,是不会跳起的.
3.在第8题中,注意思维的顺序,分清谁是原因——ab的加、减速运动,谁是结果——N中产生感应电流.
4.在第11题中,一定要注意条件:l>d.