2019屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 熱點題型 專題4.2 楞次定律的理解及應(yīng)用學(xué)案.doc

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專題4.2 楞次定律的理解及應(yīng)用 1. 楞次定律中“阻礙”的含義 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引起感應(yīng)電流的原因，列表說明如下： 內(nèi)容 例證 阻礙原磁通量變化—“增反減同” 阻礙相對運動——“來拒去留” 使回路面積有擴(kuò)大或縮小的趨勢——“增縮減擴(kuò)” 阻礙原電流的變化——“增反減同” 2. 利用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向 題型1 楞次定律的理解及應(yīng)用 【典例1】大小不等的兩導(dǎo)電圓環(huán)P、Q均固定于水平桌面，Q環(huán)位于P環(huán)內(nèi)。在兩環(huán)間的范圍內(nèi)存在方向豎直向下、大小隨時間均勻增強的勻強磁場B，則(　　) A.Q環(huán)內(nèi)有順時針方向的感應(yīng)電流 B.Q環(huán)內(nèi)有逆時針方向的感應(yīng)電流 C.P環(huán)內(nèi)有順時針方向的感應(yīng)電流 D.P環(huán)內(nèi)有逆時針方向的感應(yīng)電流 【答案】　D 【解析】　由楞次定律可知P環(huán)內(nèi)有逆時針方向的感應(yīng)電流，Q環(huán)內(nèi)沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生，故選項A、B、C錯誤，D正確。 【典例2】如圖所示，一水平放置的通以恒定電流的圓形線圈1固定，另一較小的圓形線圈2從線圈1的正上方下落，在下落過程中由線圈1的正上方下落到線圈1的正下方的過程中，從上往下看，線圈2中(　　) A．無感應(yīng)電流 B．有順時針方向的感應(yīng)電流 C．有先是順時針方向，后是逆時針方向的感應(yīng)電流 D．有先是逆時針方向，后是順時針方向的感應(yīng)電流 【答案】　C 【解析】　線圈1中恒定電流形成的磁場分布情況如圖所示． 當(dāng)線圈2從線圈1的正上方下落，并處于線圈1的上方時，磁感線向上，且磁通量增大，根據(jù)楞次定律知，線圈2中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場方向向下，由右手螺旋定則，俯視線圈2中感應(yīng)電流應(yīng)為順時針方向；同時，線圈2落至線圈1的正下方時，磁通量向上且是減小的，由楞次定律和右手螺旋定則，俯視線圈2中感應(yīng)電流應(yīng)為逆時針方向． 【跟蹤訓(xùn)練】 1.1831年法拉第把兩個線圈繞在一個鐵環(huán)上，A線圈與電源、滑動變阻器R組成一個回路，B線圈與開關(guān)S及電流計G組成另一個回路。如圖所示，通過多次實驗，法拉第終于總結(jié)出產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。關(guān)于該實驗下列說法正確的是(　　) A.閉合S的瞬間，G中有a→b的感應(yīng)電流 B.閉合S的瞬間，G中有b→a的感應(yīng)電流 C.閉合S后，R的滑片向左移動的過程，G中有a→b的感應(yīng)電流 D.閉合S后，R的滑片向左移動的過程，G中有b→a的感應(yīng)電流 【答案】　D 2.(多選)一個水平固定的金屬大圓環(huán)A，通有恒定的電流，方向如圖所示，現(xiàn)有一小金屬環(huán)B自A環(huán)上方落下并穿過A環(huán)，B環(huán)在下落過程中始終保持水平，并與A環(huán)共軸，那么在B環(huán)下落過程中(　　) A.B環(huán)中感應(yīng)電流方向始終與A環(huán)中電流方向相反 B.B環(huán)中感應(yīng)電流方向與A環(huán)中電流方向先相反后相同 C.經(jīng)過A環(huán)所在平面的瞬間，B環(huán)中感應(yīng)電流最大 D.經(jīng)過A環(huán)所在平面的瞬間，B環(huán)中感應(yīng)電流為零 【答案】　BD 題型2 楞次定律推論的應(yīng)用 【典例3】如圖所示，光滑固定導(dǎo)軌M、N水平放置，兩根導(dǎo)體棒P、Q平行放置在導(dǎo)軌上，形成一個閉合回路，一條形磁鐵從高處下落接近回路時(　　) A．P、Q將相互靠近 B．P、Q將相互遠(yuǎn)離 C．磁鐵的加速度仍為g D．磁鐵的加速度小于g 【答案】　AD 【解析】　方法一： 設(shè)磁鐵的下端為N極，如圖所示，根據(jù)楞次定律可判斷出P、Q中的感應(yīng)電流方向，根據(jù)左手定則可判斷P、Q所受安培力的方向，可見，P、Q將相互靠近。由于回路所受安培力的合力向下，由牛頓第三定律知，磁鐵將受到向上的反作用力，從而使加速度小于g。當(dāng)磁鐵的下端為S極時，根據(jù)類似的分析可得到相同的結(jié)論。故選項A、D正確。 方法二：根據(jù)楞次定律的另一種表述：感應(yīng)電流的效果總是要反抗產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因。本題中“原因”是回路中磁通量的增加，歸根結(jié)底是磁鐵靠近回路，“效果”便是阻礙磁通量的增加和磁鐵的靠近。所以，P、Q將互相靠近且磁鐵的加速度小于g，故選項A、D正確。 【典例4】如圖所示，兩個相同的輕質(zhì)鋁環(huán)套在一根水平光滑絕緣桿上，當(dāng)一條形磁鐵向左運動靠近兩環(huán)時，兩環(huán)的運動情況是(　　) A．同時向左運動，間距增大 B．同時向左運動，間距不變 C．同時向左運動，間距變小 D．同時向右運動，間距增大 【答案】　C 【跟蹤訓(xùn)練】 1. 如圖所示，絕緣光滑水平面上有兩個離得很近的導(dǎo)體環(huán)a、b。將條形磁鐵沿它們的正中向下移動(不到達(dá)該平面)，a、b將如何移動(　　) A.a、b將相互遠(yuǎn)離 B.a、b將相互靠近 C.a、b將不動 D.無法判斷 【答案】　A 【解析】　根據(jù)Φ＝BS，磁鐵向下移動過程中B增大，所以穿過每個環(huán)中的磁通量都增大，a、b中產(chǎn)生同方向的感應(yīng)電流，兩環(huán)間有斥力作用，所以a、b將相互遠(yuǎn)離。選項A正確。 2. 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、勻速經(jīng)過時，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(　　) 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.線圈中的電流方向始終不變 【答案】　A 桌面有向右運動趨勢，受到桌面向左的靜摩擦力。綜上可知，F(xiàn)N先大于mg，后小于mg，F(xiàn)f始終向左，故選項B、C錯誤，A正確；當(dāng)磁鐵靠近線圈時，穿過線圈向下的磁通量增加，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流從上向下看是逆時針方向；當(dāng)磁鐵遠(yuǎn)離線圈時，穿過線圈向下的磁通量減小，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流從上向下看是順時針方向，故選項D錯誤。 3. 如圖所示，圓環(huán)形導(dǎo)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b與電源、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)生沿順時針方向(俯視)的感應(yīng)電流 B.穿過線圈a的磁通量減小 C.線圈a有擴(kuò)張的趨勢 D.線圈a對水平桌面的壓力FN將增大 【答案】　D 【解析】　當(dāng)滑動變阻器的滑片P向下滑動時，螺線管中的電流將增大，使穿過線圈a的磁通量變大，選項B錯誤；由楞次定律可知，線圈a中將產(chǎn)生沿逆時針方向(俯視)的感應(yīng)電流，并且線圈a有縮小和遠(yuǎn)離螺線管的趨勢，線圈a對水平桌面的壓力FN將增大，故選項D正確，A、C錯誤。 題型3 楞次定律的應(yīng)用 【典例5】(2017全國卷Ⅰ，18)掃描隧道顯微鏡(STM)可用來探測樣品表面原子尺度上的形貌。為了有效隔離外界振動對STM的擾動，在圓底盤周邊沿其徑向?qū)ΨQ地安裝若干對紫銅薄板，并施加磁場來快速衰減其微小振動，如圖16所示。無擾動時，按下列四種方案對紫銅薄板施加恒磁場；出現(xiàn)擾動后，對于紫銅薄板上下及其左右振動的衰減最有效的方案是(　　) 圖16 【答案】　A 【跟蹤訓(xùn)練】 1. 磁懸浮高速列車在我國上海已投入運行數(shù)年。如圖所示就是磁懸浮的原理，圖中A是圓柱形磁鐵，B是用高溫超導(dǎo)材料制成的超導(dǎo)圓環(huán)。將超導(dǎo)圓環(huán)B水平放在磁鐵A上，它就能在磁力的作用下懸浮在磁鐵A的上方空中，則(　　) A.在B放入磁場的過程中，B中將產(chǎn)生感應(yīng)電流；當(dāng)穩(wěn)定后，感應(yīng)電流消失 B.在B放入磁場的過程中，B中將產(chǎn)生感應(yīng)電流；當(dāng)穩(wěn)定后，感應(yīng)電流仍存在 C.若A的N極朝上，B中感應(yīng)電流的方向為順時針方向(從上往下看) D.若A的N極朝上，B中感應(yīng)電流的方向為逆時針方向(從上往下看) 【答案】　BC 【解析】　在B放入磁場的過程中，穿過B的磁通量增加，B中將產(chǎn)生感應(yīng)電流，因為B是超導(dǎo)體，沒有電阻，所以感應(yīng)電流不會消失，故選項A錯誤，B正確；若A的N極朝上，在B放入磁場的過程中，磁通量增加，根據(jù)楞次定律可判斷B中感應(yīng)電流的方向為順時針，選項C正確，D錯誤。 2. 阿明有一個磁浮玩偶，其原理是利用電磁鐵產(chǎn)生磁性，讓具有磁性的玩偶穩(wěn)定地飄浮起來，其構(gòu)造如圖所示。若圖中電源的電壓固定，可變電阻為一可以隨意改變電阻大小的裝置，則下列敘述正確的是(　　) A.電路中的電源必須是交流電源 B.電路中的a端點須連接直流電源的負(fù)極 C.若增加環(huán)繞軟鐵的線圈匝數(shù)，可增加玩偶飄浮的最大高度 D.若將可變電阻的阻值調(diào)大，可減小玩偶飄浮的最大高度 【答案】　CD 3. 現(xiàn)代科學(xué)研究中常要用到高速電子，電子感應(yīng)加速器就是利用感生電場使電子加速的設(shè)備。如圖所示，上面為側(cè)視圖，上、下為電磁鐵的兩個磁極，電磁鐵線圈中電流的大小可以變化；下面為磁極之間真空室的俯視圖?，F(xiàn)有一電子在真空室中做圓周運動，從上往下看電子沿逆時針方向做加速運動。則下列判斷正確的是(　　) A.通入螺線管的電流在增強 B.通入螺線管的電流在減弱 C.電子在軌道中做圓周運動的向心力是電場力 D.電子在軌道中加速的驅(qū)動力是電場力 【答案】　AD 【解析】　從上往下看電子沿逆時針方向做加速運動，表明感應(yīng)電場沿順時針方向。圖示電磁鐵螺線管電流產(chǎn)生的磁場方向豎直向上，根據(jù)楞次定律和右手定則，當(dāng)磁場正在增強時，產(chǎn)生的感應(yīng)電場沿順時針方向，故選項A正確，B錯誤；電子所受感應(yīng)電場力方向沿切線方向，電子在軌道中做加速圓周運動是由電場力驅(qū)動的，選項C錯誤，D正確。 高考+模擬綜合提升訓(xùn)練 1.(2016海南，4)如圖，一圓形金屬環(huán)與兩固定的平行長直導(dǎo)線在同一豎直面內(nèi)，環(huán)的圓心與兩導(dǎo)線距離相等，環(huán)的直徑小于兩導(dǎo)線間距。兩導(dǎo)線中通有大小相等、方向向下的恒定電流。若(　　) A.金屬環(huán)向上運動，則環(huán)上的感應(yīng)電流方向為順時針方向 B.金屬環(huán)向下運動，則環(huán)上的感應(yīng)電流方向為順時針方向 C.金屬環(huán)向左側(cè)直導(dǎo)線靠近，則環(huán)上的感應(yīng)電流方向為逆時針方向 D.金屬環(huán)向右側(cè)直導(dǎo)線靠近，則環(huán)上的感應(yīng)電流方向為逆時針方向 【答案】　D 【解析】　根據(jù)楞次定律，當(dāng)金屬圓環(huán)上、下移動時，穿過圓環(huán)的磁通量不發(fā)生變化，故沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生，故選項A、B錯誤；當(dāng)金屬圓環(huán)向左移動時，則穿過圓環(huán)的磁場垂直紙面向外并且增強，根據(jù)楞次定律可以知道，產(chǎn)生的感應(yīng)電流為順時針，故選項C錯誤；當(dāng)金屬圓環(huán)向右移動時，則穿過圓環(huán)的磁場垂直紙面向里并且增強，根據(jù)楞次定律可以知道，產(chǎn)生的感應(yīng)電流為逆時針，故選項D正確。 2．（2019屆廣西高三年級畢業(yè)班百校大聯(lián)考） 圖示是研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)設(shè)計的防止電梯墜落的應(yīng)急安全裝置,在電梯轎廂上安裝上水久磁鐵,電梯的井壁上鋪設(shè)線圈,能在電梯突然墜落時減小對人員的傷害。關(guān)于該裝置,下列說法正確的是 A． 當(dāng)電梯突然墜落時,該安全裝置可起到阻礙電梯下落的作男 B． 當(dāng)電梯突然墜落時,該安全裝置可使電梯停在空中 C． 當(dāng)電梯墜落至永久磁鐵在圖示位置時,閉合線圈A、B中電流方向相同 D． 當(dāng)電梯墜落至永久磁鐵在圖示位置時,閉合線圈A、B都在阻礙電梯下落 【答案】AD 3．（2019屆江蘇省蘇州市高三期初調(diào)研測試） 如圖所示，現(xiàn)有一匝數(shù)為n，面積為S，總電阻為R的閉合線圈，垂直放置于一勻強磁場中，磁場的磁感應(yīng)強度B隨時間均勻增大，變化率，則　 A． 線圈中產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流 B． 線圈面積具有擴(kuò)張的趨勢 C． 線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為 D． 線圈中感應(yīng)電流的大小為 【答案】AD 【解析】根據(jù)楞次定律可知，線圈中產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流，由左手定則可知每一小段線圈都受到向里的安培力作用，則線圈面積具有收縮的趨勢，選項A正確，B錯誤；線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為，選項C錯誤；線圈中感應(yīng)電流的大小為，選項D正確；故選AD. 4．（2019屆浙江省溫州九校高三上學(xué)期10月第一次聯(lián)考） 如圖所示，是研究安培力的演示儀，把正方形導(dǎo)線框掛在彈簧秤的下面，導(dǎo)線框平面與紙面垂直。當(dāng)閉合開關(guān)時，導(dǎo)線框外側(cè)邊的電流向上（如圖所示），則下列說法正確的是（ ） A． 閉合開關(guān)時，彈簧秤的示數(shù)變小 B． 閉合開關(guān)后，當(dāng)滑動變阻器向右滑動時，彈簧秤的示數(shù)變大 C． 若僅變換電源的正負(fù)極后，閉合開關(guān)，彈簧秤的示數(shù)變小 D． 若僅把馬蹄形磁鐵重新放置，使開口向右，N極在上S極在下，線框?qū)⑹艿较蜃蟮陌才嗔? 【答案】C 【解析】A項：由圖可知，磁場方向向左，線框下邊中的電流方向向外，由左手定則可知，下邊受到的安培力方向向下，所示彈簧秤示數(shù)增大，故A錯誤； B項：閉合開關(guān)后，當(dāng)滑動變阻器向右滑動時，滑動變阻器接入電路中的電阻增大，通過線框的電流減小，線框下邊受到的安培力減小，彈簧秤示數(shù)減小，故B錯誤； C項：若僅變換電源的正負(fù)極后，線框下邊中的電流方向向里，由左手定則可知，下邊受到的安培力方向向上，所示彈簧秤示數(shù)變小，故C正確； D項：若僅把馬蹄形磁鐵重新放置，使開口向右，N極在上S極在下，，由左手定則可知，下邊受到的安培力方向向右，故D錯誤。 故應(yīng)選C。 5．（2019屆青島市高三9月份調(diào)研檢測） 如圖甲，A、B為兩個相同的環(huán)形線圈，共軸并靠近放置。若A線圈中通有如圖乙所示的變化電流i，則下列說法正確的是 A． t1到t2時間內(nèi)B線圈電流方向與A線圈內(nèi)電流方向相反 B． t1到t3時間內(nèi)B線圈電流方向一直沒有發(fā)生變化 C． t1時刻兩線圈間作用力最大 D． t2時刻兩線圈間作用力最大 【答案】B 以在t1到t3時間內(nèi)B線圈電流方向一直沒有發(fā)生變化，故B正確；由題意可知，在t1時刻，線圈A中的電流最大，而磁通量的變化率是最小的，所以線圈B感應(yīng)電流也是最小，因此兩線圈間作用力為零，故C錯誤；在t2時刻，線圈A中的電流最小，而磁通量的變化率是最大的，所以線圈B感應(yīng)電流也是最大，但A、B間的相互作用力最小，故D錯誤。所以B正確，ACD錯誤。 6．（2018云南省昭通市高三五校聯(lián)合測試（三）） M和N是繞在一個環(huán)形鐵芯上的兩個線圈，繞法和線路如圖所示．現(xiàn)將變阻器R1的滑片從a端逐漸向b端移動的過程中，對通過電阻R2的電流分析正確的是（　?。? A． R2中有電流，方向由c流向d B． R2中有電流，方向由d流向c C． R2中無電流，原因是R2回路沒有接外電源 D． R2中無電流，原因是N線圈沒有切割磁感線 【答案】A 7．（2018河北省磁縣滏濱中學(xué)高二下期末） 如圖所示，一根條形磁鐵自左向右穿過一個閉合線圈，則流過靈敏電流計的感應(yīng)電流方向是（　　） A． 先向左，再向右 B． 先向右，再向左 C． 始終向右 D． 始終向左 【答案】A 【解析】條形磁鐵從左向右進(jìn)入螺線管的過程中，原磁場方向向左，且磁通量在增加，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的磁場阻礙原磁場磁通量的變化，所以感應(yīng)電流的磁場向右，由安培定則，知感應(yīng)電流的方向順時針方向，即向左。條形磁鐵從左向右離開螺線管的過程中，原磁場方向向左，且磁通量在減少，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的磁場阻礙原磁場磁通量的變化，所以感應(yīng)電流的磁場向左，由安培定則，知感應(yīng)電流的方向逆時針方向，即向右，故A正確，B、C、D錯誤。故選A。 8．（2017-2018甘肅省隴南市徽縣第三中學(xué)高二上期末考試） 如圖所示，閉合線圈上方有一豎直放置的條形磁鐵當(dāng)磁鐵向下運動但未插入線圈內(nèi)部時，線圈中 A． 沒有感應(yīng)電流 B． 感應(yīng)電流的方向與圖中箭頭方向相反 C． 感應(yīng)電流的方向與圖中箭頭方向相同 D． 感應(yīng)電流的方向不能確定 【答案】C 9．（2018福建省福州市八縣（市）協(xié)作校高二下期末聯(lián)考） 如圖所示，A和B都是鋁環(huán)，環(huán)A是閉合的，環(huán)B是斷開的，兩環(huán)分別固定在一橫梁的兩端，橫梁可以繞中間的支點轉(zhuǎn)動。下列判斷正確的是( ) A． 用磁鐵的N極靠近A環(huán)，A環(huán)會有順時針方向的電流產(chǎn)生 B． 用磁鐵的N極靠近A環(huán)，A環(huán)會有逆時針方向的電流產(chǎn)生 C． 用磁鐵的N極靠近A環(huán)，A環(huán)會遠(yuǎn)離磁鐵 D． 用磁鐵的N極靠近B環(huán)，B環(huán)會遠(yuǎn)離磁鐵 【答案】BC 【解析】AB.用N極接近環(huán)A時，向里的磁通量最大，所以A環(huán)中感應(yīng)電流的磁場的方向向外，環(huán)A能產(chǎn)生逆時針的感應(yīng)電流，，故A錯誤，B正確； C. A環(huán)閉合，磁鐵插向A環(huán)時，產(chǎn)生感應(yīng)電流，環(huán)受力，A環(huán)會遠(yuǎn)離磁鐵。故C正確；故D. B環(huán)不閉合，磁鐵插向B環(huán)時，環(huán)內(nèi)不產(chǎn)生感應(yīng)電流，因此環(huán)不受到磁場的作用，橫桿不轉(zhuǎn)動，故D錯誤； 故選：BC 10．（2018山東省博興縣高二下期中考試） 如圖所示，在一固定的條形磁鐵上方有一鐵圈，讓鐵圈由靜止自由落下，若下落過程中鐵圈始終水平.不及空氣阻力.關(guān)于鐵圈下落過程下列說法正確的是（ ） A． 鐵圈下落到磁鐵中間位置時，加速度等于重力加速度 B． 鐵圈的加速度始終大于重力加速度 C． 整個下落過程中，鐵圈中的電流方向始終不變 D． 若把鐵圈換成塑料圈，下落相同高度所需的時間變短 【答案】AD 【解析】由楞次定律可知，感應(yīng)電流總是阻礙磁鐵間的相對運動，在鐵圈靠近磁鐵的過程中為阻礙鐵圈的靠近，線圈對磁鐵的作用力豎直向上，在線圈穿過磁鐵遠(yuǎn)離的過程中，為阻礙鐵圈的遠(yuǎn)離，磁鐵對線圈的作用力豎直向上，則在整個過程中，磁鐵對線圈的作用力始終豎直向上，加速度小于或等于g，當(dāng)鐵圈下落到磁鐵中間位置時，加速度等于重力加速度。故A正確，B錯誤；由圖示可知，在鐵圈下落過程中，穿過鐵圈的磁場方向向上，在鐵圈靠近磁鐵時，穿過鐵圈的磁通量變大，在鐵圈遠(yuǎn)離磁鐵時穿過鐵圈的磁通量減小，由楞次定律可知，從上向下看，鐵圈中的感應(yīng)電流先沿順時針方向，后沿逆時針方向，故C錯誤；若把鐵圈換成塑料圈，塑料圈中沒有電流，那么不會受到磁鐵的阻礙，下落相同高度所需的時間會變短。故D正確。故選AD。