2020学年高中物理 第四章 电磁感应4.3 楞次定律

2020学年高中物理 第四章 电磁感应4.3 楞次定律

‎4.3 楞次定律 ‎ 课堂10分钟达标 ‎1.如图,一圆形金属环与两固定的平行长直导线在同一竖直平面内,环的圆心与两导线距离相等,环的直径小于两导线间距。两导线中通有大小相等、方向向下的恒定电流。若　(　　)‎ A.金属环向上运动,则环上的感应电流方向为顺时针方向 B.金属环向下运动,则环上的感应电流方向为顺时针方向 C.金属环向左侧直导线靠近,则环上的感应电流方向为逆时针方向 D.金属环向右侧直导线靠近,则环上的感应电流方向为逆时针方向 ‎【解析】选D。金属环向上或向下运动时穿过金属环的磁通量不变,由产生感应电流的条件可知选项A、B错误;金属环向左侧直导线靠近,穿过金属环的合磁通量向外并且增强,根据楞次定律可知,环上的感应电流方向为顺时针方向,选项C错误;金属环向右侧直导线靠近,穿过金属环的合磁通量向里并且增强,则环上的感应电流方向为逆时针方向,选项D正确。‎ ‎2.条形磁铁位于线圈L的正上方,N极朝下,灵敏电流计G、电容C与线圈L连成如图所示的电路。现使磁铁从静止开始加速下落,在N极接近线圈上端的过程中,流过G的电流方向和电容器极板的带电情况是　(　　)‎ A.从a到b,上极板带正电 B.从a到b,下极板带正电 C.从b到a,上极板带正电 D.从b到a,下极板带正电 ‎【解析】‎ 选D。当磁铁N极向下运动,导致穿过线圈的磁通量变大,且方向向下,则由楞次定律可得,线圈中产生感应电流的方向盘旋而下,螺线管下端相当于电源的正极,所以通过G的电流方向为从b到a,而电容器下极板则带正电。故选D。‎ ‎【补偿训练】‎ ‎(多选)如图,匀强磁场垂直于软导线回路平面,由于磁场发生变化,回路变为圆形。则该磁场　(　　)‎ A.逐渐增强,方向向外 B.逐渐增强,方向向里 C.逐渐减弱,方向向外 D.逐渐减弱,方向向里 ‎【解析】选C、D。回路变为圆形,面积增大,说明闭合回路的磁通量减少,所以磁场逐渐减弱,而磁场方向可能向外,也可能向里,故选项C、D正确。‎ ‎3.(2020·大同高二检测)在匀强磁场中放一电阻不计的平行金属导轨,导轨跟大线圈M相接,如图所示,导轨上放一根导线ab,磁感线垂直于导轨所在平面。欲使M所包围的小闭合线圈N产生顺时针方向的感应电流,则导线的运动可能是　‎ ‎(　　)‎ A.匀速向右运动　　　　　 　 B.减速向右运动 C.匀速向左运动 D.加速向右运动 ‎【解析】‎ 选B。导线匀速运动时,感应电动势不变,通过M的感应电流不变,通过N的磁通量不变,N中不产生感应电流,故A、C错误。导线向右切割磁感线,产生的电流顺时针流过M,速度减小,穿过N的磁通量减小,原磁场方向向里,所以感应电流磁场也向里,由安培定则可判断N上的感应电流为顺时针,B正确;当速度增大时,穿过N的磁通量增大,由安培定则判断,N上的感应电流为逆时针,D错误。‎ ‎4.(能力挑战题)磁感应强度为B的匀强磁场仅存在于边长为2l的正方形范围内,有一个电阻为R、边长为l的正方形导线框abcd,沿垂直于磁感线方向,以速度v匀速通过磁场,如图所示,从ab进入磁场时开始计时。‎ ‎(1)画出穿过线框的磁通量随时间变化的图象。‎ ‎(2)判断线框中有无感应电流。若有,请判断出感应电流的方向;若无,请说明理由。‎ ‎【解析】线框穿过磁场的过程可分为三个阶段:进入磁场阶段(只有ab边在磁场中)、在磁场中运动阶段(ab、cd两边都在磁场中)、离开磁场阶段(只有cd边在磁场中)。‎ ‎(1)①线框进入磁场阶段:t为0～,线框进入磁场中的面积与时间成正比,S=lvt,最后为Φ=BS=Bl2。‎ ‎②线框在磁场中运动阶段:t为 线框磁通量为Φ=Bl2,保持不变。‎ ‎③线框离开磁场阶段:t为线框磁通量线性减小,最后为零。‎ 磁通量随时间变化的图象如图所示:‎ ‎(2)线框进入磁场阶段,穿过线框的磁通量增加,线框中将产生感应电流。由右手定则可知,感应电流方向为逆时针方向。‎ 线框在磁场中运动阶段,穿过线框的磁通量保持不变,无感应电流产生。‎ 线框离开磁场阶段,穿过线框的磁通量减小,线框中将产生感应电流。由右手定则可知,感应电流方向为顺时针方向。‎ 答案:(1)见解析 ‎(2)线框进入磁场阶段,感应电流方向为逆时针方向;线框在磁场中运动阶段,无感应电流;线框离开磁场阶段,感应电流方向为顺时针方向。‎