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2015届一轮课件9-1 电磁感应现象 楞次定律


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第1讲

电磁感应现象

楞次定律

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电磁感应现象 1.电磁感应现象

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当穿过闭合电路的磁通量发生变化时,电路中有感应电

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流 产生的现象.
2.产生感应电流的条件 (1)条件:穿过闭合电路的磁通量 发生变化 . (2)特例:闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线 运动.
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感应电流方向的判断 1.楞次定律 (1)内容:感应电流的磁场总要阻碍 引起感应电流的磁通

量 的变化.
(2)适用范围:一切电磁感应现象. 2.右手定则 (1)内容: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. (2)适用情况:导体 切割磁感线 产生感应电流.
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1.某学生做观察电磁感应现象的实验,将电流表、线圈 A 和 B、蓄电池、开关用导线连接成如图 9-1-1 所示的实 验电路,当他接通、断开开关时,电流表的指针都没有偏转, 其原因是( )

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图 9-1-1
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A.开关位置接错
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B.电流表的正、负极接反 C.线圈 B 的接头 3、4 接反 D.蓄电池的正、负极接反

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【解析】

题图所示开关的连接不能控制含有电源的电

路中电流的通断.而本实验的内容之一就是用来研究在开关 通断瞬间,电流的有无是否导致磁场发生变化,进而产生感 应电流的情况.因而图中接法达不到目的.关键是开关没有 起到控制电源接通、断开的作用,开关应串联到电源和导线 1、2 之间.

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【答案】

A





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2. (2014· 宿州一中检测)某磁场磁感线如图 9-1-2,有 一铜线圈自 A 处落至 B 处,在下落过程中,自上向下看,线 圈中的感应电流方向是( )
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图 9-1-2

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A.始终顺时针 B.先顺时针再逆时针 C.始终逆时针 D.先逆时针再顺时针 【解析】 由题图可知,磁场方向向上,线圈下落过程 中,穿过线圈的磁通量先增加后减小,由楞次定律知,感应 电流的磁场方向先向下后向上,所以线圈中感应电流的方向 先沿顺时针再沿逆时针,B 正确.
【答案】 B
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3.(多选)如图是验证楞次定律实验的示意图,竖直放置 的线圈固定不动,将磁铁从线圈上方插入或拔出,线圈和电 流表构成的闭合回路中就会产生感应电流.各图中分别标出 了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的 感应电流的方向的情况,其中表示正确的是( )

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【解析】 先根据楞次定律“来拒去留”判断线圈的 N 极和 S 极.A 中线圈上端为 N 极,B 中线圈上端为 N 极,C 中线圈上端为 S 极,D 中线圈上端为 S 极,再根据安培定则 确定感应电流的方向,A、B 错误,C、D 正确.

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【答案】

CD

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4. (多选)(2014· 重庆一中质检)在北半球, 地磁场的水平分 量由南向北,竖直分量竖直向下.北京平安大街上,如图 9 -1-3, 某人骑车从东往西行驶, 则下列说法正确的是( )
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图 9-1-3 A.自行车左车把的电势比右车把的电势高

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B.自行车左车把的电势比右车把的电势低 C.图中辐条 AB 此时 A 端比 B 端的电势高 D.图中辐条 AB 此时 A 端比 B 端的电势低
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【解析】

从东往西,车把切割地磁场的竖直分量,由

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右手定则知左车把电势高,而辐条切割水平分量,B 端电势 高,即 A、D 正确.

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【答案】

AD

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电磁感应现象发生的条件

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1.磁通量的物理意义 (1)磁通量可以理解为穿过某一面积的磁感线的条数. (2)同一平面,当它跟磁场方向垂直时,磁通量最大;当 它跟磁场方向平行时,磁通量为零;当正向穿过线圈平面的 磁感线条数和反向穿过的一样多时,磁通量为零.

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2.磁通量发生变化的三种常见情况 (1)磁场强弱不变,回路面积改变. (2)回路面积不变,磁场强弱改变. (3)回路面积和磁场强弱均不变,但二者的相对位置发生 改变.

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(2013· 南昌二中质检)现将电池组、滑动变阻器、 带铁芯的线圈 A、线圈 B、电流计及电键如图 9-1-4 所示 连接.下列说法中正确的是( )
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图 9-1-4

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A.电键闭合后,线圈 A 插入或拔出都会引起电流计指 针偏转 B.线圈 A 插入线圈 B 中后,电键闭合和断开的瞬间电
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流计指针均不会偏转 C.电键闭合后,滑动变阻器的滑片 P 匀速滑动,会使 电流计指针静止在中央零刻度 D.电键闭合后,只有滑动变阻器的滑片 P 加速滑动, 电流计指针才能偏转

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【审题指导】 能够引起线圈 B 中磁通量发生变化的因 素有三点: (1)电键的闭合和断开. (2)电键闭合后,线圈 A 插入或拔出. (3)电键闭合后,滑片 P 左、右滑动.

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【解析】 电键闭合后,线圈 A 插入或拔出都会引起穿 过线圈 B 的磁通量发生变化,从而电流计指针偏转,选项 A 正确;线圈 A 插入线圈 B 中后,电键闭合和断开的瞬间,线
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圈 B 的磁通量会发生变化, 电流计指针会偏转, 选项 B 错误; 电键闭合后,滑动变阻器的滑片 P 无论匀速滑动还是加速滑 动, 都会导致线圈 A 的电流发生变化, 线圈 B 的磁通量变化, 电流计指针都会发生偏转,选项 C、D 错误.

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【答案】

A





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【迁移应用】 1.(多选)(2013· 长沙一中检测)如图 9-1-5 所示,绕在 铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和电键组成闭合回路,在 铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环 A,下列各种情况中铜 环 A 中有感应电流的是( )
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图 9-1-5
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A.线圈中通以恒定的电流
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B.通电过程中,使变阻器的滑片 P 做匀速移动 C.通电过程中,使变阻器的滑片 P 做加速移动 D.将电键突然断开的瞬间

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【解析】 线圈中通以恒定的电流,铜环 A 中磁通量不 变, 铜环 A 中没有感应电流,A 错; 变阻器的滑片 P 做匀速、 加速移动时,线圈中电流变化,铜环 A 中磁通量发生变化, 铜环 A 中有感应电流,B、C 对;将电键突然断开的瞬间, 线圈中电流变为零,铜环 A 中的磁通量发生变化,铜环 A 中 有感应电流,D 对.

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【答案】 BCD





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楞次定律的理解和应用
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2.楞次定律的使用步骤

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(多选)(2013· 海南高考)如图 9-1-6,在水平光 滑桌面上,两相同的矩形刚性小线圈分别叠放在固定的绝缘 矩形金属框的左右两边上,且每个小线圈都各有一半面积在 金属框内.在金属框接通逆时针方向电流的瞬间( )

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图 9-1-6
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A.两小线圈会有相互靠拢的趋势 B.两小线圈会有相互远离的趋势 C.两线圈中感应电流都沿顺时针方向 D.左边小线圈中感应电流沿顺时针方向,右边小线圈
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中感应电流沿逆时针方向 【审题指导】 解答本题时应注意理解以下两点: (1)楞次定律中“阻碍”的含义是阻碍原磁通量的变化, 阻碍导体的相对运动. (2)要能根据安培定则判断出穿过两个小线圈的磁通量 的变化情况.
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【解析】

金属框接通电流的瞬间,两个小线圈的磁通

量均增大,根据楞次定律,为了阻碍磁通量的增大,它们必
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须相互远离,选项 A 错误,B 正确;由环形电流的磁场分布 规律知两小线圈中原磁场方向均垂直纸面向外,根据“增反 减同”原则得 C 正确,D 错误.

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【答案】 BC

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楞次定律的推广应用 推广表述:感应电流的效果总是阻碍产生感应电流的原

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因.其具体方式为: (1)阻碍原磁通量的变化——“增反减同”. (2)阻碍相对运动——“来拒去留”. (3)使线圈面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”. (4)阻碍原电流的变化(自感现象)——“增反减同”.

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【迁移应用】 ● 阻 碍 磁 通 量 的 变 化 ——“增反减同” 2.两个大小不同的绝缘金属 圆环如图 9-1-7 所示叠放在一 起,小圆环有一半面积在大圆环 内,当大圆环通上顺时针方向电 流的瞬间,小圆环中感应电流的 方向是( )
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图 9-1-7





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A.顺时针方向
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B.逆时针方向 C.左半圆顺时针,右半圆逆时针 D.无感应电流

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【解析】 根据安培定则知,当大圆环中电流为顺时针 方向时,圆环所在平面内的磁场是垂直于纸面向里的,而环 外的磁场方向垂直于纸面向外,虽然小圆环在大圆环里外的
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面积一样,但环里磁场比环外磁场要强,净磁通量还是垂直 于纸面向里.由楞次定律知,感应电流的磁场阻碍向里方向 的磁通量的增强,应垂直于纸面向外,再由安培定则得出小 圆环中感应电流的方向为逆时针方向,B 选项正确.

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【答案】 B





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●阻碍相对运动——“来拒去留” 3.如图 9-1-8 所示,两个相同的轻质铝环套在一根水 平光滑绝缘杆上,当一条形磁铁向左运动靠近两环时,两环 的运动情况是( )

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图 9-1-8





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A.同时向左运动,间距增大
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B.同时向左运动,间距减小 C.同时向右运动,间距减小 D.同时向右运动,间距增大

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【解析】

当条形磁铁向左靠近两环时,两环中的磁通

量都增加.根据楞次定律,两环的运动都要阻碍磁铁相对环 的运动,即阻碍“靠近”,那么两环都向左运动.又由于两 环中的感应电流方向相同,两环相互吸引,因而两环间距离 要减小,故选项 B 正确.
【答案】 B

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三定则及一定律的综合应用

1.规律比较 基本现象 运动电荷、电流产生磁场 磁场对运动电荷、电流的作用力 电磁 部分导体切割磁感线运动 感应 闭合回路磁通量的变化 应用的定则或定律 安培定则 左手定则 右手定则 楞次定律

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2.应用区别 关键是抓住因果关系: (1)因电而生磁(I→B)→安培定则. (2)因动而生电(v、B→I)→右手定则.
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(3)因电而受力(I、B→F 安)→左手定则. 3.相互联系 (1)应用楞次定律,一般要用到安培定则; (2)研究感应电流受到的安培力,一般先用右手定则确定 电流方向,再用左手定则确定安培力的方向,有时也可以直 接应用楞次定律的推论确定.
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(多选)如图 9-1-9 所示, 两个线圈套在同一个 铁芯上,线圈的绕向在图中已经标出.左线圈连着平行导轨 M 和 N,导轨电阻不计,在导轨垂直方向上放着金属棒 ab, 金属棒处在垂直于纸面向外的匀强磁场中,下列说法中正确 的是( )
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图 9-1-9
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A.当金属棒 ab 向右匀速运动时,a 点电势高于 b 点,c 点电势高于 d 点 B.当金属棒 ab 向右匀速运动时,b 点电势高于 a 点,c
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点与 d 点等电势 C.当金属棒 ab 向右加速运动时,b 点电势高于 a 点,c 点电势高于 d 点 D.当金属棒 ab 向右加速运动时,b 点电势高于 a 点,d 点电势高于 c 点

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【审题指导】 解答本题首先要明确磁场的方向,再假 设能形成闭合电路,然后用右手定则判断感应电流的电流方 向,从而判断电势的高低端.
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【解析】

本题考查了楞次定律及右手定则.当金属棒

向右匀速运动而切割磁感线时, 金属棒产生恒定感应电动势, 由右手定则判断电流方向为 a→b.根据电流从电源(ab 相当于 电源)正极流出沿外电路回到电源负极的特点, 可以判断 b 点 电势高于 a 点.又左线圈中的感应电动势恒定,则感应电流 也恒定,所以穿过右线圈的磁通量保持不变,不产生感应电 流.
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当 ab 向右做加速运动时,由右手定则可推断 φb>φa,电 流沿逆时针方向.又由 E=Blv 可知 ab 导体两端的 E 不断增 大,那么左边电路中的感应电流也不断增大,由安培定则可 判断它在铁芯中的磁感线方向是沿逆时针方向的,并且场强
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不断增强,所以右边电路线圈中向上的磁通量不断增加.由 楞次定律可判断右边电路的感应电流方向应沿逆时针,而在 右线圈组成的电路中,感应电动势仅产生在绕在铁芯上的那 部分线圈上.把这个线圈看做电源,由于电流是从 c 沿内电 路(即右线圈)流向 d,因此 d 点电势高于 c 点.

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【答案】 BD
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【迁移应用】 4. (多选)如图 9-1-10 所示, 水平放置的两条光滑轨道上有可自 由移动的金属棒 PQ、MN,当 PQ 在外力的作用下运动时,MN 在磁 场力的作用下向右运动,则 PQ 所 做的运动可能是( )
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图 9-1-10

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A.向右加速运动 C.向右减速运动
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B.向左加速运动 D.向左减速运动

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【解析】 当 PQ 向右运动时,用右手定则可判定 PQ 中感应电流的方向是由 Q→P,由安培定则可知穿过 L1 的磁 场方向是自下而上的;若 PQ 向右加速运动,则穿过 L1 的磁 通量增加,用楞次定律可以判断流过 MN 的感应电流是从
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N→M 的,用左手定则可判定 MN 受到向左的安培力,将向 左运动,可见选项 A 错误;若 PQ 向右减速运动,流过 MN 的感应电流方向、感应电流所受的安培力的方向均将反向, MN 向右运动,所以选项 C 是正确的.同理可判断 B 项是正 确的,D 项是错误的,本题正确的选项应是 B、C.

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【答案】 BC
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失分点:对题意理解不准确导致错误

(2013 年 2 月 28 日湖北武汉调研)如图 9-1-11 是生产中常用的一种延时继电器的示意图,铁芯上有两个线 圈 A 和 B,线圈 A 跟电源连接,线圈 B 的两端接在一起,构 成一个闭合回路.下列说法中正确的是( )

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图 9-1-11
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A.闭合开关 S 时,B 中产生图示方向的感应电流 B.断开开关 S 时,B 中产生与图示方向相反的感应电

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流 C.断开开关 S 时,电磁铁会继续吸住衔铁 D 一小段时 间 D.断开开关 S 时,弹簧 K 立即将衔铁 D 拉起

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【失误原因分析】 (1)不理解楞次定律中“阻碍”的物理意义.认为阻碍就 是相反,在判断感应电流方向时出现错误. (2)不理解“延时”的原理,在判断继电器工作状态时出
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现错误.

【解析】 闭合开关 S 时,由楞次定律知,B 中产生与 图示方向相反的感应电流,选项 A 错误.断开开关 S 时,B 中磁通量变化产生与图示方向相同的感应电流,电磁铁会继 续吸住衔铁 D 一小段时间,选项 C 正确,B、D 错误.
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【答案】
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C

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【即学即用】 (多选)(2013· 唐山一中质检)如图 9-1-12 所示,通过水平绝 缘传送带输送完全相同的铜线圈,线圈等距离排列,且与传 送带以相同的速度匀速运动.为了检测出个别未闭合的不合
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格线圈,让传送带通过一固定的匀强磁场区域,磁场方向垂 直于传送带,根据穿过磁场后线圈间的距离,就能够检测出 不合格线圈,通过观察图形.判断下列说法正确的是( )

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图 9-1-12
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A.若线圈闭合,进入磁场时,线圈相对传送带向后滑 动

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B.若线圈不闭合,进入磁场时,线圈相对传送带向后 滑动 C.从图中可以看出,第 3 个线圈是不合格线圈 D.从图中可以看出,第 4 个线圈是不合格线圈

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【解析】 若线圈闭合进入磁场时,由于产生电磁感应 现象,根据楞次定律可判断闭合线圈相对传送带向后滑动,

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故 A 对,B 错;从图中可以看出,2、3 两线圈间距小,3、4 两线圈间距大,其余各线圈间距相同,说明第 3 个线圈相对 传送带没有滑动,第 3 个线圈是不合格线圈,C 对,D 错.

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【答案】

AC





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A 组 双基题组 1.如图所示,能产生感应电流的是( )

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【解析】

A 图中线圈没闭合,无感应电流;B 图中磁

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通量增大,有感应电流;C 图中导线在圆环的正上方,不论 电流如何变化,穿过线圈的磁感线相互抵消,磁通量恒为零, 也无感应电流;D 图中的磁通量恒定,无感应电流.故选 B.

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【答案】 B

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2. 如图 9-1-13 所示,螺线管 CD 的导线绕法不明, 当磁铁 AB 插入螺线管时,闭合电路中有图示方向的感应电 流产生,下列关于螺线管磁场极性的判断,正确的是( )
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图 9-1-13

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A.C 端一定是 N 极
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B.D 端一定是 N 极 C.C 端的极性一定与磁铁 B 端的极性相同 D.因螺线管的绕法不明,故无法判断极性

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【解析】 根据楞次定律的另一种表述:“感应电流的 效果总是阻碍引起感应电流的原因”,本题中螺线管中产生 感应电流的原因是磁铁 AB 的下降,为了阻碍该原因,感应
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电流的效果只能使磁铁与螺线管之间产生相斥的作用,即螺 线管的 C 端一定与磁铁的 B 端极性相同, 与螺线管的绕法无 关.但因为磁铁 AB 的 N、S 极性不明,所以螺线管 CD 的两 端极性也不能明确,所以 A、B、D 错,C 对.

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【答案】

C





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3.如图 9-1-14 所示,在一较大的有界匀强磁场上方 距磁场边界很近处有一闭合线圈,不计空气阻力,当闭合线 圈与磁场始终在同一竖直平面内,从上方下落穿过磁场的过 程中( )
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图 9-1-14





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A.进入磁场时加速度小于 g,离开磁场时加速度可能大 于 g,也可能小于 g B.进入磁场时加速度大于 g,离开时小于 g C.进入磁场和离开磁场,加速度都大于 g
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D.进入磁场和离开磁场,加速度都小于 g

【解析】 当线圈进入或离开磁场的过程中,穿过线圈 的磁通量发生变化,线圈中产生感应电流,根据楞次定律的 “阻碍”作用,“阻碍”线圈下落,所以加速度在此两过程 中均小于 g,故 D 项正确.
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【答案】
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D

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B 组 高考题组 4.(多选)(2013· 新课标全国卷Ⅱ)在物理学发展过程中, 观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用.下
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列叙述符合史实的是(

)

A.奥斯特在实验中观察到电流的磁效应,该效应揭示 了电和磁之间存在联系 B.安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相 似性,提出了分子电流假说
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C.法拉第在实验中观察到,在通有恒定电流的静止导 线附近的固定导线圈中,会出现感应电流 D.楞次在分析了许多实验事实后提出,感应电流应具 有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的 磁通量的变化

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【解析】

奥斯特发现了电流的磁效应,揭示了电和磁
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之间的关系,选项 A 正确;根据通电螺线管产生的磁场与条 形磁铁的磁场相似,安培提出了磁性是分子内环形电流产生

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的,即分子电流假说,选项 B 正确;法拉第提出的是电磁感 应定律,但恒定电流周围不产生感应电流,选项 C 错误;楞 次定律指出感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量 的变化,选项 D 正确.

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【答案】

ABD





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5. (2013· 上海高考)如图 9-1-15,通电导线 MN 与单匝 矩形线圈 abcd 共面,位置靠近 ab 且相互绝缘.当 MN 中电 流突然减小时,线圈所受安培力的合力方向( )
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图 9-1-15
A.向左 C.垂直纸面向外
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B.向右 D.垂直纸面向里

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【解析】 当 MN 中电流突然减小时, 单匝矩形线圈 abcd 垂直纸面向里的磁通量减小,根据楞次定律,单匝矩形线圈

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abcd 中产生的感应电流方向顺时针方向,由左手定则可知, 线圈所受安培力的合力方向向右,选项 B 正确.

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【答案】 B

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6.(2012· 北京高考)物理课上,老师做了一个奇妙的“跳 环实验”.如图 9-1-16,她把一个带铁芯的线圈 L、开关 S 和电源用导线连接起来后,将一金属套环置于线圈 L 上, 且使铁芯穿过套环.闭合开关 S 的瞬间,套环立刻跳起. 某同学另找来器材再探究此实验.他连接好电路,经重 复试验,线圈上的套环均未动.对比老师演示的实验,下列 四个选项中,导致套环未动的原因可能是( )

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图 9-1-16 A.线圈接在了直流电源上

B.电源电压过高 C.所选线圈的匝数过多 D.所用套环的材料与老师的不同
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【解析】 闭合开关 S,金属套环跳起,是因为 S 闭合 瞬间,穿过套环的磁通量发生变化,环中产生感应电流的缘 故.产生感应电流要具备两个条件:回路闭合和穿过回路的
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磁通量发生变化.只要连接电路正确,闭合 S 瞬间,就会造 成穿过套环磁通量变化,与电源的交直流性质、电压高低、 线圈匝数多少均无关.该同学实验失败,可能是套环选用了 非导电材料的缘故,故 D 选项正确.

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【答案】

D





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课时作业(二十六 )

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