第1节 电磁感应现象 楞次定律
[随堂检测]
1.如图所示,通有恒定电流的导线MN与闭合金属框共面,第一次将金属框由Ⅰ平移到Ⅱ,第二次将金属框绕cd边翻转到Ⅱ,设先后两次通过金属框的磁通量变化分别为ΔΦ1和ΔΦ2,则( )
A.ΔΦ1>ΔΦ2 C.ΔΦ1<ΔΦ2
B.ΔΦ1=ΔΦ2 D.不能判断
解析:选C.导体MN周围的磁场并非匀强磁场,靠近MN处的磁场强些,磁感线密一些,远离MN处的磁感线疏一些,当线框在Ⅰ位置时,穿过平面的磁通量为ΦI,当线框平移到Ⅱ位置时,磁通量为ΦⅡ,则磁通量的变化量为ΔΦ1=|ΦⅡ-ΦⅠ|=ΦⅠ-ΦⅡ.当线框翻转至Ⅱ位置时,磁感线相当于从“反面”穿过平面,则磁通量为-ΦⅡ,则磁通量的变化量是Δ
Φ2=|-ΦⅡ-ΦⅠ|=ΦⅠ+ΦⅡ,所以ΔΦ1<ΔΦ2.
2.(多选)(2024·宁波质检)下列情况能产生感应电流的是( )
A.如图甲所示,导体AB顺着磁感线运动 B.如图乙所示,条形磁铁插入或拔出线圈时
C.如图丙所示,小螺线管A插入大螺线管B中不动,开关S一直接通时
D.如图丙所示,小螺线管A插入大螺线管B中不动,开关S一直接通,当改变滑动变阻器的阻值时
解析:选BD.甲图中导体AB顺着磁感线运动,穿过闭合电路的磁通量没有发生变化,无感应电流,故选项A错误;乙图中条形磁铁插入线圈时,线圈中的磁通量增加,拔出时线圈中的磁通量减少,都有感应电流产生,故选项B正确;丙图中开关S一直接通,回路中为恒定电流,螺线管A产生的磁场稳定,螺线管B中的磁通量无变化,线圈中不产生感应电流,故选项C错误;丙图中开关S接通,滑动变阻器的阻值变化使闭合回路中的电流变化,螺线管A的磁场变化,螺线管B中的磁通量变化,线圈中产生感应电流,故选项D正确.
3.如图所示,甲是闭合铜线框,乙是有缺口的铜线框,丙是闭合的塑料线框,它们的正下方都放置一薄强磁铁,现将甲、乙、丙拿至相同高度H处同时释放(各线框下落过程中不翻转),则以下说法正确的是( )
A.三者同时落地
B.甲、乙同时落地,丙后落地 C.甲、丙同时落地,乙后落地 D.乙、丙同时落地,甲后落地
解析:选D.甲是铜线框,在下落过程中产生感应电流,所受的安培力阻碍它的下落,故所需的时间长;乙没有闭合回路,丙是塑料线框,故都不会产生感应电流,它们做自由落体运动,故D正确.
4.(2024·台州质检)在“研究电磁感应现象”实验中:
(1)首先要确定电流计指针偏转方向和电流方向间的关系.实验中所用电流计量程为100 μA,电源电动势为1.5 V,待选的保护电阻有:R1=100 kΩ,R2=1 kΩ,R3=10 Ω,应选用________作为保护电阻.
(2)实验中已得出电流计指针向右偏转时,电流是“+”接线柱流入的,那么在如图甲所示的装置中,若将条形磁铁S极朝下插入线圈中,则电流计的指针应向________偏转.
(3)在给出的实物图乙中,用实线作为导线将实验器材连成实验电路.
(4)将线圈L1插入L2中,合上开关.能使感应电流与原电流的绕行方向相同的实验操作是______.
A.插入软铁棒 C.使变阻器阻值变大
B.拔出线圈L1 D.断开开关
E1.54
解析:(1)为保护电流计安全,保护电阻最小阻值R==-6 Ω=1.5×10 Ω,
Ig100×10
因此保护电阻应选R1.
(2)将条形磁铁S极朝下插入线圈中,穿过线圈的磁场方向向上,磁通量增加,由楞次定律可知,感应电流从“+”接线柱流入电流计,电流计的指针应向右偏转.
(3)将线圈L2和电流计串联形成一个回路,将开关、滑动变阻器、电源、线圈L1串联而成另一个回路即可,实物图如图所
示.
(4)根据楞次定律可知,若使感应电流与原电流的绕行方向相同,则线圈L2中的磁通量应该减小,故拔出线圈L1,使变阻器阻值变大,断开开关均可使线圈L2中的磁通量减小,故A错误,B、C、D正确.
答案:(1)R1 (2)右 (3)如解析图 (4)BCD
5.(2024·台州月考)在“探究感应电流的方向与哪些因素有关”的实验中,请完成下列实验步骤:
(1)为弄清灵敏电流计指针摆动方向与电流方向的关系,可以使用一个已知正负极性的直流电源进行探究.某同学想到了多用电表内部某一
挡含有直流电源,他应选用多用电表的__________挡(选填“欧姆”“直流电流”“直流电压”“交流电流”或“交流电压”)对灵敏电流计进行测试.由实验可知当电流从正接线柱流入电流计时,指针向右摆动.
(2)该同学先将多用电表的红表笔接灵敏电流计的正接线柱,再将黑表笔________(选填“短暂”或“持续”)接灵敏电流计的负接线柱.若灵敏电流计的指针向左摆动,说明电流由电流计的________(选填“正”或“负”)接线柱流入灵敏电流计的.
(3)实验中该同学将磁铁某极从线圈上方向下插入线圈时,发现电流表的指针向左偏转,请在图中用箭头画出线圈电流方向,并用字母N、S标出磁铁的极性.
解析:(1)欧姆挡含有直流电源,故换到欧姆挡.
(2)试探性的,所以需要短暂接触,从上面可以知道当电流从正接线柱流入电流计时,指针向右摆动,现要使指针向左摆动,则应使电流从负接线柱流入灵敏电流计.
答案:(1)欧姆 (2)短暂 负 (3)如图
[课后达标]
一、选择题
1.(2024·湖州检测)如图所示,正方形线圈abcd位于纸面内,边长为L,匝数为N,过ab中点和cd中点的连线OO′恰好位于垂直纸面向里的匀强磁场的右边界上,磁感应强度为B,则穿过线圈的磁通量为( )
A.
BL2
2
B.
NBL2
2
C.BL D.NBL
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答案:A
2.物理课上,老师做了一个奇妙的“跳环实验”.如图,她把一