【推荐】专题34 三定则一定律的综合应用-2017-2018学年高二物理专题提升之电学

【推荐】专题34 三定则一定律的综合应用-2017-2018学年高二物理专题提升之电学

一：专题概述 ‎1.楞次定律和左、右手定则的综合应用 楞次定律和右手定则用于判断感应电流的方向,左手定则用于判断磁场力的方向.楞次定律的应用步骤概括为“一原、二感、三电流”.右手定则是楞次定律的特例,用于判断导线在磁场中切割磁感线产生感应电流的情况.楞次定律的应用拓展为:‎ ‎(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”.‎ ‎2. 三个定则的比较:‎ 因 果 右手定则 导线在磁场中做 切割磁感线运动 产生感应电动势 左手定则 运动电荷或电流 受磁场力作用 安培定则 电流 产生磁场 ‎3．“三个定则与一个定律”的比较 名称 基本现象 应用的定则或定律 电流的磁 运动电荷、‎ 安培定则 效应 电流产生磁场 ‎(因电而生磁)‎ 洛伦兹力、‎ 安培力 磁场对运动电荷、‎ 电流有作用力 左手定则 ‎(因电而受力)‎ 电磁感应 部分导体做切 割磁感线运动 右手定则 ‎(因动而生电)‎ 闭合回路磁 通量变化 楞次定律 ‎(因磁而生电)‎ 二：典例精讲 典例1：如图所示，矩形线框abcd通过导体杆搭接在金属导轨EF和MN上，整个装置放在方向垂直导轨平面向里的匀强磁场中，导轨左侧接有定值电阻R。当线框向右运动时，下面说法正确的是(　　)‎ A．R中无电流 B． R中有电流，方向为E→M C．ab中无电流 D．ab中有电流，方向为b→a ‎【答案】BD 典例2：如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，MN的左边有一闭合电路，当PQ在外力的作用下运动时，MN向右运动。则PQ所做的运动可能是(　　)‎ A．向右加速运动 B．向左加速运动 C．向右减速运动 D．向左减速运动 ‎【答案】BC ‎【解析】MN向右运动，说明MN受到向右的安培力，因为ab在MN处的磁场垂直纸面向里MN中的感应电流由M→NL1中感应电流的磁场方向向上；若L2中磁场方向向上减弱PQ中电流为Q→P且减小向右减速运动；若L2中磁场方向向下增强PQ中电流为P→Q且增大向左加速运动。‎ 典例3：如图甲所示为放在同一水平面内的两个闭合同心圆形线圈A、B，线圈A中通入如图乙所示的电流，t＝0时电流方向为顺时针(如图中箭头所示)，则下列说法中正确的是(　　)‎ A．在t1～t2时间段内，线圈B内有顺时针方向的电流，线圈B有扩张的趋势 B．在t1～t2时间段内，线圈B内感应电流产生的磁场方向垂直纸面向里 C．在0～t1时间段内，线圈B内有逆时针方向的电流 D．在0～t1时间段内，线圈B有收缩的趋势 ‎【答案】ABD 三 总结提升 三定则一定律的应用技巧 ‎(1)应用楞次定律时，一般要用到安培定则。‎ ‎(2)研究感应电流受到的安培力时，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方向，有时也可以直接应用楞次定律的推论确定。‎ 四 提升专练 ‎1.如图所示，匀强磁场垂直圆形线圈指向纸内，a、b、c、d为圆形线圈上等距离的四点，现用外力在上述四点将线圈拉成正方形，且线圈仍处在原先所在平面内，则在线圈发生形变的过程中(　　)‎ A．线圈中将产生abcda方向的感应电流 B．线圈中将产生adcba方向的感应电流 C．线圈中感应电流方向无法判断 D．线圈中无感应电流 ‎【答案】A ‎【解析】周长一定时，圆形的面积最大。本题线圈面积变小，磁通量变小，有感应电流产生。由楞次定律可知线圈中将产生顺时针方向的感应电流。故A正确。‎ ‎2.如图，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 (　　)‎ A．向左 B．向右 C．垂直纸面向外 ‎ D．垂直纸面向里 ‎【答案】B ‎3.如图甲所示，长直导线与闭合金属线框位于同一平面内，长直导线中的电流i随时间t的变化关系如图乙所示。在0～时间内，直导线中电流向上，则在～T时间内，线框中感应电流的方向与所受安培力的合力方向分别是(　　)‎ A．顺时针，向左 B．逆时针，向右 C．顺时针，向右 D．逆时针，向左 ‎【答案】B ‎4.如图所示，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在外力作用下运动时，MN在磁场力作用下向右运动，则PQ所做的运动可能是(　　)‎ ‎①向右加速运动　　②向左加速运动 ‎③向右减速运动　　④向左减速运动 A．①② B．①④‎ C．②③ D．②④‎ ‎【答案】C ‎【解析】此题可用正、逆思维方法，可将①②③④四种情况下MN受到的安培力方向判断出来和题中条件对照，这样必须重复用楞次定律4次，较麻烦。也可以采用逆向思维：MN受向右的磁场力方向→MN中的感应电流自上而下→感应电流的磁场上端为N极→原磁场可能是上端为N极减弱，或上端为S极增强→PQ向右减速或向左加速，C正确。‎ ‎5.如图所示，绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和开关组成闭合回路。在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环A。不计铁芯和铜环A之间的摩擦。则下列情况中铜环A会向右运动的是(　　)‎ A．线圈中通以恒定的电流 B．通电时，使滑动变阻器的滑片P向右匀速移动 C．通电时，使滑动变阻器的滑片P向左加速移动 D．开关突然断开的瞬间 ‎【答案】C ‎【解析】铜环A向右运动，说明穿过A的磁通量在增加，绕在铁芯上的线圈中的电流在增大，故选项C正确。‎ ‎6.(多选) 如图所示装置中，cd杆原来静止。当ab杆做如下哪些运动时，cd杆将向右移动(　　)‎ A．向右匀速运动 B．向右加速运动 C．向左加速运动 D．向左减速运动 ‎【答案】BD ‎7.(多选) 如图所示，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。下列说法正确的是(　　)‎ 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 ‎【答案】BD ‎【解析】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由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。‎ 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，并且磁场不断增强，所以右边电路的线圈中的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。把这个线圈看作电源，由于电流是从c沿内电路(即右线圈)流向d，所以d点电势高于c点。‎ ‎8.如图，一圆形金属环与两固定的平行长直导线在同一竖直面内，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 ‎【答案】D ‎9.(多选) 电吉他中电拾音器的基本结构如图所示，磁体附近的金属弦被磁化，因此弦振动时，在线圈中产生感应电流，电流经电路放大后传送到音箱发出声音，下列说法正确的有(　　) ‎ A．选用铜质弦，电吉他仍能正常工作 B．取走磁体，电吉他将不能正常工作 C．增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势 D．弦振动过程中，线圈中的电流方向不断变化 ‎【答案】BCD ‎10.(多选) )如图所示，一均匀金属圆盘绕通过其圆心且与盘面垂直的轴逆时针匀速转动．现施加一垂直穿过圆盘的有界匀强磁场，圆盘开始减速．在圆盘减速过程中，以下说法正确的是(　　)‎ A．处于磁场中的圆盘部分，靠近圆心处电势高 B．所加磁场越强越易使圆盘停止转动 C．若所加磁场反向，圆盘将加速转动 D．若所加磁场穿过整个圆盘，圆盘将匀速转动 ‎【答案】ABD ‎【解析】由右手定则可知，处于磁场中的圆盘部分，靠近圆心处电势高，选项A正确；根据E＝BLv可知所加磁场越强，则感应电动势越大，感应电流越大，产生的阻碍圆盘转动的安培力越大，则圆盘越容易停止转动，选项B正确；若加反向磁场，根据楞次定律可知安培力阻碍圆盘的转动，故圆盘仍减速转动，选项C错误；若所加磁场穿过整个圆盘，则圆盘中无感应电流，不产生安培力，圆盘匀速转动，选项D正确。‎ ‎11.如图所示，粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈。当一竖直放置的通有恒定电流的螺线管沿线圈中线AB正上方水平快速通过时，若线圈始终不动，则关于线圈受到的支持力FN及在水平方向的运动趋势，下列说法中正确的是(　　)‎ A．FN先小于mg后大于mg，运动趋势向左 B．FN先大于mg后小于mg，运动趋势先向右后向左 C．FN先小于mg后大于mg，运动趋势先向左后向右 D．FN先大于mg后小于mg，运动趋势向右 ‎【答案】D ‎12.(多选) 如图所示，一根长导线弯曲成“”形，通以直流电I，正中间用绝缘线悬挂一金属环C，环与导线处于同一竖直平面内。在电流I增大的过程中，下列判断正确的是(　　)‎ A．金属环中无感应电流产生 B．金属环中有逆时针方向的感应电流 C．悬挂金属环C的竖直线的拉力大于环的重力 D．悬挂金属环C的竖直线的拉力小于环的重力 ‎【答案】BC ‎【解析】Φ＝BS，S不变，I增大，B增大，所以有感应电流产生，A错误；由楞次定律得，感应电流方向沿逆时针，B正确；由圆的上半部分B大于下半部分，所以安培力以上半圆为主，I方向向左，B垂直纸面向里，F安方向向下，所以F拉＝mg＋F安，拉力大于重力，C正确，D错误。‎ ‎13．如图所示，矩形线框abcd由静止开始运动，若要使线框中产生感应电流，则线框的运动情况应该是(　　)‎ A．向右平动(ad边还没有进入磁场) ‎ B．向上平动(ab边还没有离开磁场)‎ C．以bc边为轴转动(ad边还没有转入磁场)‎ D．以ab边为轴转动(转角不超过90°)‎ ‎【答案】AD