高考知识点巡查专题 愣次定律法拉第电磁感应定律

专题二十楞次定律法拉第电磁感应定律雷区扫描本部分常见的失分点有：1.不能正确使用左、右手定则；2.对楞次定律错误地理解为：感应电流磁场方向总是与引起感应电流的原磁场方向相反；3.法拉第电磁感应定律不能正确运用.造成失误的根源在于：1.不能正确区分磁现象和电磁感应现象，当电磁感应现象产生时往往伴随磁现象的发生，这时正确区分两种现象，才能正确运用规律；2.对楞次定律的意义没有深刻理解，没有正确的运用思路；3.对法拉第电磁感应定律：E=n的物理意义不清楚，不能正确区分φ、Δφ和Δφ/Δt.排雷示例例1.(1999年全国)如图20—1为地磁场磁感线的示意图.在北半球地磁场的竖直分量向下，飞机在我国上空匀速巡航，机翼保持水平，飞行高度不变.由于地磁场的作用金属机翼上有电势差，设飞行员左方机翼末端处的电势为U1，右方机翼末端处的电势为U2图20—图20—1A.若飞机从西向东飞，U1比U2高B.若飞机从东往西飞，U2比U1高C.若飞机从南往北飞，U1比U2高D.若飞机由北往南飞，U2比U1高雷区探测此问题研究部分导体在磁场中切割磁感线产生感应电流、感应电动势的方向判断，考查学生右手定则应用.学生容易左、右手不分或将切割磁感线导体内感应电流方向认为是由高电势流向低电势造成错误，而实际切割磁感线的导体有将机械能转化为电能的本领，它是电源，电流将从低电势向高电势流动.雷区诊断由题意可知：北半球地磁场的竖直分量向下，我国处在北半球，因而我国上空地磁场竖直分量向下，当飞机在我国上空由西向东巡航时，由于切割地磁场的磁感线，金属机翼两端要产生电势差，根据右手定则判断，指北的机翼末端的电势要比指南的机翼末端的电势高，对由西向东飞行的飞机来说，指北方向为左方，故A正确，同理，当飞机由东向西巡航时，指南的机翼末端的电势要比指北的机翼末端的电势高，指南方向为左方，故选项B错误.当飞机由南向北巡航时，指西的机翼末端的电势要比指东的机翼末端的电势高.指西方向为左方，故C正确.当飞机由北向南巡航时，指东的机翼末端的电势要比指西的机翼末端的电势高，指东方向为左方，故D错误.正确解答AC例2.(上海理综)某实验小组用如图20—2所示的实验装置来验证楞次定律.当条形磁铁自上而下穿过固定的线圈时，通过电流计的感应电流方向是图20—图20—2A.a→G→bB.先a→G→b,后b→G→aC.b→G→aD.先b→G→a,后a→G→b雷区探测本题考查楞次定律的基本应用.雷区诊断当磁铁穿过该线圈的过程中，穿过线圈的磁感线方向一直向下，但磁通量是先增后减，故感应电流的磁场方向是先向上后向下，感应电流会换方向.正确解答D例3.(上海)如图20—3所示是一种延时开关，当S1闭合时，电磁铁F将衔铁D吸下，C线路接通.当S1断开时，由于电磁感应作用，D将延迟一段时间才被释放，则图20—图20—3A.由于A线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用B.由于B线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用C.如果断开B线圈的电键S2，无延时作用D.如果断开B线圈的电键S2，延时将变长雷区探测本问题是一道与实际相结合的问题，考查楞次定律与磁化等知识点.雷区诊断S闭合时，A线圈中有电流通过，其有磁性，且上端为N极，吸引被磁化的衔铁D.同时B内有向上磁感线穿过.当S断开时，引起穿过B内的磁通量减少，由楞次定律可知，B内产生感应电流，且感应电流磁场与原来磁场方向相同，继续吸引被磁化的衔铁D，使得触头C不能立即离开.正确解答BC例4.(1999年全国)一匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，规定向里方向为正，在磁场中有一细金属圆环，线圈平面位于纸面内，如图20—4(a)所示，现令磁感应强度B随时间t变化，先按20—4(b)中Oa图线变化，后又按bc和cd变化.令E1、E2、E3分别表示这三段变化过程中感应电动势的大小，I1、I2、I3分别表示对应的感应电流，则图20图20—4A.E1＞E2，I1沿逆时针方向，I2沿顺时针方向B.E1＜E2，I1沿逆时针方向，I2沿顺时针方向C.E1＜E2，I2沿逆时针方向，I3沿顺时针方向D.E2=E3，I2沿顺时针方向，I3沿顺时针方向雷区探测此问题是一道基础知识应用题，考查楞次定律、法拉第电磁感应定律、安培定则等知识点.雷区诊断错选C的同学能准确地判断出在bc、cd两段磁场变化过程中的感应电动势E2、E3大小相等，且都大于在第一段变化过程中的感应电动势的大小E1，但对电流方向判断错误.他们可能是由图象知道在bc、cd两段过程中磁场方向是相反的，从而认为感应电流I2、Ｉ3的方向也是相反的.错误的根本原因是没有正确理解楞次定律，楞次定律的内容是说感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，因此感应电流磁场方向是由引起感应电流的磁场方向和磁通量变化情况共同决定的，不是只由引起感应电流的磁场方向决定的.根据法拉第电磁感应定律：E＝ｎ，本题中n=1，磁场垂直线圈平面且线圈面积一定，得E＝S，即线圈中感应电动势的大小与磁感应强度大小的变化率成正比.由题图(B)可见，在bc、cd两段变化过程中磁感应强度大小的变化率相等，都比oa段变化过程中的大，所以在bc、cd两段变化过程中的感应电动势大小是相等的，都比oa段感应电动势大，由此可排除A答案.在Oa段变化过程中，穿过线圈的磁场方向是垂直纸面向里且磁通量增加，由楞次定律知该过程中感应电流磁场方向是垂直纸面向外的，由安培定则知道，感应电流是逆时针方向.在bc、cd两段变化过程中穿过线圈平面的磁场方向分别为向里和向外，磁通量分别是减少和增加，因此感应电流磁场方向均垂直纸面向里，感应电流I2、Ｉ3都是沿顺时针方向的.正确解答BD例5.(1999年上海)图20—5如图20—5所示，竖直放置的螺线管与导线abcd构成回路，导线所围区域内有一垂直纸面向里变化的匀强磁场，螺线管下方水平桌面上有一导体圆环.导线图20—5雷区探测此题是一道较综合题目，线框abcd中有变化的磁场，使螺线管内有感应电流通过，若此感应电流变化，才能使其下方导体环内有感应电流，二者通过磁场发生相互作用，本题考查感应电流产生的条件、楞次定律、法拉第电磁感应定律、电流之间作用力等知识点.雷区诊断错选ABC的同学认为A、B、C中回路abcd中磁场均增强，螺线管中电流方向必一致，对导体环的作用力方向必一致，因此将正确答案A选出后，将BC一并选入.而实际中，ABC中abcd回路感应电流磁场均阻碍磁通量的增加，方向垂直纸面向外，感应电流方向均沿adcb方向.螺线管下端为S极，但三种情况下螺线管中感应电流变化情况不同.由E＝S(S为abcd面积)可知，AB中螺线管中电流分别逐渐减小、增大，C中不变，三种情况引起导体环中磁通量分别减小、增大、不变.磁感线均向上穿过导体环，由楞次定律可知，A、B两种情况导体环中感应电流磁场分别与原磁场方向相同、相反，即分别向上、向下，导体环等效成上面分别是N极、S极的磁铁，可见A中导体环与螺线管相互吸引，B中导体环与螺线管相互排斥.而C中导体环中无感应电流，与螺线管无作用力.误选D的同学是对法拉第电磁感应定律理解不透.认为abcd中磁通量减小，一定在螺线管中产生减小的感应电流，从而引起穿过导体环的磁通量减小.感应电流必使导体环靠近螺线管，阻碍磁通量的减小.而法拉第电磁感应定律指出：感应电动势与磁通量的变化率成正比，而不是与磁通量成正比，CD中均是磁感应强度随时间均匀变化，线圈abcd面积一定，故磁通量必变化率恒定，因此螺线管中有恒定感应电流而导体环中无感应电流，也不受作用力.当abcd中磁感应强度变化时，导体环受向上的磁场力，欲靠近螺线管，即要向磁场强处运动，一定是原磁通量减小，感应电流受磁场力表现出这种机械效果阻碍磁通量的减小.若是导体环中磁通量增加，导体环受向上磁场力而表现出的机械效果就促进了磁通量增加，这与楞次定律相矛盾.可见一定是螺线管中电流逐渐减小，abcd中磁通量变化率逐渐减小，即磁感应强度的变化率逐渐减小.正确解答A排雷演习1.一平面线圈用细杆悬于P点，开始时细杆处于水平位置.释放后让它在如图20—6所示的匀强磁场中运动，已知线圈平面始终与纸面垂直，当线圈第1次通过位置Ⅰ和位置Ⅱ时，顺着磁场方向看去，线圈中感应电流方向分别为图20图20—6位置Ⅰ位置ⅡA.逆时针方向逆时针方向B.逆时针方向顺时针方向C.顺时针方向顺时针方向D.顺时针方向逆时针方向2.1931年英国物理学家狄拉克从理论上预言：存在只有一个磁极的粒子，即“磁单极子”.1982年英国物理学家布莱设计了一个寻找磁单极子的实验，他设想，如果只有N极的磁单极子从上向下穿过图20—7所示的超导线圈，那么从上向下看，超导线圈上将出现图20—图20—7A.逆时针方向持续流动的感应电流B.顺时针方向持续流动的感应电流C.先是逆时针方向，然后是顺时针方向的感应电流D.先是顺时针方向，然后是逆时针方向的感应电流3.2000年底，我国宣布已研制成功一辆高温超导磁悬浮高速列车的模型车，该车的车速已达到每小时500公里，可载5人.图20—8中所示就是磁悬浮的原理，图中A是圆柱形磁铁，B是用高温超导材料制成的超导圆环，将超导圆环B水平放在磁铁A上，它就能在磁力的作用下悬浮在磁铁A的上方空中图20—图20—8A.在B放入磁场的过程中，B中将产生感应电流.当稳定后，感应电流消失B.在B放入磁场的过程中，B中将产生感应电流.当稳定后，感应电流仍存在C.如A的N极朝上，B中感应电流的方向如图所示D.如A的N极朝上，B中感应电流的方向与图中所示的相反4.如图20—9是高频焊接原理示意图.线圈中通以高频交流电时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流通过焊缝处产生大量热量，将金属融化，把工件焊接在一起，而工件其他部分发热很少，以下说法正确的是①交流电的频率越高，焊缝处的温度升高的越快②交流电的频率越低，焊缝处的温度升高的越快③工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻小④工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻大图20—图20—9A.①③ B.②③C.①④ D.②④5.现代汽车中有一种先进的制动机构(ABS系统)，可保证车轮在制动时不是完全刹死滑行，而是让车轮有一定的滚动.其原理如图20—10所示，铁质齿轮P与车轮同步转动，右端有一绕有线圈的磁体，M是一个电流检测器，当车轮带动齿轮转动时线圈中有电流.这是由于轮齿靠近线圈时磁通量增大，轮齿离开线圈时磁通量减弱.磁通量变化使线圈中产生了感应电流.将这个电流放大后去控制制动机构可有效地防止车轮被制动抱死.在图示中当齿a转到虚线位置位置中M中的感应电流为图20图20—10A.M中总有自左向右的电流B.M中总有自右向左的电流C.M中先有自右向左的电流，后有自左向右的电流D.M中先有自左向右的电流，后有自右向左的电流6.一环形线圈放在磁场中，设在第1秒内磁感线垂直线圈平面向内，如图20—11(a)所示，若磁感应强度B随时间t的变化关系如图20—11(b)所示，那么在第2秒内，线圈中感应电流的大小和方向是A.大小恒定，逆时针方向B.大小恒定，顺时针方向C.逐渐增加，顺时针方向D.逐渐减小，逆时针方向图20—图20—117.如图20—12所示，ab是一个可绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形线框，当滑动变阻器的滑片自左向右滑动时，从纸外向纸内看，线框ab将图20—图20—12A.保持静止不动B.逆时针转动C.顺时针转动D.发生转动，但因电源极性不明，无法确定转动方向8.如图20—13所示，导线ab沿金属导轨运动使电容器充电，设磁场是匀强磁场，绕圈绕在闭合铁芯上，右边回路电阻不变，要使电容器带电量恒定且上极板带正电，则ab的运动情况是图20—图20—13A.匀速运动B.匀加速向左运动C.匀加速向右运动D.变加速向左运动9.如图20—14所示的电路中，L是自感系数很大的、用铜导线绕成的线圈，其电阻可以忽略不计，开关S原来是闭合的，当开关S断开瞬间，则图20—图20—14A.L中的电流方向不变B.灯泡D要过一会熄灭C.LC电路中