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楞次定律和自感现象


LK ·物理
选修3-2
甲 图 2-4

A.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.E2<E3,I2 沿顺时针方向,I3 沿逆时针方向 D.E2=E3,I2 沿顺时针方向,I3 沿顺时针方向
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选修3-2
【解析】 由图线 Oa 段 B 大于零且随时间均匀增加知 ΔB 该段时间内 B 的方向向里增强,且 =恒量.由楞次定律知 Δt 感应电流 I1 的方向为逆时针方向,由法拉第电磁感应定律知 ΔΦ ΔB E1= = S.对 bc 段,B 大于零,即方向向里且逐渐减小, Δt 4 由楞次定律知感应电流 I2 的方向为顺时针方向,由法拉第电 ΔΦ ΔB 磁感应定律知 E2= = S,式中 ΔB 与 E1 中 ΔB 相同,故 Δt 1 E2= 4E1,即 E1<E2;
【答案】 B
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选修3-2
2.一匀强磁场,磁场方向垂直纸面,规定向里的方向为 正.在磁场中有一细金属圆环,线圈平面位于纸面内,如图 2-4 甲所示.现令磁感应强度 B 随时间 t 变化,先按图乙中 所示的 Oa 图线变化,后来又按图线 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( )
【答案】 D
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选修3-2
电磁感应中的图象问题
1.在电磁感应现象中,图象能直观形象地描述电压、电 流、磁感应强度、外力、安培力等参量的变化规律. 分析图象问题时应特别关注的四点事项: (1)图象中两个坐标轴各代表什么意义. (2)图象中纵坐标的正、负表示什么意义. (3)画图象时应注意初始状态如何以及正方向的选取. (4)注意图象横轴、纵轴截距以及图线斜率、图线覆盖面 积的物理意义.
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选修3-2
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选修3-2
楞次定律和右手定则的应用
1.楞次定律解决的是感应电流的方向问题,其核心思想 是“阻碍”.它关系到两个磁场:感应电流的磁场(新产生的 磁场)和引起感应电流的磁场 (原来就有的磁场 ).前者和后者 的关系不是“同向”或“反向”的简单关系,而是前者“阻 碍”后者“变化”的关系.磁通量发生变化是原因,产生感 应电流是结果,应用楞次定律实际上就是寻求电磁感应中的 因果关系.
选修3-2
【解析】
无论电源极性如何,在两个电磁铁中间的区
域内会产生水平方向的匀强磁场, 当滑片 P 自左向右滑动时, 电路中的电流减小,磁场减弱,引起穿过闭合导线框 ab 的磁 通量减少,在线框 ab 中会产生感应电流,根据楞次定律,感 应电流产生的磁场会阻碍原磁通量的减少,则线框将沿顺时 针方向转动,通过增大有效面积来阻碍引起感应电流的磁通 量的减少,所以选项 C 正确.
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2.考查形式一般有两种:一是由给定的电磁感应过程得 出正确的图象,二是由给定的有关图象进行分析过程或另外 形式图象.但无论何种形式都要应用法拉第电磁感应定律、 楞次定律或右手定则等规律来分析解决. 该题型大多以选择题形式呈现,排除法通常是最快捷的 方法.
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图 2-2
A.M 中的感应电流方向一直向左 B.M 中的感应电流方向一直向右 C.M 中先有自右向左,后有自左向右的感应电流 D.M 中先有自左向右,后有自右向左的感应电流
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【解析】
由于齿靠近线圈时被磁化,使磁场增强,感
应电流的磁场要阻碍原磁场增强,由安培定则知, M 中感应 电流的方向自左向右;齿离开线圈时磁场减弱,磁通量变化 使线圈中产生了感应电流,感应电流的磁场要阻碍原磁场减 弱,由安培定则知,M 中感应电流的方向自右向左,D 正确.
图 2-3
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【解析】 从 B-t 图象中获取磁感应强度 B 与时间 t 的 ΔΦ 关系,结合 E= 及安培力 F=BIL 得 F-t 关系. Δt
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选修3-2
T T T 由 B-t 图象可知, 在 0~ 时间内, B 均匀减小; ~ 时 4 4 2 间内,B 反向均匀增大.由楞次定律知,通过 ab 的电流方向 向上,由左手定则可知 ab 边受安培力的方向水平向左.由于 ΔB B 均匀变化,产生的感应电动势 E= S 不变,则安培力大 Δt T 小不变.同理可得在 ~T 时间内,ab 边受安培力的方向水 2 平向右,故选项 B 正确.
【答案】 C
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选修3-2
1.如图 2- 2 所示,铁质齿轮 P 与车轮同步转动,右端 有一个绕有线圈的磁体,M 是一个电流检测器.当车轮带动 齿轮转动时,线圈中会有电流,这是由于齿靠近线圈时被磁 化,使磁场增强,齿离开线圈时磁场减弱,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装置, 可有效地防止车轮被制动抱死.在齿 a 转过虚线位置的过程 中,关于 M 中感应电流的说法正确的是( )
(2013· 山东高考 )将一段导线绕成图甲 2- 3 所示 的闭合回路,并固定在水平面 (纸面 )内.回路的 ab 边置于垂 直纸面向里的匀强磁场Ⅰ中.回路的圆环区域内有垂直纸面 的磁场Ⅱ,以向里为磁场Ⅱ的正方向,其磁感应强度 B 随时 间 t 变化的图象如图乙所示.用 F 表示 ab 边受到的安培力, 以水平向右为 F 的正方向,能正确反映 F 随时间 t 变化的图 象是 ( )
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如图 2-1 所示, ab 是一个可绕垂直于纸面的轴 转动的闭合矩形导线框,当滑动变阻器的滑片 P 自左向右滑 动时,从纸外向纸里看,线框 ab 将( )
A.保持静止不动 B.逆时针方向转动 C.顺时针方向转动
图 2-1
D.发生转动,但因电源极性不明,无法确定转动方向
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选修3-2
2 .运用楞次定律判定感应电流方向的基本思路可归结 为:“一原、二感、三电流”.即为:明确原磁场 (弄清原磁 场的方向及磁通量的变化情况 )→确定感应电流的磁场 (根据 楞次定律中的“阻碍”原则,结合原磁场磁通量变化情况, 确定出感应电流产生的感应磁场的方向 )→判定电流方向 (根 据感应磁场的方向,运用安培定则判断出感应电流方向 ). 3. 右手定则是楞次定律在部分导体切割磁感线情况下的 特殊形式,切割磁感线运动是原因,产生感应电流是结果, 运用时易与左手定则混淆,切记要抓住因果关系.
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