电磁感应之左右手定则攻略及楞次定律拓展

电磁感应之左右手定则攻略及楞次定律拓展 电磁感应左右手定则及楞次定律的应用 一、右手螺旋定则 直线电流的磁场 立体图、横截面、纵截面: 通电螺线管的磁场 立体图、横截面、纵截面: 环形电流的磁场 立体图、横截面、纵截面: 例(1) 一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针上方,如图所示,若带电粒子飞过小磁针上方的瞬间,小 磁针N极向纸内偏转,带电粒子可能是( ) A.向右飞行的正粒子束 B.向左飞行的正粒子束 C.向右飞行的负粒子束 D.向左飞行的负粒子束 二 左手定则 1 在图中示电流I、磁场B磁场对电流的作用力F三者的方向正确的是( ) 例题,.在各图所示中，表示磁场方向、电流方向及导线受力方向正确的是( ) 例三、如图所示，原来静止的圆形线圈通过逆时针方向的电流I，在 其直径AB上靠近B点处放一根垂直于线圈平面的固定不动的长直导线，长直导线通以垂直于纸面向里方向的电流I',在I’的磁场作用下圆线圈将( ) A. 向左平动 B. 向右平动 C. 以直径AB为轴转动 D. 静止吧动 三 产生感应电流的条件 2 四.感应电流方向的判定之——右手定则 伸开右手，让大拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在同一个平面内，让磁感线垂直穿入掌心，大拇指指向导体运动的方向，其余四指所指的方向就是感应电流的方向。 例4、如图所示，当导线MN在外力作用下沿导轨向右运动时，流过R的电流方向是( ) A。由A->B B 由B->A C 无感应电流 D 无法确定 例5、如图所示,一闭合矩形线框从左向右匀速通过垂直于运动方 向的匀强有界磁场,线框中感应电流的说法中正确的是( ) A.线框进入磁场时感应电流为顺时针方向 B 线框进入磁场时感应电流为逆时针方向 C 线框出磁场时感应电流为顺时针方向 D 从线框左边进入磁场到右边出磁场前没有感应电流 五.感应电流方向的判定方法之——楞次定律 感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。 * * *运用楞次定律判定感应电流方向的步骤: 1明确穿过闭合回路的原磁场方向 2判断穿过闭合回路的磁通量是增加还是减少 3依据楞次定律确定感应电流磁场方向 4利用安培定则判定感应电流方向 例6、如图，一个N极朝下的条形磁铁竖直下落，恰能穿过水平 放置的固定方形导线框，则( ) A磁铁通过图中位置(1)时，线框中感应电流方向沿abcd方向， 进过位置(2)时沿adcb方向。 B磁铁通过图中位置(1)时，线框中感应电流方向沿adcb方向， 进过位置(2)时沿abcd方向。 C磁铁经过(1)和(2)位置时，感应电流都沿abcd方向。 D磁铁经过(1)和(2)位置时，感应电流都沿adcb方向。 例7、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,当线圈第一次通过位置I和位置II时,顺着磁场的方向看去,线圈中的感应电流方向分别为 ( ) 3 例8、两圆环A,B位置于同一水平面上,其中A为均匀带电 绝缘环,B为导体环,但A以如图所示的方向绕中心转动,当 速度发生变化时,B中产生如图所示的感应电流则( ) A可能带正电,且转速减小 B可能带正电,且转速减大 C可能带负电,且转速减小 D可能带负电,且转速减大 六 各种定则及楞次定律综合应用 常见的由四种: 1阻碍原磁通量(或原磁场)的变化 2通过改变线圈的面积来"反抗"(扩大或缩小)原磁通量的变化 3阻碍导体的相对运行(来拒去留) 4阻碍原电流的变化(自感现象) 例9`如图,光滑导轨MN水平放置,两根导体棒P、Q平行于导轨上,形成一个闭合回路,当一条形磁铁从上方向下落(未达导轨平面)的过程中，导体棒P、Q的运动情况是( ) A、P、Q相互靠拢 B、P、Q相互远离 C、P、Q均静止 因磁铁下端的极性未知，无法判断 例10?如图，ab是一个可绕垂直于纸面向里的O轴转动的闭合矩形导线框,当滑动变阻器R的滑片P从右向左滑动时,线圈ab将( ) A?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判断转动方 向 4 例11?如图，当条形磁铁做下列运动时，线圈中的电流方向应是(从左向右看)( ) A`磁铁靠近线圈时，电流方向是逆时针的 B`磁铁远离线圈时，电流方向是顺时针的 C`磁铁向上平动时，电流方向是逆时针的 D`磁铁向下平动时，电流方向是顺时针的 例12?MN是一根固定的通电长导线，电流方向向上，今将一金属线框abcd放在导线上，让线圈的位置偏向导线左边，两者彼此绝缘，当导线中电流突然增大时，线框整体受力情况 A`受力向右 B?受力向左 C`受力向上 D`受力为零 13`如图,环形金属软弹簧套在条形磁铁的中央位置.若将弹簧沿半径向外拉,使其面积增大;则穿过弹簧所包围的面积的磁通量变化情况和是否产生感应电流及从左向右看时感应电流的方向是:( ) A`增大;有顺时针感应电流 B`减小;有逆时针感应电流 C`不变;无感应电流 D`磁通量变化情况无法确定,所以有无感应电流也无法确定 5 例14`如图,当导线ab在电阻不计的金属导轨上滑动时,线圈C向右摆动情况是( ) ,(向左或右做匀速运动 ,(向左或向右做减速运动 ,(向左或向右做加速运动 ,(只能向右做匀加速运动 例,,(如图，粗糙水平桌面上有一质量为,的同质矩形线圈(当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线,,正上方等高快速经过时，若线圈始终不动，则关于线圈收到的支持力,,及在水平方向运动趋势的正确判断是( ) 6 7 练习题:在图1中，一导体环被一绝缘细线悬挂在空中，在螺旋管附近正对螺线管放置，螺线管两端铜丝分别和两光滑平行金属导轨相连。另一导体MN与导轨接触良好，整个导轨处于垂直向里的匀强磁场中。若导体中产生了从右向左看是顺时针的电流。则导体MN可能的运动情况是( ) 8 A)向右加速运动B)向右减速运动C)向左加速运动D)向左减速运动 练习2，还在上图1中，同样一导体环被一绝缘细丝线悬挂在空中，在螺线管附近正对螺线管放置，螺线管绕线两端铜丝分别和两光滑平行金属导轨相连。另一导体MN与导轨接触良好，整个导轨处于垂直向里的匀强磁场中。若发现导体环向左偏离螺线管。则导体MN可能的运动情况是( ) ,、向右加速运动 ,、向右减速运动 ,、向左加速运动 ,、向左减速运动 练习,，如图,所示，四方形导线框,,;,与导线在同一平面内，在直导线中通有方向向上的恒定电流，，当线框由左向右匀速通过直导线时，问:(,)线框中的感应电流的方向如何,(,)线框左右运动时受力如何, 9 10 11 “电磁感应”练习题 1(如图所示，导线框abcd与导线AB在同一平面内，直导线中通有恒定电流I，当线框自左向右匀速通过直导线的过程中，线框中感应电流的方向是:(A) A(先abcda，再dcbad，后abcda B(先abcda，再dcbad I C(始终是dcbad D(先abcda，再abcda，后dcbad 2(如图所示，在匀强磁场中放有平行铜导轨，它与大线圈M相连接.要使小线圈N获得顺时针方向的感应电流，则放在导轨上的裸金属棒ab的运动情况是(BC) A(向右匀速运动 B(向左加速运动 C(向右减速运动 D(向右加速运动 3(如图所示，金属线圈竖直下落经过条形磁铁的过程中， 线圈平面始终保持水平，试判断线圈下落过程中感应电流的方向 4(如图所示，a、b圆形导线环处于同一平面，当a环上 b 的电键S闭合的瞬时，b环中的感应电流沿什么方向,b 环受到 的安培力沿什么方向, 5(一矩形线圈在匀强磁场中向右作加速运动，如图所示，下列说法正确的是(AD) A(线圈中无感应电流，有感应电动势 B(线圈中有感应电流，也有感应电动势 C(线圈中无感应电流，无感应电动势 D(a、b、c、d各点电势的关系是:Ua,Ub，Uc,Ud，Ua>Ud (扩展:分别比较线圈进入磁场、全部进入磁场、穿出磁场时，a、d 两点电势的高低) 6(如图所示，理想变压器左线圈与导轨相连接，导体棒ab可在导轨上滑动，磁场方向垂直纸面向里，以下说法正确的是: A(ab棒匀速向右滑，c、d两点中c点电势高 B(ab棒匀加速右滑，c、d两点中d点电势高 C(ab棒匀减速右滑，c、d两点中d点电势高 D(ab棒匀加速左滑，c、d两点中 c点电势高 7(匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，导体棒ab 长为L，垂直磁场放置，ab棒以a端为轴在纸面内以角速度ω匀速转 动(如图所示)，求a、b两端的电势差为多大,哪端电势高, 8.如图所示，两条半圆形轨道组成的圆平面垂直于磁感应强度为B的匀强磁场，圆的直径为d，一根长为D(D>d)的金属棒ab在外力作用下以速度v R外其它电阻均不计，求: (1)棒ab在滑动中感应电流的最大值.(Bdv/R) (2)滑动过程中感应电流的平均值.( πBdv/4R) 9(如图所示，有一闭合线圈放在匀强磁场中，线圈轴线和磁场方向成30角，磁场磁感应强度随时间均匀变化.若所用导线规格不变，用下述方法中哪一种可使线圈中感应电流增加一倍,(C) A(线圈匝数增加一倍 12 B(线圈面积增加一倍 C(线圈半径增加一倍 D(改变线圈的轴线方向 10(有一个500匝的环形线圈，面积S=2000cm2，电阻R=1000Ω，在匀强磁场中绕一个垂直与磁场的轴迅速转动，在线圈从平行于磁感线的位置转动900的时间内产生的感应电量为q=3×10-6C，求磁感应强度的大小.(3×10-5T) 11(如图所示，面积为S的圆形金属线圈，连接着一个电 容器，电容为C，两板间距离为d，一个质量为m带电量为+q的 微粒，在两板间保持静止，则: (1)磁感应强度的变化率为多大,是增加还是减小, (2)电容器所带电量是多大, 12(如图所示，在边长为2L的正方形范围内，有磁感应强度为B的匀强磁场.一电阻为R，边长为L的正方形导线框abcd，沿垂直于磁感线方 向以速度v匀速通过磁场.从ab边进入磁场计时. (1)画出穿过线框磁通量随时间变化的图象. (2)画出线框中感应电流随时间变化的图象 (取逆时针方向的电流为正方向) UUU 13(如图甲所示，abcd为一边长为L，具有质量的刚性导线框，位于水平面内，bc边串联有电阻R，导线的电阻不计，虚线表示匀强磁场区域的边界，它与线框的ab边平行，磁场区域的宽度为2L，磁感应强度为B，方向竖直向下.线框在一垂直于ab 边的水平恒定拉力F作用下，沿光滑水平面运动，直到通过磁场区域.已知ab边刚进入磁场时，线框变为匀速运动，此时通过电阻R的电流大小为i0，试在乙图中的i―x坐标系内定性画出:从导线框刚进入磁场到完全离开磁场的过程中，通过电阻R的电流i的大小随ab边位置坐标x变化的曲线. a b 图甲 图乙 14(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，线圈位于纸 面内，如图甲所示.现令磁感应强度值B随时间t变化，先按图乙所示的0a图线变化，后来又按bc和cd变化，令E1、E2、E3 (BD) 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(E1<E2，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 甲 -B 15 (如图所示，水平放置的两平行导轨左侧连接电阻，其它电阻不计. 导体MN放在导轨上，在水平恒力F的作用下，沿导轨向右运动，并将穿过方向竖直向下的有界匀强磁场，磁场边界PQ与MN平行，从MN进入磁场开始计时，通过MN的感应电流 i随时间t的变化可能是下图中的(ACD) R , , C t D t 13 16(把矩形线线圈从垂直于线圈平面的匀强磁场中匀速拉出，第一次速度为v1，第二次速度为v2=2 v1，则两次拉力所做功之比为 1?2 ;两次拉力功率之比为 1?4 ;两次通过线圈截面电量之比为 1?1 . 17(如图所示，在平行于水平地面的匀强磁场上方有三个线圈，从相同的高度由静止开始同时下落。三个线圈都是由相同的金属材料制成的大小相同的正方形线圈.A 是B线圈的导线比C线圈的粗， 关于它们落地时间的说法正确的是(BD) A(三线圈落地时间相同 B(三线圈中A落地时间最短 C(B线圈落地时间比 C线圈短 D(B、C两线圈落地时间相同 18(两只构造完全相同的电流表连接如图，现在用外力把左边的指针向右拨动一下，问左边指针在右拨过程中，右边的指针将发生什么情况,(C) A(不动 B(向右摆 C(向左摆 D(无法确定 19(如图所示，置于水平面的平行金属导轨不光滑，导轨一端连接电阻R，其它电阻不计，垂直于导轨平面有一匀强磁场，磁感应强度为B，当一质量为m的金属棒ab在水平恒力F作用下由静止向右滑动时(CD) A(外力F对ab棒做的功等于电路中产生的电能 B(只有在棒ab做匀速运动时，外力F C(无论棒ab做何种运动，它克服安培力做的功一定等于电 路中产生的电能 D(棒ab匀速运动的速度越大，机械能转化为电能的效率越高 R20(如图所示，竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B=0.5T，并且以?B?0.1T/s在变化.水平轨道电?t 阻不计，且不计摩擦阻力，宽0.5m的导轨上放一电阻R0=0.1 Ω的导体棒，并用水平线通过定滑轮吊着质量为M=0.2kg的重物，轨道左端连接的电阻R=0.4Ω，图中的L=0.8m，求至少经过多长时间才能吊起重物.(495s) 21(如图所示，水平放置的两条光滑平行金属导轨相距为d，处在竖直的匀强磁场中，磁感应强度为 B.导轨左侧连接有阻值为R的电阻，导轨上放有质量为m，阻值为r的导体棒MN， MN 在水平恒力 F作用下沿导轨向右运动，导轨电阻不计，求: (1)导体棒MN可 以达到的最大速度. R(2)导体棒MN速度为最大速度1/3时的加速度. (3)导体棒MN达到最大速度时撤去F，求这以后 电阻R释放的焦耳热. 22(一个边长为a，匝数为N的正方形线圈，它的电阻为R， 在向右的外力作用下使线圈以速度v匀速通过磁感应强度为B的匀强 B 磁场区域.线圈平面与磁感线垂直，设磁场的宽度为b.如果a<b，整个 线圈通过磁场的过程中外力做功为多少,如果a>b，整个线圈通过磁 场的过程中外力做功为多少, 14 23(如图所示，质量为m，高度为h的矩形导体线框在竖直面内由静止开始自由下落.它的上下两边始终保持水平，途中恰好匀速通过一个有理想边界的匀强磁场区域，则线框在此过程中产生的热量为(B) A(mgh B(2mgh C(大于mgh，小于2mgh D(大于2mgh 24(如图所示，两根相距d=0.20m 场中，磁场的磁感应强度 B=0.20T，导轨上横放着两条金属细杆，构成矩形回路，每条金属细杆的电阻r=0.25Ω，回路其余部分的电阻不计.已知两金属细杆在平行于导轨拉力的作用下沿导轨向相反的方向匀速平移，速 度大小都为v=5m/s，不计摩擦. (1)求作用于每条细杆的拉力大小.(3.2×102N) (2)求两金属细杆在间距增大0.40m的滑动过程 ,中共产生的热量. (1.28× 102J) 25(如图所示，金属杆ab和cd长均为L，电阻均为R，质量 分别为M和m(M>m)，用两根质量和电阻均可忽略的不可伸长的柔软 导线将它们连成闭合回路，并悬挂在水平、光滑、不导电的圆棒两侧， 两金属杆都处在水平位置.整个装置处在一与回路平面相垂直的匀强磁 场中，磁感应强度为B.若金属棒正好匀速向下运动，求运动的速度. 26(如图所示，U形导体框架宽L=1m，与水平面成α=300角，倾斜放置在匀强磁场中，磁感应强度B=0.2T，垂直框面向上.在框架上垂直框边放一根质量m=0.2kg， ab，从静止起沿框架无摩擦下滑， 2设框架电阻不计，框架足够长，取g=10m/s，求: (1)ab棒下滑的最大速度.(2.5m/s) (2)在最大速度时， ab棒上释放的电功率.(2.5W) 27(如图所示，长为L=0.5m的金属棒质量为m=0.1kg，放在倾角为 末端接电阻R=0.1Ω，棒和导轨的电阻不计，棒和导轨间的动摩擦因数为μ=0.2，竖直向上的磁感应强度为B=0.5T，当用F=1N的力沿倾斜导轨向上拉动时，棒的最大速度为多大,(取g=10m/s2)(7.06m/s) 28(两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内，两导轨间的距离为l，导轨上面横放着两根导体棒ab和cd，构成矩形回路，如图所示.两根导体棒的质量皆为m，电阻皆为R，回路中其余部分的电阻不计，在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B.设两导体棒均可沿轨道无摩擦地滑行.开始时，棒cd静止，棒ab有指向cd的初速度v0(见图).若两导体棒在运动中始终不接触，求: (1)在运动中产生的焦耳热量最多是多少, (2)当ab棒的速度变为初速度的3/4时， 22, cd棒的加速度是多少,(12Blv0mv0,) 44Rm29(可绕固定轴OO/转动的正方形线框的边长l=0.5m，仅ab边有质量m=0.1kg，线圈的总电阻R=1Ω， 不计摩擦和空气阻力.线框从水平位置由静止 释放，到达竖直位置历时t=0.1s，设线框始终处在方向竖直向下， 磁感应强度B=4×10-2T的匀强磁场中，如图所示，求: 15 (1)这个过程中平均电流的大小和方向.(0.1A，b?a?d?c?b) (2)若这个过程中产生的焦耳热Q=0.3J，求线框到达竖直 位置时ab边受到的安培力的大小和方向.( 8×10-4N，水平向左) 解:(1)在?t=0.1s内，线框磁通量的变化?Φ=Bl2 由法拉第电磁感应定律得平均感应电动势: ??4?10?2?0.52 E??V?0.1V ?t0.1 平均电流I?E0.1?A?0.1A R1 由愣次定律判断电流的方向为:b?a?d?c?b (2)根据能的转化和守恒定律得: mgl?Q?12mv 2 2(0.1?10?0.5?0.3)m/s?2m/s 0.1到达竖直位置时: v?2(mgl?Q)?m 此时线框中的电流: Blv4?10?2?0.5?2I??A?0.04A R1 ab边受到的安培力: ,,4F=BIl=4×102×0.04×0.5N =8×10N. 由左手定则判定，安培力的方向水平向左. 30(如图所示，足够长的光滑金属框竖直放置，宽度为L, 0.5m，框电阻不计，匀强磁场磁感应强度B,1T，方向与框面垂直，金 N 属棒MN的质量为100g，电阻1Ω。现让MN无初速地释放并与框 保持接触良好地竖直下落，从释放到达到最大速度的过程中通过棒某 一截面的电量为2C，求此过程中回路产生的电能.(空气阻力不计，取g=10m/s2)(3.2J) 31(N匝闭合线框长L1、宽L2、总电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO/ 匀速转动，转动的角速度为ω，如图所示，试求: (1)线圈转动过程中，感应电动势、感应电流、和磁力矩的最大值. (2)当线框平面与中性面的夹角为α时的感应电动势、感应电流、 和磁力矩. NBωL1L2/r，NBωL1L2/r;NBωL1L2sinα，NBωL1L2sin2222(NBωL1L2， α/r，N2B2ωL12L22sin2α/r) 16