高二物理 專題11 感應電流 楞次定律 自感與渦流暑假作業(yè)（含解析）-人教版高二物理試題

專題11 感應電流楞次定律自感與渦流【知識回顧】一、磁通量1．定義：在磁感應強度為B的勻強磁場中，與磁場方向垂直的面積S和B的乘積．2．公式：Φ=BS.適用條件：（1）勻強磁場．（2）S為垂直磁場的有效面積．3．磁通量是標量（填“標量”或“矢量”）．4．磁通量的意義：（1）磁通量可以理解為穿過某一面積的磁感線的條數(shù)．（2）同一平面，當它跟磁場方向垂直時，磁通量最大；當它跟磁場方向平行時，磁通量為零；當正向穿過線圈平面的磁感線條數(shù)和反向穿過的一樣多時，磁通量為零．二、電磁感應現(xiàn)象1．電磁感應現(xiàn)象：當穿過閉合導體回路的磁通量發(fā)生變化時，閉合導體回路中有感應電流產生，這種利用磁場產生電流的現(xiàn)象叫做電磁感應．2．產生感應電流的條件：表述1：閉合回路的一部分導體在磁場內做切割磁感線的運動．表述2：穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化．3．能量轉化發(fā)生電磁感應現(xiàn)象時，機械能或其他形式的能轉化為電能．深化拓展當回路不閉合時，沒有感應電流，但有感應電動勢，只產生感應電動勢的現(xiàn)象也可以稱為電磁感應現(xiàn)象，且產生感應電動勢的那部分導體或線圈相當于電源．三、感應電流方向的判斷1．楞次定律（1）內容：感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化．（2）適用情況：所有的電磁感應現(xiàn)象．2．右手定則（1）內容：伸開右手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內，讓磁感線從掌心進入，并使拇指指向導體運動的方向，這時四指所指的方向就是感應電流的方向．（2）適用情況：導體棒切割磁感線產生感應電流．四、自感與渦流1．自感現(xiàn)象（1）概念：由于導體本身的電流變化而產生的電磁感應現(xiàn)象稱為自感，由于自感而產生的感應電動勢叫做自感電動勢．（2）表達式：（3）自感系數(shù)L的影響因素：與線圈的大小、形狀、匝數(shù)以及是否有鐵芯有關．2．渦流當線圈中的電流發(fā)生變化時，在它附近的任何導體中都會產生感應電流，這種電流像水中的旋渦，所以叫渦流．（1）電磁阻尼：當導體在磁場中運動時，感應電流會使導體受到安培力，安培力的方向總是阻礙導體的相對運動．（2）電磁驅動：如果磁場相對于導體轉動，在導體中會產生感應電流使導體受到安培力的作用，安培力使導體運動起來．（3）電磁阻尼和電磁驅動的原理體現(xiàn)了楞次定律的推廣應用．想一想想一想【例題1】如圖所示，A，B都是很輕的鋁環(huán)，分別吊在絕緣細桿的兩端，桿可繞中間豎直軸在水平面內轉動，環(huán)A是閉合的，環(huán)B是斷開的。若用磁鐵分別接近這兩個圓環(huán)，則下面說法正確的是：（）A．磁鐵N極接近A環(huán)時，A環(huán)被吸引，而后被推開B．磁鐵N極遠離A環(huán)時，A環(huán)被排斥，而后隨磁鐵運動C．磁鐵N極接近B環(huán)時，B環(huán)被排斥，遠離磁鐵運動D．磁鐵的任意一磁極接近A環(huán)時，A環(huán)均被排斥【例題2】在右圖所示的電路中，電鍵S斷開之前與斷開之后的瞬間，通過燈A的電流方向是：（）A．一直是由a到b B．先是由a到b，后無電流C．先是由a到b，后是由b到aD．無法判斷【例題3】1931年英國物理學家狄拉克從理論上預言：存在只有一個磁極的粒子，即“磁單極子”。1982年，美國物理學家卡布萊設計了一個尋找磁單極子的實驗：他設想，如果一個只有N極的磁單極子從上向下穿過如圖所示的閉合超導線圈，那么，從上向下看，這個線圈中將出現(xiàn)（）A.先是逆時針方向，然后是順時針方向的感應電流B.先是順時針方向，然后是逆時針方向的感應電流C.順時針方向的持續(xù)流動的感應電流D.逆時針方向的持續(xù)流動的感應電流【例題4】（多選）如下圖（甲）所示，打開電流和電壓傳感器，將磁鐵置于螺線管正上方距海綿墊高為h處靜止釋放，磁鐵穿過螺線管后掉落到海綿墊上并靜止．若磁鐵下落過程中受到的磁阻力遠小于磁鐵重力，且不發(fā)生轉動，不計線圈電阻．圖（乙）是計算機熒屏上顯示的UI-t曲線，其中的兩個峰值是磁鐵剛進入螺線管內部和剛從內部出來時產生的．下列說法正確的是：（）A．若僅增大h，兩個峰值間的時間間隔會增大B．若僅減小h，兩個峰值都會減小C．若僅減小h，兩個峰值可能會相等D．若僅減小滑動變阻器接入電路中的電阻值，兩個峰值都會增大【例題5】如圖所示，：（）A．導體環(huán)向左運動；從上向下看，電流方向是順時針方向B．導體環(huán)向右運動；從上向下看，電流方向是順時針方向C．導體環(huán)向右運動；從上向下看，電流方向是逆時針方向D．導體環(huán)向左運動；從上向下看，電流方向是逆時針方向練一練練一練1、在物理學發(fā)展過程中，觀測、實驗、假說和邏輯推理等方法都起到了重要作用，下列敘述不符合史實的是：（）A、奧斯特在實驗中觀察到電流的磁效應，該效應揭示了電和磁之間存在聯(lián)系B、安培根據(jù)通電螺線管的磁場和條形磁鐵的磁場的相似性，提出了分子電流假說C、法拉第在實驗中觀察到，在通有恒定電流的靜止導線附近的固定導線圈中，會出現(xiàn)感應電流D、楞次在分析了許多實驗事實后提出，感應電流應具有這樣的方向，即感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化2、如圖所示，固定于水平面上的金屬架abcd處在豎直向下的勻強磁場中，金屬棒MN沿框架以速度v向右做勻速運動。t=0時，磁感應強度為B=0，此時MN到達的位置恰好使MbcN構成一個邊長為l的正方形。為使MN棒中不產生感應電流，從t=0開始，磁感應強度B隨時間t變化的示意圖為：（）3、如圖所示，兩個完全相同的矩形導線框A、B在靠得較近的兩個豎直平面內，線框的對應邊相互平行線框A固定且通有電流I，線框B從圖示位置由靜止釋放，在運動到A下方的過程中：（）A、穿過線框B的磁通量先變小后變大B、線框B中感應電流的方向先順時針后逆時針C、線框B所受安培力的合力為mgD、線框B的機械能一直減小4、（多選）如圖是生產中常用的一種延時繼電器的示意圖，鐵芯上有兩個線圈A和B，線圈A跟電源連接，線圈B的兩端接在一起，構成一個閉合回路．下列說法正確的是：（）A．閉合開關S時，B中產生與圖示方向的感應電流B．閉合開關S時，B中產生與圖示方向相反的感應電流C．斷開開關S時，電磁鐵會繼續(xù)吸住銜鐵D一小段時間D．斷開開關S時，彈簧k立即將銜鐵D拉起5、如圖所示，線圈A內有豎直向上的磁場，磁感應強度B隨時間均勻增大；等離子氣流（由高溫高壓的等電荷量的正、負離子組成）由左方連續(xù)不斷的以速度射入和兩極板間的勻強磁場中，發(fā)現(xiàn)兩直導線a、b相互吸引，由此可判斷和兩極板間的勻強磁場方向為：（）A、垂直紙面向外B、垂直紙面向里C、水平向左D、水平向右6、如圖所示電路中，A、B是兩個完全相同的燈泡，L為自感系數(shù)很大的線圈，其直流電阻小于燈泡電阻．C是電容器，閉合開關，電路穩(wěn)定時，B燈恰能正常發(fā)光，則下列說法正確的是：（）A．開關閉合的瞬間，A，B同時發(fā)光，亮度也相同B．開關閉合的瞬間，B立即亮，A逐漸變亮C．開關閉合足夠長時間后再斷開，A燈燈絲不可能被燒斷D．開關閉合足夠長時間后再斷開，B立即熄滅，而A逐漸熄滅7．如圖所示，一個閉合三角形導線框位于豎直平面內，其下方固定一根與線框所在的豎直平面平行且很靠近（但不重疊）的水平直導線，導線中通以圖示方向的恒定電流．線框從實線位置由靜止釋放，在其后的運動過程中：（）A．線框中的磁通量為零時其感應電流也為零B．線框中感應電流方向為先順時針后逆時針C．線框受到安培力的合力方向豎直向上D．線框減少的重力勢能全部轉化為電能8、關于下列物理現(xiàn)象的分析，說法正確的是：（）A．鳥兒能歡快地停在高壓電線上是因為鳥兒的腳底上有一層絕緣皮B．電動機電路開關斷開時會出現(xiàn)電火花是因為電路中的線圈產生很大的自感電動勢C．話筒能把聲音變成相應的電流是因為電流的磁效應。D．靜電噴涂時，被噴工件表面所帶的電荷應與涂料微粒帶同種電荷9．如圖所示，銅線圈水平固定在鐵架臺上，銅線圈的兩端連接在電流傳感器上，傳感器與數(shù)據(jù)采集器相連，采集的數(shù)據(jù)可通過計算機處理，從而得到銅線圈中的電流隨時間變化的圖線。利用該裝置探究條形磁鐵從距銅線圈上端某一高度處由靜止釋放后，沿銅線圈軸線豎直向下穿過銅線圈的過程中產生的電磁感應現(xiàn)象。兩次實驗中分別得到了如圖甲、乙所示的電流-時間圖線。條形磁鐵在豎直下落過程中始終保持直立姿態(tài)，且所受空氣阻力可忽略不計。則下列說法中正確的是：（）A．若兩次實驗條形磁鐵距銅線圈上端的高度不同，其他實驗條件均相同，則甲圖對應實驗條形磁鐵距銅線圈上端的高度大于乙圖對應實驗條形磁鐵距銅線圈上端的高度B．若兩次實驗條形磁鐵的磁性強弱不同，其他實驗條件均相同，則甲圖對應實驗條形磁鐵的磁性比乙圖對應實驗條形磁鐵的磁性強C．甲圖對應實驗條形磁鐵穿過銅線圈的過程中損失的機械能小于乙圖對應實驗條形磁鐵穿過銅線圈的過程中損失的機械能D．兩次實驗條形磁鐵穿過銅線圈的過程中所受的磁場力都是先向上后向下10、（多選）如圖甲為磁感強度B隨時間t的變化規(guī)律，磁場方向垂直紙面，規(guī)定向里的方向為正。在磁場中有一平面位于紙面內的細金屬圓環(huán)，如圖乙所示。令I1、I2、I3分別表示Oa、ab、bc段的感應電流，F(xiàn)1、F2、F3分別表示金屬環(huán)上很小一段導體受到的安培力。下列說法正確的是（）A.I1沿逆時針方向，I2沿順時針方向B.I2沿順時針方向，I3沿順時針方向C.F1方向指向圓心，F(xiàn)2方向指向圓心D.F2方向背離圓心向外，F(xiàn)3方向指向圓心閱讀廣角閱讀廣角彈性超薄太陽能電池問世，比頭發(fā)還薄韓國科學家研發(fā)出具有彈性的超薄太陽能電池，其厚度遠小于人類頭發(fā)的厚度，可以纏繞在一般的鉛筆上，將來這種產品或可應用于智能眼鏡等穿戴式電子設備上。薄的材料的屈曲能力一向比厚的材料好，就像紙張比厚紙板更能卷曲，因此其應用范圍會更廣，這就是科學家致力于研究超薄材料的主要原因。這款由韓國光州科學技術院的研究人員所研發(fā)的太陽能電池，厚度只有1微米（百萬分之一米），遠比一般頭發(fā)還薄?，F(xiàn)有標準太陽能電池的厚度通常是這種產品的幾百倍厚，即使最薄的其它超薄太陽能電池，也比此款產品厚2至4倍。該款超薄太陽能電池由半導體砷化鎵所制。研究人員直接利用冷焊的技術將電池鑲嵌到彈性基板的電極上，而不使用黏著劑接合，這樣可以避免材料厚度的增加。研究人員經測試得知，此超薄太陽能電池將光轉換成電子的效率，比得上其它較厚的類似太陽能電池，而其纏繞的半徑可小至1.4毫米，這足以使其纏繞在鉛筆外面。研究人員也進行過張力分析，結果發(fā)現(xiàn)，此款太陽能電池承受的張力是3.5微米厚的類似電池的1/4。研究人員表示，較薄的太陽能電池在彎曲時比較不會碎裂，但其效率表現(xiàn)不