高二物理 專題11 感應(yīng)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(yīng)電流楞次定律自感與渦流【知識(shí)回顧】一、磁通量1．定義：在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)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(qiáng)磁場．（2）S為垂直磁場的有效面積．3．磁通量是標(biāo)量（填“標(biāo)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(dāng)它跟磁場方向垂直時(shí)，磁通量最大；當(dāng)它跟磁場方向平行時(shí)，磁通量為零；當(dāng)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(shí)，磁通量為零．二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象1．電磁感應(yīng)現(xiàn)象：當(dāng)穿過閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化時(shí)，閉合導(dǎo)體回路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生，這種利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫做電磁感應(yīng)．2．產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：表述1：閉合回路的一部分導(dǎo)體在磁場內(nèi)做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)．表述2：穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化．3．能量轉(zhuǎn)化發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象時(shí)，機(jī)械能或其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能．深化拓展當(dāng)回路不閉合時(shí)，沒有感應(yīng)電流，但有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，只產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象也可以稱為電磁感應(yīng)現(xiàn)象，且產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體或線圈相當(dāng)于電源．三、感應(yīng)電流方向的判斷1．楞次定律（1）內(nèi)容：感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化．（2）適用情況：所有的電磁感應(yīng)現(xiàn)象．2．右手定則（1）內(nèi)容：伸開右手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)，讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使拇指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)的方向，這時(shí)四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向．（2）適用情況：導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流．四、自感與渦流1．自感現(xiàn)象（1）概念：由于導(dǎo)體本身的電流變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象稱為自感，由于自感而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫做自感電動(dòng)勢(shì)．（2）表達(dá)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(guān)．2．渦流當(dāng)線圈中的電流發(fā)生變化時(shí)，在它附近的任何導(dǎo)體中都會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，這種電流像水中的旋渦，所以叫渦流．（1）電磁阻尼：當(dāng)導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電流會(huì)使導(dǎo)體受到安培力，安培力的方向總是阻礙導(dǎo)體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)．（2）電磁驅(qū)動(dòng)：如果磁場相對(duì)于導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng)，在導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到安培力的作用，安培力使導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)起來．（3）電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)的原理體現(xiàn)了楞次定律的推廣應(yīng)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(xì)桿的兩端，桿可繞中間豎直軸在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，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(gè)圓環(huán)，則下面說法正確的是：（）A．磁鐵N極接近A環(huán)時(shí)，A環(huán)被吸引，而后被推開B．磁鐵N極遠(yuǎn)離A環(huán)時(shí)，A環(huán)被排斥，而后隨磁鐵運(yùn)動(dòng)C．磁鐵N極接近B環(huán)時(shí)，B環(huán)被排斥，遠(yuǎn)離磁鐵運(yùn)動(dòng)D．磁鐵的任意一磁極接近A環(huán)時(shí)，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(xué)家狄拉克從理論上預(yù)言：存在只有一個(gè)磁極的粒子，即“磁單極子”。1982年，美國物理學(xué)家卡布萊設(shè)計(jì)了一個(gè)尋找磁單極子的實(shí)驗(yàn)：他設(shè)想，如果一個(gè)只有N極的磁單極子從上向下穿過如圖所示的閉合超導(dǎo)線圈，那么，從上向下看，這個(gè)線圈中將出現(xiàn)（）A.先是逆時(shí)針方向，然后是順時(shí)針方向的感應(yīng)電流B.先是順時(shí)針方向，然后是逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流C.順時(shí)針方向的持續(xù)流動(dòng)的感應(yīng)電流D.逆時(shí)針方向的持續(xù)流動(dòng)的感應(yīng)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(yuǎn)小于磁鐵重力，且不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，不計(jì)線圈電阻．圖（乙）是計(jì)算機(jī)熒屏上顯示的UI-t曲線，其中的兩個(gè)峰值是磁鐵剛進(jìn)入螺線管內(nèi)部和剛從內(nèi)部出來時(shí)產(chǎn)生的．下列說法正確的是：（）A．若僅增大h，兩個(gè)峰值間的時(shí)間間隔會(huì)增大B．若僅減小h，兩個(gè)峰值都會(huì)減小C．若僅減小h，兩個(gè)峰值可能會(huì)相等D．若僅減小滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻值，兩個(gè)峰值都會(huì)增大【例題5】如圖所示，：（）A．導(dǎo)體環(huán)向左運(yùn)動(dòng)；從上向下看，電流方向是順時(shí)針方向B．導(dǎo)體環(huán)向右運(yùn)動(dòng)；從上向下看，電流方向是順時(shí)針方向C．導(dǎo)體環(huán)向右運(yùn)動(dòng)；從上向下看，電流方向是逆時(shí)針方向D．導(dǎo)體環(huán)向左運(yùn)動(dòng)；從上向下看，電流方向是逆時(shí)針方向練一練練一練1、在物理學(xué)發(fā)展過程中，觀測、實(shí)驗(yàn)、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(shí)的是：（）A、奧斯特在實(shí)驗(yàn)中觀察到電流的磁效應(yīng)，該效應(yīng)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(shí)驗(yàn)中觀察到，在通有恒定電流的靜止導(dǎo)線附近的固定導(dǎo)線圈中，會(huì)出現(xiàn)感應(yīng)電流D、楞次在分析了許多實(shí)驗(yàn)事實(shí)后提出，感應(yīng)電流應(yīng)具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)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(qiáng)磁場中，金屬棒MN沿框架以速度v向右做勻速運(yùn)動(dòng)。t=0時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0，此時(shí)MN到達(dá)的位置恰好使MbcN構(gòu)成一個(gè)邊長為l的正方形。為使MN棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，從t=0開始，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的示意圖為：（）3、如圖所示，兩個(gè)完全相同的矩形導(dǎo)線框A、B在靠得較近的兩個(gè)豎直平面內(nèi)，線框的對(duì)應(yīng)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(yùn)動(dòng)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(yīng)電流的方向先順時(shí)針后逆時(shí)針C、線框B所受安培力的合力為mgD、線框B的機(jī)械能一直減小4、（多選）如圖是生產(chǎn)中常用的一種延時(shí)繼電器的示意圖，鐵芯上有兩個(gè)線圈A和B，線圈A跟電源連接，線圈B的兩端接在一起，構(gòu)成一個(gè)閉合回路．下列說法正確的是：（）A．閉合開關(guān)S時(shí)，B中產(chǎn)生與圖示方向的感應(yīng)電流B．閉合開關(guān)S時(shí)，B中產(chǎn)生與圖示方向相反的感應(yīng)電流C．?dāng)嚅_開關(guān)S時(shí)，電磁鐵會(huì)繼續(xù)吸住銜鐵D一小段時(shí)間D．?dāng)嚅_開關(guān)S時(shí)，彈簧k立即將銜鐵D拉起5、如圖所示，線圈A內(nèi)有豎直向上的磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間均勻增大；等離子氣流（由高溫高壓的等電荷量的正、負(fù)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(qiáng)磁場中，發(fā)現(xiàn)兩直導(dǎo)線a、b相互吸引，由此可判斷和兩極板間的勻強(qiáng)磁場方向?yàn)椋海ǎ〢、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(gè)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(guān)，電路穩(wěn)定時(shí)，B燈恰能正常發(fā)光，則下列說法正確的是：（）A．開關(guān)閉合的瞬間，A，B同時(shí)發(fā)光，亮度也相同B．開關(guān)閉合的瞬間，B立即亮，A逐漸變亮C．開關(guān)閉合足夠長時(shí)間后再斷開，A燈燈絲不可能被燒斷D．開關(guān)閉合足夠長時(shí)間后再斷開，B立即熄滅，而A逐漸熄滅7．如圖所示，一個(gè)閉合三角形導(dǎo)線框位于豎直平面內(nèi)，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(dǎo)線，導(dǎo)線中通以圖示方向的恒定電流．線框從實(shí)線位置由靜止釋放，在其后的運(yùn)動(dòng)過程中：（）A．線框中的磁通量為零時(shí)其感應(yīng)電流也為零B．線框中感應(yīng)電流方向?yàn)橄软槙r(shí)針后逆時(shí)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(shì)能全部轉(zhuǎn)化為電能8、關(guān)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?yàn)轼B兒的腳底上有一層絕緣皮B．電動(dòng)機(jī)電路開關(guān)斷開時(shí)會(huì)出現(xiàn)電火花是因?yàn)殡娐分械木€圈產(chǎn)生很大的自感電動(dòng)勢(shì)C．話筒能把聲音變成相應(yīng)的電流是因?yàn)殡娏鞯拇判?yīng)。D．靜電噴涂時(shí)，被噴工件表面所帶的電荷應(yīng)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(tái)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(jì)算機(jī)處理，從而得到銅線圈中的電流隨時(shí)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(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。兩次實(shí)驗(yàn)中分別得到了如圖甲、乙所示的電流-時(shí)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(jì)。則下列說法中正確的是：（）A．若兩次實(shí)驗(yàn)條形磁鐵距銅線圈上端的高度不同，其他實(shí)驗(yàn)條件均相同，則甲圖對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)條形磁鐵距銅線圈上端的高度大于乙圖對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)條形磁鐵距銅線圈上端的高度B．若兩次實(shí)驗(yàn)條形磁鐵的磁性強(qiáng)弱不同，其他實(shí)驗(yàn)條件均相同，則甲圖對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)條形磁鐵的磁性比乙圖對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)條形磁鐵的磁性強(qiáng)C．甲圖對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)條形磁鐵穿過銅線圈的過程中損失的機(jī)械能小于乙圖對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)條形磁鐵穿過銅線圈的過程中損失的機(jī)械能D．兩次實(shí)驗(yàn)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(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化規(guī)律，磁場方向垂直紙面，規(guī)定向里的方向?yàn)檎?。在磁場中有一平面位于紙面?nèi)的細(xì)金屬圓環(huán)，如圖乙所示。令I(lǐng)1、I2、I3分別表示Oa、ab、bc段的感應(yīng)電流，F(xiàn)1、F2、F3分別表示金屬環(huán)上很小一段導(dǎo)體受到的安培力。下列說法正確的是（）A.I1沿逆時(shí)針方向，I2沿順時(shí)針方向B.I2沿順時(shí)針方向，I3沿順時(shí)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(xué)家研發(fā)出具有彈性的超薄太陽能電池，其厚度遠(yuǎn)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(chǎn)品或可應(yīng)用于智能眼鏡等穿戴式電子設(shè)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(yīng)用范圍會(huì)更廣，這就是科學(xué)家致力于研究超薄材料的主要原因。這款由韓國光州科學(xué)技術(shù)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(yuǎn)比一般頭發(fā)還薄?，F(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)太陽能電池的厚度通常是這種產(chǎn)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(chǎn)品厚2至4倍。該款超薄太陽能電池由半導(dǎo)體砷化鎵所制。研究人員直接利用冷焊的技術(shù)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(jīng)測試得知，此超薄太陽能電池將光轉(zhuǎn)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(jìn)行過張力分析，結(jié)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(shí)比較不會(huì)碎裂，但其效率表現(xiàn)不