專(zhuān)題二十楞次定律法拉第電磁感應(yīng)定律雷區(qū)掃描本部分常見(jiàn)的失分點(diǎn)有：1.不能正確使用左、右手定則；2.對(duì)楞次定律錯(cuò)誤地理解為：感應(yīng)電流磁場(chǎng)方向總是與引起感應(yīng)電流的原磁場(chǎng)方向相反；3.法拉第電磁感應(yīng)定律不能正確運(yùn)用.造成失誤的根源在于：1.不能正確區(qū)分磁現(xiàn)象和電磁感應(yīng)現(xiàn)象，當(dāng)電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生時(shí)往往伴隨磁現(xiàn)象的發(fā)生，這時(shí)正確區(qū)分兩種現(xiàn)象，才能正確運(yùn)用規(guī)律；2.對(duì)楞次定律的意義沒(méi)有深刻理解，沒(méi)有正確的運(yùn)用思路；3.對(duì)法拉第電磁感應(yīng)定律：E=n的物理意義不清楚，不能正確區(qū)分φ、Δφ和Δφ/Δt.排雷示例例1.(1999年全國(guó))如圖20—1為地磁場(chǎng)磁感線的示意圖.在北半球地磁場(chǎng)的豎直分量向下，飛機(jī)在我國(guó)上空勻速巡航，機(jī)翼保持水平，飛行高度不變.由于地磁場(chǎng)的作用金屬機(jī)翼上有電勢(shì)差，設(shè)飛行員左方機(jī)翼末端處的電勢(shì)為U1，右方機(jī)翼末端處的電勢(shì)為U2圖20—圖20—1A.若飛機(jī)從西向東飛，U1比U2高B.若飛機(jī)從東往西飛，U2比U1高C.若飛機(jī)從南往北飛，U1比U2高D.若飛機(jī)由北往南飛，U2比U1高雷區(qū)探測(cè)此問(wèn)題研究部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向判斷，考查學(xué)生右手定則應(yīng)用.學(xué)生容易左、右手不分或?qū)⑶懈畲鸥芯€導(dǎo)體內(nèi)感應(yīng)電流方向認(rèn)為是由高電勢(shì)流向低電勢(shì)造成錯(cuò)誤，而實(shí)際切割磁感線的導(dǎo)體有將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)，它是電源，電流將從低電勢(shì)向高電勢(shì)流動(dòng).雷區(qū)診斷由題意可知：北半球地磁場(chǎng)的豎直分量向下，我國(guó)處在北半球，因而我國(guó)上空地磁場(chǎng)豎直分量向下，當(dāng)飛機(jī)在我國(guó)上空由西向東巡航時(shí)，由于切割地磁場(chǎng)的磁感線，金屬機(jī)翼兩端要產(chǎn)生電勢(shì)差，根據(jù)右手定則判斷，指北的機(jī)翼末端的電勢(shì)要比指南的機(jī)翼末端的電勢(shì)高，對(duì)由西向東飛行的飛機(jī)來(lái)說(shuō)，指北方向?yàn)樽蠓?，故A正確，同理，當(dāng)飛機(jī)由東向西巡航時(shí)，指南的機(jī)翼末端的電勢(shì)要比指北的機(jī)翼末端的電勢(shì)高，指南方向?yàn)樽蠓剑蔬x項(xiàng)B錯(cuò)誤.當(dāng)飛機(jī)由南向北巡航時(shí)，指西的機(jī)翼末端的電勢(shì)要比指東的機(jī)翼末端的電勢(shì)高.指西方向?yàn)樽蠓?，故C正確.當(dāng)飛機(jī)由北向南巡航時(shí)，指東的機(jī)翼末端的電勢(shì)要比指西的機(jī)翼末端的電勢(shì)高，指東方向?yàn)樽蠓剑蔇錯(cuò)誤.正確解答AC例2.(上海理綜)某實(shí)驗(yàn)小組用如圖20—2所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)驗(yàn)證楞次定律.當(dāng)條形磁鐵自上而下穿過(guò)固定的線圈時(shí)，通過(guò)電流計(jì)的感應(yīng)電流方向是圖20—圖20—2A.a→G→bB.先a→G→b,后b→G→aC.b→G→aD.先b→G→a,后a→G→b雷區(qū)探測(cè)本題考查楞次定律的基本應(yīng)用.雷區(qū)診斷當(dāng)磁鐵穿過(guò)該線圈的過(guò)程中，穿過(guò)線圈的磁感線方向一直向下，但磁通量是先增后減，故感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向是先向上后向下，感應(yīng)電流會(huì)換方向.正確解答D例3.(上海)如圖20—3所示是一種延時(shí)開(kāi)關(guān)，當(dāng)S1閉合時(shí)，電磁鐵F將銜鐵D吸下，C線路接通.當(dāng)S1斷開(kāi)時(shí)，由于電磁感應(yīng)作用，D將延遲一段時(shí)間才被釋放，則圖20—圖20—3A.由于A線圈的電磁感應(yīng)作用，才產(chǎn)生延時(shí)釋放D的作用B.由于B線圈的電磁感應(yīng)作用，才產(chǎn)生延時(shí)釋放D的作用C.如果斷開(kāi)B線圈的電鍵S2，無(wú)延時(shí)作用D.如果斷開(kāi)B線圈的電鍵S2，延時(shí)將變長(zhǎng)雷區(qū)探測(cè)本問(wèn)題是一道與實(shí)際相結(jié)合的問(wèn)題，考查楞次定律與磁化等知識(shí)點(diǎn).雷區(qū)診斷S閉合時(shí)，A線圈中有電流通過(guò)，其有磁性，且上端為N極，吸引被磁化的銜鐵D.同時(shí)B內(nèi)有向上磁感線穿過(guò).當(dāng)S斷開(kāi)時(shí)，引起穿過(guò)B內(nèi)的磁通量減少，由楞次定律可知，B內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，且感應(yīng)電流磁場(chǎng)與原來(lái)磁場(chǎng)方向相同，繼續(xù)吸引被磁化的銜鐵D，使得觸頭C不能立即離開(kāi).正確解答B(yǎng)C例4.(1999年全國(guó))一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，規(guī)定向里方向?yàn)檎?，在磁?chǎng)中有一細(xì)金屬圓環(huán)，線圈平面位于紙面內(nèi)，如圖20—4(a)所示，現(xiàn)令磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化，先按20—4(b)中Oa圖線變化，后又按bc和cd變化.令E1、E2、E3分別表示這三段變化過(guò)程中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，I1、I2、I3分別表示對(duì)應(yīng)的感應(yīng)電流，則圖20圖20—4A.E1＞E2，I1沿逆時(shí)針?lè)较?，I2沿順時(shí)針?lè)较駼.E1＜E2，I1沿逆時(shí)針?lè)较?，I2沿順時(shí)針?lè)较駽.E1＜E2，I2沿逆時(shí)針?lè)较?，I3沿順時(shí)針?lè)较駾.E2=E3，I2沿順時(shí)針?lè)较?，I3沿順時(shí)針?lè)较蚶讌^(qū)探測(cè)此問(wèn)題是一道基礎(chǔ)知識(shí)應(yīng)用題，考查楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律、安培定則等知識(shí)點(diǎn).雷區(qū)診斷錯(cuò)選C的同學(xué)能準(zhǔn)確地判斷出在bc、cd兩段磁場(chǎng)變化過(guò)程中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E2、E3大小相等，且都大于在第一段變化過(guò)程中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小E1，但對(duì)電流方向判斷錯(cuò)誤.他們可能是由圖象知道在bc、cd兩段過(guò)程中磁場(chǎng)方向是相反的，從而認(rèn)為感應(yīng)電流I2、Ｉ3的方向也是相反的.錯(cuò)誤的根本原因是沒(méi)有正確理解楞次定律，楞次定律的內(nèi)容是說(shuō)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，因此感應(yīng)電流磁場(chǎng)方向是由引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向和磁通量變化情況共同決定的，不是只由引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向決定的.根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律：E＝ｎ，本題中n=1，磁場(chǎng)垂直線圈平面且線圈面積一定，得E＝S，即線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的變化率成正比.由題圖(B)可見(jiàn)，在bc、cd兩段變化過(guò)程中磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的變化率相等，都比oa段變化過(guò)程中的大，所以在bc、cd兩段變化過(guò)程中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小是相等的，都比oa段感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大，由此可排除A答案.在Oa段變化過(guò)程中，穿過(guò)線圈的磁場(chǎng)方向是垂直紙面向里且磁通量增加，由楞次定律知該過(guò)程中感應(yīng)電流磁場(chǎng)方向是垂直紙面向外的，由安培定則知道，感應(yīng)電流是逆時(shí)針?lè)较?在bc、cd兩段變化過(guò)程中穿過(guò)線圈平面的磁場(chǎng)方向分別為向里和向外，磁通量分別是減少和增加，因此感應(yīng)電流磁場(chǎng)方向均垂直紙面向里，感應(yīng)電流I2、Ｉ3都是沿順時(shí)針?lè)较虻?正確解答B(yǎng)D例5.(1999年上海)圖20—5如圖20—5所示，豎直放置的螺線管與導(dǎo)線abcd構(gòu)成回路，導(dǎo)線所圍區(qū)域內(nèi)有一垂直紙面向里變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，螺線管下方水平桌面上有一導(dǎo)體圓環(huán).導(dǎo)線圖20—5雷區(qū)探測(cè)此題是一道較綜合題目，線框abcd中有變化的磁場(chǎng)，使螺線管內(nèi)有感應(yīng)電流通過(guò)，若此感應(yīng)電流變化，才能使其下方導(dǎo)體環(huán)內(nèi)有感應(yīng)電流，二者通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生相互作用，本題考查感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件、楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律、電流之間作用力等知識(shí)點(diǎn).雷區(qū)診斷錯(cuò)選ABC的同學(xué)認(rèn)為A、B、C中回路abcd中磁場(chǎng)均增強(qiáng)，螺線管中電流方向必一致，對(duì)導(dǎo)體環(huán)的作用力方向必一致，因此將正確答案A選出后，將BC一并選入.而實(shí)際中，ABC中abcd回路感應(yīng)電流磁場(chǎng)均阻礙磁通量的增加，方向垂直紙面向外，感應(yīng)電流方向均沿adcb方向.螺線管下端為S極，但三種情況下螺線管中感應(yīng)電流變化情況不同.由E＝S(S為abcd面積)可知，AB中螺線管中電流分別逐漸減小、增大，C中不變，三種情況引起導(dǎo)體環(huán)中磁通量分別減小、增大、不變.磁感線均向上穿過(guò)導(dǎo)體環(huán)，由楞次定律可知，A、B兩種情況導(dǎo)體環(huán)中感應(yīng)電流磁場(chǎng)分別與原磁場(chǎng)方向相同、相反，即分別向上、向下，導(dǎo)體環(huán)等效成上面分別是N極、S極的磁鐵，可見(jiàn)A中導(dǎo)體環(huán)與螺線管相互吸引，B中導(dǎo)體環(huán)與螺線管相互排斥.而C中導(dǎo)體環(huán)中無(wú)感應(yīng)電流，與螺線管無(wú)作用力.誤選D的同學(xué)是對(duì)法拉第電磁感應(yīng)定律理解不透.認(rèn)為abcd中磁通量減小，一定在螺線管中產(chǎn)生減小的感應(yīng)電流，從而引起穿過(guò)導(dǎo)體環(huán)的磁通量減小.感應(yīng)電流必使導(dǎo)體環(huán)靠近螺線管，阻礙磁通量的減小.而法拉第電磁感應(yīng)定律指出：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與磁通量的變化率成正比，而不是與磁通量成正比，CD中均是磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻變化，線圈abcd面積一定，故磁通量必變化率恒定，因此螺線管中有恒定感應(yīng)電流而導(dǎo)體環(huán)中無(wú)感應(yīng)電流，也不受作用力.當(dāng)abcd中磁感應(yīng)強(qiáng)度變化時(shí)，導(dǎo)體環(huán)受向上的磁場(chǎng)力，欲靠近螺線管，即要向磁場(chǎng)強(qiáng)處運(yùn)動(dòng)，一定是原磁通量減小，感應(yīng)電流受磁場(chǎng)力表現(xiàn)出這種機(jī)械效果阻礙磁通量的減小.若是導(dǎo)體環(huán)中磁通量增加，導(dǎo)體環(huán)受向上磁場(chǎng)力而表現(xiàn)出的機(jī)械效果就促進(jìn)了磁通量增加，這與楞次定律相矛盾.可見(jiàn)一定是螺線管中電流逐漸減小，abcd中磁通量變化率逐漸減小，即磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率逐漸減小.正確解答A排雷演習(xí)1.一平面線圈用細(xì)桿懸于P點(diǎn)，開(kāi)始時(shí)細(xì)桿處于水平位置.釋放后讓它在如圖20—6所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，已知線圈平面始終與紙面垂直，當(dāng)線圈第1次通過(guò)位置Ⅰ和位置Ⅱ時(shí)，順著磁場(chǎng)方向看去，線圈中感應(yīng)電流方向分別為圖20圖20—6位置Ⅰ位置ⅡA.逆時(shí)針?lè)较蚰鏁r(shí)針?lè)较駼.逆時(shí)針?lè)较蝽槙r(shí)針?lè)较駽.順時(shí)針?lè)较蝽槙r(shí)針?lè)较駾.順時(shí)針?lè)较蚰鏁r(shí)針?lè)较?.1931年英國(guó)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年英國(guó)物理學(xué)家布萊設(shè)計(jì)了一個(gè)尋找磁單極子的實(shí)驗(yàn)，他設(shè)想，如果只有N極的磁單極子從上向下穿過(guò)圖20—7所示的超導(dǎo)線圈，那么從上向下看，超導(dǎo)線圈上將出現(xiàn)圖20—圖20—7A.逆時(shí)針?lè)较虺掷m(xù)流動(dòng)的感應(yīng)電流B.順時(shí)針?lè)较虺掷m(xù)流動(dòng)的感應(yīng)電流C.先是逆時(shí)針?lè)较颍缓笫琼槙r(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流D.先是順時(shí)針?lè)较?，然后是逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流3.2000年底，我國(guó)宣布已研制成功一輛高溫超導(dǎo)磁懸浮高速列車(chē)的模型車(chē)，該車(chē)的車(chē)速已達(dá)到每小時(shí)500公里，可載5人.圖20—8中所示就是磁懸浮的原理，圖中A是圓柱形磁鐵，B是用高溫超導(dǎo)材料制成的超導(dǎo)圓環(huán)，將超導(dǎo)圓環(huán)B水平放在磁鐵A上，它就能在磁力的作用下懸浮在磁鐵A的上方空中圖20—圖20—8A.在B放入磁場(chǎng)的過(guò)程中，B中將產(chǎn)生感應(yīng)電流.當(dāng)穩(wěn)定后，感應(yīng)電流消失B.在B放入磁場(chǎng)的過(guò)程中，B中將產(chǎn)生感應(yīng)電流.當(dāng)穩(wěn)定后，感應(yīng)電流仍存在C.如A的N極朝上，B中感應(yīng)電流的方向如圖所示D.如A的N極朝上，B中感應(yīng)電流的方向與圖中所示的相反4.如圖20—9是高頻焊接原理示意圖.線圈中通以高頻交流電時(shí)，待焊接的金屬工件中就產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流通過(guò)焊縫處產(chǎn)生大量熱量，將金屬融化，把工件焊接在一起，而工件其他部分發(fā)熱很少，以下說(shuō)法正確的是①交流電的頻率越高，焊縫處的溫度升高的越快②交流電的頻率越低，焊縫處的溫度升高的越快③工件上只有焊縫處溫度升的很高是因?yàn)楹缚p處的電阻小④工件上只有焊縫處溫度升的很高是因?yàn)楹缚p處的電阻大圖20—圖20—9A.①③ B.②③C.①④ D.②④5.現(xiàn)代汽車(chē)中有一種先進(jìn)的制動(dòng)機(jī)構(gòu)(ABS系統(tǒng))，可保證車(chē)輪在制動(dòng)時(shí)不是完全剎死滑行，而是讓車(chē)輪有一定的滾動(dòng).其原理如圖20—10所示，鐵質(zhì)齒輪P與車(chē)輪同步轉(zhuǎn)動(dòng)，右端有一繞有線圈的磁體，M是一個(gè)電流檢測(cè)器，當(dāng)車(chē)輪帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)線圈中有電流.這是由于輪齒靠近線圈時(shí)磁通量增大，輪齒離開(kāi)線圈時(shí)磁通量減弱.磁通量變化使線圈中產(chǎn)生了感應(yīng)電流.將這個(gè)電流放大后去控制制動(dòng)機(jī)構(gòu)可有效地防止車(chē)輪被制動(dòng)抱死.在圖示中當(dāng)齒a轉(zhuǎn)到虛線位置位置中M中的感應(yīng)電流為圖20圖20—10A.M中總有自左向右的電流B.M中總有自右向左的電流C.M中先有自右向左的電流，后有自左向右的電流D.M中先有自左向右的電流，后有自右向左的電流6.一環(huán)形線圈放在磁場(chǎng)中，設(shè)在第1秒內(nèi)磁感線垂直線圈平面向內(nèi)，如圖20—11(a)所示，若磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖20—11(b)所示，那么在第2秒內(nèi)，線圈中感應(yīng)電流的大小和方向是A.大小恒定，逆時(shí)針?lè)较駼.大小恒定，順時(shí)針?lè)较駽.逐漸增加，順時(shí)針?lè)较駾.逐漸減小，逆時(shí)針?lè)较驁D20—圖20—117.如圖20—12所示，ab是一個(gè)可繞垂直于紙面的軸O轉(zhuǎn)動(dòng)的閉合矩形線框，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片自左向右滑動(dòng)時(shí)，從紙外向紙內(nèi)看，線框ab將圖20—圖20—12A.保持靜止不動(dòng)B.逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)C.順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)D.發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，但因電源極性不明，無(wú)法確定轉(zhuǎn)動(dòng)方向8.如圖20—13所示，導(dǎo)線ab沿金屬導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)使電容器充電，設(shè)磁場(chǎng)是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，繞圈繞在閉合鐵芯上，右邊回路電阻不變，要使電容器帶電量恒定且上極板帶正電，則ab的運(yùn)動(dòng)情況是圖20—圖20—13A.勻速運(yùn)動(dòng)B.勻加速向左運(yùn)動(dòng)C.勻加速向右運(yùn)動(dòng)D.變加速向左運(yùn)動(dòng)9.如圖20—14所示的電路中，L是自感系數(shù)很大的、用銅導(dǎo)線繞成的線圈，其電阻可以忽略不計(jì)，開(kāi)關(guān)S原來(lái)是閉合的，當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)瞬間，則圖20—圖20—14A.L中的電流方向不變B.燈泡D要過(guò)一會(huì)熄滅C.LC電路中