2013年高考物理专项冲击波讲练测系列专题18楞次定律和自感现象【重点知识解读】1.楞次定律的内容为：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。2.对于楞次定律要重点理解“阻碍”的含义，可从三个角度理解：.从磁通量当导体中电流减小时，导体中产生的感应电动势的方向与原来电流的方向相同。3.自感现象是由于导体本身的电流变化而产生的电磁感应现象，自感现象中产生的感应电动势叫做自感电动势。当电流增大时，产生的自感电动势的方向与电流方向相反，阻碍电流增大；当电流减小时，产生的自感电动势的方向与电流方向相同，阻碍电流减小。由于自感电动势的作用，闭合电键后，串联有自感元件的支路中电流不能立即增大；断开电键后，串联有自感元件的支路中电流不能立即减小到零。4.自感现象的分析方法：当流经线圈L的电流突然增大的瞬间，我们可把线圈看作一个阻值很大的电阻；当流经线圈L的电流突然减小的瞬间，我们可以把线圈看作是一个电源，它提供一个与原电流方向相同的电流。5.在处理自感现象或相关计算问题时，在电键闭合瞬间，线圈被认为断路；电流稳定时，理想线圈被认为是短路；断开电键时，线圈等效为一个电源，其电流由稳定时的值开始减小。【高考命题动态】16\n楞次定律和自感现象、涡流是考纲中的三个考点。楞次定律和自感现象、涡流一般以选择题命题考查。楞次定律是电磁感应中判断感应电流方向的重要规律，可能与法拉第电磁感应定律等综合考查。【最新模拟题专项训练】。1．（2012江苏省启东中学考前辅导题）如图所示的电路中，三个灯泡L1、L2、L3的电阻关系为R1＜R2＜R3，电感L的电阻可忽略，D为理想二极管．电键K解析：一条形磁铁沿闭合线圈中心轴线以不同速度匀速穿过线圈，两次磁通量变化△Ф相同，由q=△Ф/R可知，两次通过电阻R的电荷量相同，选项A正确；由于两次匀速穿过线圈的速度不同，产生的感应电动势不同，感应电流不同，两次电阻R中产生的热量Q=EIt=Eq不相同，选项B错误；当条形16\n4.NS真空室真空室······················电子轨道（2012年2月河北省五校联盟模拟）现代科学研究中常用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场加速电子的设备。电子感应加速器主要有上、下电磁铁磁极和环形真空室组成。当电磁铁绕组通以变化的电流时,产生变化的磁场，穿过真空盒所包围的区域内的磁通量也随时间变化，这时真空盒空间内就产生感应涡旋电场，电子将在涡旋电场作用下得到加速。如图所示（上图为侧视图、下图为真空室的俯视图），若电子被“约束”在半径为R的圆周上运动，当电磁铁绕组通有图中所示的电流时：（）A．电子在轨道上逆时针运动B．保持电流的方向不变，当电流增大时，电子将加速C．保持电流的方向不变，当电流减小时，电子将减速D．被加速时电子做圆周运动的周期不变．答案：AB解析：当电磁铁绕组通有图中所示的方向电流增大时，根据楞次定律，在真空室中产生顺时针方向的感应涡旋电场，电子在轨道上逆时针运动，电子将加速，选项AB正确。16\n当电磁铁绕组通有图中所示的方向电流减小时，根据楞次定律，在真空室中产生逆时针方向的感应涡旋电场，电子在轨道上顺时针运动，电子将加速，选项C错误。被加速时电子做圆周运动的周期减小，选项D错误。6．如图所示，L为自感系数很大，直流电阻不计的线圈，D1、D2、D3为三个完全相同的灯泡，E为内阻不计的电源，在t＝0时刻闭合开关S，当电路稳定后D1、D2两灯的电流分别为I1、I2，当时刻为t1时断开开关S，若规定电路稳定时流过D1、D2的电流方向为电流的正方向，则下图能正确定性描述电灯电流i与时间t关系的是16\n8．（2012年3月江苏省苏北四星级高中联考）如图所示电路中，L为电感线圈，C为电容器，当开关S由断开变为闭合时，则()A．A灯有电流通过，方向由a到b B．A灯中无电流通过，不可能变亮C．B灯立即熄灭，c点电势低于d点电势 D．B灯逐渐熄灭，c点电势低于d点电势16\n8.答案：D解析：当开关S由断开变为闭合时，电容器放电，A灯有电流通过，方向由b到a，选项AB错误；当开关S由断开变为闭合时，电感线圈L中产生自感电动势，图5LRES甲LRES乙10.（2012北京海淀期末）如图5所示的甲、乙两个电路，电感线圈的自感系数足够大，且直流电阻不可忽略，闭合开关S，待电路达到稳定后，灯泡均能发光。现将开关S断开，这两个电路中灯泡亮度的变化情况可能是（）A．甲电路中灯泡将渐渐变暗B．甲电路中灯泡将先变得更亮，然后渐渐变暗C．乙电路中灯泡将渐渐变暗D．乙电路中灯泡将先变得更亮，然后渐渐变暗10.答案：ACD解析：将开关S断开，甲电路中灯泡将渐渐变暗，选项A正确B错误；由于没16\n充电，电容器C的M板的电量变化情况为图线中的A。12．（2012年江苏省无锡二模）如图所示，L1、L2、L3是完全相同的灯泡，L为直流电阻可忽略的自感线圈，电源内阻不计，开关S原来接通，现将开关S断开，则A．L1点亮，L2变暗，最终两灯一样亮B．L2闪亮一下后恢复到原来的亮度C．L3变暗一下后恢复到原来的亮度D．L3闪亮一下后恢复到原来的亮度12.答案：AD解析：开关S原来接通，L1不亮，L2、L3亮。现将开关S断开，自感线圈L中产生感应电动势，L1点亮，L2变暗，最终两灯一样亮，L3闪亮一下后恢复到原来的亮度，选项AD正确。13.（2012年5月6日河南六市联考理综物理）机场、车站和重要活动场所的安检门都安装有金属探测器，其探测金属物的原理简化为：探测器中有一个通有交变电流的线圈，当线圈周围有金属物时，金属物中会产生涡流，涡流的磁场反过来影响线圈中的电流，使探测器报警。设线圈中交变电流的大小为I、频率为f，要提高探测器的灵敏度，可采取的措施有A．增大IB．减小fC．增大fD．同时减小I和f答案：AC16\n解析：增大线圈中交变电流的大小I和频率f，可使金属物中产生的涡流增大，提高探测器的灵敏度，选项AC正确。15．（2013天星调研卷）如图所示，16\nPQ、MN是放置在水平面内的光滑导轨，GH是长度为L、电阻为r的导体棒，其中点与一端固定的轻弹簧连接，轻弹簧的劲度系数为k。导体棒处在方向向下、磁感应强度为B的匀强磁场中。图中E是电动势为E，内阻不计的直流电源，电容器的电容为C。闭合开关，待电路稳定后，A．导体棒中电流为B．轻弹簧的长度增加C．轻弹簧的长度减少D．电容器带电量为CR216．（2013山东青岛二中测试）多年来物理学家一直设想用实验证实自然界中存在“磁单极子”。磁单极子是指只有S极或只有N极的磁性物质，其磁感线分布类似于点电荷的电场线分布。如图所示的实验就是用于检测磁单极子的实验之一，abcd为用超导材料围成的闭合回路。设想有一个N极磁单极子沿abcd轴线从左向右穿过超导回路，那么在回路中可能发生的现象是（）A．回路中无感应电流16\nB．回路中形成持续的abcda流向的感应电流C．回路中形成持续的adcba流向的感应电流D．回路中形成先abcda流向后adcba的感应电流解析：开关闭合到电路中电流稳定的时间内，A灯立刻亮，而后逐渐变暗，最后亮度稳定；B灯逐渐变亮，最后亮度稳定，选项A正确B错误。开关由闭合到断开瞬间，电流自右向左通过A灯，不一定A灯闪亮一下再熄灭，选项CD错误。18.（2013河南三市联考）矩形导线框固定在匀强磁场中，如图甲所示。磁感线的方向与导线框所在平面垂直，规定磁场的正方向为垂直纸面向里,磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示，则A.从0到t1时间内，导线框中电流的方向为abcdaB.从O到t1时间内，导线框中电流越来越小C.从0到t216\n时间内，导线框中电流的方向始终为adcbaD.从0到t2时间内，导线框ab边受到的安培力越来越大答案：C解析：由楞次定律，从0到t2时间内，导线框中电流的方向始终为adcba，选项A错误C正确；由法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律，从O到t1时间内，导线框中电流恒定，选项B错误；由安培力公式，从0到t2时间内，针，由左手定则可判断线框受安培力的合力方向向右，选项B正确。20.（2013浙江测试）如图所示，用两根相同的导线绕成匝数分别为n1和n2的圆形闭合线圈A和B，两线圈平面与匀强磁场垂直。当磁感应强度随时间均匀变化时，两线圈中的感应电流之比IA∶IB为A.B.C.D.答案：B16\n解析：设线圈A半径为R，线圈B半径为r，则n12πR=n22πr线圈A和B，两线圈中的感应电动势之比为，由于电阻相等，感应电流之比IA∶IB=，选项B正确。【点评】此题以通电直导线旁放一个金属线框切入，意在考查电磁感应及其相关知识。R1R2R3S3S2S122（2012年4月上海崇明县二模）如图所示，虚线框内存在均匀变化的匀强磁场，三个电阻的阻值之比R1∶R2∶R3=1∶2∶3，电路中导线的电阻不计．当S1、S2闭合，S3断开时，闭合回路中感应电流为；当S2、S3闭合，S1断开时，闭合回路中感应电流为5I；当S1、S3闭合，S2断开时，闭合回路中感应电流为（A）0（B）I（C）I（D）I16\n【最新高考题专项检测】1（2012·北京理综）物理课上，老师做了一个奇妙的“跳环实验”。如图，她把一个带铁芯的线圈I、开关S和电源用导线连接起来后.将一金属套环置于线圈L上，且使铁芯穿过套环。闭合开关S的瞬间，套环立刻跳起。某同学另找来器材再探究此实验。他连接好电路，经重复试验，线圈上的套环均末动。对比老师演示的实验，下列四个选项中，.导致套环未动的原因可能是A.线圈接在了直流电源上.B.电源电压过高.C.所选线圈的匝数过多，D.所用套环的材料与老师的不同【答案】：D【解析】：老师演示实验所用套环为金属套环（闭合导体），闭合开关S的瞬间，套环中磁通量变化，产生感应电流，根据楞次定律，套环受到排斥，立刻跳起。同学实验，导致套环未动的原因可能是所用套环的材料不是导体或不闭合，选项D正确。【考点定位】此题考查电磁感应和“跳环实验”。2．（2012·上海物理）为判断线圈绕向，可将灵敏电流计G与线圈L连接，如图所示。己知线圈由a端开始绕至b端：当电流从电流计G左端流入时，指针向左偏转。16\n（1）将磁铁N极向下从线圈上方竖直插入L时，发现指针向左偏转。俯视线圈，其绕向为____________（填：“顺时针”或“逆时针”）。（2）当条形磁铁从图中的虚线位置向右远离L时，指针向右偏转。俯视线圈，其绕向为____________（填：“顺时针”或“逆时针”）。3.（2012·海南物理）如图，一质量为m的条形磁铁用细线悬挂在天花板上，细线从一水平金属环中穿过。现将环从位置I释放，环经过磁铁到达位置II。设环经过磁铁上端和下端附近时细线的张力分别为T1和T2，重力加速度大小为g，则A．T1>mg，T2>mgB．T1<mg，T2<mgC．T1>mg，T2<mgD．T1<mg，T2>mg【答案】：A【解析】：环从位置I释放下落，环经过磁铁上端和下端附近时，环中磁通量都变化，都产生感应电流，由楞次定律可知，磁铁阻碍环下落，磁铁对圆环有向上的作用力。根据牛顿第三定律，圆环对磁铁有向下的作用力，所以T1>mg，T2>mg，选项A正确。【考点定位】此题考查电磁感应、楞次定律及其相关知识。4（2012·福建理综）16\n如图甲，在圆柱形区域内存在一方向竖直向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场，在此区域内，沿水平面固定一半径为r的圆环形光滑细玻璃管，环心0在区域中心。一质量为m、带电量为q（q>0）的小球，在管内沿逆时针方向（从上向下看）做圆周运动。已知磁感应强度大小B随时间t的变化关系如图乙所示，其中T0=。设小球在运动过程中电量保持不变，对原磁场的影响可忽略。（1）在t=0到t=T0这段时间内，小球不受细管侧壁的作用力，求小球的速度大小v0；（2）在竖直向下的磁感应强度增大过程中，将产生涡旋电场，其电场线是在水平面内一系列沿逆时针方向的同心圆，同一条电场线上各点的场强大小相等。试求t=T0到t=1.5T0这段时间内：力，qv0B0=m，①解得：v0=。②16\n16
