【楞次定律】是高中物理中的重要概念,主要用来确定电磁感应现象中产生的感应电流方向。根据楞次定律,感应电流的方向总是使得它所产生的磁场效应阻碍引起感应电流的原因。简单来说,就是“来拒去留”,即原磁场增强时感应电流产生的磁场与原磁场相反,原磁场减弱时感应电流产生的磁场与原磁场相同。
在给出的题目中,我们可以分析如下:
1. 当磁铁向右方移走时,超导圆环中会产生电流,由于磁通量减小,感应电流会按照右手定则产生一个阻止磁通量减小的磁场,即电流方向与箭头所示相反,磁铁移走后,此电流会很快消失,因此答案是B。
2. 磁铁向下运动时,线圈中的磁通量增加,感应电流的方向应与图中箭头方向相反,以产生反向磁场阻止磁通量增加,因此线圈与磁铁相互排斥,答案是D。
3. 圆形线圈被拉成正方形,导致磁通量改变,若磁场垂直于线圈,则感应电流会沿磁通量减少的方向流动,即adcb方向,所以答案是B。
4. 三角形线圈靠近通电导线MN,当MN接通电流时,线圈中的磁通量发生变化,但由于题目没有提供具体磁通量的变化方向,无法判断abc中感应电流的方向,因此答案是D。
5. PQ在外力作用下运动,MN受到向右的磁场力,说明MN中的电流方向与PQ产生的磁场方向相反,由此推断PQ中的电流方向可能与MN相反,即向左,而PQ可能向左加速或减速,因此答案是BD。
B组的拓展练习题考察了更复杂的情况:
1. 要使大圆环中产生图示电流,即顺时针电流,小圆环必须切割磁感线,使得穿过小圆环的磁通量增加,所以ab应向右加速运动,答案是A。
2. 线圈Q中的电流变化会影响线圈P,当Q中的电流增大时,通过P的磁通量增大,P受到向上的力大于重力,支持力FN大于G;反之,电流减小时,支持力小于重力。所以t1和t2时刻FN都大于G,t3时刻FN小于G,t4时刻FN等于G,答案是AB。
3. 铜环A在螺线管磁场中加速下落,通过不同位置时,因切割磁感线产生感应电动势,根据法拉第电磁感应定律,感应电动势与切割速度和磁感应强度的变化率有关。在螺线管中心Q处,磁感应强度最强,而P、R处磁感应强度相等但较弱,因此aQ最大,aP=aR,答案是A。
通过这些题目,我们可以看到楞次定律的应用以及与右手定则、法拉第电磁感应定律等物理原理的结合,这些都是高中物理学习的重要内容。掌握这些知识有助于理解电磁学的基本原理,并解决实际问题。