- 2022-04-09 发布 |
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文档介绍
2019_2020版高中物理第一章电磁感应微型专题2楞次定律的应用讲义精练（含解析）教科版
微型专题2 楞次定律的应用[学科素养与目标要求] 物理观念：进一步熟练掌握楞次定律和右手定则．科学思维：1.通过从相对运动角度理解楞次定律，归纳总结出楞次定律涉及到的问题所满足的规律.2.抓住安培定则、左手定则、右手定则和楞次定律中各物理量的因果关系，明确各定则和定律的作用和使用范围．一、楞次定律的重要结论1．“增反减同”法感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量(原磁场磁通量)的变化．(1)当原磁场磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反．(2)当原磁场磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同．口诀记为“增反减同”．例1 如图1所示，一水平放置的矩形闭合线圈abcd在细长磁铁的N极附近竖直下落，保持bc边在纸外，ad边在纸内，由图中位置Ⅰ经过位置Ⅱ到位置Ⅲ，位置Ⅰ和位置Ⅲ都很接近位置Ⅱ，这个过程中线圈的感应电流( )图1A．沿abcda流动B．沿dcbad流动C．先沿abcda流动，后沿dcbad流动D．先沿dcbad流动，后沿abcda流动答案 A解析 由条形磁铁的磁场分布可知，线圈在位置Ⅱ时穿过闭合线圈的磁通量最小，为零，线圈从位置Ⅰ到位置Ⅱ，从下向上穿过线圈的磁通量在减少，线圈从位置Ⅱ到位置Ⅲ，从上向下穿过线圈的磁通量在增加，根据楞次定律可知感应电流的方向是abcda.2．“来拒去留”法由于磁场与导体的相对运动产生电磁感应现象时，产生的感应电流与磁场间有力的作用，这种力的作用会“阻碍”相对运动．口诀记为“来拒去留”．n例2 如图2所示，当磁铁突然向铜环运动时，铜环的运动情况是( )图2A．向右摆动B．向左摆动C．静止D．无法判定答案 A解析 当磁铁突然向铜环运动时，穿过铜环的磁通量增加，为阻碍磁通量的增加，铜环远离磁铁向右运动，故选A.3．“增缩减扩”法就闭合电路的面积而言，收缩或扩张是为了阻碍穿过电路的原磁通量的变化．若穿过闭合电路的磁通量增加，面积有收缩趋势；若穿过闭合电路的磁通量减少，面积有扩张趋势．口诀记为“增缩减扩”．说明：此法只适用于回路中只有一个方向的磁感线的情况．例3 如图3所示，在载流直导线旁固定有两平行光滑导轨A、B，导轨与直导线平行且在同一水平面内，在导轨上有两个可自由滑动的导体ab和cd.当载流直导线中的电流逐渐增大时，导体ab和cd的运动情况是( )图3A．一起向左运动B．一起向右运动C．ab和cd相向运动，相互靠近D．ab和cd相背运动，相互远离答案 C解析 由于在闭合回路abdc中，ab和cd电流方向相反，所以两导体运动方向一定相反，排除A、B；当载流直导线中的电流逐渐增大时，穿过闭合回路的磁通量增大，根据楞次定律，感应电流总是阻碍穿过回路的磁通量的变化，所以两导体相互靠近，减小面积，达到阻碍磁通量增大的目的．故选C.n4．“增离减靠”法当磁场变化且线圈回路可移动时，由于磁场增强使得穿过线圈回路的磁通量增加，线圈将通过远离磁体来阻碍磁通量增加；反之，由于磁场减弱使线圈中的磁通量减少时，线圈将靠近磁体来阻碍磁通量减少．口诀记为“增离减靠”．例4 如图4所示，一长直铁芯上绕有一固定线圈M，铁芯右端与一木质圆柱密接，木质圆柱上套有一闭合金属环N，N可在木质圆柱上无摩擦移动，M连接在如图所示的电路中，其中R为滑动变阻器，E1和E2为直流电源，S为单刀双掷开关，下列情况中，能观察到N向左运动的是( )图4A．在S断开的情况下，S向a闭合的瞬间B．在S断开的情况下，S向b闭合的瞬间C．在S已向a闭合的情况下，将R的滑片向c端移动时D．在S已向a闭合的情况下，将R的滑片向d端移动时答案 C解析 金属环N向左运动，说明穿过N的磁通量在减小，则线圈M中的电流在减小，只有选项C符合．[学科素养] 以上四种情况“殊途同归”，实质上都是以不同的方式阻碍磁通量的变化，拨开现象看本质，体现了“科学思维”的学科素养．二、“三定则一定律”的综合应用安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的适用场合及因果关系如下表：比较项目安培定则左手定则右手定则楞次定律适用场合判断电流周围的磁感线方向判断通电导线在磁场中所受的安培力方向判断导体切割磁感线时产生的感应电流方向判断回路中磁通量变化时产生的感应电流方向因果关系因电而生磁(I→B)因电而受力(I、B→F安)因动而生电(v、B→I感)因磁通量变而生电(ΔΦ→I感)综合运用这几个规律的关键是分清各个规律的适用场合，不能混淆．例5 (多选)如图5所示装置中，cd杆光滑且原来静止．当ab杆做如下哪些运动时，cdn杆将向右移动( )图5A．向右匀速运动 B．向右加速运动C．向左加速运动D．向左减速运动答案 BD解析 ab杆向右匀速运动，在ab杆中产生恒定的电流，该电流在线圈L1中产生恒定的磁场，在L2中不产生感应电流，所以cd杆不动，故A错误；ab杆向右加速运动，根据右手定则知，在ab杆上产生增大的由a到b的电流，根据安培定则，在L1中产生方向向上且增强的磁场，该磁场向下通过L2，由楞次定律，cd杆中的电流由c到d，根据左手定则，cd杆受到向右的安培力，向右运动，故B正确；同理可得C错误，D正确．[学科素养] 本题通过对ab杆的各种运动情况进行分析，利用楞次定律或右手定则判断出ab杆中感应电流的方向，再利用安培定则确定L1、L2中磁场方向，然后利用楞次定律确定cd杆中电流方向，最后利用左手定则判断cd杆所受安培力方向，从而判断出cd杆的运动情况，这样的综合分析，较好地体现了“科学思维”的核心素养．1．(楞次定律的重要结论)如图6甲所示，有一闭合导线环，磁场方向垂直于环面向里，当磁感应强度随时间按如图乙所示规律变化时，顺着磁场方向看，导线环中感应电流的方向是( )图6A．一直顺时针B．一直逆时针C．先顺时针后逆时针D．先逆时针后顺时针答案 D解析 由题图乙可知，0～t0n内，穿过导线环中的磁通量增加，由楞次定律的结论——“增反减同”可知，感应电流产生的磁场方向垂直环面向外，所以感应电流方向为逆时针；同理可得t0～2t0内感应电流方向为顺时针，D正确．2．(楞次定律的重要结论)如图7所示，水平放置的光滑杆上套有A、B、C三个金属环，其中B接电源．在接通电源的瞬间，A、C两环( )图7A．都被B吸引B．都被B排斥C．A被吸引，C被排斥D．A被排斥，C被吸引答案 B解析 在接通电源的瞬间，通过B环的电流从无到有，电流产生的磁场从无到有，穿过A、C两环的磁通量从无到有，A、C两环产生感应电流，由楞次定律可知，感应电流阻碍原磁通量的增加，A、C两环都被B环排斥而远离B环，故A、C、D错误，B正确．3．(楞次定律的重要结论)(多选)如图8所示，光滑固定导轨m、n水平放置，两根导体棒p、q平行放于导轨上，形成一个闭合回路，当一条形磁铁从高处下落接近回路时(不计空气阻力)( )图8A．p、q将互相靠拢B．p、q将互相远离C．磁铁的加速度仍为gD．磁铁的加速度小于g答案 AD解析 当磁铁下落接近回路的过程中，穿过回路的磁通量增加，根据楞次定律的结论——“增缩减扩”，可知p、q将互相靠拢；利用“来拒去留”可知磁铁受到向上的阻力，磁铁的加速度小于g，A、D正确．4．(“三定则一定律”的综合应用)(多选)如图9所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，当PQ在外力的作用下运动时，MN在磁场力的作用下向右运动，则PQ所做的运动可能是( )n图9A．向右加速运动B．向左加速运动C．向右减速运动D．向左减速运动答案 BC解析 当PQ向右运动时，用右手定则可判定PQ中感应电流的方向是由Q→P，由安培定则可知穿过L1的磁场方向是自下而上的；若PQ向右加速运动，则穿过L1的磁通量增加，用楞次定律可以判断流过MN的感应电流是从N→M的，用左手定则可判定MN受到向左的安培力，将向左运动，选项A错误；若PQ向右减速运动，流过MN的感应电流方向、MN所受的安培力的方向均将反向，MN向右运动，所以选项C正确；同理可判断选项B正确，选项D错误．1．为了测量列车运行的速度和加速度大小，可采用如图1甲所示的装置，它由一块安装在列车车头底部的强磁体和埋设在轨道地面的一组线圈及电流测量记录仪组成(电流测量记录仪未画出)．当列车经过线圈上方时，线圈中产生的电流被记录下来，P、Q为接测量仪器的端口．若俯视轨道平面磁场垂直地面向里(如图乙)，则在列车经过测量线圈的过程中，流经线圈的电流方向为( )图1A．始终逆时针方向B．先顺时针方向，再逆时针方向C．先逆时针方向，再顺时针方向D．始终顺时针方向答案 C解析 在列车经过线圈的上方时，由于列车上的强磁体在线圈处的磁场的方向向下，所以线圈内的磁通量方向向下，磁通量先增大后减小，根据楞次定律可知，线圈中的感应电流的方向为先逆时针方向，再顺时针方向，故选C.2．如图2所示，老师做了一个物理小实验让学生观察：一轻质横杆两侧各固定一金属环，横杆可绕中心点自由转动，老师拿一条形磁铁插向其中一个小环，后又取出插向另一个小环，同学们看到的现象是( )n图2A．磁铁插向左环，横杆发生转动B．磁铁插向右环，横杆发生转动C．无论磁铁插向左环还是右环，横杆都不发生转动D．无论磁铁插向左环还是右环，横杆都发生转动答案 B解析 左环没有闭合，在磁铁插入过程中，不产生感应电流，故横杆不发生转动．右环闭合，在磁铁插入过程中，产生感应电流，横杆将发生转动，故B正确．3．如图3所示，MN是一根固定在光滑水平面上的通电细长直导线，电流方向如图所示，今将一矩形金属线框abcd放在导线上，ab边平行于MN，让线框的位置偏向导线的左边，两者彼此绝缘，当导线上的电流突然增大时，线框整个受力为( )图3A．受力向右B．受力向左C．受力向上D．受力为零答案 A解析 金属线框放在导线MN上，导线中电流产生磁场，根据安培定则判断可知，线框左右两侧磁场方向相反，线框左侧的磁通量大于线框右侧的磁通量，当导线中电流增大时，穿过线框的磁通量增大，线框产生感应电流，根据楞次定律可知，感应电流的磁场要阻碍原磁通量的变化，则线框将向使磁通量减小的方向运动，即向右移动，故A正确，B、C、D错误．4．如图4所示，粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈．当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线AB正上方由左向右快速经过时，若线圈始终不动，则关于线圈受到的支持力N及在水平方向运动趋势的正确判断是(重力加速度为g)( )图4A．N先小于mg后大于mg，运动趋势向左nB．N先大于mg后小于mg，运动趋势向左C．N先小于mg后大于mg，运动趋势向右D．N先大于mg后小于mg，运动趋势向右答案 D解析 条形磁铁从线圈中线AB正上方由左向右运动的过程中，线圈中的磁通量先增大后减小，根据楞次定律的“来拒去留”可知，线圈先有向下和向右运动的趋势，后有向上和向右运动的趋势，故线圈受到的支持力先大于重力后小于重力，运动趋势向右，故选D.5.如图5所示，一个有弹性的金属线圈被一根橡皮绳吊于通电直导线的正下方，直导线与线圈在同一竖直面内，当通电直导线中电流增大时，金属线圈的面积S和橡皮绳的长度l将( )图5A．S增大，l变长B．S减小，l变短C．S增大，l变短D．S减小，l变长答案 D解析 当通电直导线中电流增大时，穿过金属线圈的磁通量增大，金属线圈中产生感应电流，根据楞次定律，感应电流要阻碍原磁通量的增大：一是用缩小面积的方式进行阻碍，二是用远离直导线的方式进行阻碍，故D正确．6．(多选)绕有线圈的铁芯直立在水平桌面上，铁芯上套着一个铝环，线圈与电源、开关相连，如图6所示．线圈上端与电源正极相连，闭合开关的瞬间，铝环向上跳起．则下列说法中正确的是( )图6A．若保持开关闭合，则铝环不断升高B．若保持开关闭合，则铝环停留在跳起后的某一高度C．若保持开关闭合，则铝环跳起到某一高度后将回落D．如果电源的正、负极对调，观察到的现象不变答案 CD7．(多选)如图7所示，在水平面上有一固定的导轨，导轨为U形金属框架，框架上放置一金属杆ab，不计摩擦，在竖直方向上有匀强磁场，则( )n图7A．若磁场方向竖直向上并增强时，杆ab将向右移动B．若磁场方向竖直向上并减弱时，杆ab将向右移动C．若磁场方向竖直向下并增强时，杆ab将向右移动D．若磁场方向竖直向下并减弱时，杆ab将向右移动答案 BD解析 不管磁场方向竖直向上还是竖直向下，当磁感应强度增大时，回路中磁通量增大，由楞次定律知杆ab将向左移动，反之，杆ab将向右移动，选项B、D正确．8．如图8所示，条形磁铁从高h处自由下落，中途穿过一个固定的空心线圈，开关S断开时，至落地用时t1，落地时速度为v1；S闭合时，至落地用时t2，落地时速度为v2.则它们的大小关系正确的是( )图8A．t1>t2，v1>v2B．t1＝t2，v1＝v2C．t1查看更多