2020版高中物理 第四章 电磁感应 微型专题练1 楞次定律的应用学案 新人教版选修3-2

2020版高中物理 第四章 电磁感应 微型专题练1 楞次定律的应用学案 新人教版选修3-2

微型专题1　楞次定律的应用 ‎[学习目标]　1.应用楞次定律判断感应电流的方向.2.理解安培定则、左手定则、右手定则和楞次定律的区别．‎ 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1‎ A．沿abcda流动 B．沿dcbad流动 C．先沿abcda流动，后沿dcbad流动 8‎ 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”．‎ 8‎ 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2‎ A．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3‎ A．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.‎ 8‎ ‎4．“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，通电螺线管两侧各悬挂一个小铜环，铜环平面与螺线管截面平行，当开关S接通瞬间，两铜环的运动情况是(　　)‎ 图4‎ A．同时向两侧推开 B．同时向螺线管靠拢 C．一个被推开，一个被吸引，但因电源正负极未知，无法具体判断 D．同时被推开或同时向螺线管靠拢，但因电源正负极未知，无法具体判断 答案　A 解析　开关S接通瞬间，小铜环中磁通量从无到有增加，根据楞次定律，感应电流的磁场要阻碍磁通量的增加，则两环将同时向两侧推开．故A正确．‎ 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 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 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，cd杆将向右移动(导体棒切割磁感线速度越大，感应电流越大)(　　)‎ 图5‎ A．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 8‎ 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．‎ 几个规律的使用中，要抓住各个对应的因果关系：‎ ‎1．因电而生磁(I→B)―→安培定则 ‎2．因动而生电(v、B→I)→右手定则 ‎3．因电而受力(I、B→F安)→左手定则 三、能量的角度理解楞次定律 感应电流的产生并不是创造了能量．导体做切割磁感线运动时，产生感应电流，感应电流受到安培力作用，导体克服安培力做功从而实现其他形式的能向电能的转化，所以楞次定律的“阻碍”是能量转化和守恒的体现．‎ 例6　如图6所示，铜质金属环从条形磁铁的正上方由静止开始水平下落，在下落过程中，下列判断正确的是(　　)‎ 图6‎ A．金属环在下落过程中的机械能守恒 B．金属环在下落过程中动能的增加量小于其重力势能的减少量 C．金属环的机械能先减小后增大 D．磁铁对桌面的压力始终大于其自身的重力 答案　B 解析　金属环在下落过程中，磁通量发生变化产生感应电流，金属环受到磁场力的作用，机械能不守恒，A错误．由能量守恒，金属环重力势能的减少量等于其动能的增加量和在金属环中产生的电能之和，B正确．金属环下落的过程中，机械能不停地转变为电能，机械能一直减少，C错误．当金属环下落到磁铁中央位置时，无感应电流，环和磁铁间无作用力，磁铁对桌面的压力大小等于磁铁的重力，D错误．‎ 8‎ ‎1．(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7‎ A．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，感应电流总是阻碍原磁通量的变化，为了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．‎ ‎2．(楞次定律的重要结论)如图8所示，水平桌面上放有一个闭合铝环，在铝环中心轴线上方有一个条形磁铁．当条形磁铁沿轴线竖直自由落下时，下列判断正确的是 (　　)‎ 图8‎ A．铝环有收缩趋势，对桌面压力减小 B．铝环有收缩趋势，对桌面压力增大 C．铝环有扩张趋势，对桌面压力减小 D．铝环有扩张趋势，对桌面压力增大 答案　B 解析　根据楞次定律可知：当条形磁铁沿轴线竖直自由落下时，闭合铝环内的磁通量增大，因此铝环面积应有收缩的趋势，同时有远离磁铁的趋势，故增大了和桌面的挤压程度，从而使铝环对桌面压力增大，故B项正确．‎ 8‎ ‎3.(从能量角度理解楞次定律)如图9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9‎ A．t1>t2，v1>v2‎ B．t1＝t2，v1＝v2‎ C．t1v2‎ 答案　D 解析　开关S断开时，线圈中无感应电流，对磁铁无阻碍作用，故磁铁自由下落，a＝g；当S闭合时，线圈中有感应电流，对磁铁有阻碍作用，故av2，故D正确．‎ ‎4．(楞次定律的重要结论)(多选)如图10所示，闭合圆形金属环竖直固定，光滑水平导轨穿过圆环，条形磁铁沿导轨以初速度v0向圆环运动，其轴线穿过圆环圆心，与环面垂直，则磁铁在穿过圆环的整个过程中，下列说法正确的是(　　)‎ 图10‎ A．磁铁靠近圆环的过程中，做加速运动 B．磁铁靠近圆环的过程中，做减速运动 C．磁铁远离圆环的过程中，做加速运动 D．磁铁远离圆环的过程中，做减速运动 答案　BD ‎5．(“三定则一定律”的综合应用)(多选)如图11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(导体切割磁感线速度越大，感应电流越大)(　　)‎ 8‎ 图11‎ A．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．‎ 8‎