2020版高中物理 第一章 电磁感应 微型专题练2 楞次定律的应用学案 教科版选修3-2

2020版高中物理 第一章 电磁感应 微型专题练2 楞次定律的应用学案 教科版选修3-2

微型专题2　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 6‎ 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”.‎ 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 6‎ 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.‎ ‎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，铜环平面与螺线管横截面平行，当开关S接通瞬间，两铜环的运动情况是(　　)‎ 图4‎ A.同时向两侧被推开 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 6‎ 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(　　)‎ 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 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 ‎1.(楞次定律的重要结论)如图6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6‎ 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 6‎ 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7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落下时，下列判断正确的是 (　　)‎ 图7‎ 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.‎ ‎3.(楞次定律的重要结论)如图8所示，两个闭合金属环1和2的圆心重合，放在同一平面内.当圆环1中通以顺时针方向的电流，且电流逐渐增强时，对于圆环2的说法正确的是(　　)‎ 图8‎ A.穿过圆环2的磁通量变大，而且圆环2有收缩的趋势 B.穿过圆环2的磁通量变大，而且圆环2有扩张的趋势 C.穿过圆环2的磁通量变小，而且圆环2有收缩的趋势 D.穿过圆环2的磁通量变小，而且圆环2有扩张的趋势 答案　B 解析　当圆环1中通以顺时针方向的电流，且电流逐渐增强时，则穿过圆环2的磁通量变大，根据楞次定律，圆环2中产生的感生电流的磁场阻碍磁通量的增加，所以圆环2有扩张使面积增加的趋势，选项B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 6‎ 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)(　　)‎ 图9‎ 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.‎ 6‎