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1、 习题课 楞次定律的应用 第四章电磁感应 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 内容索引 题型探究 达标检测 1 题型探究 一 利用 结论法 判断感应电流的方向 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 A 沿abcd流动B 沿dcba流动C 先沿abcd流动 后沿dcba流动D 先沿dcba流动 后沿abcd流动 例1如图1所示 一水平放置的矩形闭合
2、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 经过位置 到位置 位置 和位置 都很接近位置 这个过程中线圈的感应电流 图1 答案 解析 由条形磁铁的磁场分布可知 线圈在位置 时穿过闭合线圈的磁通量最小为零 线圈从位置 到位置 从下向上穿过线圈的磁通量在减少 线圈从位置 到位置 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abcd 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A 向
3、右摆动B 向左摆动C 静止D 无法判定 图2 答案 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 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电路原磁通量的变化 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A 一起向左运动B 一起向
4、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 图3 答案 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 A 同时向两侧推开B 同时向螺线
5、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 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 答案 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运动 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 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 导轨间的磁场方向垂直于纸面向里 当导线M
6、N在导轨上向右加速滑动时 正对电磁铁A的圆形金属环B中 说明 导体棒切割磁感线速度越大 感应电流越大 A 有感应电流 且B被A吸引B MN受到的安培力方向水平向左C MN受到的安培力方向水平向右D 有感应电流 且B被A排斥 图5 答案 解析 MN向右加速滑动 根据右手定则 MN中的电流方向从N M 且大小在逐渐变大 根据左手定则知MN受到的安培力方向水平向左 故B正确 C错误 根据安培定则知 电磁铁A的磁场方向向左 且大小逐渐增强 根据楞次定律知 B环中的感应电流产生的磁场方向向右 B被A排斥 D正确 A错误 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
7、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 上下开口 内壁光滑的铜管P和塑料管Q竖直放置 小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放 并落至底部 则小磁块A 在P和Q中都做自由落体运动B 在两个下落过程中的机械能都守恒C 在P中的下落时间比在Q中的长D 落至底部时在P中的速度比在Q中的大 图6 答案 解析 小磁块下落过程中 在铜管P中产生
8、感应电流 小磁块受到向上的磁场力 不做自由落体运动 而在塑料管Q中只受到重力 在Q中做自由落体运动 故选项A错误 根据功能关系知 在P中下落时 小磁块机械能减少 在Q中下落时 小磁块机械能守恒 故选项B错误 在P中加速度较小 在P中下落时间较长 选项C正确 由于在P中下落时要克服磁场力做功 机械能有损失 故可知落到底部时在P中的速度比在Q中的小 选项D错误 达标检测 2 1 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 1 2 3 图7 4 答案 解析 1 2 3 4
9、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 如图8所示 水平桌面上放有一个闭合铝环 在铝环轴线上方有一个条形磁铁 当条形磁铁沿轴线竖直向下迅速移动时 下列判断正确的是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 图8 答案 解析 1 2 3 4 根据楞次定律可知 当条形磁铁沿轴线竖直向下迅速移
10、动时 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 1 2 3 4 3 多选 如图9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 图9 1 2 3 4 4 多选 如图10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
11、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 解析 图10 1 2 3 4 1 2 3 4 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
