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1、学案学案 5 5 习题课：楞次定律的应用习题课：楞次定律的应用目标定位 1.学习应用楞次定律的推论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、“增反减同”法感应电流的磁场，总是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)当原磁场磁通量减小时，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 (
2、 )图 1A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流动解析 本题考查用楞次定律判断感应电流的方向，关键要分析清楚矩形线圈由位置到位置和由位置到位置两过程中，穿过线圈的磁感线方向相反由条形磁铁的磁场可知，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小，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.答案 A二、“来拒去留”法导体与磁场相对运动产生电磁感应现象时，两者之间有力的作用，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
3、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无法判定解析 本题可由两种方法来解决：方法 1：画出磁铁的磁感线分布，如图甲所示，当磁铁向铜环运动时，穿过铜环的磁通量增加，由楞次定律判断出铜环中的感应电流方向如图所示分析铜环受到安培力作用而运动时，可把铜环中的电流等效为多段直线电流元取上、下两小段电流元作为研究对象，由左手定则确定两段电流元的受力，由此可推断出整个铜环所受合力方向向右，故 A 正确甲 乙方法 2(等效法)：磁铁向右运动，使铜环产生的感应电流可等效为图乙所示的条形磁铁，两磁铁有排斥作用，故 A 正确答案 A三、“增缩减扩”法当闭合电路中有
4、感应电流产生时，电路的各部分导线就会受到安培力作用，会使电路的面积有变化(或有变化趋势)(1)若原磁通量增加，则通过减小有效面积起到阻碍的作用(2)若原磁通量减小，则通过增大有效面积起到阻碍的作用口诀记为“增缩减扩”注意：本方法适用于磁感线单方向穿过闭合回路的情况例 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，在导轨上有两可自由滑动的导体ab和cd.当载流直导线中的电流逐渐增强时，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Cab和cd相向运动，相互靠近Dab和cd相背运动，相互远离解析 由于在闭合回路abcd中，ab
5、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强时，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 C 正确，D 错误答案 C四、“增离减靠”法发生电磁感应现象时，通过什么方式来“阻碍”原磁通量的变化要根据具体情况而定可能是阻碍导体的相对运动，也可能是改变线圈的有效面积，还可能是通过远离或靠近变化的磁场源来阻碍原磁通量的变化即：(1)若原磁通量增加，则通过远离磁场源起到阻碍的作用(2)若原磁通量减小，则通过靠近磁场源起到阻碍的作用口诀记为“增离减靠”例 4 一长直铁
6、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 4 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，可观测到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端移动时解析 金属环N向左运动，说明穿过N的磁通量在减小，说明线圈M中的电流在减小，只有选项 C 符合题意答案 C五、安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的区别和应用1右
7、手定则是楞次定律的特殊情况(1)楞次定律的研究对象为整个闭合导体回路，适用于磁通量变化引起感应电流的各种情况(2)右手定则的研究对象为闭合导体回路的一部分，适用于一段导线在磁场中做切割磁感线运动2区别安培定则、左手定则、右手定则的关键是抓住因果关系(1)因电而生磁(IB)安培定则(判断电流周围磁感线的方向)(2)因动而生电(v、BI感)右手定则(导体切割磁感线产生感应电流)(3)因电而受力(I、BF安)左手定则(磁场对电流有作用力)例 5 如图 5 所示，导轨间的磁场方向垂直于纸面向里圆形金属环B正对线圈A，当导线MN在导轨上向右加速滑动时，下列说法正确的是 ( )图 5AMN中电流方向NM，
8、B被A吸引BMN中电流方向NM，B被A排斥CMN中电流方向MN，B被A吸引DMN中电流方向MN，B被A排斥解析 MN向右加速滑动，根据右手定则，MN中的电流方向从NM，且大小在逐渐变大，根据安培定则知，线圈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，B 正确，A、C、D 错误答案 B1(“来拒去留”法)如图 6 所示，甲是闭合铜线框，乙是有缺口的铜线框，丙是闭合的塑料线框，它们的正下方都放置一薄强磁铁，现将甲、乙、丙拿至相同高度H处同时释放(各线框下落过程中不翻转)，则以下说法正确的是( )图 6A三者同时落地B甲、乙同时落地，丙后落地C甲
9、、丙同时落地，乙后落地D乙、丙同时落地，甲后落地答案 D解析 在下落过程中，闭合铜线框中产生感应电流，由“来拒去留”可知，答案选 D.2. (“增缩减扩”法及“来拒去留”法)如图 7 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 ( )图 7A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向下迅速移动时，闭合铝环内的磁通量增大，因此铝环面积应有收缩的趋势，同时将远离磁铁，故增大了和桌面的挤压程度
10、，从而使铝环对桌面压力增大，故 B 项正确3. (“增离减靠”法)如图 8 是某电磁冲击钻的原理图，若突然发现钻头M向右运动，则可能是( )图 8A开关 S 闭合瞬间B开关 S 由闭合到断开的瞬间C开关 S 已经是闭合的，滑动变阻器滑片P向左迅速滑动D开关 S 已经是闭合的，滑动变阻器滑片P向右迅速滑动答案 AC解析 当开关突然闭合时，左线圈上有了电流，产生磁场，而对于右线圈来说，磁通量增加，产生感应电流，使钻头M向右运动，故 A 项正确；当开关 S 已经是闭合时，只有左侧线圈电流增大才会导致钻头M向右运动，故 C 项正确4. (安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的区别和应用)如图 9 所
11、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( )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QP，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NM的，用左手定则可判定MN受到向左的安培力，将向左运动，可见选项 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
12、正确；同理可判断选项 B 正确，选项 D 错误题组一 “来拒去留”法1如图 1 所示，线圈两端与电阻相连构成闭合回路，在线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的 N 极朝下在磁铁的 N 极向下靠近线圈的过程中( )图 1A通过电阻的感应电流方向由a到b，线圈与磁铁相互排斥B通过电阻的感应电流方向由b到a，线圈与磁铁相互排斥C通过电阻的感应电流方向由a到b，线圈与磁铁相互吸引D通过电阻的感应电流方向由b到a，线圈与磁铁相互吸引答案 B解析 根据楞次定律，感应电流的磁场总是阻碍磁通量的变化，因此阻碍条形磁铁的下落，即来拒去留，同名磁极相斥，所以线圈上端为 N 极，根据安培定则判断线圈电流方向向下，线
13、圈下端为正极，上端为负极，通过电阻的感应电流方向由b到a，B 对2. 如图 2 所示，一质量为m的条形磁铁用细线悬挂在天花板上，细线从一水平金属圆环中穿过现将环从位置释放，经过磁铁到达位置，设环经过磁铁上端和下端附近时细线的张力分别为T1和T2，重力加速度大小为g，则 ( )图 2AT1mg，T2mgBT1mg，T2mgCT1mg，T2mgDT1mg，T2mg答案 A解析 当环经过磁铁上端，穿过环的磁通量增加，圆环中的感应电流的磁场要阻碍其磁通量增加，所以磁铁对线圈有向上的斥力作用，由牛顿第三定律，环对磁铁有向下的斥力作用，使得细线对磁铁的拉力大于磁铁的重力，即T1mg；同理，当圆环经过磁铁下
14、端时，穿过环的磁通量减小，圆环中的感应电流的磁场要阻碍其磁通量减小，所以磁铁对环有向上的吸引力作用，由牛顿第三定律，则环对磁铁有向下的吸引力作用，使得细线对磁铁的拉力大于磁铁的重力，即T2mg，选项 A 正确3如图 3 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 ( )图 3AN先小于mg后大于mg，运动趋势向左BN先大于mg后小于mg，运动趋势向左CN先小于mg后大于mg，运动趋势向右DN先大于mg后小于mg，运动趋势向右答案 D解析 条形磁铁从线圈正上方由左向右
15、运动的过程中，线圈中的磁通量先增大后减小，根据楞次定律的第二种描述：“来拒去留”可知，线圈先有向下和向右的趋势，后有向上和向右的趋势，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.4如图 4 所示，两个相同的轻质铝环套在一根水平光滑绝缘杆上，当一条形磁铁向左运动靠近两环时，两环的运动情况是 ( )图 4A同时向左运动，间距变大B同时向左运动，间距变小C同时向右运动，间距变小D同时向右运动，间距变大答案 B解析 磁铁向左运动，穿过两环的磁通量均增加根据楞次定律，感应电流的磁场将阻碍原磁通量增加，所以两者都向左运动另外，两环产生的感应电流方向相同，依据安培定则和左手定则可以判断两
16、个环之间是相互吸引的，所以选项 A、C、D 错误，B 正确题组二 “增缩减扩”法5. 如图 5 所示，匀强磁场垂直于软导线回路平面，由于磁场发生变化，回路变为圆形则磁场( )图 5A逐渐增强，方向向外B逐渐增强，方向向里C逐渐减弱，方向向外D逐渐减弱，方向向里答案 CD解析 对于线圈来说，圆形面积最大，即由于磁场变化，导致线圈面积变大，根据楞次定律的“增缩减扩”法，可判断磁场在减弱，可能是方向向外的磁场逐渐减弱，也可能是方向向里的磁场逐渐减弱，选项 C、D 对6. 如图 6 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( )图 6A若磁场方向竖直向上并增强时
