2018版高中物理 第2章 楞次定律和自感現(xiàn)象 習題課 楞次定律的應(yīng)用學案 魯科版選修3-2.docx

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第2講　習題課　楞次定律的應(yīng)用 [目標定位]　1.應(yīng)用楞次定律的拓展判斷感應(yīng)電流的方向.2.理解安培定則、左手定則、右手定則和楞次定律的區(qū)別． 1．楞次定律 感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化． 2．應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向的一般步驟 (1)明確所研究的閉合電路，判斷原磁場的方向； (2)判斷閉合電路內(nèi)原磁場的磁通量的變化情況； (3)由楞次定律判斷感應(yīng)電流的磁場方向； (4)由安培定則根據(jù)感應(yīng)電流的磁場方向，判斷出感應(yīng)電流的方向． 3．安培定則(右手螺旋定則)、右手定則、左手定則 (1)判斷電流產(chǎn)生的磁場方向用安培定則． (2)判斷磁場對通電導體作用力方向用左手定則． (3)判斷導體切割磁感線運動產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向用右手定則. 一、“增反減同”法 感應(yīng)電流的磁場，總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量(原磁場磁通量)的變化． 1．當原磁場磁通量增加時，感應(yīng)電流的磁場與原磁場方向相反． 2．當原磁場磁通量減少時，感應(yīng)電流的磁場方向就與原磁場方向相同． 口訣記為“增反減同” 例1　如圖1所示，均勻帶正電的絕緣圓環(huán)a與金屬圓環(huán)b同心共面放置，當a繞O點在其所在平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)時，b中產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流，且具有收縮趨勢，由此可知，圓環(huán)a沿(　　) 圖1 A．順時針加速旋轉(zhuǎn) B．順時針減速旋轉(zhuǎn) C．逆時針加速旋轉(zhuǎn) D．逆時針減速旋轉(zhuǎn) 答案　B 解析　據(jù)楞次定律的推論“增反減同”，b環(huán)中產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流，說明a中原電流可能順時針減少，也可能逆時針增加，但b環(huán)有收縮的趨勢，說明a環(huán)中的電流應(yīng)與b環(huán)中的電流同向，同向電流相互吸引，才能使b環(huán)收縮，故a環(huán)中的電流只是順時針減少，因此帶正電的a環(huán)只能沿順時針減速旋轉(zhuǎn)，B正確． 二、“來拒去留”法 　導體和磁場相對運動產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象時，產(chǎn)生的感應(yīng)電流受到磁場的安培力，這種安培力會“阻礙”相對運動． 口訣記為“來拒去留”． 例2　如圖2所示，當磁鐵突然向銅環(huán)運動時，銅環(huán)的運動情況是(　　) 圖2 A．向右擺動　　　　　 B．向左擺動 C．靜止 D．無法判定 答案　A 解析　本題可由兩種方法來解決： 方法1：畫出磁鐵的磁感線分布，如圖甲所示，當磁鐵向銅環(huán)運動時，穿過銅環(huán)的磁通量增加，由楞次定律判斷出銅環(huán)中的感應(yīng)電流方向如圖甲所示．分析銅環(huán)受安培力作用而運動時，可把銅環(huán)中的電流等效為多段直線電流元．取上、下兩小段電流元作為研究對象．由左手定則確定兩段電流元的受力，由此可推斷出整個銅環(huán)所受合力向右，則A選項正確． 方法2(等效法)：磁鐵向右運動，使銅環(huán)產(chǎn)生的感應(yīng)電流可等效為圖乙所示的條形磁鐵，兩磁鐵有排斥作用，故A正確． 三、“增縮減擴”法 當閉合電路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生時，電路的各部分導線就會受到安培力作用，會使電路的面積有變化(或有變化趨勢)． 1．若原磁通量增加，則通過減小有效面積起到阻礙的作用． 2．若原磁通量減少，則通過增大有效面積起到阻礙的作用． 口訣記為“增縮減擴”． 例3　如圖3所示，光滑固定導軌M、N水平放置，兩根導體棒P、Q平行放置于導軌上，形成一個閉合回路，一條形磁鐵從高處下落接近回路時(　　) 圖3 A．P、Q將相互靠攏 B．P、Q將相互遠離 C．磁鐵的加速度仍為g D．磁鐵的加速度小于g 答案　AD 解析　根據(jù)“增縮減擴”可知P、Q可通過縮小面積的方式進行阻礙磁通量的增加，故可得A正確；根據(jù)“來拒去留”得回路電流受到向下的力的作用，由牛頓第三定律知磁鐵受向上的作用力，所以磁鐵的加速度小于g，選A、D. 四、“增離減靠”法 　發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象時，通過什么方式來“阻礙”原磁通量的變化要根據(jù)具體情況而定．可能是阻礙導體的相對運動，也可能是改變線圈的有效面積，還可能是通過遠離或靠近變化的磁場源來阻礙原磁通量的變化．即： 1．若原磁通量增加，則通過遠離磁場源起到阻礙的作用； 2．若原磁通量減少，則通過靠近磁場源起到阻礙的作用． 口訣記為“增離減靠”． 例4　如圖4所示，金屬環(huán)A用輕繩懸掛，與長直螺線管共軸，并位于其左側(cè)，若變阻器滑片P向左移動，則金屬環(huán)A將向________(選填“左”或“右”)運動，并有__________(選填“收縮”或“擴張”)趨勢． 圖4 答案　左　收縮 解析　變阻器滑片P向左移動，電阻變小，電流變大，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的磁場方向與電流磁場方向相反，相互排斥則金屬環(huán)A將向左移動，因磁通量增大，金屬環(huán)A有收縮趨勢． 五、安培定則、左手定則、右手定則、楞次定律的區(qū)別 1．右手定則是楞次定律的特殊情況 (1)楞次定律的研究對象為整個閉合導體回路，適用于磁通量變化引起感應(yīng)電流的各種情況． (2)右手定則的研究對象為閉合導體回路的一部分，適用于一段導體在磁場中做切割磁感線的運動． 2．區(qū)別安培定則、左手定則、右手定則的關(guān)鍵是抓住因果關(guān)系 (1)因電而生磁(I→B)→安培定則．(判斷電流周圍磁感線的方向) (2)因動而生電(v、B→I感)→右手定則．(導體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流) (3)因電而受力(I、B→F安)→左手定則．(磁場對電流有作用力) 例5　如圖5所示，導軌間的磁場方向垂直于紙面向里．圓形金屬環(huán)B正對磁鐵A，當導線MN在導軌上向右加速滑動時，下列說法正確的是(　　) 圖5 A．MN中電流方向N→M，B被A吸引 B．MN中電流方向N→M，B被A排斥 C．MN中電流方向M→N，B被A吸引 D．MN中電流方向M→N，B被A排斥 答案　B 解析　MN向右加速滑動，根據(jù)右手定則，MN中的電流方向從N→M，且大小在逐漸變大，根據(jù)安培定則知，電磁鐵A的磁場方向向左，且大小逐漸增強，根據(jù)楞次定律知，B環(huán)中的感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向向右，B被A排斥．B正確，A、C、D錯誤. “增反減同”法 1．電阻R、電容C與一線圈連成閉合回路，條形磁鐵靜止于線圈的正上方，N極朝下，如圖6所示．現(xiàn)使磁鐵開始自由下落，在N極接近線圈上端的過程中，流過R的電流方向和電容器極板的帶電情況是(　　) 圖6 A．從a到b，上極板帶正電 B．從a到b，下極板帶正電 C．從b到a，上極板帶正電 D．從b到a，下極板帶正電 答案　D 解析　在N極接近線圈上端的過程，穿過線圈的磁通量向下增加，則感應(yīng)電流的磁場方向向上．由安培定則可判定電路中的電流為順時針方向，故通過R的電流由b到a，電容器下極板帶正電． “來拒去留”法 2．如圖7所示，蹄形磁鐵的兩極間，放置一個線圈abcd，磁鐵和線圈都可以繞OO′軸轉(zhuǎn)動，磁鐵如圖示方向轉(zhuǎn)動時，線圈的運動情況是(　　) 圖7 A．俯視，線圈順時針轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速與磁鐵相同 B．俯視，線圈逆時針轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速與磁鐵相同 C．線圈與磁鐵轉(zhuǎn)動方向相同，但轉(zhuǎn)速小于磁鐵轉(zhuǎn)速 D．線圈靜止不動 答案　C 解析　本題“原因”是磁鐵有相對線圈的運動，“效果”便是線圈要阻礙兩者的相對運動，線圈阻止不了磁鐵的運動，由“來拒去留”線圈只好跟著磁鐵同向轉(zhuǎn)動；如果二者轉(zhuǎn)速相同，就沒有相對運動，線圈就不會轉(zhuǎn)動，故答案為C. “增縮減擴”法 3．如圖8所示，一個有彈性的金屬圓環(huán)被一根橡皮繩吊于通電直導線的正下方，直導線與圓環(huán)在同一豎直面內(nèi)，當通電直導線中電流增大時，彈性圓環(huán)的面積S和橡皮繩的長度l將(　　) 圖8 A．S增大，l變長 B．S減小，l變短 C．S增大，l變短 D．S減小，l變長 答案　D 解析　當通電直導線中電流增大時，穿過金屬圓環(huán)的磁通量增大，金屬圓環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流．根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流要阻礙磁通量的增大：一是用縮小面積的方式進行阻礙；二是用遠離直導線的方法進行阻礙，故D正確． “增離減靠”法 4．如圖9所示是某電磁沖擊鉆的原理圖，若突然發(fā)現(xiàn)鉆頭M向右運動，則可能是(　　) 圖9 A．開關(guān)S閉合瞬間 B．開關(guān)S由閉合到斷開的瞬間 C．開關(guān)S已經(jīng)是閉合的，滑動變阻器滑片P向左迅速滑動 D．開關(guān)S已經(jīng)是閉合的，滑動變阻器滑片P向右迅速滑動 答案　AC 解析　當開關(guān)突然閉合時，左線圈上有了電流，產(chǎn)生磁場，而對于右線圈來說，磁通量增加，產(chǎn)生感應(yīng)電流，使鉆頭M向右運動，故A項正確；當開關(guān)S已經(jīng)閉合時，只有左側(cè)線圈電流增大才會導致鉆頭M向右運動，故C項正確． “一定律三定則”的綜合應(yīng)用 5.如圖10所示，水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動的金屬棒PQ、MN，當PQ在外力的作用下運動時，MN在磁場力的作用下向右運動，則PQ所做的運動可能是(　　) 圖10 A．向右加速運動 B．向左加速運動 C．向右減速運動 D．向左減速運動 答案　BC 解析　當PQ向右運動時，用右手定則可判定PQ中感應(yīng)電流的方向是由Q→P，由安培定則可知穿過L1的磁場方向是自下而上的；若PQ向右加速運動，則穿過L1的磁通量增加，用楞次定律可以判斷流過MN的感應(yīng)電流是從N→M的，用左手定則可判定MN受到向左的安培力，將向左運動，可見選項A不正確；若PQ向右減速運動，流過MN的感應(yīng)電流方向、MN所受的安培力的方向均將反向，MN向右運動，所以選項C是正確的；同理可判斷選項B是正確的，選項D是錯誤的.