2020-2021版高中物理第一章电磁感应微型专题2楞次定律的应用讲义精练(含解析)教科版选修3-2

微型专题2 楞次定律的应用
［学科素养与目标要求]
物理观念：进一步熟练掌握楞次定律和右手定则．
科学思维：1。

通过从相对运动角度理解楞次定律，归纳总结出楞次定律涉及到的问题所满足的规律.2.抓住安培定则、左手定则、右手定则和楞次定律中各物理量的因果关系,明确各定则和定律的作用和使用范围．
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
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
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,一长直铁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,能观察到N向左运动的是（)
图4
A．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
答案C
解析金属环N向左运动，说明穿过N的磁通量在减小，则线圈M中的电流在减小，只有选项C符
合．
［学科素养］以上四种情况“殊途同归”，实质上都是以不同的方式阻碍磁通量的变化，拨开现象看本质，体现了“科学思维"的学科素养．
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及因果关系如下表：
比较项目安培定则左手定则右手定则楞次定律
适用场合
判断电流周围的磁感
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
感应电流方向因果关系因电而生磁(I→B）
因电而受力(I、
B→F安)
因动而生电
（v、B→I感）
因磁通量变而生
电(ΔΦ→I感）
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．
[学科素养] 本题通过对ab杆的各种运动情况进行分析，利用楞次定律或右手定则判断出ab杆中感应电流的方向，再利用安培定则确定L1、L2中磁场方向，然后利用楞次定律确定cd杆中电流方向，最后利用左手定则判断cd杆所受安培力方向，从而判断出cd杆的运动情况，这样的综合分析，较好地体现了“科学思维”的核心素养．
1．（楞次定律的重要结论）如图6甲所示，有一闭合导线环，磁场方向垂直于环面向里，当磁感应强度随时间按如图乙所示规律变化时，顺着磁场方向看，导线环中感应电流的方向是( ）
图6
A．一直顺时针
B．一直逆时针
C．先顺时针后逆时针
D．先逆时针后顺时针
答案D
解析由题图乙可知，0~t0内，穿过导线环中的磁通量增加，由楞次定律的结论-—“增反减同"可知，感应电流产生的磁场方向垂直环面向外，所以感应电流方向为逆时针;同理可得t0～2t0内感应电流方向为顺时针,D正确．
2．(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．
3．(楞次定律的重要结论）(多选）如图8所示，光滑固定导轨m、n水平放置，两根导体棒p、q平行放于导轨上，形成一个闭合回路,当一条形磁铁从高处下落接近回路时(不计空气阻力）( )
图8
A．p、q将互相靠拢B．p、q将互相远离
C．磁铁的加速度仍为g D．磁铁的加速度小于g
答案AD
解析当磁铁下落接近回路的过程中，穿过回路的磁通量增加，根据楞次定律的结论-—“增缩减扩”，可知p、q将互相靠拢；利用“来拒去留”可知磁铁受到向上的阻力，磁铁的加速度小于g，A、D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所做的运动可能是（)
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。