2020年高考物理专题精准突破 楞次定律的理解和应用(解析版)

2020年高考物理专题精准突破

专题楞次定律的理解和应用

【专题诠释】

1．楞次定律中“阻碍”的含义

2．感应电流方向判断的两种方法

法一：用楞次定律判断

法二：用右手定则判断

该方法适用于部分导体切割磁感线．判断时注意掌心、四指、拇指的方向：

(1)掌心——磁感线垂直穿入；

(2)拇指——指向导体运动的方向；

(3)四指——指向感应电流的方向．

【高考领航】

【2019·全国卷Ⅲ】楞次定律是下列哪个定律在电磁感应现象中的具体体现？()

A．电阻定律B．库仑定律C．欧姆定律D．能量守恒定律

【答案】D

【解析】楞次定律表述了感应电流的磁场方向，同时也体现了不同能量间的关系。总能量是守恒的，感

应电流做功产生电能，电能是“阻碍”的结果，D正确。

【2018·高考全国卷Ⅲ】如图，两个线圈绕在同一根铁芯上，其中一线圈通过开关与电源连接，另一线圈与远

处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路．将一小磁针悬挂在直导线正上方，开关未闭合时小磁针处于静止状态．下列说法正确的是()

A．开关闭合后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动

B．开关闭合后并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向

C．开关闭合后并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向外的方向

D．开关闭合后并保持一段时间再断开后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动

【答案】AD

【解析】开关闭合后的瞬间，根据安培定则可知，两线圈内的磁场方向水平向右．因为线圈内的磁通量增加，根据楞次定律可判断直导线内的电流方向由南到北，再根据安培定则可知直导线内的电流在正上方产生的磁场方向垂直纸面向里，则小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动，故选项A正确；开关闭合后并保持一段时间后，与直导线相连的线圈内磁通量不变，则直导线没有感应电流，故小磁针不动，故选项B、C错误；开关闭合后并保持一段时间再断开后的瞬间，与直导线相连的线圈内磁通量减少，根据楞次定律可判断直导线内的电流方向由北到南，小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动，故选项D正确．【2017·高考全国卷Ⅲ】如图，在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨，导轨平面与磁场垂直．金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS，一圆环形金属线框T位于回路围成的区域内，线框与导轨共面．现让金属杆PQ突然向右运动，在运动开始的瞬间，关于感应电流的方向，下列说法正确的是()

A．PQRS中沿顺时针方向，T中沿逆时针方向B．PQRS中沿顺时针方向，T中沿顺时针方向C．PQRS中沿逆时针方向，T中沿逆时针方向D．PQRS中沿逆时针方向，T中沿顺时针方向

【答案】D

【解析】金属杆PQ向右切割磁感线，根据右手定则可知PQRS中感应电流沿逆时针方向；原来T中的磁场方向垂直于纸面向里，金属杆PQ中的感应电流产生的磁场方向垂直于纸面向外，使得穿过T的磁通量减小，根据楞次定律可知T中产生顺时针方向的感应电流，综上所述，可知A、B、C项错误，D项正确．【方法技巧】

楞次定律可以推广为：感应电流的效果总是阻碍引起感应电流的原因，列表说明如下：

磁铁靠近线圈，B感与B原反向

磁铁靠近，是斥力；磁铁远离，是引力

P、Q是光滑固定导轨，a、b是可动金属棒，磁铁下移，面积应减小，

a、b靠近

B减小，线圈扩张

合上S，B先亮

【最新考向解码】

例1. (2019·江苏扬州一模)航母上飞机弹射起飞是利用电磁驱动来实现的。电磁驱动原理如图所示，在固定线圈左右两侧对称位置放置两个闭合金属圆环，铝环和铜环的形状、大小相同，已知铜的电阻率较小，则

合上开关S的瞬间()

A．两个金属环都向左运动B．两个金属环都向右运动

C．铜环受到的安培力小于铝环受到的安培力D．从左侧向右看，铝环中感应电流沿顺时针方向

【答案】D

【解析】合上开关S的瞬间，穿过两个金属环的磁通量变大，为阻碍磁通量的增大，铝环向左运动，铜环向右运动，A、B错误；由于铜环和铝环的形状、大小相同，铜的电阻率较小，故铜环的电阻较小，两环对称地放在固定线圈两侧，闭合S瞬间，穿过两环的磁通量的变化率相同，两环产生的感应电动势大小相同，铜环电阻较小，则铜环中的感应电流较大，故铜环受到的安培力较大，C错误；由右手螺旋定则可知，闭合S瞬间，穿过铝环的磁通量向左增大，由楞次定律知，从左侧向右看，铝环中感应电流沿顺时针方向，D正确。

例2.(2019·江苏扬州高邮高三下学期调研)如图所示，两灯泡A1、A2相同，A1与一理想二极管D连接，线圈L的直流电阻不计。下列说法正确的是()

A．闭合开关S后，A1会逐渐变亮B．闭合开关S稳定后，A1、A2亮度相同

C．断开S的瞬间，a点的电势比b点低D．断开S的瞬间，A1会逐渐熄灭

【答案】C

【解析】闭合开关S后，虽然线圈产生自感电动势阻碍电流的增大，但两灯和线圈不是串联的关系，故两灯立刻变亮，A错误；闭合开关S稳定后，因线圈L的直流电阻不计，所以A1与二极管被短路，灯泡A1不亮，而A2亮，因此A1、A2亮度不同，B错误；断开S的瞬间，A2会立刻熄灭，因线圈产生感应电动势，故a点的电势低于b点，线圈L与灯泡A1及二极管构成回路，但二极管具有单向导电性，所以回路中没有感应电流，A1会立即熄灭，C正确，D错误。

例3.(2019·广东广州名校联考)如图所示，圆环形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管b与电源、滑动变阻器连接成如图所示的电路．若将滑动变阻器的滑片P

向下滑动，下列表述正确的是()

A．线圈a中将产生沿顺时针方向(俯视)的感应电流

B．穿过线圈a的磁通量减小

C．线圈a有扩张的趋势

D．线圈a对水平桌面的压力F N将增大

【答案】D

【解析】当滑动变阻器的滑片P向下滑动时，螺线管中的电流将增大，使穿过线圈a的磁通量变大，选项B错误；由楞次定律可知，线圈a中将产生沿逆时针方向(俯视)的感应电流，并且线圈a有缩小和远离螺线管的趋势，线圈a对水平桌面的压力F N将增大，故选项D正确，A、C错误．

【微专题精练】

1. (2019·浙江嘉兴一中测试)如图所示为安检门原理图，左边门框中有一通电线圈，右边门框中有一接收线圈．工作过程中某段时间通电线圈中存在顺时针方向均匀增大的电流，则()

A．无金属片通过时，接收线圈中的感应电流方向为顺时针

B．无金属片通过时，接收线圈中的感应电流增大

C．有金属片通过时，接收线圈中的感应电流方向为顺时针

D．有金属片通过时，接收线圈中的感应电流大小发生变化

【答案】D.

【解析】：当左侧通电线圈中存在顺时针方向均匀增大的电流时，通过右侧线圈的磁通量增大，根据楞次定律可以知道，右侧线圈产生的感应电流方向为逆时针，由于磁场是均匀增大，则产生的感应电流为恒定的，故选项A、B错误；当有金属片通过时，接收线圈中磁通量仍然增大，故产生的感应电流方向仍然为逆时针，但是由于金属片中也要产生感应电流，所以接收线圈中的感应电流大小发生变化，故选项C错误，选项D