第四章 微型专题1 楞次定律的应用-----教师版

微型专题1楞次定律的应用--教师版

[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，铜环远离磁铁向右摆动，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：

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(导体棒切割磁感线速度越大，感应电流越大)()

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，较好地体现了物理“科学思维”的学科素养.