高中物理 第四章 电磁感应 习题课：楞次定律的应用 新人教版选修3-2
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习题课：楞次定律的应用
知识必备
1.在应用楞次定律解决一些具体问题时,可以把楞次定律中“阻碍”的含义推广为两
种表达形式:一种是阻碍原磁通量的变化(原磁通量增加时阻碍
增加,减弱时阻
碍
减弱,可以概括为“增反减同”);另一种是阻碍导体的
相对(运针动对由磁场
与导体相对运动而引起感应电流的情况,可以概括为“来拒去留”).
B.沿 d→c→b→a→d 流动
C.先沿 a→b→c→d→a 流动,后沿 d→c→b→a→d 流动
D.先沿 d→c→b→a→d 流动,后沿 a→b→c→d→a 流动
图 X-1-1
学习互动
[答案] A [解析] 由条形磁铁的磁场可知,线圈在位置Ⅱ时穿过线圈的磁通量为零,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沿 a→b→c→d→a 流动.
2.左手定则:伸开左手,使拇指与其余四个手指 垂直 ,并且
都与手掌在同一个平面内,让磁感线从 掌心进入,并使 四指 指向电流的方向,这
时 拇指 所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向.
学习互动
考点一 “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(原磁通量)的变化. (1)当原磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场方向相反. (2)当原磁通量减少时,感应电流的磁场方向就与原磁场方向相同.
学习互动
考点三 “来拒去留”法 由于磁场与导体的相对运动而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.
学习互动
例 3 如图 X-1-3 所示,当磁铁突然沿垂直于铜环 [答案] A
平面的方向向铜环运动时,铜环的运动情况是 [解析] 本题可由两种方法来解决:
学习互动
例 1 如图 X-1-1 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,在位置Ⅱ,N 极附近的磁感线正好与线圈平面平行,这个过程中线圈的感应电流
() A.沿 a→b→c→d→a 流动
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
图 X-1-4
学习互动
[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.
学习互动
考点二 “增缩减扩”法 当闭合电路中有感应电流产生时,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)若原磁通量减少,则通过增大有效面积起到阻碍的作用.
学习互动
例 2 如图 X-1-2 所示,在载流直导线近旁固定两 条平行光滑的导轨 A、B,导轨与直导线平行且 在同一水平面内,在导轨上有两根可自由滑动 的导体棒 ab 和 cd.当载流直导线中的电流逐渐 增强时,导体棒 ab 和 cd 的运动情况是( ) 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 图 X-1-2
元.取上、下两小段电流元作为研究对象,由
学习互动
例 3 如图 X-1-3 所示,当磁铁突然沿垂直于铜环 左手定则确定两段电流元的受力,由此可推
平面的方向向铜环运动时,铜环的运动情况是 断出整个铜环所受合力向右,则 A 正确.
()
A.向磁铁运动Biblioteka Baidu方向摆动
方法 2(等效法):磁铁向右运动使铜环产生感
B.向磁铁运动的反方向摆动
() A.向磁铁运动的方向摆动 B.向磁铁运动的反方向摆动 C.静止 D.无法判定
图 X-1-3
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
如图甲所示.分析铜环受安培力作用而运动
时,可把铜环中的电流等效为多段直线电流
学习互动
考点三 安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的综合运用
安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的适用范围及因果关系如下表.
比较项目 安培定则
左手定则
右手定则
楞次定律
适用 范围
通电导线、 通电导线在磁场 导体切割磁感线 回路中磁通量变化产
圆环产生磁 中所受的安培力
场时,磁场方
方向、电流方向、时速度方向、磁 场方向、感应电
生感应电流时原磁场 变化情况、感应电流
向、电流方 磁场方向三者互 流方向三者互判 磁场方向互判
向互判
判
综合因 关运果 系用这因(几I→电个B而规) 律生的磁关键因 B→是电F分而安清)受各力个(I规、律的因 B适→动用I安而场)生合电,不(v能、混淆因. 磁而生电(ΔB→B感)
应电流,铜环可等效为如图乙所示的条形磁
C.静止
铁,两磁铁有排斥作用,故 A 正确.
D.无法判定
图 X-1-3
学习互动
考点四 “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. (1)若原磁通量增加,则通过远离磁场源起到阻碍的作用. (2)若原磁通量减少,则通过靠近磁场源起到阻碍的作用.
学习互动
例 4 如图 X-1-4 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 ( )
[答案] C [解析] 由于 ab 和 cd 中感应电流方向相反, 所以两导体棒运动方向一定相反,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 电流的磁场总是阻碍穿过回路磁通量的变 化,所以两导体棒相互靠近,减小面积,达到阻 碍磁通量增加的目的,故选项 C 正确.
知识必备
1.在应用楞次定律解决一些具体问题时,可以把楞次定律中“阻碍”的含义推广为两
种表达形式:一种是阻碍原磁通量的变化(原磁通量增加时阻碍
增加,减弱时阻
碍
减弱,可以概括为“增反减同”);另一种是阻碍导体的
相对(运针动对由磁场
与导体相对运动而引起感应电流的情况,可以概括为“来拒去留”).
B.沿 d→c→b→a→d 流动
C.先沿 a→b→c→d→a 流动,后沿 d→c→b→a→d 流动
D.先沿 d→c→b→a→d 流动,后沿 a→b→c→d→a 流动
图 X-1-1
学习互动
[答案] A [解析] 由条形磁铁的磁场可知,线圈在位置Ⅱ时穿过线圈的磁通量为零,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沿 a→b→c→d→a 流动.
2.左手定则:伸开左手,使拇指与其余四个手指 垂直 ,并且
都与手掌在同一个平面内,让磁感线从 掌心进入,并使 四指 指向电流的方向,这
时 拇指 所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向.
学习互动
考点一 “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(原磁通量)的变化. (1)当原磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场方向相反. (2)当原磁通量减少时,感应电流的磁场方向就与原磁场方向相同.
学习互动
考点三 “来拒去留”法 由于磁场与导体的相对运动而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.
学习互动
例 3 如图 X-1-3 所示,当磁铁突然沿垂直于铜环 [答案] A
平面的方向向铜环运动时,铜环的运动情况是 [解析] 本题可由两种方法来解决:
学习互动
例 1 如图 X-1-1 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,在位置Ⅱ,N 极附近的磁感线正好与线圈平面平行,这个过程中线圈的感应电流
() A.沿 a→b→c→d→a 流动
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
图 X-1-4
学习互动
[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.
学习互动
考点二 “增缩减扩”法 当闭合电路中有感应电流产生时,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)若原磁通量减少,则通过增大有效面积起到阻碍的作用.
学习互动
例 2 如图 X-1-2 所示,在载流直导线近旁固定两 条平行光滑的导轨 A、B,导轨与直导线平行且 在同一水平面内,在导轨上有两根可自由滑动 的导体棒 ab 和 cd.当载流直导线中的电流逐渐 增强时,导体棒 ab 和 cd 的运动情况是( ) 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 图 X-1-2
元.取上、下两小段电流元作为研究对象,由
学习互动
例 3 如图 X-1-3 所示,当磁铁突然沿垂直于铜环 左手定则确定两段电流元的受力,由此可推
平面的方向向铜环运动时,铜环的运动情况是 断出整个铜环所受合力向右,则 A 正确.
()
A.向磁铁运动Biblioteka Baidu方向摆动
方法 2(等效法):磁铁向右运动使铜环产生感
B.向磁铁运动的反方向摆动
() A.向磁铁运动的方向摆动 B.向磁铁运动的反方向摆动 C.静止 D.无法判定
图 X-1-3
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
如图甲所示.分析铜环受安培力作用而运动
时,可把铜环中的电流等效为多段直线电流
学习互动
考点三 安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的综合运用
安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的适用范围及因果关系如下表.
比较项目 安培定则
左手定则
右手定则
楞次定律
适用 范围
通电导线、 通电导线在磁场 导体切割磁感线 回路中磁通量变化产
圆环产生磁 中所受的安培力
场时,磁场方
方向、电流方向、时速度方向、磁 场方向、感应电
生感应电流时原磁场 变化情况、感应电流
向、电流方 磁场方向三者互 流方向三者互判 磁场方向互判
向互判
判
综合因 关运果 系用这因(几I→电个B而规) 律生的磁关键因 B→是电F分而安清)受各力个(I规、律的因 B适→动用I安而场)生合电,不(v能、混淆因. 磁而生电(ΔB→B感)
应电流,铜环可等效为如图乙所示的条形磁
C.静止
铁,两磁铁有排斥作用,故 A 正确.
D.无法判定
图 X-1-3
学习互动
考点四 “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. (1)若原磁通量增加,则通过远离磁场源起到阻碍的作用. (2)若原磁通量减少,则通过靠近磁场源起到阻碍的作用.
学习互动
例 4 如图 X-1-4 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 ( )
[答案] C [解析] 由于 ab 和 cd 中感应电流方向相反, 所以两导体棒运动方向一定相反,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 电流的磁场总是阻碍穿过回路磁通量的变 化,所以两导体棒相互靠近,减小面积,达到阻 碍磁通量增加的目的,故选项 C 正确.