高考物理一轮复习:4.3 楞次定律

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A.A 可能带正电且转速减小 B.A 可能带正电且转速增大 C.A 可能带负电且转速减小 D.A 可能带负电且转速增大
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
【解析】 若 A 带正电,则 A 环中有顺时针方向的电流, 则原磁场垂直 A 环向里,而感应电流的磁场方向垂直 B 环向外, 由增反减同,说明原磁场在增加,转速在增大;若 A 环带负电, 则 A 环中有逆时针方向的电流,则原磁场垂直 A 环向外,而感 应电流的磁场方向垂直 B 环向外,说明原磁场在减小,原电流在 减小,转速减小,所以 B、C 项正确.
如图所示,电路稳定后,小灯泡有一定的亮度,现将一与螺 线管等长的软铁棒沿管的轴线迅速插入螺线管内,在插入过程中 感应电流的方向与线圈中的原电流方向相反,小灯泡变暗.
4.从能量角度理解楞次定律 电磁感应现象中,感应电流的能量(电能) 不是凭空产生的,而是从其他形式的能量转化 来的,如图所示,当条形磁铁靠近线圈时,线 圈中产生图示方向的电流,而这个感应电流的 磁场对条形磁铁产生斥力,阻碍条形磁铁的靠近,必须有外力克 服这个斥力做功,它才能靠近线圈;当条形磁铁离开线圈时,感 应电流方向与图中所示方向相反,感应电流的磁场对磁铁产生吸 引力,阻碍条形磁铁的离开.这里外力做功的过程就是其他形式 的能转化为电能的过程.
二、楞次定律 楞次定律:感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总 要阻碍引起感应电流的磁通量的变化. 1.因果关系 闭合导体回路中原磁通量的变化是产生感应电流的原因,而 感应电流的磁场的产生是感应电流存在的结果,即只有当闭合导 体回路中的磁通量发生变化时,才会有感应电流的磁场出现.
2.对“阻碍”的理解
方向相同,“补偿”原磁场磁通量的减少
当原磁通量的增加引起感应电流时,感应电流的磁场方向与
原磁场方向相反,其作用仅仅使原磁通量的增加变慢了,但
能否 磁通量仍在增加.当原磁通量的减少引起感应电流时,感应
阻止 电流的磁场方向与原磁场方向相同,其作用仅仅使原磁通量
的减少变慢了,但磁通量仍在减少.原磁通量是在阻碍变化
2.适用条件 只适用于闭合电路的部分导体做切割磁感线运动时产生的 感应电流方向的判断. 说明:(1)当磁场不动而导体运动时,右手定则中的拇指指向 是导体相对于磁场的运动方向. (2)做切割运动的那段导体中,感应电流方向就是感应电动势 方向,由低电势(负极)指向高电势(正极),因为这段导体相当于 电源的内电路.
【答案】 D 【点评】 本题考查楞次定律基本应用,难度不大.
L 形的光滑金属轨道 AOC,AO 沿竖 直方向,OC 沿水平方向,PQ 是如图所示地放 在导轨上的一根金属直杆,直杆从图示位置由 静止开始在重力作用下运动,运动过程中 Q 端 始终在 OC 上.空间存在着垂直于纸面向外的匀强磁场,则在 PQ 杆滑动的过程中,下列判断正确的是( )
【分析】 在 PQ 杆滑动的过程中,△POQ 的面积先增大, 后减小,穿过△POQ 磁通量先增大,后减小,根据楞次定律判 断感应电流方向.PQ 受磁场力的方向,即安培力方向始终与 PQ 垂直,由左手定则判断其方向.
【解析】 在 PQ 杆滑动的过程中,杆与导轨所围成的三角 形面积先增大后减小,三角形 POQ 内的磁通量先增大后减小, 由楞次定律可判断感应电流的方向先是由 P→Q,后是由 Q→P; 再由 PQ 中的电流方向及左手定则可判断 PQ 所受安培力的方向 先垂直于杆向左,后垂直于杆向右,故 B 项正确,A、C、D 项 错误.故选 B 项.
中“变化”的,没有“变化”也就没有阻碍
为何 阻碍
阻碍的作用是克服磁场力做功,把其他形式的能量(或其他 电路的电能)转化(或转移)为感应电流所在回路的电能,没有 这种阻碍就不能实现能量的转化(或转移)
结果 阻碍并不是阻止,只是延缓了磁通量的变化,这种变化将继
如何 续进行,最终结果还是要变化
3.阻碍的表现 电磁感应现象中,感应电流产生的“效果”总要“反 抗”(或“阻碍”)引起感应电流的“原因”.常见的“阻碍”现象 有以下几种: (1)就磁通量而言,总是阻碍引起感应电流的磁通量(原磁通 量)的变化.即当原磁通量增加时,感应电流的磁场就与原磁场 方向相反;当原磁通量减少时,感应电流的磁场就与原磁场方向 相同.简称“增反减同”.
【导师点睛】 (1)楞次定律告诉了我们两个磁场的关系,即 感应电流的磁场与原磁场“增反减同”.
(2)“阻碍”的结果,是实现了其他形式的能向电能转化,这 和能量的转化与守恒相吻合,如果没有“阻碍”,将违背能量守 恒定律,而得出总能量增加的错误结论.
三、右手定则 1.定则内容 伸开右手,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,并使拇指指向导体运动的方 向,这时四指所指的方向就是感应电流的方向.
ab 棒处于垂直向上的磁场,且电流方向由 a 到 b,则安培力方向 向左.cd 棒处于垂直向上的磁场,且电流方向由 d 到 c,则安培 力方向向右,即两棒相互远离,故 ABC 项错误,D 项正确.
【答案】 D 【点评】 两棒将线圈围在中间,则穿过两棒所围成的面积 的磁场方向是竖直向下.原因是线圈内部磁场方向向下,而外部 磁场方向向上,且向下强于向上.
A.感应电流的方向始终是由 P→Q,PQ 所受安培力的方向 垂直杆向左
B.感应电流的方向先是由 P→Q,后是由 Q→P,PQ 所受 安培力的方向先垂直于杆向左,后垂直于杆向右
C.感应电流的方向始终是由 Q→P,PQ 所受安培力的方向 垂直杆向右
D.感应电流的方向先是由 Q→P,后是由 P→Q,PQ 所受 安培力的方向先垂直于杆向右,后垂直于杆向左
【答案】 B 【点评】 本题是楞次定律和左手定则的应用,难点是分析 △POQ 的面积变化,同时掌握左手定则与右手定则的区别.
规律二 楞次定律的拓展 楞次定律可广义地表述为:感应电流的“效果”总是要反 抗(或阻碍)引起感应电流的“原因”,常见的有三种: 1.阻碍原磁通量的变化(“增反减同”); 2.阻碍导体的相对运动(“来拒去留”); 3.通过改变线圈面积来“反抗”(“增缩减扩”)
规律方法
规律鸟瞰
考点热度
规律一:应用楞次定律判断感应电流方 向的基本思路
★★★
规律二:楞次定律的拓展
★★★★
规律三:正确利用右手定则
★★★
规律四:二次感应问题
★★★★
规律一 应用楞次定律判断感应电流方向的基本思路
如图所示,磁场垂直于纸面,磁感应 强度在竖直方向均匀分布,水平方向非均匀分 布.一铜制圆环用丝线悬挂于 O 点,将圆环拉 至位置 a 后无初速度释放,在圆环从 a 摆向 b 的过程中( )
如图所示,当螺线管 B 中的电流减 小时,穿过闭合金属圆环 A 的磁通量将 减少,这时环 A 有收缩的趋势,对这一 类问题注意讨论其合磁通量的变化.
(4)就电流而言,感应电流阻碍原电流的变化,即原电流增大 时,感应电流方向与原电流方向相反;原电流减小时,感应电流 方向与原电流方向相同,简称:“增反减同”.
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
【分析】 感应电流方向的判断,明确感应回路和使其感应 的场源,按楞次定律规范解答.
【解析】 杆右移,SPQR 回路磁通量增大,因为增反减同 则感应电流的磁场方向向外,据安培定则 SPQR 中感应电流方向 逆时针;而回路 T 中原磁通向里减,则 T 中感应电流磁场向里, 据安培定则 T 中感应电流方向为顺时针.
A.感应电流为顺时针方向,两棒相互靠近 B.感应电流为顺时针方向,两棒相互远离 C.感应电流为逆时针方向,两棒相互靠近 D.感应电流为逆时针方向,两棒相互远离
【分析】 当电路的阻值变化,导致电流变化从而使线圈产 生的磁场变化.所以两棒所围成的磁通量变化,从而产生感应电 流,最终导致两棒运动.
【解析】 当变阻器滑片向左滑动时,电路的电流大小变大, 线圈的磁场增加;根据安培定则由电流方向可确定线圈的磁场方 向垂直于导轨向下.由于线圈处于两棒中间,所以穿过两棒所围 成的磁通量变大,由楞次定律:增反减同可得,线框 abdc 产生 逆时针方向感应电流.最后根据左手定则可确定安培力的方向:
A.感应电流方向先逆时针后顺时针再逆时针 B.感应电流方向一直是逆时针 C.感应电流方向先顺时针后逆时针再顺时针 D.感应电流方向一直是顺时针
【解析】 在竖直虚线左侧,圆环向右摆时磁通量增加,由 楞次定律可判断,感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相反, 由安培定则可知感应电流方向为逆时针方向;摆过竖直虚线时, 环中磁通量左减右增相当于方向向外的增大,因此感应电流方向 为顺时针方向;在竖直虚线右侧向右摆动时,环中磁通量减小, 感应电流的磁场与原磁场同向,可知感应电流为逆时针方向.
谁阻 感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁场(原磁场) 碍谁 的磁通量的变化 阻碍 阻碍的是“引起感应电流的磁通量的变化”,而不是 什么 阻碍原磁场,也不是阻碍原磁通量
当原磁场磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁 如何 场的方向相反,“反抗”原磁场磁通量的增加;当原 阻碍 磁场磁通量减少时,感应电流的磁场方向与原磁场的
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( )
实验如图甲、乙所示.
结论:电流从哪一侧接线柱流入,指针就向哪一侧偏转,即 左进左偏,右进右偏.
2.实验现象:如图所示,在四种情况下,将实验结果填入 下表:
(1)线圈内磁通量增加时的情况:
图号 磁场方向 感应电流的方向 感应电流的磁场方向
甲 向下
逆时针(俯视)
向上
乙 向上
顺时针(俯视)
向下
(2)线圈内磁通量减少时的情况:
增反减同 当原磁通量增加时,感应电流的磁场方向就与原磁场方向相 反,当原磁通量减少时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同.
(多选)两圆环 A、B 置于同一水平面上,其 中 A 为均匀带电绝缘环,B 为导体环,当 A 以如图 所示的方向绕中心转动的角速度发生变化时,B 中 产生如图所示方向的感应电流.则( )
图号 磁场方向 感应电流的方向 感应电流的磁场方向

向下
顺时针(俯视)
向下

向上
逆时针(俯视)
向上
3.实验结论 表述一:当穿过线圈的磁通量增加时,感应电流的磁场与原 磁场的方向相反;当穿过线圈的磁通量减少时,感应电流的磁场 与原磁场的方向相同. 表述二:当磁铁靠近线圈时,两者相斥;当磁铁远离线圈时, 两者相吸.
新课标 · 物理(选修3—1)
高考物理一轮基础复习
第四章 电 磁 感 应
4.3 楞次定律
学习目标
学习重点
考查热度
通过实验探究归纳出判断感应电流方向 的规律——楞次定律
★★★
正确理解楞次定律的内容及本质
★★★
能够熟练运用楞次定律和右手定则判断 ★★★★
感应电流的方向
基础梳理
一、探究感应电流的方向 1.实验器材:条形磁铁、电流表、线圈、导线、滑线变阻 器、电键、一节干电池(用来查明线圈中电流的流向与电流表中 指针偏转方向的关系). 探究电流表指针偏转方向和电流方向之间的关系.
【答案】 A
如图所示,在同一水平面内有两根 光滑平行金属导轨 MN 和 PQ,在两导轨之 间竖直放置通电螺线管,ab 和 cd 是放在导 轨上的两根金属棒,它们分别放在螺线管的左右两侧,保持开关 闭合,最初两金属棒处于静止状态.当滑动变阻器的滑动触头向 左滑动时,两根金属棒与导轨构成的回路中感应电流方向(俯视 图)及 ab、cd 两棒的运动情况是( )
(2)就相对运动而言,阻碍所有的相对运动,简称:“来拒去 留”.从运动的效果上看,也可以形象地表述为“敌”进“我” 退,“敌”逃“我”追.
如图所示,若条形磁铁“敌”向闭合导线圈靠近,则闭合导 线圈“我”退却;若条形磁铁“敌”远离闭合导线圈逃跑,则闭 合导线圈“我”追赶条形磁铁.
(3)就闭合导体回路的面积而言,以闭合导体回路面积的收缩 或扩张来阻碍回路磁通量的变化.当穿过闭合回路的磁感线皆朝 同一方向时:在穿过闭合导体回路的磁通量增加时,回路面积有 收缩趋势;磁通量减少时,回路面积有扩张趋势.简称“增缩减 扩”.若穿过闭合回路的磁感线朝两个相反的方向,则结论可能 完全相反.
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