高中物理 44 习题课 楞次定律的应用学案 新人教版选修32Word格式.docx

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（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abcd流动

B．沿dcba流动

C．先沿abcd流动，后沿dcba流动

D．先沿dcba流动，后沿abcd流动

解析　由条形磁铁的磁场可知，线圈在位置Ⅱ时穿过闭合线圈的磁通量最少，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abcd.

答案　A

二、“来拒去留”法

导体与磁场相对运动产生电磁感应现象时，产生的感应电流的导体受到磁场的安培力，这个安培力会“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

解析　本题可由两种方法来解决：

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元．取上、下两小段电流元作为研究对象．由左手定则确定两段电流元的受力，由此可推断出整个铜环所受合力向右，则A选项正确．

方法2（等效法）：

磁铁向右运动，使铜环产生的感应电流可等效为图乙所示的条形磁铁，两磁铁有排斥作用，故A正确．

三、“增缩减扩”法

当闭合电路中有感应电流产生时，闭合电路的各部分导线就会受到安培力作用，会使闭合电路的面积有变化（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）若原磁通量减小，则通过增大有效面积起到阻碍的作用．

口诀记为“增缩减扩”．

温馨提示：

本方法适用于磁感线单方向穿过闭合回路的情况．

例3　如图3所示，在载流直导线近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，在导轨上有两可自由滑动的导体ab和cd.当载流直导线中的电流逐渐增强时，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

解析　由于ab和cd电流方向相反，所以两导体运动方向一定相反，排除选项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，感应电流总是阻碍穿过回路磁通量的变化，所以两导体相互靠近，减小面积，达到阻碍磁通量增加的目的，故选C.

答案　C

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，即：

（1）若原磁通量增加，则通过远离磁场源起到阻碍的作用．

（2）若原磁通量减小，则通过靠近磁场源起到阻碍的作用．

口诀记为“增离减靠”．

例4　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4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，可观测到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

解析　金属环N向左运动，说明穿过N的磁通量在减小，说明线圈M中的电流在减小，只有选项C符合．

五、安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的区别

1．右手定则是楞次定律的特殊情况

（1）楞次定律的研究对象为整个闭合导体回路，适用于磁通量变化引起感应电流的各种情况．

（2）右手定则的研究对象为闭合导体回路的一部分，适用于一段导体在磁场中做切割磁感线运动．

2．区别安培定则、左手定则、右手定则的关键是抓住因果关系

（1）因电而生磁（I→B）→安培定则．（判断电流周围磁感线的方向）

（2）因动而生电（v、B→I感）→右手定则．（导体切割磁感线产生感应电流）

（3）因电而受力（I、B→F安）→左手定则．（磁场对电流有作用力）

例5　如图5所示，导轨间的磁场方向垂直于纸面向里，当导线MN在导轨上水平向右加速滑动时，正对电磁铁A的圆形金属环B中（导体棒切割磁感线速度越大，感应电流越大）（　　）

图5

A．有感应电流，且B被A吸引

B．无感应电流

C．可能有，也可能没有感应电流

D．有感应电流，且B被A排斥

解析　MN向右加速滑动，根据右手定则，MN中的电流方向从N→M，且大小在逐渐变大，根据安培定则知，电磁铁A的磁场方向水平向左，且大小逐渐增强，根据楞次定律知，B环中的感应电流产生的磁场方向水平向右，B被A排斥．D正确，A、B、C错误．

答案　D

“增反减同”法

1.1931年，英国物理学家狄拉克从理论上预言：

存在只有一个磁极的粒子，即“磁单极子”.1982年，美国物理学家卡布莱拉设计了一个寻找磁单极子的实验．他设想，如果一个只有N极的磁单极子从上向下穿过如图6所示的超导线圈，那么，从上向下看，超导线圈将出现（　　）

图6

A．先有逆时针方向的感应电流，然后有顺时针方向的感应电流

B．先有顺时针方向的感应电流，然后有逆时针方向的感应电流

C．始终有顺时针方向持续流动的感应电流

D．始终有逆时针方向持续流动的感应电流

解析　在磁单极子运动的过程中，当磁单极子位于超导线圈上方时，原磁场的方向向下，磁通量增加，则感应电流的磁场方向向上，由安培定则可知，产生逆时针（俯视）方向的感应电流；

当磁单极子位于超导线圈下方时，原磁场的方向向上，磁通量减小，则感应电流的磁场方向向上，由安培定则可知，产生逆时针（俯视）方向的感应电流．故选项D正确．

“来拒去留”法

2．如图7所示，甲是闭合铜线框，乙是有缺口的铜线框，丙是闭合的塑料线框，它们的正下方都放置一薄强磁铁，现将甲、乙、丙移至相同高度H处同时释放（各线框下落过程中不翻转），则以下说法正确的是（　　）

图7

A．三者同时落地

B．甲、乙同时落地，丙后落地

C．甲、丙同时落地，乙后落地

D．乙、丙同时落地，甲后落地

解析　在下落过程中，闭合铜线框中产生感应电流，由“来拒去留”可知，答案选D.

“增缩减扩”法

3.如图8所示，一个有弹性的金属圆环被一根橡皮绳吊于通电直导线的正下方，直导线与圆环在同一竖直面内，当通电直导线中电流增大时，弹性圆环的面积S和橡皮绳的长度l将（　　）

图8

A．S增大，l变长

B．S减小，l变短

C．S增大，l变短

D．S减小，l变长

解析　当通电直导线中电流增大时，穿过金属圆环的磁通量增大，金属圆环中产生感应电流．根据楞次定律可知，感应电流要阻碍磁通量的增大：

一是用缩小面积的方式进行阻碍；

二是用远离通电直导线的方法进行阻碍，故D正确．

“增离减靠”法

4.如图9所示是某电磁冲击钻的原理图，若突然发现钻头M向右运动，则可能是（　　）

图9

A．开关S闭合瞬间

B．开关S由闭合到断开的瞬间

C．开关S已经是闭合的，滑动变阻器滑片P向左迅速滑动

D．开关S已经是闭合的，滑动变阻器滑片P向右迅速滑动

答案　AC

解析　当开关突然闭合时，左线圈上有了电流，产生磁场，而对于右线圈来说，磁通量增加，产生感应电流，使钻头M向右运动，故A项正确；

当开关S已经是闭合的时，只有左侧线圈电流增大才会导致钻头M向右运动，故C项正确．

“一定律三定则”的综合应用

5.如图10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10

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

答案　BC

解析　当PQ向右运动时，用右手定则可判定PQ中感应电流的方向是由Q→P，由安培定则可知穿过L1的磁场方向是自下而上的；

若PQ向右加速运动，则穿过L1的磁通量增加，用楞次定律可以判断流过MN的感应电流是从N→M的，用左手定则可判定MN受到向左的安培力，将向左运动，选项A不正确；

若PQ向右减速运动，流过MN的感应电流方向、MN所受的安培力的方向均将反向，MN向右运动，所以选项C是正确的；

同理可判断选项B是正确的，选项D是错误的.

（时间：

60分钟）

题组一　“增反减同”法

1.如图1所示，一根条形磁铁自左向右穿过一个闭合螺线管，则电路中（　　）

A．始终有感应电流自a向b流过电流表G

B．始终有感应电流自b向a流过电流表G

C．先有a→G→b方向的感应电流，后有b→G→a方向的感应电流

D．将不会产生感应电流

解析　当条形磁铁进入螺线管时，闭合螺线管中的磁通量增加，当穿出时，磁通量减少，由楞次定律可知C正确．

2．长直导线与矩形线框abcd处在同一平面中静止不动，如图2甲所示．长直导线中通以大小和方向都随时间做周期性变化的电流，i－t图象如图乙所示．规定沿长直导线方向向上的电流为正方向．关于最初一个周期内矩形线框中感应电流的方向，下列说法正确的是（　　）

A．由顺时针方向变为逆时针方向

B．由逆时针方向变为顺时针方向

C．由顺时针方向变为逆时针方向，再变为顺时针方向

D．由逆时针方向变为顺时针方向，再变为逆时针方向

解析　将一个周期分为四个阶段，对全过程的分析列表如下：

时间段

长直导线中电流

线框中磁通量

感应电流的磁场

感应电流的方向

0～

向上，逐渐变大

向纸里、变大

垂直纸面向外

逆时针方向

～

向上，逐渐变小

向纸里、变小

垂直纸面向里

顺时针方向

向下，逐渐变大

向纸外、变大

～T

向下，逐渐变小

向纸外、变小

看上表的最后一列，可知选项D正确．

题组二　“来拒去留”法

3.如图3所示，老师做了一个物理小实验让学生观察：

一轻质横杆两侧各固定一金属环，横杆可绕中心点自由转动，老师拿一条形磁铁插向其中一个小环，后又取出插向另一个小环，同学们看到的现象是（　　）

图