高二物理楞次定律及应用知识精讲.docx
《高二物理楞次定律及应用知识精讲.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高二物理楞次定律及应用知识精讲.docx(18页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
高二物理楞次定律及应用知识精讲
高二物理楞次定律及应用
【本讲主要内容】
楞次定律及应用
楞次定律及熟练运用楞次定律
【知识掌握】
【知识点精析】
1、实验:
闭合电路的磁通量发生变化的情况:
实线箭头表示原磁场方向,虚线箭头表示感应电流磁场方向。
分析:
(甲)图:
当把条形磁铁N极插入线圈中时,穿过线圈的磁通量增加,由实验可知,这时感应电流的磁场方向跟磁铁的磁场方向相反。
(乙)图:
当把条形磁铁N极拔出线圈中时,穿过线圈的磁通量减少,由实验可知,这时感应电流的磁场方向跟磁铁的磁场方向相同。
(丙)图:
当把条形磁铁S极插入线圈中时,穿过线圈的磁通量增加,由实验可知,这时感应电流的磁场方向跟磁铁的磁场方向相反。
(丁)图:
当条形磁铁S极拔出线圈中时,穿过线圈的磁通量减少,由实验可知,这时感应电流的磁场方向跟磁铁的磁场方向相同。
通过上述实验:
凡是由磁通量的增加引起的感应电流,它所激发的磁场一定阻碍原来磁通量的增加;凡是由磁通量的减少引起的感应电流,它所激发的磁场一定阻碍原来磁通量的减少。
在两种情况中,感应电流的磁场都阻碍了原磁通量的变化。
2、楞次定律:
感应电流具有这样的方向,就是感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
说明:
对“阻碍”二字应正确理解.“阻碍”不是“阻止”,而只是延缓了原磁通量的变化,电路中的磁通量还是在变化的.例如:
当原磁通量增加时,虽有感应电流的磁场的阻碍,磁通量还是在增加,只是增加得慢一点而已.实质上,楞次定律中的“阻碍”二字,指的是“反抗着产生感应电流的那个原因。
”
3﹑楞次定律的应用
【解题方法指导】
例1.用一个接通灵敏电流计的螺线管,当磁铁S极移近或远离螺线管(如图所示)感应电流的方向如何?
(1)先做演示实验,体会感应电流产生的真实性,再利用课件展示物理现象。
请同学们结合上节课的简单应用,完成基本操作程序:
①判断原磁场方向;向上
②判断磁通量是增加还是减少;甲增,乙减
③判断感应电流的磁场方向;甲向上,乙向下
④判断感应电流方向。
用右手螺旋定则根据感应电流的磁场方向判断感应电流方向。
结论1:
磁通量增加,感应电流磁场与原磁场反向
结论2:
磁通量减少,感应电流磁场与原磁场同向
注意:
思考1:
本例题表现磁通量变化的原因是惟一的吗?
归纳:
磁铁相对运动可以引起磁通量的变化,电流的变化也可以引起磁通量的变化。
思考2:
在相对运动中,感应电流的磁场跟原磁场的相互作用。
归纳:
感应电流的磁场总是“阻碍”相对运动,“近斥”“远吸”。
因此可进行动力学分析。
例2.如图(a)所示,圆形线圈P静止在水平桌面上,其正上方悬挂一相同的线圈Q,P和Q共轴.Q中通有变化电流,电流随时间变化的规律如图(b)所示.P所受的重力为G,桌面对P的支持力为N,则
A.t1时刻N>GB.t2时刻N>G
C.t3时刻N<GD.t4时刻N=G
解析:
本题中变化的电流周围产生变化的磁场,引起P线圈中磁通量变化,产生感应电流,感应电流与Q中电流作用.本题考查产生感应电流的条件,楞次定律,电流间的相互作用,力的平衡条件等知识。
t1时刻Q中电流增大,P中引起的感应电流与Q反向,两线圈产生的作用力为斥力,因此N>G,A正确。
t2时刻Q中电流不变,P中不能引起电流,N=G,B错误。
t3时刻Q中电流减小,P中引起了感应电流,但此时Q中电流为0,无相互作用力,N=G,C错误。
t4时刻与t2时刻相同N=G,D答案正确。
Q中通电流以及P中产生感应电流时可把P、Q等效成小磁针来判断作用力方向。
正确解答:
AD
【考点突破】
【考点指要】
2005年北京理综21题是用楞次定律判断感应电流的方向。
近几年在全国卷中用楞次定律判断感应电流方向的题也常出,常以选择题的形式出现。
分值6分。
练一练:
如图所示,要使电阻
的感应电流通过,则应发生在
A.合上K时
B.断开K时
C.K合上后,将变阻器R滑动头c向左移动
D.K合上后,将变阻器R滑动头c向右移动
正确答案:
AC
【典型例题分析】
例3.现将电池组、滑线变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关如下图连接,在开关闭合、线圈A放在线圈B中的情况下,某同学发现当他将滑线变阻器的滑动端P向左加速滑动时,电流计指针向右偏转。
由此可以判断
A.线圈A向上移动或滑动,变阻器滑动端P向右加速滑动,都能引起电流计指针向左偏转
B.线圈A中铁芯向上拔出或断开开关,都能引起电流计指针向右偏转
C.滑动变阻器的滑动端P匀速向左或匀速向右滑动,都能使电流计指针静止在中央
D.因为线圈A、线圈B的绕线方向未知,故无法判断电流计指针偏转的方向
解析:
滑线变阻器的滑动端P向左加速滑动时,A线圈中电流变小,原磁感强度变小,磁通量减小,磁通量减小引起的感应电流方向使电流表指针向右偏转,可见在此电路的连线不便的情况下,只要原电路中电流变小或A线圈向上拔出,都能引起穿过B线圈的磁通量减小,电流表指针就向右偏转。
所以B选项正确
答案:
B
练一练:
如图所示,①图中线圈A的a、b端加上如图②所示的电压时,在0~
时间内,线圈B中感应电流的方向及线圈B的受力情况是
A.感应电流方向不变B.受力方向不变
C.感应电流方向改变D.受力方向改变
正确答案:
AD
例4.一个可控通电路线管A,外套一个闭合螺线管B(如图所示),当闭合电键或减小电阻的阻值,使螺线管A中的电流增大时,B中的感应电流方向如何?
电键断开或增大电阻的阻值时,B中的感应电流方向又如何?
①转化平面图,显示原磁场的方向。
②说明电键闭合(或电阻R调小)向里磁通量增加。
③由楞次定律知,B中感应电流的磁场“阻碍”磁通量的增加。
(向外)
④由安培定则知,B中感应电流方向得以判定。
(顺时针)
注意:
①穿过B的合磁通量向里。
②当电流增加时,磁场增强,穿过B的合磁通量增加。
合磁通量的计算及变化分析是难点,说理方式的选择有助于降低难度。
③体会A中电流减少时,判断B中感应电流,操作方式与上述过程具有一致性。
归纳:
无论是电流磁场还是磁铁的磁场引起的磁通量变化,判断感应电流的操作程序是一样的。
本节课我们学习了楞次定律,并且阐述了楞次定律和初中的右手定则的关系。
客观地说,楞次定律的表述十分“拗口”,从语句语法的角度看,我们要注意动宾关系的针对性,还要注意定语的准确含义;从物理的角度看,这个定律涉及两个磁场,前一个既要看方向,又要看磁通的变化,后一个则只要看方向即可,而且,安培定则的应用也是必不可少的。
本节课的重点就是准确理解楞次定律的内涵。
最后,我们还介绍了怎样换一个角度去认识楞次定律的正确性。
能量守恒定律是一个“用之四海而皆准”的定律,当我们对楞次定律的应用还没有十足的把握的时候,能量守恒作为一种辅助手段来验证相关的结论是十分必要的。
而且,某些结论甚至可以越过楞次定律直接得出,所以,比较方便。
练一练:
如图,闭合矩形线圈abcd与长直导线MN在同一平面内,线圈ab、dc两边与直导线平行,直导线中有逐渐增大、但方向不明的电流,则
A.可知道线圈中的感应电流方向
B.可知道线圈各边所受磁场力的方向
C.可知道整个线圈所受的磁场力的方向
D.无法判断线圈中感应电流方向
正确答案:
BCD
例5.如图所示,有一固定的超导体圆环,在其右侧放着一条形磁铁,此时圆环中没有电流。
当把磁铁向右方移走时,由于电磁感应,在超导体圆环中产生了一定的电流
A.此电流方向如图中箭头所示,磁铁移走后,电流很快消失
B.此电流方向如图中箭头所示,磁铁移走后,电流继续维持
C.此电流与图中箭头方向相反,磁铁移走后,电流很快消失
D.此电流与图中箭头方向相反,磁铁移走后,电流将继续维持
正确答案:
D
例6.在一根软铁棒上绕有一组线圈,a、c是线圈的两端,b为中心抽头,把a端和b抽头分别接到两条平行金属导轨上,导轨间有匀强磁场,方向垂直于导轨所在平面并指向纸里,如图所示,金属棒PQ在外力作用下以图所示位置为平衡位置左右做简谐运动,运动过程中保持与导轨垂直,且两端与导轨始终接触良好,下面过程中a、c点的电势都比b点的电势高的是
A.PQ从平衡位置向左运动过程中
B.PQ从左边向平衡位置运动的过程中
C.PQ从平衡位置向右边运动的过程中
D.PQ从右边向平衡位置运动的过程中
解析:
本题可用多种方法解答,这里介绍一种。
PQ从平衡位置向右运动时,做减速运动,其中感应电流方向为Q
,在与之相连的线圈中产生上N下S的磁场,这一磁场在减弱,由楞次定律可知下面的线圈感应电流的磁场也是上N下S,其中若有感应电流,方向应为
,c为该电流的正极。
,C正确。
【达标测试】
一、选择题
1.位于载流长直导线近旁的两根平行铁轨A和B,与长直导线平行且在同一水平面上,在铁轨A、B上套有两段可以自由滑动的导体CD和EF,如图所示,若用力使导体EF向右运动,则导体CD将()
A.保持不动 B.向右运动
C.向左运动 D.先向右运动,后向左运动
2.M和N是绕在一个环形铁心上的两个线圈,绕法和线路如图所示,现将开关S从a处断开,然后合向b处,在此过程中,通过电阻R2的电流方向是()
A.先由c流向d,后又由c流向d
B.先由c流向d,后由d流向c
C.先由d流向c,后又由d流向c
D.先由d流向c,后由c流向d
3.如图所示,闭合矩形线圈abcd从静止开始竖直下落,穿过一个匀强磁场区域,此磁场区域竖直方向的长度远大于矩形线圈bc边的长度,不计空气阻力,则()
A.从线圈dc边进入磁场到ab边穿过出磁场的整个过程,线圈中始终有感应电流
B.从线圈dc边进入磁场到ab边穿出磁场的整个过程中,有一个阶段线圈的加速度等于重力加速度
C.dc边刚进入磁场时线圈内感应电流的方向,与dc边刚穿出磁场时感应电流的方向相反
D.dc边刚进入磁场时线圈内感应电流的大小,与dc边刚穿出磁场时感应电流的大小一定相等
4.在匀强磁场中放一电阻不计的平行金属导轨,导轨跟大线圈M相接,如图所示。
导轨上放一根导线ab,磁感线垂直于导轨所在平面。
欲使M所包围的小闭合线圈N产生顺时针方向的感应电流,则导线的运动可能是()
A.匀速向右运动 B.加速向右运动
C.匀速向左运动 D.加速向左运动
5.如图所示,导线框abcd与导线在同一平面内,直导线通有恒定电流I,当线框由左向右匀速通过直导线时,线框中感应电流的方向是()
A.先abcd,后dcba,再abcd
B.先abcd,后dcba
C.始终dcba
D.先dcba,后abcd,再dcba
E.先dcba,后abcd
6.如图所示,光滑导轨MN水平放置,两根导体棒平行放于导轨上,形成一个闭合回路,当一条形磁铁从上方下落(未达导轨平面)的过程中,导体P、Q的运动情况是()
A.P、Q互相靠扰
B.P、Q互相远离
C.P、Q均静止
D.因磁铁下落的极性未知,无法判断
7.如图所示,一个水平放置的矩形线圈abcd,在细长水平磁铁的S极附近竖直下落,由位置Ⅰ经位置Ⅱ到位置Ⅲ。
位置Ⅱ与磁铁同一平面,位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近Ⅱ,则在下落过程中,线圈中的感应电流的方向为()
A.abcda
B.adcba
C.从abcda到adcba
D.从adcba到abcda
8.如图所示,要使Q线圈产生图示方向的电流,可采用的方法有()
A.闭合电键K
B.闭合电键K后,把R的滑动方向右移
C.闭合电键K后,把P中的铁心从左边抽出
D.闭合电键K后,把Q靠近P
9.如图所示,光滑杆ab上套有一闭合金属环,环中有一个通电螺线管。
现让滑动变阻器的滑片P迅速滑动,则()
A.当P向左滑时,环会向左运动,且有扩张的趋势
B.当P向右滑时,环会向右运动,且有扩张的趋势
C.当P向左滑时,环会向左运动,且有收缩的趋势
D.当P向右滑时,环会向右运动,且有收缩的趋势
10.如图所示,在一蹄形磁铁两极之间放一个矩形线框abcd。
磁铁和线框都可以绕竖直轴OO′自由转动。
若使蹄形磁铁以某角速度转动时,线框的情况将是()
A.静止
B.随磁铁同方向转动
C.沿与磁铁相反方向转动
D.要由磁铁具体转动方向来决定
【综合测试】
1.如图所示,在光滑水平桌面上有两个金属圆环,在它们圆心连线中点正上方有一个条形磁铁,当条形磁铁自由下落时,将会出现的情况是()
A.两金属环将相互靠拢
B.两金属环将相互排斥
C.磁铁的加速度会大于g
D.磁铁的加速度会小于g
2.纸面内有U形金属导轨,AB部分是直导线(如图所示)。
虚线范围内有向纸里的均匀磁场。
AB右侧有圆线圈C。
为了使C中产生顺时针方向的感应电流,贴着导轨的金属棒MN在磁场里的运动情况是()
A.向右匀速运动
B.向左匀速运动
C.向右加速运动
D.向右减速运动
3.下图中小圆圈表示处于匀强磁场中闭合电路一部分导线的截面,速度v在纸面内关于感应电流有无及方向的判断正确的是()
A.甲图中有感应电流,方向向里
B.乙图中有感应电流,方向向外
C.丙图中无感应电流
D.丁图中a、b、c、d四位置上均无感应电流
4.如图所示,均匀金属棒ab位于桌面上方的正交电磁场中,且距桌面的高度小于ab棒长。
当棒从水平状态由静止开始下落时,棒两端落到桌面的时间先后是()
A.a先于b B.b先于a
C.a、b同时 D.无法确定
5.甲、乙两个同心的闭合金属圆环位于同一平面内,甲环中通以顺时针方向电流I,如图所示,当甲环中电流逐渐增大时,乙环中每段导线所受磁场力的方向是()
A.指向圆心 B.背离圆心
C.垂直纸面向内 D.垂直纸面向外
6.如图所示,一根条形磁铁自左向右穿过一个闭合线圈,则流过表
的感应电流方向是()
A.始终由a流向b
B.始终由b流向a
C.先由a流向b,再由b流向a
D.先由b流向a,再由a流向b
7.如图所示为一个圆环形导体,有一个带负电的粒子沿直径方向在圆环表面匀速掠过的过程,环中感应电流的情况是()
A.无感应电流
B.有逆时针方向的感应电流
C.有顺时针方向的感应电流
D.先逆时针方向后顺时针方向的感应电流
8.如图所示,两个线圈A、B上下平行放置,分别通以图示电流I1、I2,为使线圈B中的电流瞬时有所增大,可采用的办法是()
A.线圈位置不变,增大线圈A中的电流
B.线圈位置不变,减小线圈A中的电流
C.线圈A中电流不变,线圈A向下平移
D.线圈A中电流不变,线圈A向上平移
9.如图所示,两个闭合铝环A、B与一个螺线管套在同一铁芯上,A、B可以左右摆动,则()
A.在S闭合的瞬间,A、B必相吸
B.在S闭合的瞬间,A、B必相斥
C.在S断开的瞬间,A、B必相吸
D.在S断开的瞬间,A、B必相斥
二、填空题
10.如图所示,(a)图中当电键S闭合瞬间,流过表
的感应电流方向是____;(b)图中当S闭合瞬间,流过表的感应电流方向是____。
11.将矩形线圈垂直于磁场方向放在匀强磁场中,如图所示。
将线圈在磁场中上下平移时,其感应电流为____;将线圈前后平移时,其感应电流为____;以AF为轴转动时,其感应电流方向为____;以AC为轴转动时,其感应电流方向为____;沿任意方向移出磁场时,其感应电流方向为____。
12.如图所示,两个圆形闭合线圈,当内线圈中电流强度I迅速减弱时,外线圈的感应电流方向为____。
13.如图所示,互相平行的两条金属轨道固定在同一水平面上,上面架着两根互相平行的铜棒ab和cd,磁场方向竖直向上。
如不改变磁感强度方向而仅改变其大小,使ab和cd相向运动,则B应____。
14.如图所示,导线圈A水平放置,条形磁铁在其正上方,N极向下且向下移近导线圈的过程中,导线圈A中的感应电流方向是____,导线圈A所受磁场力的方向是____。
若将条形磁铁S极向下,且向上远离导线框移动时,导线框内感应电流方向是____,导线框所受磁场力的方向是____。
15.如图所示,闭合导线框abcd与长直通电导线共面放置,长导线中电流方向如图,且略偏左放置,当长导线中的电流逐渐增大时,导线框中的感应电流方向是____,导线框所受磁场力的方向是____。
达标测试答案
1.B2.A3.B、C4.D5.D6.A
7.B8.A、D9.A、D10.B
【综合测试答案】
1.B、D2.C 3.A4.B5.A
6.C7.A 8.B、D9.A、C
二、填空题
10.b→a,a→b
11.零、零,AFDCA,AFDCA,AFDCA
12.顺时针方向
13.增大
14.俯视逆时针方向,向下,俯视逆时针方向,向上
15.abcd,向左