高考物理一轮复习热点题型专题42楞次定律的理解及应用学案.docx

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高考物理一轮复习热点题型专题42楞次定律的理解及应用学案

专题4.2楞次定律的理解及应用

1.楞次定律中“阻碍”的含义

楞次定律中“阻碍”的含义可以推广为：

感应电流的效果总是阻碍引起感应电流的原因，列表说明如下：

内容

例证

阻碍原磁通量变化—“增反减同”

阻碍相对运动——“来拒去留”

使回路面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”

阻碍原电流的变化——“增反减同”

2.利用楞次定律判断感应电流的方向

题型1楞次定律的理解及应用

【典例1】大小不等的两导电圆环P、Q均固定于水平桌面，Q环位于P环内。

在两环间的范围内存在方向竖直向下、大小随时间均匀增强的匀强磁场B，则（　　）

A.Q环内有顺时针方向的感应电流

B.Q环内有逆时针方向的感应电流

C.P环内有顺时针方向的感应电流

D.P环内有逆时针方向的感应电流

【答案】　D

【解析】　由楞次定律可知P环内有逆时针方向的感应电流，Q环内没有感应电流产生，故选项A、B、C错误，D正确。

【典例2】如图所示，一水平放置的通以恒定电流的圆形线圈1固定，另一较小的圆形线圈2从线圈1的正上方下落，在下落过程中由线圈1的正上方下落到线圈1的正下方的过程中，从上往下看，线圈2中（　　）

A．无感应电流

B．有顺时针方向的感应电流

C．有先是顺时针方向，后是逆时针方向的感应电流

D．有先是逆时针方向，后是顺时针方向的感应电流

【答案】　C

【解析】　线圈1中恒定电流形成的磁场分布情况如图所示．

当线圈2从线圈1的正上方下落，并处于线圈1的上方时，磁感线向上，且磁通量增大，根据楞次定律知，线圈2中产生的感应电流的磁场方向向下，由右手螺旋定则，俯视线圈2中感应电流应为顺时针方向；同时，线圈2落至线圈1的正下方时，磁通量向上且是减小的，由楞次定律和右手螺旋定则，俯视线圈2中感应电流应为逆时针方向．

【跟踪训练】

1.1831年法拉第把两个线圈绕在一个铁环上，A线圈与电源、滑动变阻器R组成一个回路，B线圈与开关S及电流计G组成另一个回路。

如图所示，通过多次实验，法拉第终于总结出产生感应电流的条件。

关于该实验下列说法正确的是（　　）

A.闭合S的瞬间，G中有a→b的感应电流

B.闭合S的瞬间，G中有b→a的感应电流

C.闭合S后，R的滑片向左移动的过程，G中有a→b的感应电流

D.闭合S后，R的滑片向左移动的过程，G中有b→a的感应电流

【答案】　D

2.（多选）一个水平固定的金属大圆环A，通有恒定的电流，方向如图所示，现有一小金属环B自A环上方落下并穿过A环，B环在下落过程中始终保持水平，并与A环共轴，那么在B环下落过程中（　　）

A.B环中感应电流方向始终与A环中电流方向相反

B.B环中感应电流方向与A环中电流方向先相反后相同

C.经过A环所在平面的瞬间，B环中感应电流最大

D.经过A环所在平面的瞬间，B环中感应电流为零

【答案】　BD

题型2楞次定律推论的应用

【典例3】如图所示，光滑固定导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放置在导轨上，形成一个闭合回路，一条形磁铁从高处下落接近回路时（　　）

A．P、Q将相互靠近B．P、Q将相互远离

C．磁铁的加速度仍为gD．磁铁的加速度小于g

【答案】　AD

【解析】　方法一：

设磁铁的下端为N极，如图所示，根据楞次定律可判断出P、Q中的感应电流方向，根据左手定则可判断P、Q所受安培力的方向，可见，P、Q将相互靠近。

由于回路所受安培力的合力向下，由牛顿第三定律知，磁铁将受到向上的反作用力，从而使加速度小于g。

当磁铁的下端为S极时，根据类似的分析可得到相同的结论。

故选项A、D正确。

方法二：

根据楞次定律的另一种表述：

感应电流的效果总是要反抗产生感应电流的原因。

本题中“原因”是回路中磁通量的增加，归根结底是磁铁靠近回路，“效果”便是阻碍磁通量的增加和磁铁的靠近。

所以，P、Q将互相靠近且磁铁的加速度小于g，故选项A、D正确。

【典例4】如图所示，两个相同的轻质铝环套在一根水平光滑绝缘杆上，当一条形磁铁向左运动靠近两环时，两环的运动情况是（　　）

A．同时向左运动，间距增大

B．同时向左运动，间距不变

C．同时向左运动，间距变小

D．同时向右运动，间距增大

【答案】　C

【跟踪训练】

1.如图所示，绝缘光滑水平面上有两个离得很近的导体环a、b。

将条形磁铁沿它们的正中向下移动（不到达该平面），a、b将如何移动（　　）

A.a、b将相互远离

B.a、b将相互靠近

C.a、b将不动

D.无法判断

【答案】　A

【解析】　根据Φ＝BS，磁铁向下移动过程中B增大，所以穿过每个环中的磁通量都增大，a、b中产生同方向的感应电流，两环间有斥力作用，所以a、b将相互远离。

选项A正确。

2.如图所示，质量为m的铜质小闭合线圈静置于粗糙水平桌面上。

当一个竖直放置的条形磁铁贴近线圈，沿线圈中线由左至右从线圈正上方等高、匀速经过时，线圈始终保持不动。

则关于线圈在此过程中受到的支持力FN和摩擦力Ff的情况，以下判断正确的是（　　）

A.FN先大于mg，后小于mg

B.FN一直大于mg

C.Ff先向左，后向右

D.线圈中的电流方向始终不变

【答案】　A

桌面有向右运动趋势，受到桌面向左的静摩擦力。

综上可知，FN先大于mg，后小于mg，Ff始终向左，故选项B、C错误，A正确；当磁铁靠近线圈时，穿过线圈向下的磁通量增加，线圈中产生感应电流从上向下看是逆时针方向；当磁铁远离线圈时，穿过线圈向下的磁通量减小，线圈中产生感应电流从上向下看是顺时针方向，故选项D错误。

3.如图所示，圆环形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管b与电源、滑动变阻器连接成如图所示的电路。

若将滑动变阻器的滑片P向下滑动，下列表述正确的是（　　）

A.线圈a中将产生沿顺时针方向（俯视）的感应电流

B.穿过线圈a的磁通量减小

C.线圈a有扩张的趋势

D.线圈a对水平桌面的压力FN将增大

【答案】　D

【解析】　当滑动变阻器的滑片P向下滑动时，螺线管中的电流将增大，使穿过线圈a的磁通量变大，选项B错误；由楞次定律可知，线圈a中将产生沿逆时针方向（俯视）的感应电流，并且线圈a有缩小和远离螺线管的趋势，线圈a对水平桌面的压力FN将增大，故选项D正确，A、C错误。

题型3楞次定律的应用

【典例5】（2017·全国卷Ⅰ，18）扫描隧道显微镜（STM）可用来探测样品表面原子尺度上的形貌。

为了有效隔离外界振动对STM的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小振动，如图16所示。

无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及其左右振动的衰减最有效的方案是（　　）

图16

【答案】　A

【跟踪训练】

1.磁悬浮高速列车在我国上海已投入运行数年。

如图所示就是磁悬浮的原理，图中A是圆柱形磁铁，B是用高温超导材料制成的超导圆环。

将超导圆环B水平放在磁铁A上，它就能在磁力的作用下悬浮在磁铁A的上方空中，则（　　）

A.在B放入磁场的过程中，B中将产生感应电流；当稳定后，感应电流消失

B.在B放入磁场的过程中，B中将产生感应电流；当稳定后，感应电流仍存在

C.若A的N极朝上，B中感应电流的方向为顺时针方向（从上往下看）

D.若A的N极朝上，B中感应电流的方向为逆时针方向（从上往下看）

【答案】　BC

【解析】　在B放入磁场的过程中，穿过B的磁通量增加，B中将产生感应电流，因为B是超导体，没有电阻，所以感应电流不会消失，故选项A错误，B正确；若A的N极朝上，在B放入磁场的过程中，磁通量增加，根据楞次定律可判断B中感应电流的方向为顺时针，选项C正确，D错误。

2.阿明有一个磁浮玩偶，其原理是利用电磁铁产生磁性，让具有磁性的玩偶稳定地飘浮起来，其构造如图所示。

若图中电源的电压固定，可变电阻为一可以随意改变电阻大小的装置，则下列叙述正确的是（　　）

A.电路中的电源必须是交流电源

B.电路中的a端点须连接直流电源的负极

C.若增加环绕软铁的线圈匝数，可增加玩偶飘浮的最大高度

D.若将可变电阻的阻值调大，可减小玩偶飘浮的最大高度

【答案】　CD

3.现代科学研究中常要用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。

如图所示，上面为侧视图，上、下为电磁铁的两个磁极，电磁铁线圈中电流的大小可以变化；下面为磁极之间真空室的俯视图。

现有一电子在真空室中做圆周运动，从上往下看电子沿逆时针方向做加速运动。

则下列判断正确的是（　　）

A.通入螺线管的电流在增强

B.通入螺线管的电流在减弱

C.电子在轨道中做圆周运动的向心力是电场力

D.电子在轨道中加速的驱动力是电场力

【答案】　AD

【解析】　从上往下看电子沿逆时针方向做加速运动，表明感应电场沿顺时针方向。

图示电磁铁螺线管电流产生的磁场方向竖直向上，根据楞次定律和右手定则，当磁场正在增强时，产生的感应电场沿顺时针方向，故选项A正确，B错误；电子所受感应电场力方向沿切线方向，电子在轨道中做加速圆周运动是由电场力驱动的，选项C错误，D正确。

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1.（2016海南，4）如图，一圆形金属环与两固定的平行长直导线在同一竖直面内，环的圆心与两导线距离相等，环的直径小于两导线间距。

两导线中通有大小相等、方向向下的恒定电流。

若（　　）

A.金属环向上运动，则环上的感应电流方向为顺时针方向

B.金属环向下运动，则环上的感应电流方向为顺时针方向

C.金属环向左侧直导线靠近，则环上的感应电流方向为逆时针方向

D.金属环向右侧直导线靠近，则环上的感应电流方向为逆时针方向

【答案】　D

【解析】　根据楞次定律，当金属圆环上、下移动时，穿过圆环的磁通量不发生变化，故没有感应电流产生，故选项A、B错误；当金属圆环向左移动时，则穿过圆环的磁场垂直纸面向外并且增强，根据楞次定律可以知道，产生的感应电流为顺时针，故选项C错误；当金属圆环向右移动时，则穿过圆环的磁场垂直纸面向里并且增强，根据楞次定律可以知道，产生的感应电流为逆时针，故选项D正确。

2．（2019届广西高三年级毕业班百校大联考）

图示是研究性学习小组的同学设计的防止电梯坠落的应急安全装置,在电梯轿厢上安装上水久磁铁,电梯的井壁上铺设线圈,能在电梯突然坠落时减小对人员的伤害。

关于该装置,下列说法正确的是

A．当电梯突然坠落时,该安全装置可起到阻碍电梯下落的作男

B．当电梯突然坠落时,该安全装置可使电梯停在空中

C．当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时,闭合线圈A、B中电流方向相同

D．当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时,闭合线圈A、B都在阻碍电梯下落

【答案】AD

3．（2019届江苏省苏州市高三期初调研测试）

如图所示，现有一匝数为n，面积为S，总电阻为R的闭合线圈，垂直放置于一匀强磁场中，磁场的磁感应强度B随时间均匀增大，变化率

，则　

A．线圈中产生逆时针方向的感应电流

B．线圈面积具有扩张的趋势

C．线圈中产生的感应电动势为

D．线圈中感应电流的大小为

【答案】AD

【解析】根据楞次定律可知，线圈中产生逆时针方向的感应电流，由左手定则可知每一小段线圈都受到向里的安培力作用，则线圈面积具有收缩的趋势，选项A正确，B错误；线圈中产生的感应电动势为

，选项C错误；线圈中感应电流的大小为

，选项D正确；故选AD.

4．（2019届浙江省温州九校高三上学期10月第一次联考）

如图所示，是研究安培力的演示仪，把正方形导线框挂在弹簧秤的下面，导线框平面与纸面垂直。

当闭合开关时，导线框外侧边的电流向上（如图所示