2024-2025學(xué)年高中物理第4章電磁感應(yīng)習(xí)題課1楞次定律的應(yīng)用學(xué)案新人教版選修3-2

PAGE7-習(xí)題課1楞次定律的應(yīng)用[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.[科學(xué)思維]理解電磁感應(yīng)中的“增反減同”，能利用“增離減靠”法推斷感應(yīng)電流的方向．2.[科學(xué)思維]理解電磁感應(yīng)中的“來(lái)拒去留”，能利用“來(lái)拒去留”法推斷導(dǎo)體所受安培力的方向．3.[科學(xué)思維]理解電磁感應(yīng)中的“增縮減擴(kuò)”，能利用“增縮減擴(kuò)”法推斷閉合線圈面積的變更趨勢(shì)．4.[科學(xué)思維]理解安培定則、左手定則、右手定則和楞次定律的區(qū)分，知道它們的適用范圍．“增離減靠”法的應(yīng)用發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象時(shí)，通過(guò)什么方式來(lái)“阻礙”原磁通量的變更要依據(jù)詳細(xì)狀況而定．可能是阻礙導(dǎo)體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，也可能是變更線圈的有效面積，還可能是通過(guò)遠(yuǎn)離或靠近變更的磁場(chǎng)源來(lái)阻礙原磁通量的變更．即：1．若原磁通量增加，則通過(guò)遠(yuǎn)離磁場(chǎng)源起到阻礙的作用(“增離”)．2．若原磁通量減小，則通過(guò)靠近磁場(chǎng)源起到阻礙的作用(“減靠”)．【例1】一長(zhǎng)直鐵芯上繞有一固定線圈M，鐵芯右端與一木質(zhì)圓柱密接，木質(zhì)圓柱上套有一閉合金屬環(huán)N，N可在木質(zhì)圓柱上無(wú)摩擦移動(dòng)，M連接在如圖所示的電路中，其中R為滑動(dòng)變阻器，E1和E2為直流電源，S為單刀雙擲開(kāi)關(guān)，下列狀況中，可觀測(cè)到N向左運(yùn)動(dòng)的是()A．在S斷開(kāi)的狀況下，S向a閉合的瞬間B．在S斷開(kāi)的狀況下，S向b閉合的瞬間C．在S已向a閉合的狀況下，將R的滑片向c端移動(dòng)時(shí)D．在S已向a閉合的狀況下，將R的滑片向d端移動(dòng)時(shí)C[依據(jù)題意知，圓環(huán)N向左運(yùn)動(dòng)，依據(jù)“增離減靠”原則知，線圈M上的磁場(chǎng)在減弱，流過(guò)M的電流在減小，故C正確．]eq\O([跟進(jìn)訓(xùn)練])1．如圖所示，ab是一個(gè)可以繞垂直于紙面的軸O轉(zhuǎn)動(dòng)的閉合矩形導(dǎo)體線圈，在滑動(dòng)變阻器R的滑片P自左向右滑動(dòng)過(guò)程中，線圈ab將()A．靜止不動(dòng)B．逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)C．順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)D．發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，但因電源的極性不明，無(wú)法確定轉(zhuǎn)動(dòng)的方向C[當(dāng)P向右滑動(dòng)時(shí)，電路中電阻減小，電流增大，穿過(guò)線圈ab的磁通量增大，依據(jù)楞次定律推斷，線圈ab將順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，C正確．]“來(lái)拒去留”法的應(yīng)用由于磁場(chǎng)與導(dǎo)體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象時(shí)，產(chǎn)生感應(yīng)電流的導(dǎo)體受到磁場(chǎng)的安培力，這種安培力會(huì)“阻礙”相對(duì)運(yùn)動(dòng)，用一句口訣就是“來(lái)拒去留”．【例2】如圖所示，當(dāng)磁鐵突然向銅環(huán)運(yùn)動(dòng)時(shí)，銅環(huán)的運(yùn)動(dòng)狀況是()A．向右運(yùn)動(dòng) B．向左運(yùn)動(dòng)C．靜止不動(dòng) D．不能判定A[解法一：阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)法產(chǎn)生磁場(chǎng)的物體與閉合線圈之間的相互作用力可概括為四個(gè)字：“來(lái)拒去留”．磁鐵向銅環(huán)運(yùn)動(dòng)時(shí)，銅環(huán)產(chǎn)生的感應(yīng)電流總是阻礙磁鐵與導(dǎo)體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，則磁鐵和銅環(huán)間有排斥作用．故A項(xiàng)正確．解法二：電流元受力分析法如圖所示，當(dāng)磁鐵向銅環(huán)運(yùn)動(dòng)時(shí)，穿過(guò)銅環(huán)的磁通量增加，由楞次定律推斷出銅環(huán)中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)的方向相反，即向右，依據(jù)安培定則可推斷出感應(yīng)電流方向，從左側(cè)看為順時(shí)針?lè)较颍雁~環(huán)的電流等效為多段直線電流元，取上、下兩小段電流元進(jìn)行探討，由左手定則推斷出兩段電流元的受力，由此可推斷整個(gè)銅環(huán)所受合力向右．故A項(xiàng)正確．解法三：等效法如圖所示，磁鐵向右運(yùn)動(dòng)，使銅環(huán)產(chǎn)生的感應(yīng)電流可等效為條形磁鐵，而兩磁鐵有排斥作用．故A項(xiàng)正確．]eq\O([跟進(jìn)訓(xùn)練])2．如圖所示，螺線管cd的導(dǎo)線繞法不明，當(dāng)磁鐵ab插入螺線管時(shí)，閉合電路中有圖示方向的感應(yīng)電流產(chǎn)生，下列關(guān)于螺線管磁場(chǎng)極性的推斷，正確的是()A．c端肯定是N極B．d端肯定是N極C．c端的極性肯定與磁鐵b端的極性相同D．因螺線管的繞法不明，故無(wú)法推斷極性C[依據(jù)楞次定律的另一種表述：“感應(yīng)電流的效果總是阻礙引起感應(yīng)電流的緣由”，本題中螺線管中產(chǎn)生感應(yīng)電流的緣由是磁鐵ab的下降，為了阻礙該緣由，感應(yīng)電流的效果只能使磁鐵與螺線管之間產(chǎn)生相斥的作用，即螺線管的c端肯定與磁鐵的b端極性相同，與螺線管的繞法無(wú)關(guān)．但因?yàn)榇盆Fab的N、S極性不明，所以螺線管cd的兩端極性也不能明確，所以A、B、D錯(cuò)誤，C正確．]“增縮減擴(kuò)”法的應(yīng)用當(dāng)閉合電路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生時(shí)，電路的各部分導(dǎo)線就會(huì)受到安培力作用，會(huì)使電路的面積有變更(或有變更趨勢(shì))．1．若原磁通量增加，則通過(guò)減小有效面積起到阻礙的作用(“增縮”)．2．若原磁通量減小，則通過(guò)增大有效面積起到阻礙的作用(“減擴(kuò)”)．【例3】如圖所示，圓環(huán)形導(dǎo)體線圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一豎直螺線管b，二者軸線重合，螺線管與電源和滑動(dòng)變阻器連接成如圖所示的電路．若將滑動(dòng)變阻器的滑片P向上滑動(dòng)，下面說(shuō)法中正確的是()A．穿過(guò)線圈a的磁通量變大B．線圈a有收縮的趨勢(shì)C．線圈a中將產(chǎn)生俯視順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流D．線圈a對(duì)水平桌面的壓力FN將增大C[P向上滑動(dòng)，回路電阻增大，電流減小，磁場(chǎng)減弱，穿過(guò)線圈a的磁通量變小，依據(jù)楞次定律，線圈a的面積有增大趨勢(shì)，A、B錯(cuò)誤；由于線圈a中磁通量減小，依據(jù)楞次定律知線圈a中感應(yīng)電流應(yīng)為俯視順時(shí)針?lè)较?，C正確；由于線圈a中磁通量減小，依據(jù)楞次定律，線圈a有阻礙磁通量減小的趨勢(shì)，可知線圈a對(duì)水平桌面的壓力FN減小，D錯(cuò)誤．]eq\O([跟進(jìn)訓(xùn)練])3．如圖所示，在載流直導(dǎo)線旁固定有兩平行光滑導(dǎo)軌A、B，導(dǎo)軌與直導(dǎo)線平行且在同一水平面內(nèi)，在導(dǎo)軌上有兩可自由滑動(dòng)的導(dǎo)體ab和cd.當(dāng)載流直導(dǎo)線中的電流漸漸增加時(shí)，導(dǎo)體ab和cd的運(yùn)動(dòng)狀況是()A．一起向左運(yùn)動(dòng)B．一起向右運(yùn)動(dòng)C．a(chǎn)b和cd相向運(yùn)動(dòng)，相互靠近D．a(chǎn)b和cd相背運(yùn)動(dòng)，相互遠(yuǎn)離C[直導(dǎo)線中電流增加時(shí)，回路abdc中磁通量增大產(chǎn)生感應(yīng)電流，依據(jù)“增縮減擴(kuò)”原則知，回路abdc的面積減小，即C正確．]“三定則肯定律”的綜合應(yīng)用安培定則、左手定則、右手定則、楞次定律的適用場(chǎng)合如下表．比較項(xiàng)目安培定則左手定則右手定則楞次定律適用場(chǎng)合通電導(dǎo)線、圓環(huán)產(chǎn)生磁場(chǎng)時(shí)，磁場(chǎng)方向、電流方向關(guān)系通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受的安培力方向、電流方向、磁場(chǎng)方向的關(guān)系導(dǎo)體切割磁感線時(shí)速度方向、磁場(chǎng)方向、感應(yīng)電流方向的關(guān)系回路中磁通量變更產(chǎn)生感應(yīng)電流時(shí)，原磁場(chǎng)方向、感應(yīng)電流磁場(chǎng)方向的關(guān)系綜合運(yùn)用這幾個(gè)規(guī)律的關(guān)鍵是分清各個(gè)規(guī)律的適用場(chǎng)合，不能混淆．【例4】(多選)如圖所示裝置中，cd桿光滑且原來(lái)靜止．當(dāng)ab桿做如下哪些運(yùn)動(dòng)時(shí)，cd桿將向右移動(dòng)(導(dǎo)體棒切割磁感線速度越大，感應(yīng)電流越大)()A．向右勻速運(yùn)動(dòng)B．向右加速運(yùn)動(dòng)C．向左加速運(yùn)動(dòng)D．向左減速運(yùn)動(dòng)BD[ab桿向右勻速運(yùn)動(dòng)，在ab桿中產(chǎn)生恒定的電流，該電流在線圈L1中產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)，在L2中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，所以cd桿不動(dòng)，故A錯(cuò)誤；ab桿向右加速運(yùn)動(dòng)，依據(jù)右手定則，知在ab桿上產(chǎn)生增大的由a到b的電流，依據(jù)安培定則，在L1中產(chǎn)生方向向上且增加的磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)向下通過(guò)L2，由楞次定律，在cd桿上產(chǎn)生c到d的感應(yīng)電流，依據(jù)左手定則，cd桿受到向右的安培力，cd桿將向右運(yùn)動(dòng)，故B正確；同理可得C錯(cuò)誤，D正確．]幾個(gè)規(guī)律的應(yīng)用中，要抓住各個(gè)對(duì)應(yīng)的因果關(guān)系：1因電而生磁I→B→安培定則；2因動(dòng)而生電v、B→I→右手定則；3因電而受力I、B→F安→左手定則；4因變而生電ΔΦ→I→楞次定律.eq\O([跟進(jìn)訓(xùn)練])4.(多選)如圖所示，水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動(dòng)的金屬棒PQ、MN，MN的左邊有一閉合電路，當(dāng)PQ在外力的作用下運(yùn)動(dòng)時(shí)，MN向右運(yùn)動(dòng)．則PQ所做的運(yùn)動(dòng)可能是()A．向右加速運(yùn)動(dòng)B．向左加速運(yùn)動(dòng)C．向右減速運(yùn)動(dòng)D．向左減速運(yùn)動(dòng)BC[MN向右運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明MN受到向右的安培力，因?yàn)閍b在MN處的磁場(chǎng)垂直紙面對(duì)里eq\o(,\s\up7(左手定則))MN中的感應(yīng)電流由M→Neq\o(,\s\up7(安培定則))L1中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向上eq\o(,\s\up7(楞次定律))eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(L2中磁場(chǎng)方向向上減弱,L2中磁場(chǎng)方向向下增加))；若L2中磁場(chǎng)方向向上減弱eq\o(,\s\up7(安培定則))PQ中電流為Q→P且減小eq\o(,\s\up7(右手定則))向右減速運(yùn)動(dòng)；若L2中磁場(chǎng)方向向下增加eq\o(,\s\up7(安培定則))PQ中電流為P→Q且增大eq\o(,\s\up7(右手定則))向左加速運(yùn)動(dòng)．]1．楞次定律是下列哪個(gè)定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的詳細(xì)體現(xiàn)？()A．電阻定律 B．庫(kù)侖定律C．歐姆定律 D．能量守恒定律[答案]D2．如圖所示，絕緣水平面上有兩個(gè)離得很近的導(dǎo)體環(huán)a、b.將條形磁鐵沿它們的正中向下移動(dòng)(不到達(dá)該平面)，a、b的移動(dòng)狀況可能是()A．a(chǎn)、b將相互遠(yuǎn)離 B．a(chǎn)、b將相互靠近C．a(chǎn)、b將不動(dòng) D．無(wú)法推斷A[依據(jù)Φ＝BS，條形磁鐵向下移動(dòng)過(guò)程中B增大，所以穿過(guò)每個(gè)環(huán)中的磁通量都有增大的趨勢(shì)．由于S不行變更，為阻礙磁通量增大，導(dǎo)體環(huán)會(huì)盡量遠(yuǎn)離條形磁鐵，所以a、b將相互遠(yuǎn)離．]3．如圖所示，水平放置的光滑桿上套有A、B、C三個(gè)金屬環(huán)，其中B接電源．在接通電源的瞬間，A、C兩環(huán)()A．都被B吸引B．都被B排斥C．A被吸引，C被排斥D．A被排斥，C被吸引B[在接通電源的瞬間，通過(guò)B環(huán)的電流從無(wú)到有，電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)從無(wú)到有，穿過(guò)A、C兩環(huán)的磁通量從無(wú)到有，A、C兩環(huán)產(chǎn)生感應(yīng)電流，由楞次定律可知，感應(yīng)電流阻礙原磁通量的增加，A、C兩環(huán)都被B環(huán)排斥而遠(yuǎn)離B環(huán)，故A、C、D錯(cuò)誤，B正確．]4．(多選)如圖所示，水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動(dòng)的金屬棒PQ、MN，當(dāng)PQ在外力的作用下運(yùn)動(dòng)時(shí)，MN在磁場(chǎng)力的作用下向右運(yùn)動(dòng)，則PQ所做的運(yùn)動(dòng)可能是(導(dǎo)體切割磁感線速度越大，感應(yīng)電流越大)()A．向右加速運(yùn)動(dòng)B．向左加速運(yùn)動(dòng)C．向右減速運(yùn)動(dòng)D．向左減速運(yùn)動(dòng)