拓展课1：楞次定律的应用 学案（含答案）

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1、拓展课拓展课 1 1 楞次定律的应用楞次定律的应用 核心要点 楞次定律的重要推论 要点归纳 1“增反减同”法 感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量(原磁场磁通量)的变化。 (1)当原磁场磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反。 (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。 2“来拒去留”法 由于磁场与导体的相对运动产生电磁感应现象时， 产生的感应电流与磁场间有力 的作用，这种力的作用会“阻碍”相对运动。 3“增缩减扩”法 就闭合电路的面积而言，收缩或扩张是为了阻碍穿过电路的原磁通量的变化。若 穿过闭合电路的磁通量增加，面积有收缩趋势；若穿过闭合电路的磁通量减

2、少， 面积有扩张趋势。 4“增离减靠”法 当磁场变化且线圈回路可移动时， 由于磁场增强使得穿过线圈回路的磁通量增加， 线圈将通过远离磁体来阻碍磁通量增加；反之，由于磁场减弱使线圈中的磁通量 减少时，线圈将靠近磁体来阻碍磁通量减少。 例 1 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，螺线管与电源和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 向上滑动，下面说法中正确的是( ) A穿过线圈 a 的磁通量变大 B线圈 a 有收缩的趋势 C线圈 a 中将产生俯视顺时针方向的感应电流 D线圈 a 对水平桌面的压力 N 将增大 解析

3、 P 向上滑动，回路电阻增大，电流减小，磁场减弱，穿过线圈 a 的磁通量 变小，根据楞次定律，线圈 a 的面积有增大趋势，A、B 错误；由于线圈 a 中磁 通量减小，根据楞次定律知线圈 a 中感应电流应为俯视顺时针方向，C 正确；由 于线圈 a 中磁通量减小，根据楞次定律，线圈 a 有阻碍磁通量减小的趋势，可知 线圈 a 对水平桌面的压力 N 减小，D 错误。 答案 C 例 2 如图所示， 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 所示的电路中， 其中 R 为滑动变阻器， E1和 E2为直流电源，

4、 S 为单刀双掷开关， 下列情况中，能观察到 N 向左运动的是( ) 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，则线圈 M 中的电流在 减小，只有选项 C 符合。 答案 C 针对训练 1 如图所示，一质量为 m 的条形磁铁用细线悬挂在天花板上，细线 从一水平金属圆环中穿过。现将环从位置释放，环经过磁铁到达位置。设环 经过磁铁上端和下端附近时细线的张力分别

5、为 T1和 T2，重力加速度大小为 g， 则( ) AT1mg，T2mg BT1mg，T2mg CT1mg，T2mg DT1mg，T2mg 解析 金属圆环从位置到位置过程中，由楞次定律知，金属圆环在磁铁上端 时受力向上，在磁铁下端时受力也向上，则金属圆环对磁铁的作用始终向下，对 磁铁受力分析可知 T1mg，T2mg，A 正确。 答案 A 核心要点 “三定则一定律”的综合应用 要点归纳 安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的适用场合及因果关系： 比较项目 安培定则 左手定则 右手定则 楞次定律 适用场合 判断电流 周围的磁 感线方向 判断通电导线 在磁场中所受 的安培力方向 判断导体切割 磁感

6、线时产生 的感应电流方 向 判断回路中磁 通量变化时产 生的感应电流 方向 因果关系 因电而生 磁(IB) 因电而受力(I、 BF安) 因动而生电(v、 BI感) 因磁通量变而 生电(I感) 例 3 (多选)如图所示，两根彼此靠近且相互绝缘的金属棒 C、D 固定在铁架台 上，漆包线绕成的两个线圈 P、Q 与其组成闭合回路。两个磁性很强的条形磁铁 如图放置，当用手左右摆动线圈 P 时，线圈 Q 也会跟着摆动。以下说法正确的 是( ) A.P 向右摆动的过程中，P 中的电流方向为顺时针方向(从右向左看) BP 向右摆动的过程中，Q 会向右摆动 CP 向右摆动的过程中，Q 会向左摆动 D若使 Q 左

7、右摆动，P 会始终保持静止 解析 穿过线圈 P 的磁感线方向向左，P 向右摆动的过程中，磁通量减少，根据 楞次定律，P 中的电流方向从右向左看为顺时针方向，A 正确；由于 Q 与 P 构 成一回路，Q 中的电流也为顺时针方向，Q 线圈最下面的一条边中通过的电流垂 直于纸面向外，该处的磁场方向向下，则该边所受的安培力向右，那么 Q 会向 右摆动，B 正确，C 错误；若使 Q 左右摆动，最下面的那条边切割磁感线运动产 生感应电流，则 P 中有电流，那么 P 将受到安培力而运动，D 错误。 答案 AB 针对训练 2 (多选)如图所示，导体棒 AB、CD 可在水平导体轨道上无摩擦自由 滑动，当导体棒

8、AB 向左移动时 ( ) AAB 中感应电流的方向为 A 到 B BAB 中感应电流的方向为 B 到 A CCD 向左移动 DCD 向右移动 解析 由右手定则可判断AB中感应电流方向为AB， CD中电流方向为CD， 由左手定则可判定 CD 受到向右的安培力作用而向右运动，故 A、D 正确。 答案 AD 1(“增反减同”的应用)如图甲所示，有一闭合导线环，磁场方向垂直于环面 向里，当磁感应强度随时间按如图乙所示规律变化时，顺着磁场方向看，导线环 中感应电流的方向是( ) A一直顺时针 B一直逆时针 C先顺时针后逆时针 D先逆时针后顺时针 解析 由题图乙可知，0t0内，穿过导线环的磁通量增加，由楞

9、次定律的结论 “增反减同”可知，感应电流产生的磁场方向垂直环面向外，所以感应电流 方向为逆时针；同理可得 t02t0内感应电流方向为顺时针，D 正确。 答案 D 2(“增缩减扩”的应用)如图所示，在载流直导线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( ) A一起向左运动 B一起向右运动 Cab 和 cd 相向运动，相互靠近 Dab 和 cd 相背运动，相互远离 解析 直导线中电流增强时，回路 abdc 中磁通量增大产生感应电流，根据“增 缩减扩”原则知，回

10、路 abdc 的面积减小，即 C 正确。 答案 C 3(“增离减靠”的应用)如图所示，通电螺线管两侧各悬挂一个小铜环，铜环 平面与螺线管截面平行。在开关 S 接通瞬间，两铜环的运动情况是( ) A同时向两侧推开 B同时向螺线管靠拢 C一个被推开，一个被吸引，但因电源正负极未知，无法具体判断 D同时被推开或同时向螺线管靠拢，因电源正负极未知，无法具体判断 解析 当电路接通瞬间，通电螺线管产生磁场，穿过两侧铜环的磁通量都增加， 由楞次定律可知，两环中感应电流的磁场与螺线管中磁场方向相反，即受到螺线 管磁场的排斥作用，使两铜环分别向外侧移动，选项 A 正确。 答案 A 4(“三定则一定律”的综合应用

11、) (多选)如图，两个线圈绕在同一根铁芯上，其 中一线圈通过开关与电源连接， 另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的 直导线连接成回路。将一小磁针悬挂在直导线正上方，开关未闭合时小磁针处于 静止状态，下列说法正确的是( ) A开关闭合后的瞬间，小磁针的 N 极朝垂直纸面向里的方向转动 B开关闭合并保持一段时间后，小磁针的 N 极指向垂直纸面向里的方向 C开关闭合并保持一段时间后，小磁针的 N 极指向垂直纸面向外的方向 D开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，小磁针的 N 极朝垂直纸面向外的 方向转动 解析 如图甲所示，闭合开关瞬间右边线圈产生电流，左边线圈磁通量增强。由 楞次定律可知，增反减同，左边线圈感应磁场方向向左。根据右手螺旋定则可得 直导线中电流方向为从南到北。由此可得直导线上方磁场为垂直纸面向里，则磁 针 N 极朝垂直纸面向里的方向转动，故 A 项正确；开关闭合并保持一段时间后 电路稳定，线圈中无磁通量变化，则直导线中无电流，小磁针恢复南北指向，故 B、C 项错误；如图乙所示，开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，左边线 圈磁通量减小，由增反减同得其感应磁场方向向右。由右手螺旋定则可得直导线 中电流由北到南，直导线上方磁场为垂直纸面向外，则小磁针的 N 极朝垂直纸 面向外的方向转动，故 D 项正确。 答案 AD