专题4.3 楞次定律-2020届高中物理同步讲义 人教版(选修3-2)
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1、第四章 电磁感应第3节 楞次定律一、楞次定律1实验探究将螺线管与电流计连接成闭合回路,分别将N极、S极插入、抽出线圈,如图所示。记录感应电流方向如下。 甲 乙 丙 丁2分析磁通量增减情况图号磁场方向感应电流的方向感应电流的磁场方向增加甲_逆时针(俯视)_乙_顺时针(俯视)_减少丙_顺时针(俯视)_丁_逆时针(俯视)_3归纳总结当线圈内的磁通量增加时,感应电流的磁场_磁通量的增加;当线圈内磁通量减少时,感应电流的磁场_磁通量的减少。4楞次定律感应电流具有这样的方向,即感应电流的_总要_引起感应电流的磁通量的_。5适用范围:一切电磁感应现象。6对“阻碍”意义的理解谁阻碍感应电流的磁场阻碍引起感应电
2、流的磁场(原磁场)的磁通量的变化阻碍什么阻碍的是磁通量的变化,而不是磁通量本身如何阻碍当磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反;当磁通量减少时,感应电流的磁场的方向与原磁场的方向相同,即“增反减同”结果如何阻碍并不是阻止,只是延缓了磁通量变化的快慢,这种变化将继续进行7楞次定律的推广含义楞次定律中“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” 磁铁靠近线圈,B感与B原反向阻碍相对运动变化“来拒去留” 磁铁靠近,是斥力 磁铁远离,是引力使回路面积有扩大或缩小的趋势“增缩减扩”P、Q是光滑固定导轨,a、b是可动金属棒
3、,磁铁下移, a、b靠近阻碍原电流的变化“增反减同”合上S,B先亮二、右手定则1内容:伸开右手,使拇指与其余四个手指_,并且都与手掌在同一个平面内,让磁感线从_进入,并使拇指指向_方向,这时_所指的方向就是感应电流的方向。2适用范围:右手定则适用于闭合回路中_导体做_时产生感应电流的情况。3楞次定律与右手定则的区别楞次定律右手定则区别研究对象整个闭合导体回路闭合导体回路的一部分,即做切割磁感线运动的一段导体适用范围由磁通量变化引起感应电流的各种情况一段导体在磁场中做切割磁感线运动的情况联系各种情况下都可用楞次定律判断感应电流的方向,若是回路中的一部分导体做切割磁感线运动产生感应电流,用右手定则
4、判断较为简单4右手定则与左手定则的比较比较项目右手定则左手定则作用判断感应电流的方向判断通电导体所受磁场力的方向已知条件已知切割运动方向和磁场方向已知电流方向和磁场方向图例因果关系运动电流电流运动应用发电机电动机记忆规律左“力”右“电”使用左手定则和右手定则时容易混淆,为了便于区分,可把两个定则简单地总结为“通电受力用左手,运动生电用右手”,简称为“通电左,生电右”。学科*网向下 向上 向上 向下 向下 向上 向上 向下 阻碍 阻碍 磁场 阻碍 变化垂直 掌心 导线运动的 四指 一部分 切割磁感线运动一、楞次定律处理电磁感应问题的常用方法1常规法:2效果法:由楞次定律可知,感应电流的“效果”总
5、是阻碍引起感应电流的“原因”,深刻理解“阻碍”的含义,根据“阻碍”原则,可直接对运动趋势做出判断。3“口诀法”:即“增反减同,来拒去留,增缩减扩”。增反减同若原磁场增强,感应电流产生的磁场与原磁场方向相反;反之,则与原磁场方向相同。来拒去留若磁体靠近某一导体,产生的安培力将会阻碍磁体靠近;反之,则阻碍磁体的远离。增缩减扩若原磁场增强,则产生感应电流的回路的面积有缩小的趋势;反之,面积有增大的趋势。【例题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,下面的说法中正确的是A
6、穿过线圈a的磁通量变大B线圈a有扩张的趋势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FN将增大参考答案:BC二、“三定则”、“一定律”在电磁感应现象中的应用1安培定则、左手定则、右手定则和楞次定律的比较规律适用范围安培定则电流的磁效应运动电荷、电流产生磁场左手定则磁场力磁场对运动电荷、电流的作用右手定则电磁感应导体做切割磁感线运动楞次定律电磁感应一切电磁感应现象2抓住因果关系,据因索果(1)因电而生磁(IB)安培定则;(2)因动而生电(v、BI感)右手定则;(3)因电而受力(I、BF安)左手定则;(4)因变而生电(变I感)楞次定律。3应用“三定则”、“一规律”解答关于电磁
7、感应问题的常用方法程序法即先根据变化的起因,一环套一环,环环相扣,从“原因”开始依次利用各定则或定律得出最终结果。也可以从“结果”开始,逆向思维。【例题2】(2018福建省福州市闽侯八中高二月考)如图所示,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A向右B向左加速运动C向右匀速运动D向左减速运动参考答案:B1(2018四川省高中毕业班热身卷)如图所示,闭合金属铝环a用绝缘轻绳悬挂,与长直螺线管共轴,并位于其左侧。下列说法正确的是A闭合开关S的瞬间,金属铝环a向右侧运动B保持开关S闭合且稳定后,断开开关
8、S的瞬间,金属a向左侧运动C保持开关S闭合且稳定后,将变阻器滑片P向右滑动,金属环a向右侧运动D若仅将电源正负极调换后,闭合开关S的瞬间,金属环a向右侧运动2如图所示,A为水平放置的胶木圆盘,在其侧面均匀分布着负电荷Q,在A的正上方用绝缘丝线悬挂一个金属圆环B,使B的环面水平且与圆盘面平行,其轴线与胶木盘A的轴线OO重合。现使胶木盘A由静止开始绕其轴线OO按箭头所示方向加速转动,则A金属环B的面积有缩小的趋势,丝线受到的拉力减小B金属环B的面积有扩大的趋势,丝线受到的拉力增大C金属环B的面积有扩大的趋势,丝线受到的拉力减小D金属环B的面积有缩小的趋势,丝线受到的拉力增大3(2018福建省福州市
9、闽侯八中高二月考)如图所示,一圆形金属线圈放置在水平桌面上,匀强磁场垂直桌面竖直向下,过线圈上A点作切线OO,OO与线圈在同一平面上。在线圈以OO为轴翻转180的过程中,线圈中电流方向A始终为ACBAB先为ACBA再为ABCAC始终为ABCAD先为ABCA再为ACBA4如图所示,在光滑水平面上固定一条形磁铁,有一小球以一定的初速度向磁铁方向运动,如果发现小球做减速运动,则小球的材料可能是A铁B木C铜D铝5(2018安徽省定远县民族私立中学高二月考)如图所示,一个有界匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向外。一个矩形闭合导线框abcd,沿纸面由上向下匀速穿过磁场,则A导线框进入磁场时,感应电流方向为a
10、bcdaB导线框离开磁场时,感应电流方向为adcbaC导线框离开磁场过程中,bc边受到安培力方向水平向右D导线框进入磁场过程中bc边受到安培力方向水平向右6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向下滑动,下列表述正确的是A穿过线圈a的磁通量减少B从上往下看,线圈a中将产生逆时针方向的感应电流C线圈a有扩张的趋势D线圈a对水平桌面的压力将减小7(2018辽宁省阜新县第二高级中学高二月考)如图所示,在长直载流导线附近有一个矩形线圈ABCD,线圈与导线始终在同一个平面内.线圈在导线
11、右侧平移时产生了ABCDA的电流,则线圈的移动方向为A向上B向下C向左D向右8如图所示,一个闭合三角形导线框ABC位于竖直平面内,其下方(略靠前)固定一根与线框平面平行的水平直导线,导线中通以图示方向的恒定电流。释放线框,它由实线位置下落到虚线位置未发生转动,在此过程中A线框中感应电流方向依次为ACBAABCAB线框的磁通量为零时,感应电流却不为零C线框所受安培力的合力方向依次为向上向下向上D线框做自由落体运动9(2018辽宁省阜新县第二高级中学高二月考)如图所示,线圈P通入强电流,线圈Q水平放置,从靠近线圈P的附近竖直向下落,经过位置、,下落过程中感应电流的方向自上向下看A始终是顺时针方向B
12、始终是逆时针方向C先顺时针后逆时针方向D先逆时针后顺时针方向10如图所示,在匀强磁场中放有平行铜导轨,它与大线圈M相连接。要使小线圈N获得顺时针方向的感应电流,则放在导轨上的裸金属棒ab的运动情况是A向左加速运动B向右匀速运动C向左减速运动D向右加速运动11(2018江苏省东海高级中学高三适用性考试)图中L是绕在铁心上的线圈,它与电阻R、R0、电键和电池E可构成闭合回路线圈上的箭头表示线圈中电流的正方向,当电流的流向与箭头所示的方向相同时电流为正电键K1和K2都处于断开状态设在t=0时刻,接通电键K1,经过一段时间,在t=t1时刻,再接通电键K2,则能较正确在表示L中的电流I随时间t的变化的图
13、线是ABCD12如图所示,通电导线旁边同一平面有矩形线圈abcd。则A若线圈向右平动,其中感应电流方向是abcdB若线圈竖直向下平动,无感应电流产生C当线圈以ab边为轴转动时,其中感应电流方向是abcdD当线圈向导线靠近时,其中感应电流方向是abcd13如图所示,上下开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q竖直放置,小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放,并落至底部,则小磁块A在P和Q中都做自由落体运动B在两个下落过程中的机械能都守恒C在P中的下落时间比在Q中的长D落至底部时在P中的速度比在Q中的大14(2018安徽省阜阳三中高二调考)根据外媒某军事杂志一篇关于中国航母的报道,其猜测中国自行设计建造
14、的第三艏国产航母将采用电磁弹射装置。航母上飞机弹射起飞所利用的电磁驱动原理如图所示当固定线圈上突然通过直流电流时,线圈左侧的金属环被弹射出去则下列说法正确的是A合上开关S的瞬间,从右侧看环中产生沿顺时针方向的感应电流B金属环向左运动过程中将有扩大趋势C若将金属环置于线圈的右侧,环将不能弹射出去D若将电池正、负极调换后,金属环不能向左弹射15如图,金属棒置于水平放置的形光滑导轨上,在右侧存在有界匀强磁场,磁场方向垂直导轨平面向下,在左侧的无磁场区域内有一半径很小的金属圆环,圆环与导轨在同一平面内。当金属棒在水平恒力作用下从磁场左边界处由静止开始向右运动后,则A圆环有收缩的趋势B圆环有扩张的趋势C
15、圆环内产生的感应电流变大D圆环内产生的感应电流变小16(2018福建省霞浦第一中学高二月考)如图,铁芯上绕有两组线圈,一组与电源E相连,另一组与灵敏电流计G相接。闭合开关K的瞬间A铁芯中的磁场方向向右B右侧线圈中磁通量突然减小C电流表有电流通过,方向由A向BD电流表有电流通过,方向由B向A17(2018福建省宁德市高二质量检测)在一竖直螺线管b的正上方用绝缘丝线悬挂一个金属圆环a,使a的环面水平且与螺线管b平行,其轴线与螺线管的轴线OO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向下滑动,下列表述正确的是A穿过金属圆环a的磁通量变大B金属圆环a对丝线的拉力增大C金
16、属圆环a对丝线的拉力减小D金属圆环a中将产生俯视顺时针方向的感应电流18(2018北京市东城区高二期末)如图所示,光滑固定金属导轨M、N水平放置,两根导体棒P、Q平行放于导轨上,形成一个闭合回路。当一条形磁铁从高处下落接近回路的过程中,下列说法正确的是AP、Q将保持不动BP、Q将相互远离C磁铁的加速度小于gD磁铁的加速度仍为g19如图所示,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AS增大,L变长BS减小,L变短CS增大,L变短DS减小,L变长20(2018江苏省南京市高三冲刺练习卷)物理课上
17、,老师做了一个“神奇”的实验:如图所示,将1米长的铜管竖直放置,一磁性很强的磁铁从上管口由静止释放,观察到磁铁用较长时间才从下管口落出。对于这个实验现象同学们经分析讨论做出相关的判断,你认为正确的是(下落过程中不计空气阻力,磁铁与管壁没有接触)。则A如果磁铁的磁性足够强,磁铁会停留在铜管中,永远不落下来B如果磁铁的磁性足够强,磁铁在铜管中运动时间更长,但一定会落下来C磁铁在铜管中运动的过程中,由于不计空气阻力,所以机械能守恒D如果将铜管换成塑料管,磁铁从塑料管中出来也会用较长时间21(2018云南省玉溪市第二中学高二期末)如图所示,在水平木制桌面上平放一个铜制的圆环,在它上方近处有一个N极朝下
18、的条形磁铁,铜环始终静止关于铜环对桌面的压力F和铜环重力G的大小关系,下列说法中正确的是A当条形磁铁靠近铜环时,FGB当条形磁铁远离铜环时,FG22(2018贵州省盘县四中高二期末)如图所示,一个金属圆盘安装在竖直的转动轴上,置于蹄形磁铁之间,两块铜片A、O分别与金属盘的边缘和转动轴接触。若使金属盘按图示方向(俯视顺时针方向)转动起来,下列说法正确的是A电阻R中有QRP方向的感应电流B电阻R中有PRQ方向的感应电流C穿过圆盘的磁通量始终没有变化,电阻R中无感应电流D调换磁铁的N、S极同时改变金属盘的转动方向,R中感应电流的方向也会发生改变23(2017新课标全国卷)如图,在方向垂直于纸面向里的
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