2019-2020学年高中物理 第四章 电磁感应 习题课 楞次定律的应用课件 新人教版选修3-2

习题课楞次定律的应用[学习目标]1.应用楞次定律判断感应电流的方向。2．理解安培定则、右手定则、右手定则和楞次定律的区别。[例1]如图4－Ⅰ－1所示，一水平放置的矩形闭合线框abcd在细长磁铁的N极附近竖直下落，保持bc边在纸外，ad边在纸内，由图中位置Ⅰ经过位置Ⅱ到位置Ⅲ，位置Ⅰ和位置Ⅲ都很接近位置Ⅱ，这个过程中线框的感应电流课前预习·落实基础考点一楞次定律的应用图4－Ⅰ－1A．沿abcd流动B．沿dcba流动C．先沿abcd流动，后沿dcba流动D．先沿dcba流动，后沿abcd流动[解析]由条形磁铁的磁场可知，线框在位置Ⅱ时穿过闭合线框的磁通量最少，为零，线框从位置Ⅰ到位置Ⅱ，从下向上穿过线框的磁通量在减少，线框从位置Ⅱ到位置Ⅲ，从上向下穿过线框的磁通量在增加，根据楞次定律可知感应电流的方向是abcd。[答案]A总结提升感应电流的磁场，总是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，口诀记为“增反减同”。1．如图4－Ⅰ－2所示，均匀带正电的绝缘圆环a与金属圆环b同心共面放置，当a绕O点在其所在平面内旋转时，b中产生顺时针方向的感应电流，且具有收缩趋势，由此可知，圆环a［变式训练］A．顺时针加速旋转B．顺时针减速旋转C．逆时针加速旋转D．逆时针减速旋转图4－Ⅰ－2解析由楞次定律，欲使b中产生顺时针电流，则a环内磁场应向里减弱或向外增强，a环的旋转情况应该是顺时针减速或逆时针加速，由于b环又有收缩趋势，说明a环外部磁场向外，内部向里，故选B。答案B电磁感应现象中引起感应电流的原因与感应电流的“效果”之间是因与果的关系，原因产生结果，结果又反过来影响原因。因此，楞次定律可广义表述为：感应电流的“效果”总要反抗(或阻碍)引起感应电流的原因。常见的“阻碍”有以下四种：考点二楞次定律的推广及应用引起感应电流的原因感应电流的效果如何“阻碍”口诀原磁通量变化产生磁场产生的磁场方向在磁通量增加时与原磁场方向相反，反之相同增反减同导体相对运动产生磁场力产生的磁场力总是阻碍相对运动来拒去留穿过回路的磁通量变化安培力使线圈面积变化线圈面积在磁通量增加时收缩，反之扩大增缩减扩[例2]如图4－Ⅰ－3所示，当磁铁突然向铝环运动时，铝环的运动情况是怎样的？图4－Ⅰ－3[解析]解法一电流元受力分析法解法二躲闪法解法三等效法解法四阻碍相对运动法[答案]向右运动2．(2018·济宁检测)(多选)如图4－Ⅰ－4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［变式训练］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图4－Ⅰ－4解析(方法一)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。(方法二)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。答案AD[例3]如图4－Ⅰ－5所示，ab是一个可绕垂直于纸面的O轴转动的闭合矩形线框，当滑动变阻器R的滑片P自左向右滑动时，线框ab将考点三“三定则一定律”的综合应用图4－Ⅰ－5A．保持静止不动B．逆时针转动C．顺时针转动D．发生转动，但因电源极性不明，无法确定转动方向[思路引导]常规分析法如下：假定电源极性――→安培定则确定电磁铁间的磁场方向―→由滑片的移动确定磁场的变化――→楞次定律感应电流方向――→左手定则确定线圈各边受力情况―→确定线圈的转动情况。以上分析方法太麻烦，且易出错。[解析]当滑动变阻器的滑片向右滑动时，外电路的总电阻增大，通过电磁铁的电流减小，穿过线框ab的磁通量减少，为了阻碍磁通量减少，只能增大面积，这样便得出线框ab必做顺时针方向转动的结论，故选C。分析过程并未涉及电源的极性，所以结论与电源的极性无关。[答案]C3．一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4－Ⅰ－6所示的电路中，其中R为滑动变阻器，E1和E2为直流电源，S为单刀双掷开关。下列情况中，可观测到N向左运动的是［变式训练］图4－Ⅰ－6A．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的滑动头向c端移动时D．在S已向a闭合的情况下，将R的滑动头向d端移动时解析若开关S闭合，金属环N中磁通量增大，由楞次定律可得，产生的感应电流的磁场要阻碍磁通量的增加，产生排斥作用，N将右移，故A、B错；若在通电的情况下移动滑动变阻器，滑动头向c端移动时，接入电路的电阻增大，电流减小，由楞次定律可知两者相互吸引，N向左移动，故C对；反之，当滑动头向d移动时，N向右移动，故D错。答案C［知识总结课堂回顾］