通用版2018-2019版高中物理第1章電磁感應(yīng)與現(xiàn)代生活微型專題1楞次定律的應(yīng)用學(xué)案滬科版選修3 .doc

微型專題1楞次定律的應(yīng)用目標(biāo)定位 1.學(xué)習(xí)應(yīng)用楞次定律的推論判斷感應(yīng)電流的方向.2.理解安培定則、左手定則、右手定則和楞次定律的區(qū)別.一、“增反減同”法感應(yīng)電流的磁場總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量(原磁場磁通量)的變化.(1)當(dāng)原磁場磁通量增加時，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相反；(2)當(dāng)原磁場磁通量減少時，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相同.口訣記為“增反減同”.注意：本方法適用于磁感線單方向穿過閉合回路的情況.例1如圖1所示，一水平放置的矩形閉合線圈abcd在細(xì)長磁鐵的N極附近豎直下落，保持bc邊在紙外、ad邊在紙內(nèi)，由圖中位置經(jīng)過位置到位置，位置和位置都很接近位置，這個過程中線圈的感應(yīng)電流 ()圖1A.沿abcd流動B.沿dcba流動C.先沿abcd流動，后沿dcba流動D.先沿dcba流動，后沿abcd流動答案A解析由條形磁鐵的磁場可知，線圈在位置時穿過閉合線圈的磁通量最小，為零.由于位置和位置都很接近位置，則線圈從位置到位置，從下向上穿過線圈的磁通量在減少，線圈從位置到位置，從上向下穿過線圈的磁通量在增加，根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流的方向是abcd.二、“來拒去留”法導(dǎo)體與磁場相對運動產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象時，產(chǎn)生的感應(yīng)電流與磁場間有力的作用，這種力的作用會“阻礙”相對運動，口訣記為“來拒去留”.例2如圖2所示，當(dāng)磁鐵突然向銅環(huán)運動時，銅環(huán)的運動情況是()圖2A.向右擺動B.向左擺動C.靜止D.無法判定答案A解析本題可由兩種方法來解決：方法1：畫出磁鐵的磁感線分布，如圖甲所示，當(dāng)磁鐵向銅環(huán)運動時，穿過銅環(huán)的磁通量增加，由楞次定律判斷出銅環(huán)中的感應(yīng)電流方向如圖甲所示.分析銅環(huán)受安培力作用而運動時，可把銅環(huán)中的電流等效為多段直線電流元.取上、下兩小段電流元作為研究對象，由左手定則確定兩段電流元的受力，由此可推斷出整個銅環(huán)所受合力向右，故A正確.甲乙方法2(等效法)：磁鐵向右運動，使銅環(huán)產(chǎn)生的感應(yīng)電流可等效為圖乙所示的條形磁鐵，兩磁鐵有排斥作用，故A正確.三、“增縮減擴”法當(dāng)閉合電路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生時，電路的各部分導(dǎo)線就會受到安培力作用，會使電路的面積有變化(或有變化趨勢).(1)若原磁通量增加，則通過減小有效面積起到阻礙的作用.(2)若原磁通量減小，則通過增大有效面積起到阻礙的作用.口訣記為“增縮減擴”.注意：本方法適用于磁感線單方向穿過閉合回路的情況.例3如圖3所示，在載流直導(dǎo)線旁固定有兩平行光滑金屬導(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的導(dǎo)體ab和cd.當(dāng)載流直導(dǎo)線中的電流逐漸增強時，導(dǎo)體ab和cd的運動情況是 ()圖3A.一起向左運動B.一起向右運動C.ab和cd相向運動，相互靠近D.ab和cd相背運動，相互遠(yuǎn)離答案C解析由于在閉合回路abcd中，ab和cd電流方向相反，所以兩導(dǎo)體運動方向一定相反，排除A、B；當(dāng)載流直導(dǎo)線中的電流逐漸增強時，穿過閉合回路的磁通量增大，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流總是阻礙穿過回路磁通量的變化，所以兩導(dǎo)體相互靠近，減小面積，達(dá)到阻礙磁通量增大的目的，故選C.四、“增離減靠”法發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象時，通過什么方式來“阻礙”原磁通量的變化要根據(jù)具體情況而定.可能是阻礙導(dǎo)體的相對運動，也可能是改變線圈的有效面積，還可能是通過遠(yuǎn)離或靠近變化的磁場源來阻礙原磁通量的變化.即：(1)若原磁通量增加，則通過遠(yuǎn)離磁場源起到阻礙的作用.(2)若原磁通量減小，則通過靠近磁場源起到阻礙的作用.口訣記為“增離減靠”.例4如圖4所示，通電螺線管兩側(cè)各懸掛一個小銅環(huán)，銅環(huán)平面與螺線管橫截面平行，當(dāng)開關(guān)S接通瞬間，兩銅環(huán)的運動情況是()圖4A.同時向兩側(cè)推開B.同時向螺線管靠攏C.一個被推開，一個被吸引，但因電源正負(fù)極未知，無法具體判斷D.同時被推開或同時向螺線管靠攏，但因電源正負(fù)極未知，無法具體判斷答案A解析開關(guān)S接通瞬間，小銅環(huán)中磁通量從無到有增加，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的磁場要阻礙磁通量的增加，則兩環(huán)將同時向兩側(cè)運動，故A正確.五、安培定則、左手定則、右手定則、楞次定律的區(qū)別運用1.右手定則是楞次定律的特殊情況(1)楞次定律的研究對象為整個閉合導(dǎo)體回路，適用于磁通量變化引起感應(yīng)電流的各種情況.(2)右手定則的研究對象為閉合導(dǎo)體回路的一部分，適用于一段導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運動.2.區(qū)別安培定則、左手定則、右手定則的關(guān)鍵是抓住因果關(guān)系(1)因電而生磁(IB)安培定則.(判斷電流周圍磁感線的方向)(2)因動而生電(v、BI感)右手定則.(導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流)(3)因電而受力(I、BF安)左手定則.(磁場對電流有作用力)例5(多選)如圖5所示裝置中，cd桿光滑且原來靜止.當(dāng)ab桿做如下哪些運動時，cd桿將向右移動(導(dǎo)體棒切割磁感線速度越大，感應(yīng)電流越大)()圖5A.向右勻速運動 B.向右加速運動C.向左加速運動 D.向左減速運動答案BD解析ab桿向右勻速運動，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，在L2中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，所以cd桿不動，故A錯誤；ab桿向右加速運動，根據(jù)右手定則，知在ab桿上產(chǎn)生增大的由a到b的電流，根據(jù)安培定則，在L1中產(chǎn)生方向向上且增強的磁場，該磁場向下通過L2，由楞次定律，cd桿中產(chǎn)生c到d的電流，根據(jù)左手定則，cd桿受到向右的安培力，向右運動，故B正確；同理可得C錯誤，D正確.六、從能量的角度理解楞次定律感應(yīng)電流的產(chǎn)生并不是創(chuàng)造了能量.導(dǎo)體做切割磁感線運動時，產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流受到安培力作用，導(dǎo)體克服安培力做功從而實現(xiàn)其他形式的能向電能的轉(zhuǎn)化，所以楞次定律的“阻礙”是能量轉(zhuǎn)化和守恒的體現(xiàn).例6如圖6所示，銅質(zhì)金屬環(huán)從條形磁鐵的正上方由靜止開始水平下落，在下落過程中，下列判斷正確的是()圖6A.金屬環(huán)在下落過程中的機械能守恒B.金屬環(huán)在下落過程中動能的增加量小于其重力勢能的減少量C.金屬環(huán)的機械能先減小后增大D.磁鐵對桌面的壓力始終大于其自身的重力答案B解析金屬環(huán)在下落過程中，磁通量發(fā)生變化產(chǎn)生感應(yīng)電流，金屬環(huán)受到磁場力的作用，機械能不守恒，A錯誤.由能量守恒，金屬環(huán)重力勢能的減少量等于其動能的增加量和在金屬環(huán)中產(chǎn)生的電能之和，B正確.金屬環(huán)下落的過程中，機械能不停地轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽瑱C械能一直減少，C錯誤.當(dāng)金屬環(huán)下落到磁鐵中央位置時，無感應(yīng)電流，環(huán)和磁鐵間無作用力，磁鐵對桌面的壓力大小等于磁鐵的重力，D錯誤. 1.(“來拒去留”法)如圖7所示，甲是閉合銅線框，乙是有缺口的銅線框，丙是閉合的塑料線框，它們的正下方都放置一薄強磁鐵，現(xiàn)將甲、乙、丙拿至相同高度H處同時釋放(各線框下落過程中始終水平不翻轉(zhuǎn))，則以下說法正確的是()圖7A.三者同時落地B.甲、乙同時落地，丙后落地C.甲、丙同時落地，乙后落地D.乙、丙同時落地，甲后落地答案D解析在下落過程中，閉合銅線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流.由“來拒去留”可知，答案選D.2.(“增縮減擴”法及“來拒去留”法)如圖8所示，水平桌面上放有一個閉合鋁環(huán)，在鋁環(huán)軸線上方有一個條形磁鐵.當(dāng)條形磁鐵沿軸線豎直向下迅速移動時，下列判斷正確的是 ()圖8A.鋁環(huán)有收縮趨勢，對桌面壓力減小B.鋁環(huán)有收縮趨勢，對桌面壓力增大C.鋁環(huán)有擴張趨勢，對桌面壓力減小D.鋁環(huán)有擴張趨勢，對桌面壓力增大答案B解析根據(jù)楞次定律可知：當(dāng)條形磁鐵沿軸線豎直向下迅速移動時，閉合鋁環(huán)內(nèi)的磁通量增大，因此鋁環(huán)面積應(yīng)有收縮的趨勢，同時有遠(yuǎn)離磁鐵的趨勢，故增大了和桌面的擠壓程度，從而使鋁環(huán)對桌面壓力增大，故B項正確.3.(楞次定律的重要結(jié)論)如圖9所示，水平放置的光滑桿上套有A、B、C三個金屬環(huán)，其中B接電源.在接通電源的瞬間，A、C兩環(huán)()圖9A.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被吸引答案B解析在接通電源的瞬間，通過B環(huán)的電流從無到有，電流產(chǎn)生的磁場從無到有，穿過A、C兩環(huán)的磁通量從無到有，A、C兩環(huán)產(chǎn)生感應(yīng)電流，由楞次定律可知，感應(yīng)電流的磁場總是阻礙原磁通量的變化，為了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錯誤，B正確.4.(“增離減靠”法)(多選)如圖10是某電磁沖擊鉆的原理圖，若突然發(fā)現(xiàn)鉆頭M向右運動，則可能是()圖10A.開關(guān)S閉合瞬間B.開關(guān)S由閉合到斷開的瞬間C.開關(guān)S已經(jīng)是閉合的，滑動變阻器滑片P向左迅速滑動D.開關(guān)S已經(jīng)是閉合的，滑動變阻器滑片P向右迅速滑動答案AC解析當(dāng)開關(guān)突然閉合時，左線圈上有了電流，產(chǎn)生磁場，而對于右線圈來說，磁通量增加，產(chǎn)生感應(yīng)電流，使鉆頭M向右運動，故A項正確；當(dāng)開關(guān)S已經(jīng)閉合時，只有左側(cè)線圈電流增大才會導(dǎo)致鉆頭M向右運動，故C項正確.5.(安培定則、左手定則、右手定則、楞次定律的區(qū)別運用)(多選)如圖11所示，水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動的金屬棒PQ、MN，當(dāng)PQ在外力的作用下運動時，MN在磁場力的作用下向右運動，則PQ所做的運動可能是()圖11A.向右加速運動B.向左加速運動C.向右減速運動D.向左減速運動答案BC解析當(dāng)PQ向右運動時，用右手定則可判定PQ中感應(yīng)電流的方向是由QP，由安培定則可知穿過L1的磁場方向是自下而上的；若PQ向右加速運動，則穿過L1的磁通量增加，用楞次定律可以判斷流過MN的感應(yīng)電流是從NM的，用左手定則可判定MN受到向左的安培力，將向左運動，可見選項A錯誤；若PQ向右減速運動，流過MN的感應(yīng)電流方向、MN所受的安培力的方向均將反向，MN向右運動，所以選項C正確；同理可判斷選項B正確，選項D錯誤.