2018版高中物理 第2章 楞次定律和自感現(xiàn)象 習(xí)題課 楞次定律的應(yīng)用學(xué)案 魯科版選修3-2.docx

第2講習(xí)題課楞次定律的應(yīng)用目標(biāo)定位1.應(yīng)用楞次定律的拓展判斷感應(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1楞次定律感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化2應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向的一般步驟(1)明確所研究的閉合電路，判斷原磁場(chǎng)的方向；(2)判斷閉合電路內(nèi)原磁場(chǎng)的磁通量的變化情況；(3)由楞次定律判斷感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向；(4)由安培定則根據(jù)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向，判斷出感應(yīng)電流的方向3安培定則(右手螺旋定則)、右手定則、左手定則(1)判斷電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向用安培定則(2)判斷磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)體作用力方向用左手定則(3)判斷導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向用右手定則.一、“增反減同”法感應(yīng)電流的磁場(chǎng)，總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量(原磁場(chǎng)磁通量)的變化1當(dāng)原磁場(chǎng)磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向相反2當(dāng)原磁場(chǎng)磁通量減少時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向就與原磁場(chǎng)方向相同口訣記為“增反減同”例1如圖1所示，均勻帶正電的絕緣圓環(huán)a與金屬圓環(huán)b同心共面放置，當(dāng)a繞O點(diǎn)在其所在平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)，b中產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流，且具有收縮趨勢(shì)，由此可知，圓環(huán)a沿()圖1A順時(shí)針加速旋轉(zhuǎn) B順時(shí)針減速旋轉(zhuǎn)C逆時(shí)針加速旋轉(zhuǎn) D逆時(shí)針減速旋轉(zhuǎn)答案B解析據(jù)楞次定律的推論“增反減同”，b環(huán)中產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流，說(shuō)明a中原電流可能順時(shí)針減少，也可能逆時(shí)針增加，但b環(huán)有收縮的趨勢(shì)，說(shuō)明a環(huán)中的電流應(yīng)與b環(huán)中的電流同向，同向電流相互吸引，才能使b環(huán)收縮，故a環(huán)中的電流只是順時(shí)針減少，因此帶正電的a環(huán)只能沿順時(shí)針減速旋轉(zhuǎn)，B正確二、“來(lái)拒去留”法導(dǎo)體和磁場(chǎng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電流受到磁場(chǎng)的安培力，這種安培力會(huì)“阻礙”相對(duì)運(yùn)動(dòng)口訣記為“來(lái)拒去留”例2如圖2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)情況是()圖2A向右擺動(dòng)B向左擺動(dòng)C靜止D無(wú)法判定答案A解析本題可由兩種方法來(lái)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(yùn)動(dòng)時(shí)，穿過(guò)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(yùn)動(dòng)時(shí)，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(duì)象由左手定則確定兩段電流元的受力，由此可推斷出整個(gè)銅環(huán)所受合力向右，則A選項(xiàng)正確方法2(等效法)：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(kuò)”法當(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)使電路的面積有變化(或有變化趨勢(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2若原磁通量減少，則通過(guò)增大有效面積起到阻礙的作用口訣記為“增縮減擴(kuò)”例3如圖3所示，光滑固定導(dǎo)軌M、N水平放置，兩根導(dǎo)體棒P、Q平行放置于導(dǎo)軌上，形成一個(gè)閉合回路，一條形磁鐵從高處下落接近回路時(shí)()圖3AP、Q將相互靠攏 BP、Q將相互遠(yuǎn)離C磁鐵的加速度仍為g D磁鐵的加速度小于g答案AD解析根據(jù)“增縮減擴(kuò)”可知P、Q可通過(guò)縮小面積的方式進(jìn)行阻礙磁通量的增加，故可得A正確；根據(jù)“來(lái)拒去留”得回路電流受到向下的力的作用，由牛頓第三定律知磁鐵受向上的作用力，所以磁鐵的加速度小于g，選A、D.四、“增離減靠”法發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象時(shí)，通過(guò)什么方式來(lái)“阻礙”原磁通量的變化要根據(jù)具體情況而定可能是阻礙導(dǎo)體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，也可能是改變線圈的有效面積，還可能是通過(guò)遠(yuǎn)離或靠近變化的磁場(chǎng)源來(lái)阻礙原磁通量的變化即：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；2若原磁通量減少，則通過(guò)靠近磁場(chǎng)源起到阻礙的作用口訣記為“增離減靠”例4如圖4所示，金屬環(huán)A用輕繩懸掛，與長(zhǎng)直螺線管共軸，并位于其左側(cè)，若變阻器滑片P向左移動(dòng)，則金屬環(huán)A將向_(選填“左”或“右”)運(yùn)動(dòng)，并有_(選填“收縮”或“擴(kuò)張”)趨勢(shì)圖4答案左收縮解析變阻器滑片P向左移動(dòng)，電阻變小，電流變大，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與電流磁場(chǎng)方向相反，相互排斥則金屬環(huán)A將向左移動(dòng)，因磁通量增大，金屬環(huán)A有收縮趨勢(shì)五、安培定則、左手定則、右手定則、楞次定律的區(qū)別1右手定則是楞次定律的特殊情況(1)楞次定律的研究對(duì)象為整個(gè)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(duì)象為閉合導(dǎo)體回路的一部分，適用于一段導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(chǎng)對(duì)電流有作用力)例5如圖5所示，導(dǎo)軌間的磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里圓形金屬環(huán)B正對(duì)磁鐵A，當(dāng)導(dǎo)線MN在導(dǎo)軌上向右加速滑動(dòng)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是()圖5AMN中電流方向NM，B被A吸引BMN中電流方向NM，B被A排斥CMN中電流方向MN，B被A吸引DMN中電流方向MN，B被A排斥答案B解析MN向右加速滑動(dòng)，根據(jù)右手定則，MN中的電流方向從NM，且大小在逐漸變大，根據(jù)安培定則知，電磁鐵A的磁場(chǎng)方向向左，且大小逐漸增強(qiáng)，根據(jù)楞次定律知，B環(huán)中的感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向向右，B被A排斥B正確，A、C、D錯(cuò)誤.“增反減同”法1電阻R、電容C與一線圈連成閉合回路，條形磁鐵靜止于線圈的正上方，N極朝下，如圖6所示現(xiàn)使磁鐵開始自由下落，在N極接近線圈上端的過(guò)程中，流過(guò)R的電流方向和電容器極板的帶電情況是()圖6A從a到b，上極板帶正電B從a到b，下極板帶正電C從b到a，上極板帶正電D從b到a，下極板帶正電答案D解析在N極接近線圈上端的過(guò)程，穿過(guò)線圈的磁通量向下增加，則感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向上由安培定則可判定電路中的電流為順時(shí)針?lè)较?，故通過(guò)R的電流由b到a，電容器下極板帶正電“來(lái)拒去留”法2如圖7所示，蹄形磁鐵的兩極間，放置一個(gè)線圈abcd，磁鐵和線圈都可以繞OO軸轉(zhuǎn)動(dòng)，磁鐵如圖示方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線圈的運(yùn)動(dòng)情況是()圖7A俯視，線圈順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速與磁鐵相同B俯視，線圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速與磁鐵相同C線圈與磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同，但轉(zhuǎn)速小于磁鐵轉(zhuǎn)速D線圈靜止不動(dòng)答案C解析本題“原因”是磁鐵有相對(duì)線圈的運(yùn)動(dòng)，“效果”便是線圈要阻礙兩者的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，線圈阻止不了磁鐵的運(yùn)動(dòng)，由“來(lái)拒去留”線圈只好跟著磁鐵同向轉(zhuǎn)動(dòng)；如果二者轉(zhuǎn)速相同，就沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，線圈就不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，故答案為C. “增縮減擴(kuò)”法3如圖8所示，一個(gè)有彈性的金屬圓環(huán)被一根橡皮繩吊于通電直導(dǎo)線的正下方，直導(dǎo)線與圓環(huán)在同一豎直面內(nèi)，當(dāng)通電直導(dǎo)線中電流增大時(shí)，彈性圓環(huán)的面積S和橡皮繩的長(zhǎng)度l將()圖8AS增大，l變長(zhǎng)BS減小，l變短CS增大，l變短DS減小，l變長(zhǎng)答案D解析當(dāng)通電直導(dǎo)線中電流增大時(shí)，穿過(guò)金屬圓環(huán)的磁通量增大，金屬圓環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流要阻礙磁通量的增大：一是用縮小面積的方式進(jìn)行阻礙；二是用遠(yuǎn)離直導(dǎo)線的方法進(jìn)行阻礙，故D正確“增離減靠”法4如圖9所示是某電磁沖擊鉆的原理圖，若突然發(fā)現(xiàn)鉆頭M向右運(yùn)動(dòng)，則可能是()圖9A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(dòng)變阻器滑片P向左迅速滑動(dòng)D開關(guān)S已經(jīng)是閉合的，滑動(dòng)變阻器滑片P向右迅速滑動(dòng)答案AC解析當(dāng)開關(guān)突然閉合時(shí)，左線圈上有了電流，產(chǎn)生磁場(chǎng)，而對(duì)于右線圈來(lái)說(shuō)，磁通量增加，產(chǎn)生感應(yīng)電流，使鉆頭M向右運(yùn)動(dòng)，故A項(xiàng)正確；當(dāng)開關(guān)S已經(jīng)閉合時(shí)，只有左側(cè)線圈電流增大才會(huì)導(dǎo)致鉆頭M向右運(yùn)動(dòng)，故C項(xiàng)正確“一定律三定則”的綜合應(yīng)用5.如圖10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()圖10A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)答案BC解析當(dāng)PQ向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，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(guò)L1的磁場(chǎng)方向是自下而上的；若PQ向右加速運(yùn)動(dòng)，則穿過(guò)L1的磁通量增加，用楞次定律可以判斷流過(guò)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(yùn)動(dòng)，可見選項(xiàng)A不正確；若PQ向右減速運(yùn)動(dòng)，流過(guò)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(yùn)動(dòng)，所以選項(xiàng)C是正確的；同理可判斷選項(xiàng)B是正確的，選項(xiàng)D是錯(cuò)誤的.