習題課 楞次定律的應用 探究一 探究二 楞次定律的拓展應用問題探究如圖所示 水平桌面上放一圓形金屬導體環(huán) 從導體環(huán)的中心上方釋放一條形磁鐵 在條形磁鐵向下靠近導體環(huán)的過程中 問 1 從上向下看導體環(huán)中的電流方向是逆時針還是順時針 2 導體環(huán)內(nèi)部感應電流的磁感線方向與磁鐵磁場的方向相同還是相反 若磁鐵向上運動呢 3 磁鐵受到導體環(huán)的作用力向哪 若磁鐵向上運動呢 4 導體環(huán)有收縮的趨勢還是擴張的趨勢 若磁鐵向上運動呢 5 導體環(huán)對桌面的壓力比重力大還是小 若磁鐵向上運動呢 6 磁鐵下落過程能量是如何轉(zhuǎn)化的 探究一 探究二 要點提示 1 逆時針 2 相反 相同 3 向上 向下 4 收縮 擴張 5 比重力大 比重力小 6 重力勢能一部分轉(zhuǎn)化為磁鐵的動能 一部分轉(zhuǎn)化為電能 探究一 探究二 知識歸納楞次定律的拓展楞次定律的主要內(nèi)容是研究引起感應電流的磁場即原磁場和感應電流的磁場二者之間的關(guān)系 根據(jù)這種關(guān)系可以得到如下推論 1 當原磁場磁通量增加時 感應電流的磁場與原磁場方向相反 當原磁場磁通量減少時 感應電流的磁場方向與原磁場方向相同 2 導體與磁場相對運動產(chǎn)生電磁感應現(xiàn)象時 產(chǎn)生的感應電流的導體受到磁場的安培力 這個安培力會 阻礙 相對運動 3 當閉合電路中有感應電流產(chǎn)生時 閉合電路的各部分導體就會受到安培力作用 會使閉合電路的面積有變化 或有變化趨勢 若原磁通量增加 則通過減小有效面積起到阻礙的作用 若原磁通量減少 則通過增大有效面積起到阻礙的作用 探究一 探究二 4 發(fā)生電磁感應現(xiàn)象時 還可能通過遠離或靠近變化的磁場源來阻礙原磁通量的變化 即 若原磁通量增加 則通過遠離磁場源起到阻礙的作用 若原磁通量減少 則通過靠近磁場源起到阻礙的作用 5 楞次定律中的 阻礙 是電磁感應現(xiàn)象遵循能量守恒定律的必然結(jié)果 上述四種情況的記憶口訣為 增反減同 來拒去留 增縮減擴 增離減靠 探究一 探究二 典例剖析 例題1 如圖所示 一水平放置的矩形閉合線框abcd在細長磁鐵的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 都非常接近位置 這個過程中線框的感應電流 A 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流動解析 由條形磁鐵的磁場可知 線框在位置 時穿過閉合線框的磁通量最少 為零 線框從位置 到位置 從下向上穿過線框的磁通量在減少 線框從位置 到位置 從上向下穿過線框的磁通量在增加 根據(jù)楞次定律可知感應電流的方向是abcd 答案 A 探究一 探究二 本題應用 增反減同 即可判斷 思路如下 探究一 探究二 例題2 如圖所示 一個閉合矩形金屬線圈A與一根絕緣輕桿B相連 輕桿上端O點是一個固定轉(zhuǎn)動軸 轉(zhuǎn)動軸與線圈平面垂直 線圈靜止時恰位于蹄形磁鐵的正中 線圈平面與磁感線垂直 現(xiàn)使線圈左右擺動 在擺動過程中 線圈所受磁場力的方向是 A 向左擺動過程中 受力方向向左 向右擺動過程中 受力方向向右B 向左擺動過程中 受力方向向右 向右擺動過程中 受力方向向左C 向左擺動過程中 受力方向先向左后向右 向右擺動過程中 受力方向先向右后向左D 向左擺動過程中 受力方向先向右后向左 向右擺動過程中 受力方向先向左后向右 探究一 探究二 解析 感應電流是由磁通量的變化引起的 而這個磁通量的變化是由于線圈和磁場的相對運動引起的 故磁通量變化也就是阻礙線圈和磁場的相對運動 為了阻礙相對運動 磁場對線圈的作用力方向一定和相對運動方向相反 即線圈向左擺動時 受力方向向右 向右擺動時 受力方向向左 答案 B本題應用 來拒去留 即可判斷 思路如下 探究一 探究二 例題3 如圖所示 光滑固定金屬導軌M N水平放置 兩根導體棒P Q平行放在導軌上 形成閉合回路 當一條形磁鐵從上方向下迅速接近回路時 可動的兩導體棒P Q將 A 保持不動B 相互遠離C 相互靠近D 無法判斷解析 四根導體組成閉合回路 當磁鐵迅速接近回路時 穿過回路的磁通量增加 閉合回路中產(chǎn)生感應電流 感應電流將阻礙原磁通量的增加 回路面積減小 得到的結(jié)論是P Q相互靠近 選項C正確 答案 C 探究一 探究二 本題應用 增縮減擴 即可判斷 思路如下 探究一 探究二 例題4 一長直鐵芯上繞有一固定線圈M 鐵芯右端與一木質(zhì)圓柱密接 木質(zhì)圓柱上套有一閉合金屬環(huán)N N可在木質(zhì)圓柱上無摩擦移動 M連接在如圖所示的電路中 其中R為滑動變阻器 E1和E2為直流電源 S為單刀雙擲開關(guān) 下列情況中 可觀測到N向左運動的是 A 在S斷開的情況下 S向a閉合的瞬間B 在S斷開的情況下 S向b閉合的瞬間C 在S已向a閉合的情況下 將R的滑片向c端移動時D 在S已向a閉合的情況下 將R的滑片向d端移動時解析 金屬環(huán)N向左運動 說明穿過N的磁通量在減少 說明線圈M中的電流在減少 只有選項C符合 答案 C 探究一 探究二 本題應用 增離減靠 即可判斷 思路如下 探究一 探究二 三定則一定律 的綜合應用問題探究如圖所示裝置中 線圈M和線圈N繞在同一個鐵芯上 分別與兩水平光滑導軌相連接 cd桿光滑且原來靜止在水平導軌上 當ab桿由靜止向右加速運動時 cd桿將向哪移動 探究一 探究二 要點提示 向右運動 判斷方法如下 探究一 探究二 知識歸納安培定則 左手定則 右手定則 楞次定律的適用范圍及因果關(guān)系的比較 探究一 探究二 左手定則 右手定則和安培定則有時容易混淆 有人從判斷的結(jié)果加以區(qū)分 總結(jié)為左判 力 右判 電 安培定則 磁感線 探究一 探究二 典例剖析 例題5 如圖所示 導軌間的磁場方向垂直于紙面向里 當導線MN在導軌上向右加速滑動時 正對電磁鐵A的圓形金屬環(huán)B中 說明 導體棒切割磁感線速度越大 感應電流越大 A 有感應電流 且B被A吸引B 無感應電流C 可能有 也可能沒有感應電流D 有感應電流 且B被A排斥解析 MN向右加速滑動 根據(jù)右手定則 MN中的電流方向從N M 且大小在逐漸變大 根據(jù)安培定則知 電磁鐵A的磁場方向向左 且大小逐漸增強 根據(jù)楞次定律知 B環(huán)中的感應電流產(chǎn)生的磁場方向向右 B被A排斥 D正確 A B C錯誤 答案 D 探究一 探究二 抓因?qū)す?區(qū)別 三定則一定律 區(qū)別 三定則一定律 的關(guān)鍵是抓住其中的 因果 關(guān)系 才能選擇正確的規(guī)律處理問題 探究一 探究二 變式訓練如圖所示 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PQ在外力的作用下運動時 MN在磁場力的作用下向右運動 說明 金屬棒切割磁感線的速度越大 感應電流越大 則PQ所做的運動可能是 A 向右加速運動B 向左勻速運動C 向右減速運動D 向左減速運動 探究一 探究二 解析 當PQ向右運動時 用右手定則可判定PQ中感應電流的方向是由Q P 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的感應電流方向是從N M的 用左手定則可判定MN受到向左的安培力 將向左運動 A項錯誤 若PQ向右減速運動 流過MN的感應電流方向 感應電流所受的安培力的方向均將反向 MN向右運動 所以C項正確 同理可判斷D項錯誤 PQ勻速時 MN中無感應電流 MN不受安培力 B項錯誤 答案 C 1 2 3 1 如圖所示 當磁鐵突然向銅環(huán)運動時 銅環(huán)的運動情況是 A 向右擺動B 向左擺動C 靜止D 無法判定 1 3 解析 本題可用兩種方法來解決 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 則A選項正確 方法2 等效法 磁鐵向右運動 使銅環(huán)產(chǎn)生的感應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 答案 A 1 2 3 2 如圖所示 ab是一個可以繞垂直于紙面的軸O轉(zhuǎn)動的閉合矩形導體線圈 當滑動變阻器R的滑片P自左向右滑動過程中 線圈ab將 A 靜止不動B 逆時針轉(zhuǎn)動C 順時針轉(zhuǎn)動D 發(fā)生轉(zhuǎn)動 但因電源的極性不明 無法確定轉(zhuǎn)動的方向解析 當P向右滑動時 電路中電阻減小 電流增大 穿過線圈ab的磁通量增大 根據(jù)楞次定律判斷 線圈ab將順時針轉(zhuǎn)動 C正確 答案 C 1 2 3 3 如圖所示 圓環(huán)形導體線圈a平放在水平桌面上 在a的正上方固定一豎直螺線管b 二者豎直軸線重合 螺線管與電源和滑動變阻器連接成如圖所示的電路 若將滑動變阻器的滑片P向上滑動 下面說法中正確的是 A 穿過線圈a的磁通量變大B 線圈a有收縮的趨勢C 線圈a中將產(chǎn)生俯視順時針方向的感應電流D 線圈a對水平桌面的壓力FN將增大解析 P向上滑動 回路電阻增大 電流減小 磁場減弱 穿過線圈a的磁通量變小 根據(jù)楞次定律 線圈a面積有增大趨勢 A B錯誤 由于線圈a中磁通量減小 根據(jù)楞次定律知線圈a中感應電流應為俯視順時針方向 C正確 由于線圈a中磁通量減小 根據(jù)楞次定律 線圈a有阻礙磁通量減小的趨勢 可知線圈a對水平桌面的壓力FN減小 D錯誤 答案 C