（浙江专版）2022-2023学年高中物理 第四章 专题研究课（一）楞次定律的应用讲义（含解析）新人教版选修3-2

（浙江专版）2022-2023学年高中物理 第四章 专题研究课（一）楞次定律的应用讲义（含解析）新人教版选修3-2楞次定律推广含义的应用楞次定律的推广含义可表述为：感应电流的“效果”总是要阻碍(或反抗)引起感应电流的“原因”。主要有四种表现形式：(1)阻碍原磁通量的变化(增反减同)。(2)阻碍导体间的相对运动(来拒去留)。(3)通过改变线圈面积来“反抗”原磁通量的变化(增缩减扩)。(4)阻碍原电流的变化(自感现象，将在本章第6节学习)。1通过阻碍相对运动来阻碍磁通量变化当磁体靠近或远离某闭合导体回路时，回路通过与磁体同向的运动来阻碍磁通量变化；当闭合回路的部分导体运动引起磁通量变化时，则另一部分导体与产生感应电流的导体有同向运动或有同向运动趋势。此处的同向，指的是方向相同或大致相同，具体方向需根据受力判断。典例1如图所示，光滑导轨L1、L2水平地固定在竖直向上的匀强磁场中，A、B两导体棒放置在导轨上，并与L1、L2接触良好，现对导体棒B进行如下一些操作，则下列对应导体棒A的运动情况中错误的是()A导体棒B向右运动时，导体棒A受到向右的力而向右运动B导体棒B向左运动时，导体棒A受到向左的力而向左运动C导体棒B运动得越快，导体棒A的加速度越大D导体棒B(设导体棒B足够长)顺时针方向转动时，导体棒A也顺时针方向转动思路点拨解析当导体棒B向右运动时，由右手定则可以判断导体棒B中感应电流的方向为由L1指向L2，导体棒A中的感应电流方向为由L2指向L1，如图所示。由左手定则知，导体棒A受到向右的安培力而使其向右做加速直线运动，导体棒B受到向左的安培力而阻碍导体棒B向右运动，故选项A正确；同理可知，选项B、C正确；当导体棒B顺时针方向转动时，A、B两导体棒中感应电流的方向与图中所示方向相同，导体棒A仍受到向右的安培力，导体棒A向右做加速直线运动，而不是转动，故选项D错误。答案D2通过改变线圈面积来“反抗”磁通量变化电磁感应致使回路面积有变化趋势时，其收缩或扩张趋势是为了阻碍回路磁通量的变化，即磁通量增大时，面积有收缩趋势，磁通量减少时，面积有增大趋势。典例2如图所示，三个金属环用细线悬挂，与螺线管都垂直且C在螺线管上方正中位置，当滑片P向右滑时，分析A、B、C环的运动情况。思路点拨由滑片P的滑动情况判断螺线管产生磁场的变化情况，从而得到各环中的磁通量变化情况，然后由楞次定律的推广含义判断各环的运动情况。解析当滑片P向右滑时，电路中的电阻变小，电流变大，穿过三个线圈的磁通量都增大，则环将通过向磁场较弱的位置运动来阻碍磁通量的增大，故A左摆、B右摆。而C在磁场方向上面积已经最大且磁场垂直穿过C，C的受力只能是向上和向下。故C静止不动。答案A左摆、B右摆、C静止不动“三定则一定律”的综合运用1.右手定则是楞次定律的特殊情况(1)楞次定律的研究对象为整个闭合导体回路，适用于磁通量变化引起感应电流的各种情况。(2)右手定则的研究对象为闭合导体回路的一部分，适用于一段导线在磁场中做切割磁感线运动。2区别安培定则、左手定则、右手定则的关键是抓住因果关系(1)因电而生磁(IB)安培定则。(判断电流周围磁感线的方向)(2)因动而生电(v、BI感)右手定则。(闭合回路的部分导体切割磁感线产生感应电流)(3)因电而受力(I、BF安)左手定则。(磁场对电流有作用力)典例3如图所示，导轨间的磁场方向垂直于纸面向里。圆形金属环B正对电磁铁A，当导体棒MN在导轨上向右加速滑动时(导体棒切割磁感线速度越大，感应电流越大)，下列说法正确的是()AMN中电流方向NM，B被A吸引BMN中电流方向NM，B被A排斥CMN中电流方向MN，B被A吸引DMN中电流方向MN，B被A排斥解析MN向右加速滑动，根据右手定则，MN中的电流方向从NM，且大小逐渐变大，根据安培定则知，电磁铁A在B环处的磁场方向向左，且大小逐渐增大，根据楞次定律知，B环中的感应电流产生的磁场方向向右，B被A排斥，B正确，A、C、D错误。答案B典例4(多选)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向右加速运动B向左加速运动C向右减速运动 D向左减速运动解析当PQ向右运动时，用右手定则可判定PQ中感应电流的方向是由QP，由安培定则可知穿过L1的磁场方向是自下而上的；若PQ向右加速运动，则穿过L1的磁通量增加，用楞次定律可以判断流过MN的感应电流是从NM的，用左手定则可判定MN受到向左的安培力，将向左运动，可见选项A错误；若PQ向右减速运动，流过MN的感应电流方向、MN所受的安培力的方向均将反向，MN向右运动，所以选项C正确；同理可判断选项B正确，选项D错误。答案BC课堂对点巩固1如图所示，水平放置的金属导轨MN、PQ处于竖直向下的匀强磁场中，导轨左端M、P连接电阻R，金属杆ab在水平力F的作用下沿导轨自静止开始向右运动，并与导轨接触良好。下列判断正确的是()A流过电阻R的电流方向为MPB金属杆ab运动时相当于电源C金属杆ab所受安培力方向向右D穿过回路abPM的磁通量保持不变解析：选B根据右手定则可以判断金属杆ab中电流方向a到b，则流过电阻R的电流方向为PM，A错；金属杆ab做切割磁感线运动时相当于电源，B对；根据左手定则，可判断金属杆ab所受安培力方向向左，C错；穿过回路abPM的磁通量增大，D错。2.如图所示，粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈。当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线AB正上方等高快速经过时，若线圈始终不动，则关于线圈受到的支持力FN及在水平方向运动趋势的正确判断是()AFN先小于mg后大于mg，运动趋势向左BFN先大于mg后小于mg，运动趋势向左CFN先小于mg后大于mg，运动趋势向右DFN先大于mg后小于mg，运动趋势向右解析：选D根据楞次定律判断，磁铁靠近线圈时两者相互排斥，FN大于mg，磁铁远离线圈时两者相互吸引，FN小于mg，由于安培力阻碍两者间的相对运动，所以线圈一直有向右运动的趋势。故选D。3.如图所示，闭合螺线管固定在置于光滑水平面上的小车上，现将一条形磁铁从左向右插入螺线管中的过程中，则()A小车将向右运动B使条形磁铁向右插入时的外力所做的功全部转变为电能，最终转化为螺线管的内能C条形磁铁会受到向右的力D小车会受到向左的力解析：选A磁铁向右插入螺线管中，根据楞次定律的扩展含义“来拒去留”，磁铁与小车相互排斥，小车在光滑水平面上受力向右运动，所以选项A正确，选项C、D错误。电磁感应现象中满足能量守恒，由于小车动能增加，外力做的功转化为小车的动能和螺线管中的内能，所以选项B错误。4.(多选)如图所示，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()AP、Q将相互靠拢BP、Q将相互远离C磁铁的加速度仍为g D磁铁的加速度小于g解析：选AD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，本题的“原因”是回路中磁通量增加，即磁铁靠近回路，“效果”是阻碍磁通量的增加和磁铁的靠近，所以P、Q将相互靠近且磁铁的加速度小于g。