物理 第四章 电磁感应 习题课：楞次定律的应用 新人教版选修3-2

第四章电磁感应习题课：楞次定律的应用课时要求1.应用楞次定律的推论判断感应电流的方向.2.理解安培定则、左手定则、右手定则和楞次定律的区别.内容索引题型探究达标检测题型探究1一、利用“结论法”判断感应电流的方向判断感应电流的方向1.“增反减同增反减同”法法感应电流的磁场，总要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，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反.(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”.例例1如图1所示，一水平放置的矩形闭合线圈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，由图中位置经过位置到位置，位置和位置都很接近位置，这个过程中线圈的感应电流图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 答案解析由条形磁铁的磁场分布可知，线圈在位置时穿过闭合线圈的磁通量最小为零，线圈从位置到位置，从下向上穿过线圈的磁通量在减少，线圈从位置到位置，从上向下穿过线圈的磁通量在增加，根据楞次定律可知感应电流的方向是abcd.2.“来拒去留来拒去留”法法由于磁场与导体的相对运动产生电磁感应现象时，产生的感应电流与磁场间有力的作用，这种力的作用会“阻碍”相对运动.口诀记为“来拒去留”.例例2如图2所示，当磁铁突然向铜环运动时，铜环的运动情况是图2A.向右摆动B.向左摆动C.静止D.无法判定 答案解析当磁铁突然向铜环运动时，穿过铜环的磁通量增加，为阻碍磁通量的增加，铜环远离磁铁向右运动.3.“增缩减扩增缩减扩”法法就闭合电路的面积而言，致使电路的面积有收缩或扩张的趋势.收缩或扩张是为了阻碍电路原磁通量的变化.若穿过闭合电路的磁通量增大时，面积有收缩趋势；若穿过闭合电路的磁通量减少时，面积有扩张趋势.口诀为“增缩减扩”.说明：此法只适用于回路中只有一个方向的磁感线的情况.例例3(2016慈溪市调研)(多选)如图3所示，“U”形金属框架固定在水平面上，金属杆ab与框架间无摩擦.整个装置处于竖直方向的磁场中.若因磁场的变化，使杆ab向右运动，则磁感应强度图3A.方向向下并减小 B.方向向下并增大C.方向向上并增大 D.方向向上并减小杆ab向右运动，使得闭合回路中磁通量有增加趋势，说明原磁场的磁通量必定减弱，即磁感应强度正在减小，与方向向上、向下无关，故选项A、D正确，B、C错误.答案解析4.“增离减靠增离减靠”法法当磁场变化且线圈回路可移动时，由于磁场增强使得穿过回路的磁通量增加，线圈将通过远离磁体来阻碍磁通量增加；反之，由于磁场减弱使线圈中的磁通量减少时，线圈将靠近磁体来阻碍磁通量减少，口诀记为“增离减靠”.例例4如图4所示，通电螺线管两侧各悬挂一个小铜环，铜环平面与螺线管截面平行，当开关S接通瞬间，两铜环的运动情况是图4A.同时向两侧推开B.同时向螺线管靠拢C.一个被推开，一个被吸引，但因电源正负 极未知，无法具体判断D.同时被推开或同时向螺线管靠拢，但因电 源正负极未知，无法具体判断 答案解析开关S接通瞬间，小铜环中磁通量从无到有增加，根据楞次定律，感应电流的磁场要阻碍磁通量的增加，则两环将同时向两侧运动.故A正确.二、“三定则一定律”的综合应用安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的适用场合如下表安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的适用场合如下表.比较项目安培定则左手定则右手定则楞次定律适用场合通电导线、圆环产生磁场时，磁场方向、电流方向关系通电导线在磁场中所受的安培力方向、电流方向、磁场方向三者方向关系导体切割磁感线时速度方向、磁场方向、感应电流方向三者方向关系回路中磁通量变化产生感应电流时原磁场方向、感应电流磁场方向关系综合运用这几个规律的关键是分清各个规律的适用场合，不能混淆.例例5(多选)如图5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(说明：PQ棒切割磁感线的速度越大，产生的感应电流越大)图5A.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 答案解析当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，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.技巧点拨技巧点拨几个规律的使用中，要抓住各个对应的因果关系：几个规律的使用中，要抓住各个对应的因果关系：1.因电而生磁(IB)安培定则2.因动而生电(v、BI)右手定则3.因电而受力(I、BF安)左手定则三、从能量的角度理解楞次定律感应电流的产生并不是创造了能量.导体做切割磁感线运动时，产生感应电流，感应电流受到安培力作用，导体克服安培力做功从而实现其他形式能向电能的转化，所以楞次定律的“阻碍”是能量转化和守恒的体现.例例6如图6所示，上下开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q竖直放置，小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放，并落至底部，则小磁块A.在P和Q中都做自由落体运动B.在两个下落过程中的机械能都守恒C.在P中的下落时间比在Q中的长D.落至底部时在P中的速度比在Q中的大图6 答案解析小磁块下落过程中，在铜管P中产生感应电流，小磁块受到向上的磁场力，不做自由落体运动，而在塑料管Q中只受到重力，在Q中做自由落体运动，故选项A错误；根据功能关系知，在P中下落时，小磁块机械能减少，在Q中下落时，小磁块机械能守恒，故选项B错误；在P中加速度较小，在P中下落时间较长，选项C正确；由于在P中下落时要克服磁场力做功，机械能有损失，故可知落到底部时在P中的速度比在Q中的小，选项D错误.2达标检测A.a、b将相互远离 B.a、b将相互靠近C.a、b将不动 D.无法判断1.(2016丽水市调研)如图7所示，绝缘光滑水平面上有两个离得很近的导体环a、b.将条形磁铁沿它们的正中向下移动(不到达该平面)，a、b将如何移动 答案解析1234图7根据BS，磁铁向下移动过程中B增大，所以穿过每个环中的磁通量都有增大的趋势.由于S不可改变，为阻碍磁通量的增大，导体环应该尽量远离磁铁，所以a、b将相互远离.选项A正确.A.当永磁体的N极向下时，通过线圈的感应电流的方向 为abcda，线圈与磁铁相互排斥B.当永磁体的N极向下时，通过线圈的感应电流的方向 为adcba，线圈与磁铁相互排斥C.当永磁体的S极向下时，通过线圈的感应电流的方向 为abcda，线圈与磁铁相互吸引D.当永磁体的S极向下时，通过线圈的感应电流的方向 为adcba，线圈与磁铁相互吸引2.如图8所示，用一种新材料制成一闭合线圈，当它浸入液氮中时，会成为超导体，这时手拿一永磁体，使任一磁极向下，放在线圈的正上方，永磁体便处于悬浮状态，这种现象称为超导体磁悬浮.关于这一现象，下列说法正确的是 答案图812343.(多选)如图9所示，闭合圆形金属环竖直固定，光滑水平导轨穿过圆环，条形磁铁沿导轨以初速度v0向圆环运动，其轴线穿过圆环圆心，与环面垂直，则磁铁在穿过圆环的整个过程中，下列说法正确的是1234图9A.磁铁靠近圆环的过程中，做加速运动B.磁铁靠近圆环的过程中，做减速运动C.磁铁远离圆环的过程中，做加速运动D.磁铁远离圆环的过程中，做减速运动 答案A.有感应电流，且B被A吸引B.无感应电流C.可能有，也可能没有感应电流D.有感应电流，且B被A排斥4.如图10所示，导轨间的磁场方向垂直于纸面向里，当导线MN在导轨上向右加速滑动时，正对电磁铁A的圆形金属环B中(说明：导体棒切割磁感线速度越大，感应电流越大)图101234 答案解析1234MN向右加速滑动，根据右手定则，MN中的电流方向从NM，且大小在逐渐变大，根据安培定则知，电磁铁A的磁场方向向左，且大小逐渐增强，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，D正确，A、B、C错误.