新课标2018-2019学年高考物理主题三电磁感应及其应用3.1电磁感应3.1.3第2课时楞次定律的拓展应用课件新人教版选修3 .ppt

第2课时楞次定律的拓展应用 巧用 结论 判断感应电流的方向 1 增缩减扩当闭合电路中有感应电流产生时 电路的各部分导线就会受到安培力作用 会使电路的面积有变化 或有变化趋势 1 若原磁通量增加 则通过减小有效面积起到阻碍的作用 2 若原磁通量减小 则通过增大有效面积起到阻碍的作用 口诀记为 增缩减扩 注意 本方法适用于磁感线单方向穿过闭合回路的情况 要点归纳 例1 多选 2017 临沂一中高二检测 如图1所示 匀强磁场垂直于软导线回路平面 由于磁场发生变化 回路变为圆形 则磁场 图1A 逐渐增强 方向向外B 逐渐增强 方向向里C 逐渐减弱 方向向外D 逐渐减弱 方向向里 解析对于线圈来说 圆形面积最大 即由于磁场变化 导致线圈面积变大 根据楞次定律的推论增缩减扩 可判断磁场在减弱 可能是方向向外的磁场逐渐减弱 也可能是方向向里的磁场逐渐减弱 选项C D正确 答案CD 2 来拒去留由于磁场与导体的相对运动产生电磁感应现象时 产生的感应电流受到磁场的安培力 这种安培力会 阻碍 相对运动 口诀记为 来拒去留 例2 多选 如图2所示 光滑固定导轨m n水平放置 两根导体棒p q平行放于导轨上 形成一个闭合回路 当一条形磁铁从高处下落接近回路时 图2A p q将互相靠拢B p q将互相远离C 磁铁的加速度仍为gD 磁铁的加速度小于g 解析根据楞次定律的另一表述 感应电流的效果总是要反抗产生感应电流的原因 本题中的 原因 是回路中的磁通量增加 归根结底是磁铁靠近回路 效果 便是阻碍磁通量的增加和磁铁的靠近 即来拒去留 所以p q将相互靠近且磁铁的加速度小于g 故选项A D正确 答案AD 3 增远减靠 1 若原磁通量增加 则通过远离磁场源起到阻碍的作用 2 若原磁通量减小 则通过靠近磁场源起到阻碍的作用 口诀记为 增远减靠 例3 如图3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3A 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 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 故选项A正确 答案A 三定则一定律的区别与应用 安培定则 左手定则 右手定则 楞次定律综合应用的比较 要点归纳 例4 多选 如图4所示装置中 金属杆cd光滑且原来静止在金属导轨上 当金属杆ab做如下哪些运动时 金属杆cd将向右移动 导体棒切割磁感线速度越大 感应电流越大 图4A 向右匀速运动B 向右加速运动C 向左加速运动D 向左减速运动 解析ab匀速运动时 ab中感应电流恒定 L1中磁通量不变 穿过L2的磁通量不变 L2中无感应电流产生 cd杆保持静止 选项A错误 ab向右加速运动时 L2中的磁场方向向下 磁通量增加 由楞次定律知L2中感应电流产生的磁场方向向上 故通过cd的电流方向向下 cd向右移动 选项B正确 同理可得选项C错误 选项D正确 答案BD 例5 多选 如图5所示 甲图中线圈A的a b端加上如图乙所示的电压时 在0 t0时间内 线圈B中感应电流的方向及线圈B的受力方向情况是 图5A 感应电流方向不变B 受力方向不变C 感应电流方向改变D 受力方向改变 解析根据题意可知 当Uab 0时 电流是从a流向b 由右手螺旋定则可知 磁场方向水平向右 由于电压减小 所以磁通量变小 根据楞次定律可得 线圈B的感应电流顺时针 从左向右看 当Uab 0时 电流是从b流向a 由右手螺旋定则可知 磁场方向水平向左 电压增大 则磁通量变大 根据楞次定律可得 线圈B的感应电流顺时针 从左向右看 故电流方向不变 选项A正确 C错误 由 增远减靠 可知受安培力的方向改变 选项D正确 B错误 答案AD 三定则一定律的应用技巧 1 应用楞次定律时 一般要用到安培定则 2 研究感应电流受到的安培力时 一般先用右手定则确定电流方向 再用左手定则确定安培力方向 有时也可以直接应用楞次定律的推论确定 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 从能量的角度理解楞次定律 要点归纳 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 图6A 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 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 答案C 1 增反减同 1931年 英国物理学家狄拉克从理论上预言 存在只有一个磁极的粒子 即 磁单极子 1982年 美国物理学家卡布莱设计了一个寻找磁单极子的实验 他设想 如果一个只有N极的磁单极子从上向下穿过如图7所示的超导线圈 那么 从上向下看 超导线圈将出现 A 先有逆时针方向的感应电流 然后有顺时针方向的感应电流B 先有顺时针方向的感应电流 然后有逆时针方向的感应电流C 始终有顺时针方向持续流动的感应电流D 始终有逆时针方向持续流动的感应电流 图7 解析在磁单极子运动的过程中 当磁单极子位于超导线圈上方时 原磁场的方向向下 磁通量增加 则感应电流的磁场方向向上 由安培定则可知 产生逆时针 俯视 方向的感应电流 当磁单极子位于超导线圈下方时 原磁场的方向向上 磁通量减小 则感应电流的磁场方向向上 由安培定则可知 产生逆时针 俯视 方向的感应电流 故选项D正确 答案D 2 增缩减扩 如图8所示 一个有弹性的金属圆环被一根橡皮绳吊于通电直导线的正下方 直导线与圆环在同一竖直面内 当通电直导线中电流增大时 弹性圆环的面积S和橡皮绳的长度l将 图8A S增大 l变长B S减小 l变短C S增大 l变短D S减小 l变长 解析当通电直导线中电流增大时 穿过金属圆环的磁通量增大 金属圆环中产生感应电流 根据楞次定律 感应电流要阻碍磁通量的增大 一是用缩小面积的方式进行阻碍 二是用远离直导线的方法进行阻碍 故选项D正确 答案D 3 来拒去留 如图9所示 金属环水平固定放置 现将一竖直的条形磁铁在圆环上方沿圆环轴线从静止开始释放 在条形磁铁穿过圆环的过程中 条形磁铁与圆环 图9A 始终相互吸引B 始终相互排斥C 先相互吸引 后相互排斥D 先相互排斥 后相互吸引 解析磁铁靠近圆环的过程中 穿过圆环的磁通量增加 根据楞次定律可知 感应电流的磁场阻碍穿过圆环的原磁通量的增加 与原磁场方向相反 如图甲所示 二者之间是斥力 当磁铁穿过圆环下降离开圆环时 穿过圆环的磁通量减小 根据楞次定律可知 感应电流的磁场阻碍穿过圆环的磁通量的减小 二者方向相同 如图乙所示 磁铁与圆环之间是引力 因此选项D正确 答案D 4 增远减靠 多选 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10A MN受到的安培力方向水平向左B MN受到的安培力方向水平向右C 有感应电流 且B被A吸引D 有感应电流 且B被A排斥 答案AD 5 与楞次定律相结合的综合应用 如图11所示 固定的水平长直导线中通有电流I 矩形线框与导线在同一竖直平面内 且一边与导线平行 线框由静止释放 在下落过程中 图11A 穿过线框的磁通量保持不变B 线框中感应电流方向保持不变C 线框所受安培力的合力为零D 线框的机械能不断增大 解析线框在下落过程中 所在位置磁场减弱 穿过线框的磁感线的条数减少 磁通量减小 故选项A错误 下落过程中 因为磁通量随线框下落而减小 根据楞次定律 感应电流的磁场与原磁场方向相同 所以感应电流的方向不变 故选项B正确 线框左右两边受到的安培力互相抵消 上边受到的安培力大于下边受到的安培力 安培力合力不为零 故选项C错误 线框中产生电能 机械能减小 故选项D错误 答案B