2019年高考物理 双基突破（二）专题26 楞次定律精讲.doc

专题26 楞次定律一、磁通量1磁通量（1）定义：在磁感应强度为B的匀强磁场中，与磁场方向垂直的面积S和B的乘积。（2）公式：BS。（3）单位：韦伯，符号：Wb。2对磁通量的理解（1）磁通量是标量，其正、负值仅表示磁感线是正向还是反向穿过线圈平面，大小与线圈的匝数无关。（2）合磁通量求法：若某个平面内有不同方向和强弱的磁场共同存在，当计算穿过这个面的磁通量时，先规定某个方向的磁通量为正，其反方向的磁通量为负，平面内各个方向的磁通量的代数和等于这个平面内的合磁通量。【题1】一磁感应强度大小为B的匀强磁场方向水平向右，一面积为S的矩形线圈abcd如图所示放置，平面abcd与竖直方向成角将abcd绕ad轴转180角，则穿过线圈平面的磁通量的变化量大小为A0B2BSC2BScosD2BSsin【答案】C3“电生磁”到“磁生电”的发展里程（1）1820年，丹麦物理学家奥斯特发现电流可以使周围的小磁针发生偏转，称为电流磁效应（2）法国物理学家安培发现两根通有同向电流的平行导线相吸，通有反向电流的平行导线则相斥，并总结出安培定则（右手螺旋定则，用来判断电流与磁场的相互关系）和左手定则（判断通电导线在磁场中受到磁场力的方向）。（3）英国物理学家法拉第发现了由磁场产生电流的条件和规律电磁感应定律。（4）俄国物理学家楞次发现了确定感应电流方向的定律楞次定律。【题2】物理学的发展离不开物理学家的科学研究，以下符合史实的是A牛顿建立了万有引力定律，并测出了万有引力常量B伽利略通过“理想斜面实验”得出“力是维持物体运动的原因”的结论C楞次发现了电磁感应现象，使人们对电与磁内在联系的认识更加完善D奥斯特发现了电流的磁效应，使人们突破了对电与磁认识的局限性【答案】D4电磁感应现象当穿过闭合电路的磁通量变化时，电路中有感应电流产生的现象。5产生感应电流的两个必备条件（1）存在闭合回路。（2）磁通量发生变化。6电磁感应现象的实质电磁感应现象的实质是产生了感应电动势，如果回路闭合则产生感应电流；如果回路不闭合，则只有感应电动势，而无感应电流。产生感应电动势的那部分导体相当于电源发生电磁感应现象时，是机械能或其他形式的能转化为电能。【题3】（多选）如图所示，一个矩形线框从匀强磁场的上方自由落下，进入匀强磁场中，然后再从磁场中穿过。已知匀强磁场区域的宽度L大于线框的高度h，下列说法正确的是A线框只在进入和穿出磁场的过程中，才有感应电流产生B线框从进入到穿出磁场的整个过程中，都有感应电流产生C线框在进入和穿出磁场的过程中，都是机械能转化成电能D整个线框都在磁场中运动时，机械能转化成电能【答案】AC【解析】产生感应电流的条件是穿过闭合回路的磁通量发生变化，线框全部在磁场中时，磁通量不变，不产生感应电流，故选项B、D错误。线框进入和穿出磁场的过程中磁通量发生变化，产生了感应电流，故选项A正确。在产生感应电流的过程中线框消耗了机械能，故选项C正确。 二、楞次定律1内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。2适用情况：所有的电磁感应现象。适用于一切回路磁通量变化的情况。3楞次定律的应用运用楞次定律判定感应电流的思路（1）明确研究的对象是哪一个闭合电路；（2）该电路磁场的方向如何？该电路磁通量如何变化？（3）根据楞次定律判定感应电流磁场方向。（4）用安培定则判定感应电流方向。上面描述了磁通量变化、磁场方向、感应电流方向三个因素的关系，只要知道了其中任意两个因素，就可以确定第三个因素。【题6】（多选）下列各图是验证楞次定律实验的示意图，各图中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况，其中与事实相符的是【答案】CD三、右手定则1使用范围：判定导线切割磁感线运动时感应电流的方向。2使用方法：伸出右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使拇指指向磁场的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向。【题7】（多选）如图所示，在直线电流附近有一根金属棒ab，当金属棒以b端为圆心，以ab为半径，在过导线的平面内逆时针匀速旋转到达图中的位置时Aa端聚积电子 Bb端聚积电子 C金属棒内电场强度等于零 DUaUb【答案】BD三、正确理解楞次定律中的“阻碍”一词1弄清“阻碍”的几个层次（1）谁在阻碍“感应电流的磁场”在阻碍；（2）阻碍什么阻碍的是“引起感应电流的磁场的磁通量的变化”，而不是阻碍的引起感应电流的磁场、也不是阻碍的引起感应电流的磁通量。（3）如何阻碍磁通量增加时，阻碍其增加，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，起抵消作用；磁通量减少时，阻碍其减少，感应电流的磁场与原磁场方向一致，起补偿作用。（4）为何阻碍（原）磁场的磁通量发生了变化。（5）结果如何阻碍并不是阻止，只是延缓了磁通量的变化快慢，这种变化将继续进行，最终结果不受影响。2楞次定律中“阻碍”的主要表现形式（1）阻碍原磁通量的变化“增反减同”。 铁靠近线圈，B感与B原方向相反。（2）阻碍（导体的）相对运动“来拒去留”。 磁铁靠近，是斥力；磁铁远离，是引力。 （3）使线圈面积有扩大或缩小趋势“增缩减扩”。P、Q是光滑固定导轨，a、b是可动金属棒、磁铁下移，a、b靠近。（4）阻碍原电流的变化（自感现象）“增反减同”。合上S，B先亮3弄清阻碍与“阻止”、“相反”的区别（1）阻碍不是阻止，最终引起感应电流的磁通量还是发生了变化，是“阻而未止”。（2）阻碍不等同相反，当引起感应电流的磁通量增大时，感应电流的磁场与原磁场方向相反；当引起感应电流的磁通量减少时，感应电流的磁场与引起感应电流的磁场方向相同（增反减同）。（3）阻碍的是导体与磁体的相对运动，而不是阻碍导体或磁体的运动。4判断流程（1）明确研究的闭合回路；（2）弄清该电路磁场的方向如何？（3）确定该电路磁通量如何变化？（4）根据楞次定律判定感应电流磁场方向；（5）由安培定则判定感应电流方向。【题8】很多相同的绝缘铜圆环沿竖直方向叠放，形成一很长的竖直圆筒。一条形磁铁沿圆筒的中心轴竖直放置，其下端与圆筒上端开口平齐。让条形磁铁从静止开始下落条形磁铁在圆筒中的运动速率A均匀增大B先增大，后减小C逐渐增大，趋于不变D先增大，再减小，最后不变【答案】C流，感应电流的磁场阻碍条形磁铁的下落。开始时的感应电流比较小，条形磁铁向下做加速运动，且随下落速度增大，其加速度变小。当条形磁铁的速度达到一定值后，相应铜环对条形磁铁的作用力趋近于条形磁铁的重力。故条形磁铁先加速运动，但加速度变小，最后的速度趋近于某个定值。选项C正确。【题9】（多选）如图，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，则磁场可能A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【答案】CD 四、三定则一定律的综合应用1安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律（1）应用于不同现象基本现象应用的定则或定律运动电荷、电流产生磁场安培定则磁场对运动电荷、电流的作用力左手定则电磁感应部分导体做切割磁感线运动右手定则闭合回路磁通量变化楞次定律（2）右手定则与左手定则的区别：“因电而动”用左手定则，“因动而电”用右手定则。（3）安培定则与楞次定律的区别：“因电生磁”用安培定则。“因磁生电”用楞次定律（或右手定则）。【题10】（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，MN的左边有一如图所示的闭合电路，当PQ在一外力的作用下运动时，MN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【答案】BC 【题11】（多选）如图，金属导轨上的导体棒ab在匀强磁场中沿导轨做下列哪种运动时，铜制线圈c中将有感应电流产生且被螺线管吸引A向右做匀速运动 B向左做减速运动 C向右做减速运动 D向右做加速运动【答案】BC【解析】当导体棒向右匀速运动时产生恒定的电流，线圈中的磁通量恒定，无感应电流出现，A错；2楞次定律与右手定则的区别及联系楞次定律右手定则区别对象整个闭合回路闭合回路的一部分，即做切割磁感线运动的导线范围各种电磁感应现象只适用于导体在磁场中做切割磁感线运动的情况应用用于磁感应强度B随时间变化而产生电磁感应现象较方便用于导体切割磁感线产生电磁感应的现象较方便联系右手定则是楞次定律的特例3右手定则与左手定则的比较项目右手定则左手定则作用判断感应电流方向判断通电导体所受磁场力的方向图例因果运动电流电流运动实例发电机电动机【题12】如图所示，同一平面内的三条平行导线串有两个电阻R和r，导体棒PQ与三条导线接触良好；匀强磁场的方向垂直纸面向里。导体棒的电阻可忽略。当导体棒向左滑动时，下列说法正确的是 A流过R的电流为由d到c，流过r的电流为由b到aB流过R的电流为由c到d，流过r的电流为由b到aC流过R的电流为由d到c，流过r的电流为由a到bD流过R的电流为由c到d，流过r的电流为由a到b【答案】B【解析】法一用右手定则直接判定依据右手定则可判断出导体棒PQ中的电流由P到Q，Q处电势最高，P处电势最低，由P到Q电势依次升高。外电路中的电流方向总是从高电势流向低电势处，因此流过R的电流为由c到d，流过r的电流为由b到a，B正确。法二用楞次定律判定当PQ向左滑动时，穿过回路PQcd的磁通量是向里增加，由楞次定律可知感应电流的磁场方向向外，再由右手定则可知，回路中电流为逆时针方向，通过R的电流由c到d；当PQ向左滑动时，穿过回路aMQb的磁通量是向里减少，由楞次定律可知，感应电流的磁场方向向里，再由右手定则知，回路中的感应电流为顺时针方向，流过r的电流为由b到a。综上所述，B正确。 【例13】如图所示，MN、GH为光滑的水平平行金属导轨，ab、cd为跨在导轨上的两根金属杆，匀强磁场垂直穿过MN、GH所在的平面，如图所示，则 A若固定ab，使cd向右滑动，则abdc回路有电流，电流方向由abdcB若ab、cd以相同的速度一起向右滑动，则abdc回路有电流，电流方向由cdbaC若ab向左、cd向右同时运动，则abdc回路电流为零D若ab、cd都向右运动，且两杆速度vcdvab，则abdc回路有电流，电流方向由cdba【答案】D4三个定则（1）区别三个定则应用对象使用方法安培定则电流产生磁场右手握住导线或螺线管左手定则判断安培力、洛伦兹力的方向左手四个手指指向电流方向或正电荷运动方向右手定则导体切割磁感线产生感应电流右手大拇指指向导体切割磁感线的运动方向（2）相互联系（1）电流可以产生磁场，当电流的磁场发生变化时，也会发生电磁感应现象（2）感应电流在原磁场中也要受安培力，这是确定感应电流阻碍“相对运动”的依据（3）有些综合问题中，有时要同时应用三个定则（3）一般解题步骤分析题干条件，找出闭合电路或切割磁感线的导体棒。结合题中的已知条件和待求量的关系选择恰当的规律。正确地利用所选择的规律进行分析和判断。（4）三定则的应用技巧因电而生磁（IB）安培定则。因动而生电（v、BI）右手定则。因电而受力（I、BF安）左手定则。【题14】（多选）如图所示，两个线圈套在同一个铁芯上，线圈的绕向在图中已经标出。左线圈连着平行导轨M和N，导轨电阻不计，在导轨垂直方向上放着金属棒ab，金属棒处在垂直于纸面向外的匀强磁场中。下列说法中正确的是A当金属棒ab向右匀速运动时，a点电势高于b点，c点电势高于d点B当金属棒ab向右匀速运动时，b点电势高于a点，c点与d点等电势C当金属棒ab向右加速运动时，b点电势高于a点，c点电势高于d点D当金属棒ab向右加速运动时，b点电势高于a点，d点电势高于c点【答案】BD产生感应电流。当ab向右做加速运动时，由右手定则可推断ba，电流沿逆时针方向。又由EBlv可知ab导体两端的E不断增大，那么左边电路中的感应电流也不断增大，由安培定则可判断它在铁芯中的磁感线方向是沿逆时针方向的，并且场强不断增强，所以右边电路的线圈中的向上的磁通量不断增加。为了阻碍磁通量的增加，由楞次定律可判断右边电路的感应电流方向应沿逆时针方向，由此可知d点电势高于c点。综上可知，A、C错误，B、D正确。【题15】（多选）如图所示的电路中，若放在水平光滑金属导轨上的ab棒突然向右移动，这可能发生在A闭合开关S的瞬间B断开开关S的瞬间C闭合开关S后，减小滑动变阻器R的阻值时D闭合开关S后，增大滑动变阻器R的阻值时【答案】AC