高考物理专题突破（鲁科版）楞次定律

欢迎进入物理课堂 1 感应电流方向的判定 1 楞次定律 内容 感应电流的磁场总要引起感应电流的磁通量的 运用楞次定律判定感应电流方向的步骤 a 明确穿过闭合电路的 b 明确穿过闭合电路的磁通量是还是 c 根据楞次定律确定感应电流的磁场的 变化 阻碍 磁场方向 增加 减少 方向 d 利用安培定则判定 2 右手定则 伸开右手 使拇指与其余四指 使拇指与并拢的四指垂直 让磁感线垂直穿入手心 使拇指指向的方向 其余四指所指的方向就是的方向 2 自感现象及自感电动势 1 定义 由导体自身的变化所产生的电磁感应现象 感应电流的方向 感应电流 电流 同一平面内 2 说明 自感现象总是自身电流的变化 自感现象的阻碍作用 只是延缓了过程的进行 但不能过程的进行 3 自感电动势和自感系数 自感电动势 由导体所产生的感应电动势 自感系数 自感系数的大小由的因素决定 阻碍 阻止 自身电流变化 线圈本身 线圈越 单位长度的匝数越 截面积越 自感系数越大 若线圈中加有铁芯 自感系数就更大 长 密 大 考点一如何正确理解 应用楞次定律1 楞次定律中 阻碍 一词的含义 技巧提示 阻碍 不等于 阻止 当由于原磁通量增加引起感应电流时 感应电流的磁场方向与原磁场方向相反 其作用仅仅是使原磁通量的增加变慢了 但磁通量仍在增加 当由于原磁通量的减少引起感应电流时 感应电流的磁场与原磁场方向相同 其作用仅仅是使原磁通量的减少变慢了 但磁通量仍在减少 阻碍 也不意味 相反 2 楞次定律的另外两种表述 1 楞次定律还可表述为 当磁体间因相对运动产生感应电流时 感应电流的磁场总是阻碍磁体间的相对运动 2 楞次定律还可表述为 感应电流的效果总与引起感应电流的原因相对抗 3 楞次定律的推广含义的应用 1 阻碍原磁通量的变化 增反减同 2 阻碍 导体的 相对运动 来拒去留 3 阻碍线圈自身电流的变化 自感现象 4 应用楞次定律判断感应电流的方法由此图可以看出 闭合回路的磁通量变化和该电路的磁场方向 感应电流方向这3个因素是相互关联的 应用楞次定律时一定要依照以上思维程序进行 案例1 2009 浙江理综 如图所示 在磁感应强度大小为B 方向竖直向上的匀强磁场中 有一质量为m 阻值为R的闭合矩形金属线框abcd用绝缘轻质细杆悬挂在O点 并可绕O点摆动 金属线框从右侧某一位置静止开始释放 在摆动到左侧最高点的过程中 细杆和金属线框平面始终处于同一平面 且垂直纸面 则线框中感应电流的方向是 A a b c d aB d c b a dC 先是d c b a d 后是a b c d aD 先是a b c d a 后是d c b a d 解析 由楞次定律 一开始磁通量减小 后来磁通量增大 由 增反减同 可知电流方向是d c b a d 答案 B 即时巩固1 如图 金属棒ab置于水平放置的U形光滑导轨上 在ef右侧存在有界匀强磁场B 磁场方向垂直导轨平面向下 在ef左侧的无磁场区域cdef内有一半径很小的金属圆环L 圆环与导轨在同一平面内 当金属棒ab在水平恒力F作用下从磁场左边界ef处由静止开始向右运动后 圆环L有 填 收缩 或 扩张 趋势 圆环内产生的感应电流 填 变大 变小 或 不变 解析 由于金属棒ab在恒力F的作用下向右运动 则abcd回路中产生逆时针方向的感应电流 则在圆环处产生垂直于纸面向外的磁场 随着金属棒向右加速运动 圆环的磁通量将增大 依据楞次定律可知 圆环将有收缩的趋势以阻碍圆环的磁通量增大 又由于金属棒向右运动的加速度减小 单位时间内磁通量的变化率减小 所以在圆环中产生的感应电流不断减小 答案 收缩变小 考点二楞次定律 右手定则 左手定则 安培定则的综合应用1 规律比较 2 应用区别关键是抓住因果关系 因电而生磁 I B 安培定则 因动而生电 v B I安 右手定则 因电而受力 I B F安 左手定则 案例2 如图所示 导线框abcd与通电直导线在同一平面内 直导线通有恒定电流并通过ad和bc的中点 在线框向右运动的瞬间 A 线框中有感应电流 且沿顺时针方向B 线框中有感应电流 且沿逆时针方向C 线框中有感应电流 但方向难以判断D 由于穿过线框的磁通量为零 线框中没有感应电流 解析 本题可以用以下两种方法求解 借此区分右手定则和楞次定律 解法1 首先 由安培定则判断通电直导线周围的磁场方向 如图所示 由对称性可知合磁通量 0 其次 当导线框向右运动时 穿过线框的磁通量增大 方向垂直纸面向里 由楞次定律可知感应电流的磁场方向垂直纸面向外 最后 由安培定则判知感应电流沿逆时针方向 故B选项正确 解法2 ab导线向右做切割磁感线运动时 由右手定则判断感应电流由a b 同理可判断cd导线中的感应电流方向由c d ad bc两边不做切割磁感线运动 所以整个线框中的感应电流沿逆时针方向 答案 B 技巧提示 导体运动切割磁感线产生感应电流是磁通量发生变化引起感应电流的特例 所以判定感应电流方向的右手定则也是楞次定律的特例 用右手定则能判定的 一定也能用楞次定律来判定 只是不少情况下 不如用右手定则判定来得方便简单 即时巩固2 如图所示为地磁场磁感线的示意图 在北半球地磁场的竖直分量向下 飞机在我国上空匀速巡航 机翼保持水平 飞行高度不变 由于地磁场的作用 金属机翼上有电势差 设飞行员左方机翼末端处的电势为 1 右方机翼末端处的电势为 2 A 若飞机从西往东飞 2比 1高B 若飞机从东往西飞 2比 1高C 若飞机从南往北飞 1比 2高D 若飞机从北往南飞 2比 1高 解析 对A选项 磁场竖直分量向下 手心向上 拇指指向飞机飞行方向 四指指向左翼末端 故 1 2 A错 同理 飞机从东往西飞 仍是 1 2 B错 从南往北 从北往南飞 都是 1 2 故C正确 D错 答案 C 案例3 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 向左匀速运动C 向右减速运动D 向左减速运动 解析 分析该类问题 首先要明确PQ运动是引起MN运动的原因 然后根据楞次定律和左手定则判断 由右手定则PQ向右加速运动 穿过L1的磁通量向上且增加 由楞次定律和左手定则可判断MN向左运动 故A错 若PQ向左匀速运动 由右手定则 穿过L1的磁通量不变 L1中不会产生感应电流 则MN静止 故B错 若PQ向右减速运动 由右手定则 穿过L1的磁通量向上且减小 由楞次定律和左手定则可判知MN向右运动 故C对 若PQ向左减速运动 情况恰好和C相反 故D错 答案 C 误区警示 解决此类问题往往多次运用楞次定律 并注意要想在下一级中有感应电流 导体棒一定做变速运动 或穿过闭合回路的磁通量非均匀变化 这样才可以产生变化的感应电流 这一变化的感应电流产生的磁场是变化的 会在其他回路中再次产生感应电流 即时巩固3 2011届 烟台测试 如图所示 在匀强磁场中放有平行铜导轨 它与大线圈M相连 要使小导线圈N获得顺时针方向的感应电流 则放在导轨上的裸金属棒ab的运动情况是 两线圈共面放置 A 向右匀速运动B 向左加速运动C 向左匀速运动D 向右加速运动 解析 欲使N产生顺时针方向的感应电流 则感应电流的磁场方向应为垂直纸面向里 由楞次定律可知有两种情况 一是M中有顺时针方向逐渐减小的电流 使其在N中的磁场方向向里 且磁通量在减小 二是M中有逆时针方向逐渐增大的电流 使其在N中的磁场方向向外 且磁通量在增大 因此 对于前者 应使ab减速向右运动 对于后者 则应使ab加速向左运动 故应选B 答案 B 考点三自感现象及互感现象1 通电自感和断电自感的比较 2 互感两个线圈之间未经导线连接 但当一个线圈中的电流变化时 它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势 这种现象称为互感 互感过程中产生的电动势称为互感电动势 互感现象是变压器的工作基础 在电子电路中 互感现象会影响电路的正常工作 应设法减小电路间的互感 案例4 2010 江苏高考 如图所示的电路中 电源的电动势为E 内阻为r 电感L的电阻不计 电阻R的阻值大于灯泡D的阻值 在t 0时刻闭合开关S 经过一段时间后 在t t1时刻断开S 下列表示A B两点间电压UAB随时间t变化的图象中 正确的是 解析 S闭合时 由于自感L有感抗 经过一段时间电流稳定时L电阻不计 可见电路的外阻是从大变小的过程 由U外 可知U外也是从大变小的过程 所以A C错 t1时刻断开S 由于自感在L R D构成的回路中电流从B向A中间流过D 所以t1时刻UAB反向 B正确 答案 B 即时巩固4 如图所示 多匝线圈和电池的内阻均为零 两个电阻的阻值均为R 开关S原来是断开的 电路中的电流为I0 现将S闭合 于是线圈中产生自感电动势 此自感电动势 A 有阻碍电流的作用 最后电流由I0减小为零B 有阻碍电流的作用 最后总电流小于I0C 有阻碍电流增大的作用 因而电流保持I0不变D 有阻碍电流增大的作用 但电流还是要增大到2I0 解析 自感线圈对变化的电流起阻碍作用 它的作用不同于电阻 电阻是对电流 不管是否变化 起阻碍作用 自感则是对变化的电流起阻碍作用 使电流的变化缓慢 但不能阻止原电流的变化 所以 闭合S后自感线圈中出现的自感电动势阻碍了电流的增加 但最终不能阻止这种变化 最终电流增为 2I0 答案 D 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全