2018版高中物理 第2章 楞次定律和自感現(xiàn)象 習(xí)題課 楞次定律的應(yīng)用學(xué)案 魯科版選修3-2.docx
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第2講 習(xí)題課 楞次定律的應(yīng)用 [目標(biāo)定位] 1.應(yīng)用楞次定律的拓展判斷感應(yīng)電流的方向.2.理解安培定則、左手定則、右手定則和楞次定律的區(qū)別. 1.楞次定律 感應(yīng)電流具有這樣的方向,即感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化. 2.應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向的一般步驟 (1)明確所研究的閉合電路,判斷原磁場(chǎng)的方向; (2)判斷閉合電路內(nèi)原磁場(chǎng)的磁通量的變化情況; (3)由楞次定律判斷感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向; (4)由安培定則根據(jù)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向,判斷出感應(yīng)電流的方向. 3.安培定則(右手螺旋定則)、右手定則、左手定則 (1)判斷電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向用安培定則. (2)判斷磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)體作用力方向用左手定則. (3)判斷導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向用右手定則. 一、“增反減同”法 感應(yīng)電流的磁場(chǎng),總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量(原磁場(chǎng)磁通量)的變化. 1.當(dāng)原磁場(chǎng)磁通量增加時(shí),感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向相反. 2.當(dāng)原磁場(chǎng)磁通量減少時(shí),感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向就與原磁場(chǎng)方向相同. 口訣記為“增反減同” 例1 如圖1所示,均勻帶正電的絕緣圓環(huán)a與金屬圓環(huán)b同心共面放置,當(dāng)a繞O點(diǎn)在其所在平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí),b中產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流,且具有收縮趨勢(shì),由此可知,圓環(huán)a沿( ) 圖1 A.順時(shí)針加速旋轉(zhuǎn) B.順時(shí)針減速旋轉(zhuǎn) C.逆時(shí)針加速旋轉(zhuǎn) D.逆時(shí)針減速旋轉(zhuǎn) 答案 B 解析 據(jù)楞次定律的推論“增反減同”,b環(huán)中產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流,說明a中原電流可能順時(shí)針減少,也可能逆時(shí)針增加,但b環(huán)有收縮的趨勢(shì),說明a環(huán)中的電流應(yīng)與b環(huán)中的電流同向,同向電流相互吸引,才能使b環(huán)收縮,故a環(huán)中的電流只是順時(shí)針減少,因此帶正電的a環(huán)只能沿順時(shí)針減速旋轉(zhuǎn),B正確. 二、“來拒去留”法 導(dǎo)體和磁場(chǎng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象時(shí),產(chǎn)生的感應(yīng)電流受到磁場(chǎng)的安培力,這種安培力會(huì)“阻礙”相對(duì)運(yùn)動(dòng). 口訣記為“來拒去留”. 例2 如圖2所示,當(dāng)磁鐵突然向銅環(huán)運(yùn)動(dòng)時(shí),銅環(huán)的運(yùn)動(dòng)情況是( ) 圖2 A.向右擺動(dòng) B.向左擺動(dòng) C.靜止 D.無法判定 答案 A 解析 本題可由兩種方法來解決: 方法1:畫出磁鐵的磁感線分布,如圖甲所示,當(dāng)磁鐵向銅環(huán)運(yùn)動(dòng)時(shí),穿過銅環(huán)的磁通量增加,由楞次定律判斷出銅環(huán)中的感應(yīng)電流方向如圖甲所示.分析銅環(huán)受安培力作用而運(yùn)動(dòng)時(shí),可把銅環(huán)中的電流等效為多段直線電流元.取上、下兩小段電流元作為研究對(duì)象.由左手定則確定兩段電流元的受力,由此可推斷出整個(gè)銅環(huán)所受合力向右,則A選項(xiàng)正確. 方法2(等效法):磁鐵向右運(yùn)動(dòng),使銅環(huán)產(chǎn)生的感應(yīng)電流可等效為圖乙所示的條形磁鐵,兩磁鐵有排斥作用,故A正確. 三、“增縮減擴(kuò)”法 當(dāng)閉合電路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生時(shí),電路的各部分導(dǎo)線就會(huì)受到安培力作用,會(huì)使電路的面積有變化(或有變化趨勢(shì)). 1.若原磁通量增加,則通過減小有效面積起到阻礙的作用. 2.若原磁通量減少,則通過增大有效面積起到阻礙的作用. 口訣記為“增縮減擴(kuò)”. 例3 如圖3所示,光滑固定導(dǎo)軌M、N水平放置,兩根導(dǎo)體棒P、Q平行放置于導(dǎo)軌上,形成一個(gè)閉合回路,一條形磁鐵從高處下落接近回路時(shí)( ) 圖3 A.P、Q將相互靠攏 B.P、Q將相互遠(yuǎn)離 C.磁鐵的加速度仍為g D.磁鐵的加速度小于g 答案 AD 解析 根據(jù)“增縮減擴(kuò)”可知P、Q可通過縮小面積的方式進(jìn)行阻礙磁通量的增加,故可得A正確;根據(jù)“來拒去留”得回路電流受到向下的力的作用,由牛頓第三定律知磁鐵受向上的作用力,所以磁鐵的加速度小于g,選A、D. 四、“增離減靠”法 發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象時(shí),通過什么方式來“阻礙”原磁通量的變化要根據(jù)具體情況而定.可能是阻礙導(dǎo)體的相對(duì)運(yùn)動(dòng),也可能是改變線圈的有效面積,還可能是通過遠(yuǎn)離或靠近變化的磁場(chǎng)源來阻礙原磁通量的變化.即: 1.若原磁通量增加,則通過遠(yuǎn)離磁場(chǎng)源起到阻礙的作用; 2.若原磁通量減少,則通過靠近磁場(chǎng)源起到阻礙的作用. 口訣記為“增離減靠”. 例4 如圖4所示,金屬環(huán)A用輕繩懸掛,與長直螺線管共軸,并位于其左側(cè),若變阻器滑片P向左移動(dòng),則金屬環(huán)A將向________(選填“左”或“右”)運(yùn)動(dòng),并有__________(選填“收縮”或“擴(kuò)張”)趨勢(shì). 圖4 答案 左 收縮 解析 變阻器滑片P向左移動(dòng),電阻變小,電流變大,根據(jù)楞次定律,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與電流磁場(chǎng)方向相反,相互排斥則金屬環(huán)A將向左移動(dòng),因磁通量增大,金屬環(huán)A有收縮趨勢(shì). 五、安培定則、左手定則、右手定則、楞次定律的區(qū)別 1.右手定則是楞次定律的特殊情況 (1)楞次定律的研究對(duì)象為整個(gè)閉合導(dǎo)體回路,適用于磁通量變化引起感應(yīng)電流的各種情況. (2)右手定則的研究對(duì)象為閉合導(dǎo)體回路的一部分,適用于一段導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線的運(yùn)動(dòng). 2.區(qū)別安培定則、左手定則、右手定則的關(guān)鍵是抓住因果關(guān)系 (1)因電而生磁(I→B)→安培定則.(判斷電流周圍磁感線的方向) (2)因動(dòng)而生電(v、B→I感)→右手定則.(導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流) (3)因電而受力(I、B→F安)→左手定則.(磁場(chǎng)對(duì)電流有作用力) 例5 如圖5所示,導(dǎo)軌間的磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里.圓形金屬環(huán)B正對(duì)磁鐵A,當(dāng)導(dǎo)線MN在導(dǎo)軌上向右加速滑動(dòng)時(shí),下列說法正確的是( ) 圖5 A.MN中電流方向N→M,B被A吸引 B.MN中電流方向N→M,B被A排斥 C.MN中電流方向M→N,B被A吸引 D.MN中電流方向M→N,B被A排斥 答案 B 解析 MN向右加速滑動(dòng),根據(jù)右手定則,MN中的電流方向從N→M,且大小在逐漸變大,根據(jù)安培定則知,電磁鐵A的磁場(chǎng)方向向左,且大小逐漸增強(qiáng),根據(jù)楞次定律知,B環(huán)中的感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向向右,B被A排斥.B正確,A、C、D錯(cuò)誤. “增反減同”法 1.電阻R、電容C與一線圈連成閉合回路,條形磁鐵靜止于線圈的正上方,N極朝下,如圖6所示.現(xiàn)使磁鐵開始自由下落,在N極接近線圈上端的過程中,流過R的電流方向和電容器極板的帶電情況是( ) 圖6 A.從a到b,上極板帶正電 B.從a到b,下極板帶正電 C.從b到a,上極板帶正電 D.從b到a,下極板帶正電 答案 D 解析 在N極接近線圈上端的過程,穿過線圈的磁通量向下增加,則感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向上.由安培定則可判定電路中的電流為順時(shí)針方向,故通過R的電流由b到a,電容器下極板帶正電. “來拒去留”法 2.如圖7所示,蹄形磁鐵的兩極間,放置一個(gè)線圈abcd,磁鐵和線圈都可以繞OO′軸轉(zhuǎn)動(dòng),磁鐵如圖示方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),線圈的運(yùn)動(dòng)情況是( ) 圖7 A.俯視,線圈順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)速與磁鐵相同 B.俯視,線圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)速與磁鐵相同 C.線圈與磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同,但轉(zhuǎn)速小于磁鐵轉(zhuǎn)速 D.線圈靜止不動(dòng) 答案 C 解析 本題“原因”是磁鐵有相對(duì)線圈的運(yùn)動(dòng),“效果”便是線圈要阻礙兩者的相對(duì)運(yùn)動(dòng),線圈阻止不了磁鐵的運(yùn)動(dòng),由“來拒去留”線圈只好跟著磁鐵同向轉(zhuǎn)動(dòng);如果二者轉(zhuǎn)速相同,就沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng),線圈就不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng),故答案為C. “增縮減擴(kuò)”法 3.如圖8所示,一個(gè)有彈性的金屬圓環(huán)被一根橡皮繩吊于通電直導(dǎo)線的正下方,直導(dǎo)線與圓環(huán)在同一豎直面內(nèi),當(dāng)通電直導(dǎo)線中電流增大時(shí),彈性圓環(huán)的面積S和橡皮繩的長度l將( ) 圖8 A.S增大,l變長 B.S減小,l變短 C.S增大,l變短 D.S減小,l變長 答案 D 解析 當(dāng)通電直導(dǎo)線中電流增大時(shí),穿過金屬圓環(huán)的磁通量增大,金屬圓環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流.根據(jù)楞次定律,感應(yīng)電流要阻礙磁通量的增大:一是用縮小面積的方式進(jìn)行阻礙;二是用遠(yuǎn)離直導(dǎo)線的方法進(jìn)行阻礙,故D正確. “增離減靠”法 4.如圖9所示是某電磁沖擊鉆的原理圖,若突然發(fā)現(xiàn)鉆頭M向右運(yùn)動(dòng),則可能是( ) 圖9 A.開關(guān)S閉合瞬間 B.開關(guān)S由閉合到斷開的瞬間 C.開關(guān)S已經(jīng)是閉合的,滑動(dòng)變阻器滑片P向左迅速滑動(dòng) D.開關(guān)S已經(jīng)是閉合的,滑動(dòng)變阻器滑片P向右迅速滑動(dòng) 答案 AC 解析 當(dāng)開關(guān)突然閉合時(shí),左線圈上有了電流,產(chǎn)生磁場(chǎng),而對(duì)于右線圈來說,磁通量增加,產(chǎn)生感應(yīng)電流,使鉆頭M向右運(yùn)動(dòng),故A項(xiàng)正確;當(dāng)開關(guān)S已經(jīng)閉合時(shí),只有左側(cè)線圈電流增大才會(huì)導(dǎo)致鉆頭M向右運(yùn)動(dòng),故C項(xiàng)正確. “一定律三定則”的綜合應(yīng)用 5.如圖10所示,水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動(dòng)的金屬棒PQ、MN,當(dāng)PQ在外力的作用下運(yùn)動(dòng)時(shí),MN在磁場(chǎng)力的作用下向右運(yùn)動(dòng),則PQ所做的運(yùn)動(dòng)可能是( ) 圖10 A.向右加速運(yùn)動(dòng) B.向左加速運(yùn)動(dòng) C.向右減速運(yùn)動(dòng) D.向左減速運(yùn)動(dòng) 答案 BC 解析 當(dāng)PQ向右運(yùn)動(dòng)時(shí),用右手定則可判定PQ中感應(yīng)電流的方向是由Q→P,由安培定則可知穿過L1的磁場(chǎng)方向是自下而上的;若PQ向右加速運(yùn)動(dòng),則穿過L1的磁通量增加,用楞次定律可以判斷流過MN的感應(yīng)電流是從N→M的,用左手定則可判定MN受到向左的安培力,將向左運(yùn)動(dòng),可見選項(xiàng)A不正確;若PQ向右減速運(yùn)動(dòng),流過MN的感應(yīng)電流方向、MN所受的安培力的方向均將反向,MN向右運(yùn)動(dòng),所以選項(xiàng)C是正確的;同理可判斷選項(xiàng)B是正確的,選項(xiàng)D是錯(cuò)誤的.- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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