通用版2018-2019版高中物理第1章電磁感應(yīng)與現(xiàn)代生活微型專題1楞次定律的應(yīng)用學(xué)案滬科版選修3 .doc
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通用版2018-2019版高中物理第1章電磁感應(yīng)與現(xiàn)代生活微型專題1楞次定律的應(yīng)用學(xué)案滬科版選修3 .doc
微型專題1楞次定律的應(yīng)用目標定位 1.學(xué)習(xí)應(yīng)用楞次定律的推論判斷感應(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.一、“增反減同”法感應(yīng)電流的磁場總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量(原磁場磁通量)的變化.(1)當(dāng)原磁場磁通量增加時,感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相反;(2)當(dāng)原磁場磁通量減少時,感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相同.口訣記為“增反減同”.注意:本方法適用于磁感線單方向穿過閉合回路的情況.例1如圖1所示,一水平放置的矩形閉合線圈abcd在細長磁鐵的N極附近豎直下落,保持bc邊在紙外、ad邊在紙內(nèi),由圖中位置經(jīng)過位置到位置,位置和位置都很接近位置,這個過程中線圈的感應(yīng)電流 ()圖1A.沿abcd流動B.沿dcba流動C.先沿abcd流動,后沿dcba流動D.先沿dcba流動,后沿abcd流動答案A解析由條形磁鐵的磁場可知,線圈在位置時穿過閉合線圈的磁通量最小,為零.由于位置和位置都很接近位置,則線圈從位置到位置,從下向上穿過線圈的磁通量在減少,線圈從位置到位置,從上向下穿過線圈的磁通量在增加,根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流的方向是abcd.二、“來拒去留”法導(dǎo)體與磁場相對運動產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象時,產(chǎn)生的感應(yīng)電流與磁場間有力的作用,這種力的作用會“阻礙”相對運動,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)運動時,銅環(huán)的運動情況是()圖2A.向右擺動B.向左擺動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)運動時,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)受安培力作用而運動時,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象,由左手定則確定兩段電流元的受力,由此可推斷出整個銅環(huán)所受合力向右,故A正確.甲乙方法2(等效法):磁鐵向右運動,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”法當(dāng)閉合電路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生時,電路的各部分導(dǎo)線就會受到安培力作用,會使電路的面積有變化(或有變化趨勢).(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)若原磁通量減小,則通過增大有效面積起到阻礙的作用.口訣記為“增縮減擴”.注意:本方法適用于磁感線單方向穿過閉合回路的情況.例3如圖3所示,在載流直導(dǎo)線旁固定有兩平行光滑金屬導(dǎo)軌A、B,導(dǎo)軌與直導(dǎo)線平行且在同一水平面內(nèi),在導(dǎo)軌上有兩可自由滑動的導(dǎo)體ab和cd.當(dāng)載流直導(dǎo)線中的電流逐漸增強時,導(dǎo)體ab和cd的運動情況是 ()圖3A.一起向左運動B.一起向右運動C.ab和cd相向運動,相互靠近D.ab和cd相背運動,相互遠離答案C解析由于在閉合回路abcd中,ab和cd電流方向相反,所以兩導(dǎo)體運動方向一定相反,排除A、B;當(dāng)載流直導(dǎo)線中的電流逐漸增強時,穿過閉合回路的磁通量增大,根據(jù)楞次定律,感應(yīng)電流總是阻礙穿過回路磁通量的變化,所以兩導(dǎo)體相互靠近,減小面積,達到阻礙磁通量增大的目的,故選C.四、“增離減靠”法發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象時,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)體的相對運動,也可能是改變線圈的有效面積,還可能是通過遠離或靠近變化的磁場源來阻礙原磁通量的變化.即:(1)若原磁通量增加,則通過遠離磁場源起到阻礙的作用.(2)若原磁通量減小,則通過靠近磁場源起到阻礙的作用.口訣記為“增離減靠”.例4如圖4所示,通電螺線管兩側(cè)各懸掛一個小銅環(huán),銅環(huán)平面與螺線管橫截面平行,當(dāng)開關(guān)S接通瞬間,兩銅環(huán)的運動情況是()圖4A.同時向兩側(cè)推開B.同時向螺線管靠攏C.一個被推開,一個被吸引,但因電源正負極未知,無法具體判斷D.同時被推開或同時向螺線管靠攏,但因電源正負極未知,無法具體判斷答案A解析開關(guān)S接通瞬間,小銅環(huán)中磁通量從無到有增加,根據(jù)楞次定律,感應(yīng)電流的磁場要阻礙磁通量的增加,則兩環(huán)將同時向兩側(cè)運動,故A正確.五、安培定則、左手定則、右手定則、楞次定律的區(qū)別運用1.右手定則是楞次定律的特殊情況(1)楞次定律的研究對象為整個閉合導(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)右手定則的研究對象為閉合導(dǎo)體回路的一部分,適用于一段導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運動.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(IB)安培定則.(判斷電流周圍磁感線的方向)(2)因動而生電(v、BI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、BF安)左手定則.(磁場對電流有作用力)例5(多選)如圖5所示裝置中,cd桿光滑且原來靜止.當(dāng)ab桿做如下哪些運動時,cd桿將向右移動(導(dǎo)體棒切割磁感線速度越大,感應(yīng)電流越大)()圖5A.向右勻速運動 B.向右加速運動C.向左加速運動 D.向左減速運動答案BD解析ab桿向右勻速運動,在ab桿中產(chǎn)生恒定的電流,該電流在線圈L1中產(chǎn)生恒定的磁場,在L2中不產(chǎn)生感應(yīng)電流,所以cd桿不動,故A錯誤;ab桿向右加速運動,根據(jù)右手定則,知在ab桿上產(chǎn)生增大的由a到b的電流,根據(jù)安培定則,在L1中產(chǎn)生方向向上且增強的磁場,該磁場向下通過L2,由楞次定律,cd桿中產(chǎn)生c到d的電流,根據(jù)左手定則,cd桿受到向右的安培力,向右運動,故B正確;同理可得C錯誤,D正確.六、從能量的角度理解楞次定律感應(yīng)電流的產(chǎn)生并不是創(chuàng)造了能量.導(dǎo)體做切割磁感線運動時,產(chǎn)生感應(yīng)電流,感應(yīng)電流受到安培力作用,導(dǎo)體克服安培力做功從而實現(xiàn)其他形式的能向電能的轉(zhuǎn)化,所以楞次定律的“阻礙”是能量轉(zhuǎn)化和守恒的體現(xiàn).例6如圖6所示,銅質(zhì)金屬環(huán)從條形磁鐵的正上方由靜止開始水平下落,在下落過程中,下列判斷正確的是()圖6A.金屬環(huán)在下落過程中的機械能守恒B.金屬環(huán)在下落過程中動能的增加量小于其重力勢能的減少量C.金屬環(huán)的機械能先減小后增大D.磁鐵對桌面的壓力始終大于其自身的重力答案B解析金屬環(huán)在下落過程中,磁通量發(fā)生變化產(chǎn)生感應(yīng)電流,金屬環(huán)受到磁場力的作用,機械能不守恒,A錯誤.由能量守恒,金屬環(huán)重力勢能的減少量等于其動能的增加量和在金屬環(huán)中產(chǎn)生的電能之和,B正確.金屬環(huán)下落的過程中,機械能不停地轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?,機械能一直減少,C錯誤.當(dāng)金屬環(huán)下落到磁鐵中央位置時,無感應(yīng)電流,環(huán)和磁鐵間無作用力,磁鐵對桌面的壓力大小等于磁鐵的重力,D錯誤. 1.(“來拒去留”法)如圖7所示,甲是閉合銅線框,乙是有缺口的銅線框,丙是閉合的塑料線框,它們的正下方都放置一薄強磁鐵,現(xiàn)將甲、乙、丙拿至相同高度H處同時釋放(各線框下落過程中始終水平不翻轉(zhuǎn)),則以下說法正確的是()圖7A.三者同時落地B.甲、乙同時落地,丙后落地C.甲、丙同時落地,乙后落地D.乙、丙同時落地,甲后落地答案D解析在下落過程中,閉合銅線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流.由“來拒去留”可知,答案選D.2.(“增縮減擴”法及“來拒去留”法)如圖8所示,水平桌面上放有一個閉合鋁環(huán),在鋁環(huán)軸線上方有一個條形磁鐵.當(dāng)條形磁鐵沿軸線豎直向下迅速移動時,下列判斷正確的是 ()圖8A.鋁環(huán)有收縮趨勢,對桌面壓力減小B.鋁環(huán)有收縮趨勢,對桌面壓力增大C.鋁環(huán)有擴張趨勢,對桌面壓力減小D.鋁環(huán)有擴張趨勢,對桌面壓力增大答案B解析根據(jù)楞次定律可知:當(dāng)條形磁鐵沿軸線豎直向下迅速移動時,閉合鋁環(huán)內(nèi)的磁通量增大,因此鋁環(huán)面積應(yīng)有收縮的趨勢,同時有遠離磁鐵的趨勢,故增大了和桌面的擠壓程度,從而使鋁環(huán)對桌面壓力增大,故B項正確.3.(楞次定律的重要結(jié)論)如圖9所示,水平放置的光滑桿上套有A、B、C三個金屬環(huán),其中B接電源.在接通電源的瞬間,A、C兩環(huán)()圖9A.都被B吸引B.都被B排斥C.A被吸引,C被排斥D.A被排斥,C被吸引答案B解析在接通電源的瞬間,通過B環(huán)的電流從無到有,電流產(chǎn)生的磁場從無到有,穿過A、C兩環(huán)的磁通量從無到有,A、C兩環(huán)產(chǎn)生感應(yīng)電流,由楞次定律可知,感應(yīng)電流的磁場總是阻礙原磁通量的變化,為了阻礙原磁通量的增加,A、C兩環(huán)都被B環(huán)排斥而遠離B環(huán),故A、C、D錯誤,B正確.4.(“增離減靠”法)(多選)如圖10是某電磁沖擊鉆的原理圖,若突然發(fā)現(xiàn)鉆頭M向右運動,則可能是()圖10A.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,滑動變阻器滑片P向左迅速滑動D.開關(guān)S已經(jīng)是閉合的,滑動變阻器滑片P向右迅速滑動答案AC解析當(dāng)開關(guān)突然閉合時,左線圈上有了電流,產(chǎn)生磁場,而對于右線圈來說,磁通量增加,產(chǎn)生感應(yīng)電流,使鉆頭M向右運動,故A項正確;當(dāng)開關(guān)S已經(jīng)閉合時,只有左側(cè)線圈電流增大才會導(dǎo)致鉆頭M向右運動,故C項正確.5.(安培定則、左手定則、右手定則、楞次定律的區(qū)別運用)(多選)如圖11所示,水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動的金屬棒PQ、MN,當(dāng)PQ在外力的作用下運動時,MN在磁場力的作用下向右運動,則PQ所做的運動可能是()圖11A.向右加速運動B.向左加速運動C.向右減速運動D.向左減速運動答案BC解析當(dāng)PQ向右運動時,用右手定則可判定PQ中感應(yīng)電流的方向是由QP,由安培定則可知穿過L1的磁場方向是自下而上的;若PQ向右加速運動,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NM的,用左手定則可判定MN受到向左的安培力,將向左運動,可見選項A錯誤;若PQ向右減速運動,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向右運動,所以選項C正確;同理可判斷選項B正確,選項D錯誤.