4.3 楞次定律 學(xué)案(人教版選修3-2 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右手定則伸開(kāi)右手,使拇指與其余四個(gè)手指垂直,并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi);讓磁感線(xiàn)垂直從掌心進(jìn)入,并使拇指指向?qū)Ь€(xiàn)運(yùn)動(dòng)的方向,這時(shí)四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向3下列說(shuō)法正確的是(  )A感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向總是與引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向相反B感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向可能相同,也可能相反C楞次定律只能判定閉合回路中感應(yīng)電流的方向D楞次定律可以判定不閉合的回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向答案 BD解析 本題的關(guān)鍵是理解楞次定律,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化如果是因磁通量的減小而引起的感應(yīng)電流,則感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向相同,阻礙磁通量的減??;如果是因磁通量的增大而引起的感應(yīng)電流,則感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向相反,阻礙磁通量的增大,故A項(xiàng)錯(cuò)誤,B項(xiàng)正確;楞次定律既可以判定閉合回路中感應(yīng)電流的方向,還可以判定不閉合回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向C項(xiàng)錯(cuò)誤,D項(xiàng)正確4如圖1所示,一線(xiàn)圈用細(xì)桿懸于P點(diǎn),開(kāi)始時(shí)細(xì)桿處于水平位置,釋放后讓它在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng),已知線(xiàn)圈平面始終與紙面垂直當(dāng)線(xiàn)圈第一次通過(guò)位置,,時(shí)(位置正好是細(xì)桿豎直位置),線(xiàn)圈內(nèi)的感應(yīng)電流方向(順著磁場(chǎng)方向看去)(  )1A,,位置均是順時(shí)針?lè)较?/span>B,,位置均是逆時(shí)針?lè)较?/span>C位置是順時(shí)針?lè)较?/span>位置為零,位置是逆時(shí)針?lè)较?/span>D位置是逆時(shí)針?lè)较?/span>,位置為零,位置是順時(shí)針?lè)较?/span>答案 D解析 本題關(guān)鍵是判定出,位置時(shí)磁通量的變化情況,線(xiàn)圈由初始位置向位置運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,沿磁場(chǎng)方向的磁通量逐漸增大,根據(jù)楞次定律,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相反,從右向左穿過(guò)線(xiàn)圈,根據(jù)安培定則,位置時(shí)感應(yīng)電流的方向(沿磁感線(xiàn)方向看去)是逆時(shí)針?lè)较?;?/span>位置時(shí)由左向右穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量最大,由位置向位置運(yùn)動(dòng)時(shí),向右穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量減少,根據(jù)楞次定律,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向右,阻礙它的減少,根據(jù)安培定則可判定位置的電流方向(沿磁感線(xiàn)方向看去)是順時(shí)針?lè)较颍抑?/span>位置時(shí)感應(yīng)電流為零故選D.5如圖2所示,當(dāng)導(dǎo)體棒MN在外力作用下沿導(dǎo)軌向右運(yùn)動(dòng)時(shí)流過(guò)R的電流方向是(  )2A. AB  B. BAC無(wú)感應(yīng)電流D無(wú)法確定答案 AM,則通過(guò)R的電流為AM則通過(guò)R的電流為AB. 【概念規(guī)律練】知識(shí)點(diǎn)一 楞次定律的基本理解1如圖3所示為一種早期發(fā)電機(jī)原理示意圖,該發(fā)電機(jī)由固定的圓形線(xiàn)圈和一對(duì)用鐵芯連接的圓柱形磁鐵構(gòu)成兩磁極相對(duì)于線(xiàn)圈平面對(duì)稱(chēng),在磁極繞轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中磁極中心在線(xiàn)圈平面上的投影沿圓弧運(yùn)動(dòng)(O是線(xiàn)圈中心),(  )3AXO,電流由E經(jīng)G流向F,先增大再減小BXO電流由F經(jīng)G流向E,先減小再增大COY電流由F經(jīng)G流向E,先減小再增大DOY,電流由E經(jīng)G流向F先增大再減小答案 D解析 S,方向向上當(dāng)磁極由XO時(shí),穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量增加根據(jù)楞次定律,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)應(yīng)向下,再根據(jù)安培定則可知電流由F經(jīng)G流向E,當(dāng)磁極在圓形線(xiàn)圈正上方時(shí),磁通量的變化率最小,故電流先增大后減小當(dāng)磁極從OY時(shí),穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量減少,可判斷電流方向由E經(jīng)G流向F.再根據(jù)磁通量最大時(shí),磁通量的變化率最小,則感應(yīng)電流最小,故電流先增大后減小故選項(xiàng)D正確S,方向向上當(dāng)磁極由XO時(shí),穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量增加根據(jù)楞次定律,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)應(yīng)向下,再根據(jù)安培定則可知電流由F經(jīng)G流向E,當(dāng)磁極在圓形線(xiàn)圈正上方時(shí),磁通量的變化率最小,故電流先增大后減小當(dāng)磁極從OY時(shí),穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量減少,可判斷電流方向由E經(jīng)G流向F.再根據(jù)磁通量最大時(shí),磁通量的變化率最小,則感應(yīng)電流最小,故電流先增大后減小故選項(xiàng)D正確點(diǎn)評(píng) 應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流的一般步驟:2如圖4所示,一均勻的扁平條形磁鐵的軸線(xiàn)與圓形線(xiàn)圈在同一平面內(nèi)磁鐵中心與圓心重合,為了在磁鐵開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)線(xiàn)圈中能得到逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流磁鐵的運(yùn)動(dòng)方式應(yīng)是(  )4AN極向紙內(nèi),S極向紙外使磁鐵繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)BN極向紙外,S極向紙內(nèi)使磁鐵繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)C磁鐵在線(xiàn)圈平面內(nèi)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)D磁鐵在線(xiàn)圈平面內(nèi)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)答案 A解析 當(dāng)N極向紙內(nèi),S極向紙外轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),穿過(guò)線(xiàn)圈的磁場(chǎng)由無(wú)到有并向里,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)應(yīng)向外,電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針,A選項(xiàng)正確;當(dāng)N極向紙外,S極向紙內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),穿過(guò)線(xiàn)圈的磁場(chǎng)向外并增加,感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針,B選項(xiàng)錯(cuò)誤;當(dāng)磁鐵在線(xiàn)圈平面內(nèi)繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量始終為零,因而不產(chǎn)生感應(yīng)電流,C、D選項(xiàng)錯(cuò)誤點(diǎn)評(píng) 此題是逆方向應(yīng)用楞次定律,只需把一般步驟逆向即可知識(shí)點(diǎn)二 右手定則3. 如圖表示閉合電路中的一部分導(dǎo)體ab在磁場(chǎng)中做切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的情景,導(dǎo)體ab上的感應(yīng)電流方向?yàn)?/span>ab的是(    )答案 AbB中電流由bb,B中電流由baC中電流沿acba方向,D中電流由ba.故選A.點(diǎn)評(píng) 判別導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向時(shí),采用右手定則更有針對(duì)性,當(dāng)然用楞次定律也可以判別4如圖5所示,導(dǎo)線(xiàn)框abcd與通電直導(dǎo)線(xiàn)在同一平面內(nèi)直導(dǎo)線(xiàn)通有恒定電流并通過(guò)adbc的中點(diǎn),當(dāng)線(xiàn)框向右運(yùn)動(dòng)的瞬間(  )5A線(xiàn)框中有感應(yīng)電流,且按順時(shí)針?lè)较?/span>B線(xiàn)框中有感應(yīng)電流且按逆時(shí)針?lè)较?/span>C線(xiàn)框中有感應(yīng)電流,但方向難以判斷D由于穿過(guò)線(xiàn)框的磁通量為零所以線(xiàn)框中沒(méi)有感應(yīng)電流答案 B解析 此題可用兩種方法求解,借此感受右手定則和楞次定律分別在哪種情況下更便捷方法一:首先由安培定則判斷通電直導(dǎo)線(xiàn)周?chē)拇艌?chǎng)方向(如下圖所示),因ab導(dǎo)線(xiàn)向右做切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng),由右手定則判斷感應(yīng)電流由ab,同理可判斷cd導(dǎo)線(xiàn)中的感應(yīng)電流方向由cd,adbc兩邊不做切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng),所以整個(gè)線(xiàn)框中的感應(yīng)電流是逆時(shí)針?lè)较虻?/span>.方法二:首先由安培定則判斷通電直導(dǎo)線(xiàn)周?chē)拇艌?chǎng)方向(如右圖所示),由對(duì)稱(chēng)性可知合磁通量Φ0;其次當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)框向右運(yùn)動(dòng)時(shí),穿過(guò)線(xiàn)框的磁通量增大(方向垂直向里),由楞次定律可知感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外,最后由安培定則判斷感應(yīng)電流按逆時(shí)針?lè)较?,?/span>B選項(xiàng)正確點(diǎn)評(píng) 右手定則在判斷由于部分導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)的感應(yīng)電流方向時(shí)針對(duì)性強(qiáng),若電路中非一部分導(dǎo)體做切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí),應(yīng)用楞次定律更輕松一些【方法技巧練】一、增反減同法5某磁場(chǎng)磁感線(xiàn)如圖6所示,有一銅線(xiàn)圈自圖示A處落至B在下落過(guò)程中,自上向下看線(xiàn)圈中的感應(yīng)電流方向是(  )6A始終順時(shí)針B始終逆時(shí)針C先順時(shí)針再逆時(shí)針D先逆時(shí)針再順時(shí)針答案 C解析 A落至圖示位置時(shí),穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量增加,磁場(chǎng)方向向上,則感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與之相反,即向下,故可由安培定則判斷線(xiàn)圈中的感應(yīng)電流為順時(shí)針;自圖示位置落至B點(diǎn)時(shí),穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量減少,磁場(chǎng)方向向上,則感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與之相同即向上,故可由安培定則判斷線(xiàn)圈中的感應(yīng)電流為逆時(shí)針,選C.方法總結(jié) 此題中的增反減同為:當(dāng)回路中的磁通量增加(減少)時(shí)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相反(相同)6電阻R電容C與一線(xiàn)圈連成閉合回路條形磁鐵靜止于線(xiàn)圈的正上方,N極朝下如圖7所示,現(xiàn)使磁鐵開(kāi)始自由下落N極接近線(xiàn)圈上端的過(guò)程中,流過(guò)R的電流方向和電容器極板的帶電情況是(  )7Aab上極板帶正電Bab,下極板帶正電Cba上極板帶正電Dba,下極板帶正電答案 D解析 N極接近線(xiàn)圈上端的過(guò)程,穿過(guò)線(xiàn)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?lè)较颍释ㄟ^(guò)R的電流由ba,電容器下極板帶正電方法總結(jié) 應(yīng)用增反減同法時(shí),特別要注意原磁場(chǎng)的方向,才能根據(jù)增反減同判斷出感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向二、來(lái)拒去留法7如圖8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(  )8A向右擺動(dòng)B向左擺動(dòng)C靜止D無(wú)法判定答案 A解析 此題可由兩種方法來(lái)解決方法1:畫(huà)出磁鐵磁感線(xiàn)分布,如圖甲所示,當(dāng)磁鐵向環(huán)運(yùn)動(dòng)時(shí),穿過(guò)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銅環(huán)中有感應(yīng)電流時(shí)銅環(huán)又要受到安培力的作用,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(xiàn)電流元取上、下兩小段電流研究,由左手定則確定兩段電流受力,由此可聯(lián)想到整個(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,則兩磁鐵有排斥作用,故A正確方法總結(jié) 此題中若磁鐵遠(yuǎn)離銅環(huán)運(yùn)動(dòng)時(shí),同樣可分析出銅環(huán)的運(yùn)動(dòng)情況為向左擺動(dòng),故可歸納出:感應(yīng)電流在磁場(chǎng)中受力時(shí)有來(lái)拒去留的特點(diǎn)8如圖9所示蹄形磁鐵的兩極間,放置一個(gè)線(xiàn)圈abcd磁鐵和線(xiàn)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(xiàn)圈的運(yùn)動(dòng)情況是(  )9A俯視,線(xiàn)圈順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)速與磁鐵相同B俯視,線(xiàn)圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)速與磁鐵相同C線(xiàn)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(xiàn)圈靜止不動(dòng)答案 C解析 本題原因是磁鐵有相對(duì)線(xiàn)圈的運(yùn)動(dòng),效果便是線(xiàn)圈要阻礙兩者的相對(duì)運(yùn)動(dòng),線(xiàn)圈阻止不了磁鐵的運(yùn)動(dòng),由來(lái)拒去留線(xiàn)圈只好跟著磁鐵同向轉(zhuǎn)動(dòng);如果二者轉(zhuǎn)速相同,就沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng),線(xiàn)圈就不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng),故答案為C.方法總結(jié) 感應(yīng)電流在磁場(chǎng)中受力,用來(lái)拒去留來(lái)直接判斷既快又準(zhǔn),此法也可理解為感應(yīng)電流在磁場(chǎng)中受力總是阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)三、增縮減擴(kuò)法9如圖10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)(  )10APQ將相互靠攏BP、Q將相互遠(yuǎn)離C磁鐵的加速度仍為gD磁鐵的加速度小于g答案 AD解析 根據(jù)楞次定律,感應(yīng)電流的效果是總要阻礙產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因,本題中原因是回路中磁通量的增加,P、Q可通過(guò)縮小面積的方式進(jìn)行阻礙,故可得A正確來(lái)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AD.方法總結(jié) 增縮減擴(kuò)法,就閉合電路的面積而言,致使電路的面積有收縮或擴(kuò)張的趨勢(shì)10如圖11(a)所示兩個(gè)閉合圓形線(xiàn)圈A、B的圓心重合放在同一水平面內(nèi),線(xiàn)圈A中通以如圖11(b)所示的交變電流t0時(shí)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針(如圖箭頭所示)t1t2時(shí)間段內(nèi),對(duì)于線(xiàn)圈B下列說(shuō)法中正確的是(  )11A線(xiàn)圈B內(nèi)有順時(shí)針?lè)较虻碾娏?/span>,線(xiàn)圈有擴(kuò)張的趨勢(shì)B線(xiàn)圈B內(nèi)有順時(shí)針?lè)较虻碾娏?/span>線(xiàn)圈有收縮的趨勢(shì)C線(xiàn)圈B內(nèi)有逆時(shí)針?lè)较虻碾娏?/span>,線(xiàn)圈有擴(kuò)張的趨勢(shì)D線(xiàn)圈B內(nèi)有逆時(shí)針?lè)较虻碾娏?/span>線(xiàn)圈有收縮的趨勢(shì)答案 A解析 t1t2時(shí)間段內(nèi),A線(xiàn)圈的電流為逆時(shí)針?lè)较颍a(chǎn)生的磁場(chǎng)垂直紙面向外且是增加的,由此可判定B線(xiàn)圈中的電流為順時(shí)針?lè)较颍€(xiàn)圈的擴(kuò)張與收縮可用阻礙Φ變化的觀點(diǎn)去判定t1t2時(shí)間段內(nèi)B線(xiàn)圈內(nèi)的Φ增強(qiáng),根據(jù)楞次定律,只有B線(xiàn)圈增大面積,才能阻礙Φ的增加,故選A.方法總結(jié) 注意B線(xiàn)圈內(nèi)的磁通量是穿進(jìn)穿出兩部分抵消后的磁通量   

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3 楞次定律

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