第二章 電磁感應(yīng)習(xí)題課　楞次定律的拓展應(yīng)用探究一　楞次定律的推論楞次定律中“阻礙”的表現(xiàn)形式1.“增反減同”.感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(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)方向與原磁場(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)方向與原磁場(chǎng)方向相同.口訣記為“增反減同”.【典例1】　如圖所示，一水平放置的矩形閉合線圈abcd在細(xì)長(zhǎng)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Ⅰ經(jīng)過位置Ⅱ到位置Ⅲ，位置Ⅰ和位置Ⅲ都很接近位置Ⅱ，這個(gè)過程中線圈的感應(yīng)電流（　?。〢.沿abcda流動(dòng)B.沿dcbad流動(dòng)C.先沿abcda流動(dòng)，后沿dcbad流動(dòng)D.先沿dcbad流動(dòng)，后沿abcda流動(dòng)解析：由條形磁鐵的磁場(chǎng)分布可知，線圈在位置Ⅱ時(shí)穿過閉合線圈的磁通量最小，為零，線圈從位置Ⅰ到位置Ⅱ，從下向上穿過線圈的磁通量在減少，線圈從位置Ⅱ到位置Ⅲ，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abcda.答案：A2.“來拒去留”.由于磁場(chǎng)與導(dǎo)體的相對(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)電流與磁場(chǎng)間有力的作用，這種力的作用會(huì)“阻礙”相對(duì)運(yùn)動(dòng).口訣記為“來拒去留”.【典例2】　如圖所示，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（　?。〢.向右擺動(dòng)　　　　 B.向左擺動(dòng)C.靜止 D.無法判定解析：當(dāng)磁鐵突然向銅環(huán)運(yùn)動(dòng)時(shí)，穿過銅環(huán)的磁通量增加，為阻礙磁通量的增加，銅環(huán)遠(yuǎn)離磁鐵向右擺動(dòng)，故選A.答案：A3.“增縮減擴(kuò)”.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(kuò)”.注意：本方法適用于磁感線單方向穿過閉合回路的情況.【典例3】?。ǘ噙x）如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于軟導(dǎo)線回路平面，由于磁場(chǎng)發(fā)生變化，回路變?yōu)閳A形，則磁場(chǎng)（　?。〢.逐漸增強(qiáng)，方向向外B.逐漸增強(qiáng)，方向向里C.逐漸減弱，方向向外D.逐漸減弱，方向向里解析：對(duì)于線圈來說，圓形面積最大，即由于磁場(chǎng)變化導(dǎo)致線圈面積變大，根據(jù)楞次定律的推論增縮減擴(kuò)，可判斷磁場(chǎng)在減弱，可能是方向向外的磁場(chǎng)逐漸減弱，也可能是方向向里的磁場(chǎng)逐漸減弱，選項(xiàng)C、D正確.答案：CD4.“增遠(yuǎn)減靠”.（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）若原磁通量減小，則通過靠近磁場(chǎng)源起到阻礙的作用.口訣記為“增遠(yuǎn)減靠”.【典例4】　一長(zhǎng)直鐵芯上繞有一固定線圈M，鐵芯右端與一木質(zhì)圓柱密接，木質(zhì)圓柱上套有一閉合金屬環(huán)N，N可在木質(zhì)圓柱上無摩擦移動(dòng)，M連接在如圖所示的電路中，其中R為滑動(dòng)變阻器，E1和E2為直流電源，S為單刀雙擲開關(guān)，下列情況中，可觀測(cè)到N向左運(yùn)動(dòng)的是（　?。〢.在S斷開的情況下，S向a閉合的瞬間B.在S斷開的情況下，S向b閉合的瞬間C.在S已向a閉合的情況下，將R的滑片向c端移動(dòng)時(shí)D.在S已向a閉合的情況下，將R的滑片向d端移動(dòng)時(shí)解析：根據(jù)題意知，圓環(huán)N向左運(yùn)動(dòng)，根據(jù)“增離減靠”原則知，線圈M上的磁場(chǎng)在減弱，流過M的電流在減小，故C正確.答案：C感應(yīng)電流阻礙磁通量變化的表現(xiàn)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.也可能幾種方法同時(shí)表現(xiàn)，只要能阻礙磁通量的變化即可.1.1931年，英國物理學(xué)家狄拉克從理論上預(yù)言：存在只有一個(gè)磁極的粒子，即“磁單極子”.1982年，美國物理學(xué)家卡布萊設(shè)計(jì)了一個(gè)尋找磁單極子的實(shí)驗(yàn).他設(shè)想，如果一個(gè)只有N極的磁單極子從上向下穿過如圖所示的超導(dǎo)線圈，那么，從上向下看，超導(dǎo)線圈將出現(xiàn)（　　）A.先有逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流，然后有順時(shí)針方向的感應(yīng)電流B.先有順時(shí)針方向的感應(yīng)電流，然后有逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流C.始終有順時(shí)針方向持續(xù)流動(dòng)的感應(yīng)電流D.始終有逆時(shí)針方向持續(xù)流動(dòng)的感應(yīng)電流解析：在磁單極子運(yùn)動(dòng)的過程中，當(dāng)磁單極子位于超導(dǎo)線圈上方時(shí)，原磁場(chǎng)的方向向下，磁通量增加，則感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向上，由安培定則可知，產(chǎn)生逆時(shí)針（俯視）方向的感應(yīng)電流；當(dāng)磁單極子位于超導(dǎo)線圈下方時(shí)，原磁場(chǎng)的方向向上，磁通量減小，則感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向上，由安培定則可知，產(chǎn)生逆時(shí)針（俯視）方向的感應(yīng)電流，故選項(xiàng)D正確.答案：D2.如圖所示，在載流直導(dǎo)線旁固定有兩平行光滑導(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)軌上有兩個(gè)可自由滑動(dòng)的導(dǎo)體ab和cd.當(dāng)載流直導(dǎo)線中的電流逐漸增大時(shí)，導(dǎo)體ab和cd的運(yùn)動(dòng)情況是（　?。〢.一起向左運(yùn)動(dòng)B.一起向右運(yùn)動(dòng)C.ab和cd相向運(yùn)動(dòng)，相互靠近D.ab和cd相背運(yùn)動(dòng)，相互遠(yuǎn)離解析：由于在閉合回路abdc中，ab和cd電流方向相反，所以兩導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向一定相反，排除A、B；當(dāng)載流直導(dǎo)線中的電流逐漸增大時(shí)，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的磁通量的變化，所以兩導(dǎo)體相互靠近，減小面積，達(dá)到阻礙磁通量增大的目的.故選C.答案：C3.（多選）如圖所示，光滑固定導(dǎo)軌m、n水平放置，兩根導(dǎo)體棒p、q平行放于導(dǎo)軌上，形成一個(gè)閉合回路.當(dāng)一條形磁鐵從高處下落接近回路時(shí)（　?。〢.p、q將互相靠攏B.p、q將互相遠(yuǎn)離C.磁鐵的加速度仍為gD.磁鐵的加速度小于g解析：根據(jù)楞次定律的另一表述——感應(yīng)電流的效果總是要反抗產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因，本題中的“原因”是回路中的磁通量增加，歸根結(jié)底是磁鐵靠近回路，“效果”便是阻礙磁通量的增加和磁鐵的靠近，即來拒去留，所以p、q將相互靠近且磁鐵的加速度小于g，故選項(xiàng)A、D正確.答案：AD4.（多選）如圖所示，導(dǎo)軌間的磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，當(dāng)導(dǎo)線MN在導(dǎo)軌上向右加速滑動(dòng)時(shí)，正對(duì)電磁鐵A的圓形金屬環(huán)B中（說明：導(dǎo)體棒切割磁感線速度越大，感應(yīng)電流越大）（　?。〢.MN受到的安培力方向水平向左B.MN受到的安培力方向水平向右C.有感應(yīng)電流，且B被A吸引D.有感應(yīng)電流，且B被A排斥解析：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)左手定則知MN受到的安培力方向水平向左，故選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；根據(jù)安培定則知，電磁鐵A內(nèi)部的磁場(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，選項(xiàng)D正確，C錯(cuò)誤.答案：AD探究二　“三定則一定律”的綜合應(yīng)用安培定則、左手定則、右手定則、楞次定律的適用場(chǎng)合及因果關(guān)系如下表所示.綜合運(yùn)用這幾個(gè)規(guī)律的關(guān)鍵是分清各個(gè)規(guī)律的適用場(chǎng)合，不能混淆.【典例5】　（多選）如圖所示裝置中，cd桿光滑且原來靜止.當(dāng)ab桿做如下哪些運(yùn)動(dòng)時(shí)，cd桿將向右移動(dòng)（導(dǎo)體棒切割磁感線速度越大，感應(yīng)電流越大）（　?。〢.向右勻速運(yùn)動(dòng)　　 B.向右加速運(yùn)動(dòng)C.向左加速運(yùn)動(dòng) D.向左減速運(yùn)動(dòng)解析：ab桿向右勻速運(yùn)動(dòng)，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(chǎng)，在L2中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，所以cd桿不動(dòng)，故A錯(cuò)誤；ab桿向右加速運(yùn)動(dòng)，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(qiáng)的磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)向下通過L2，由楞次定律，cd桿中的電流由c到d，根據(jù)左手定則，cd桿受到向右的安培力，向右運(yùn)動(dòng)，故B正確；同理可知C錯(cuò)誤，D正確.答案：BD“三定則一定律”的應(yīng)用技巧（1）應(yīng)用楞次定律時(shí)，一般要用到安培定則.（2）研究感應(yīng)電流受到的安培力時(shí)，一般先用右手定則確定電流方向，再用左手定則確定安培力方向，有時(shí)也可以直接應(yīng)用楞次定律的推論確定.5.（多選）如圖，一鐵芯上繞有兩個(gè)線圈，一線圈上接一南北放置的直導(dǎo)線，一能自由轉(zhuǎn)動(dòng)的小磁針懸掛在直導(dǎo)線正上方，開關(guān)未閉合時(shí)小磁針處于靜止?fàn)顟B(tài).下列說法正確的是（　?。〢.開關(guān)閉合后的瞬間，小磁針的N極朝垂直紙面向里的方向轉(zhuǎn)動(dòng)B.開關(guān)閉合并保持一段時(shí)間后，小磁針的N極指向垂直紙面向里的方向C.開關(guān)閉合并保持一段時(shí)間后，小磁針的N極指向垂直紙面向外的方向D.開關(guān)閉合并保持一段時(shí)間再斷開后的瞬間，小磁針的N極朝垂直紙面向外的方向轉(zhuǎn)動(dòng)解析：由電路可知，開關(guān)閉合瞬間，右側(cè)線圈正面環(huán)繞部分的電流向下，由安培定則可知，直導(dǎo)線在鐵芯中產(chǎn)生向右的磁場(chǎng)，由楞次定律可知，左側(cè)線圈正面環(huán)繞部分產(chǎn)生向上的電流，則直導(dǎo)線中的電流方向由南向北，由安培定則可知，直導(dǎo)線在小磁針?biāo)谖恢卯a(chǎn)生垂直紙面向里的磁場(chǎng)，則小磁針由N極朝垂直紙面向里的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，選項(xiàng)A正確；開關(guān)閉合并保持一段時(shí)間后，穿過左側(cè)線圈的磁通量不變，則左側(cè)線圈中的感應(yīng)電流為零，直導(dǎo)線不產(chǎn)生磁場(chǎng)，則小磁針靜止不動(dòng)，選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤；開關(guān)閉合并保持一段時(shí)間再斷開后的瞬間，穿過左側(cè)線圈向右的磁通量減少，則由楞次定律可知，左側(cè)線圈正面環(huán)繞部分產(chǎn)生向下的感應(yīng)電流，則流過直導(dǎo)線的電流方向由北向南，直導(dǎo)線在小磁針?biāo)谔幃a(chǎn)生垂直紙面向外的磁場(chǎng)，則小磁針的N極朝垂直紙面向外的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，選項(xiàng)D正確.答案：AD6.如圖所示，兩個(gè)線圈套在同一個(gè)鐵芯上，線圈的繞向如圖.左線圈連著平行導(dǎo)軌M和N，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，在導(dǎo)軌垂直方向上放著金屬棒ab，金屬棒處于垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，下列說法中正確的是（　　）A.當(dāng)金屬棒向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)，c點(diǎn)電勢(shì)高于d點(diǎn)B.當(dāng)金屬棒向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，b點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn)，c點(diǎn)電勢(shì)高于d點(diǎn)C.當(dāng)金屬棒向右加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，b點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn)，c點(diǎn)電勢(shì)高于d點(diǎn)D.當(dāng)金屬棒向右加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，b點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn)，d點(diǎn)電勢(shì)高于c點(diǎn)解析：當(dāng)金屬棒向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生恒定感應(yīng)電流，所以穿過右線圈的磁通量保持不變，不產(chǎn)生感應(yīng)電流，A、B錯(cuò)誤；當(dāng)金屬棒向右做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，由右手定則可推斷φb>φa，電流沿逆時(shí)針方向且不斷增大，由安培定則可判斷它在鐵芯中的磁感線沿逆時(shí)針方向且不斷增加，所以右線圈中的磁通量向上且不斷增加.由楞次定律可知右線圈的感應(yīng)磁場(chǎng)向下，則右邊電路的感應(yīng)電流方向應(yīng)沿逆時(shí)針，所以d點(diǎn)電勢(shì)高于c點(diǎn)，C錯(cuò)誤、D正確.答案：D探究三　從能量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(yùn)動(dòng)時(shí)，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(shí)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).【典例6】　如圖所示，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（　?。〢.金屬環(huán)在下落過程中的機(jī)械能守恒B.金屬環(huán)在下落過程中動(dòng)能的增加量小于其重力勢(shì)能的減少量C.金屬環(huán)的機(jī)械能先減小后增大D.磁鐵對(duì)桌面的壓力始終大于其自身的重力解析：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(chǎng)力的作用，機(jī)械能不守恒，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由能量守恒可知，金屬環(huán)重力勢(shì)能的減少量等于其動(dòng)能的增加量和在金屬環(huán)中產(chǎn)生的電能之和，選項(xiàng)B正確；金屬環(huán)下落的過程中，機(jī)械能不停地轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，機(jī)械能一直減少，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；當(dāng)環(huán)下落到磁鐵中央位置時(shí)，環(huán)中感應(yīng)電流為0，環(huán)與磁鐵間無作用，磁鐵對(duì)桌面壓力等于重力，D錯(cuò)誤.答案：B7.（多選）我國已研制成功高溫超導(dǎo)磁懸浮高速列車，如圖所示就是磁懸浮的原理圖，圖中A是圓柱形磁鐵，B是用高溫超導(dǎo)材料制成的超導(dǎo)線圈（電阻為零）.將超導(dǎo)線圈B水平放在磁鐵A上，它就能在磁場(chǎng)的作用下懸浮在磁鐵A上方的空中.以下說法正確的是（　?。〢.在B放入磁場(chǎng)的過程中，B中將產(chǎn)生感應(yīng)電流，當(dāng)穩(wěn)定后，感應(yīng)電流仍存在B.在B放入磁場(chǎng)的過程中，B中將產(chǎn)生感應(yīng)電流，當(dāng)穩(wěn)定后，感應(yīng)電流消失C.如A的N極朝上，B中感應(yīng)電流的方向如圖中所示（從上向下看為逆時(shí)針方向）D.如A的N極朝上，B中感應(yīng)電流的方向與圖中所示的相反解析：在線圈B放入磁場(chǎng)過程中，穿過線圈的磁通量從無到有，即磁通量發(fā)生變化，在線圈B中產(chǎn)生感應(yīng)電流，由于B線圈是用高溫超導(dǎo)材料制成的，電阻為零，故穩(wěn)定后感應(yīng)電流仍存在，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；線圈B因受到向上的安培力而懸浮，將B看成小磁針，其下端為N極，由安培定則可知B中感應(yīng)電流方向與圖中所示的相反，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確.答案：AD8.如圖所示，固定的水平長(zhǎng)直導(dǎo)線中通有電流I，矩形線框與導(dǎo)線在同一豎直平面內(nèi)，且一邊與導(dǎo)線平行.線框由靜止釋放，在下落過程中（　　）A.穿過線框的磁通量保持不變B.線框中感應(yīng)電流方向保持不變C.線框所受安培力的合力為零D.線框的機(jī)械能不斷增大解析：線框在下落過程中，所在位置磁場(chǎng)減弱，穿過線框的磁感線的條數(shù)減少，磁通量減小，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；下落過程中，因?yàn)榇磐侩S線框下落而減小，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向相同，所以感應(yīng)電流的方向不變，故選項(xiàng)B正確；線框左右兩邊受到的安培力互相抵消，上邊受到的安培力大于下邊受到的安培力，安培力合力不為零，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；線框中產(chǎn)生電能，機(jī)械能減小，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤.答案：B

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