2019_2020版高中物理第一章电磁感应微型专题2楞次定律的应用讲义精练（含解析）教科版.docx

微型专题2楞次定律的应用学科素养与目标要求物理观念：进一步熟练掌握楞次定律和右手定则科学思维：1.通过从相对运动角度理解楞次定律，归纳总结出楞次定律涉及到的问题所满足的规律.2.抓住安培定则、左手定则、右手定则和楞次定律中各物理量的因果关系，明确各定则和定律的作用和使用范围一、楞次定律的重要结论1“增反减同”法感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量(原磁场磁通量)的变化(1)当原磁场磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反(2)当原磁场磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同口诀记为“增反减同”例1如图1所示，一水平放置的矩形闭合线圈abcd在细长磁铁的N极附近竖直下落，保持bc边在纸外，ad边在纸内，由图中位置经过位置到位置，位置和位置都很接近位置，这个过程中线圈的感应电流()图1A沿abcda流动B沿dcbad流动C先沿abcda流动，后沿dcbad流动D先沿dcbad流动，后沿abcda流动答案A解析由条形磁铁的磁场分布可知，线圈在位置时穿过闭合线圈的磁通量最小，为零，线圈从位置到位置，从下向上穿过线圈的磁通量在减少，线圈从位置到位置，从上向下穿过线圈的磁通量在增加，根据楞次定律可知感应电流的方向是abcda.2“来拒去留”法由于磁场与导体的相对运动产生电磁感应现象时，产生的感应电流与磁场间有力的作用，这种力的作用会“阻碍”相对运动口诀记为“来拒去留”例2如图2所示，当磁铁突然向铜环运动时，铜环的运动情况是()图2A向右摆动B向左摆动C静止D无法判定答案A解析当磁铁突然向铜环运动时，穿过铜环的磁通量增加，为阻碍磁通量的增加，铜环远离磁铁向右运动，故选A.3“增缩减扩”法就闭合电路的面积而言，收缩或扩张是为了阻碍穿过电路的原磁通量的变化若穿过闭合电路的磁通量增加，面积有收缩趋势；若穿过闭合电路的磁通量减少，面积有扩张趋势口诀记为“增缩减扩”说明：此法只适用于回路中只有一个方向的磁感线的情况例3如图3所示，在载流直导线旁固定有两平行光滑导轨A、B，导轨与直导线平行且在同一水平面内，在导轨上有两个可自由滑动的导体ab和cd.当载流直导线中的电流逐渐增大时，导体ab和cd的运动情况是 ()图3A一起向左运动B一起向右运动Cab和cd相向运动，相互靠近Dab和cd相背运动，相互远离答案C解析由于在闭合回路abdc中，ab和cd电流方向相反，所以两导体运动方向一定相反，排除A、B；当载流直导线中的电流逐渐增大时，穿过闭合回路的磁通量增大，根据楞次定律，感应电流总是阻碍穿过回路的磁通量的变化，所以两导体相互靠近，减小面积，达到阻碍磁通量增大的目的故选C.4“增离减靠”法当磁场变化且线圈回路可移动时，由于磁场增强使得穿过线圈回路的磁通量增加，线圈将通过远离磁体来阻碍磁通量增加；反之，由于磁场减弱使线圈中的磁通量减少时，线圈将靠近磁体来阻碍磁通量减少口诀记为“增离减靠”例4如图4所示，一长直铁芯上绕有一固定线圈M，铁芯右端与一木质圆柱密接，木质圆柱上套有一闭合金属环N，N可在木质圆柱上无摩擦移动，M连接在如图所示的电路中，其中R为滑动变阻器，E1和E2为直流电源，S为单刀双掷开关，下列情况中，能观察到N向左运动的是()图4A在S断开的情况下，S向a闭合的瞬间B在S断开的情况下，S向b闭合的瞬间C在S已向a闭合的情况下，将R的滑片向c端移动时D在S已向a闭合的情况下，将R的滑片向d端移动时答案C解析金属环N向左运动，说明穿过N的磁通量在减小，则线圈M中的电流在减小，只有选项C符合学科素养以上四种情况“殊途同归”，实质上都是以不同的方式阻碍磁通量的变化，拨开现象看本质，体现了“科学思维”的学科素养二、“三定则一定律”的综合应用安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的适用场合及因果关系如下表：比较项目安培定则左手定则右手定则楞次定律适用场合判断电流周围的磁感线方向判断通电导线在磁场中所受的安培力方向判断导体切割磁感线时产生的感应电流方向判断回路中磁通量变化时产生的感应电流方向因果关系因电而生磁(IB)因电而受力(I、BF安)因动而生电(v、BI感)因磁通量变而生电(I感)综合运用这几个规律的关键是分清各个规律的适用场合，不能混淆例5(多选)如图5所示装置中，cd杆光滑且原来静止当ab杆做如下哪些运动时，cd杆将向右移动()图5A向右匀速运动B向右加速运动C向左加速运动 D向左减速运动答案BD解析ab杆向右匀速运动，在ab杆中产生恒定的电流，该电流在线圈L1中产生恒定的磁场，在L2中不产生感应电流，所以cd杆不动，故A错误；ab杆向右加速运动，根据右手定则知，在ab杆上产生增大的由a到b的电流，根据安培定则，在L1中产生方向向上且增强的磁场，该磁场向下通过L2，由楞次定律，cd杆中的电流由c到d，根据左手定则，cd杆受到向右的安培力，向右运动，故B正确；同理可得C错误，D正确学科素养本题通过对ab杆的各种运动情况进行分析，利用楞次定律或右手定则判断出ab杆中感应电流的方向，再利用安培定则确定L1、L2中磁场方向，然后利用楞次定律确定cd杆中电流方向，最后利用左手定则判断cd杆所受安培力方向，从而判断出cd杆的运动情况，这样的综合分析，较好地体现了“科学思维”的核心素养1(楞次定律的重要结论)如图6甲所示，有一闭合导线环，磁场方向垂直于环面向里，当磁感应强度随时间按如图乙所示规律变化时，顺着磁场方向看，导线环中感应电流的方向是()图6A一直顺时针B一直逆时针C先顺时针后逆时针D先逆时针后顺时针答案D解析由题图乙可知，0t0内，穿过导线环中的磁通量增加，由楞次定律的结论“增反减同”可知，感应电流产生的磁场方向垂直环面向外，所以感应电流方向为逆时针；同理可得t02t0内感应电流方向为顺时针，D正确2(楞次定律的重要结论)如图7所示，水平放置的光滑杆上套有A、B、C三个金属环，其中B接电源在接通电源的瞬间，A、C两环()图7A都被B吸引B都被B排斥CA被吸引，C被排斥DA被排斥，C被吸引答案B解析在接通电源的瞬间，通过B环的电流从无到有，电流产生的磁场从无到有，穿过A、C两环的磁通量从无到有，A、C两环产生感应电流，由楞次定律可知，感应电流阻碍原磁通量的增加，A、C两环都被B环排斥而远离B环，故A、C、D错误，B正确3(楞次定律的重要结论)(多选)如图8所示，光滑固定导轨m、n水平放置，两根导体棒p、q平行放于导轨上，形成一个闭合回路，当一条形磁铁从高处下落接近回路时(不计空气阻力)()图8Ap、q将互相靠拢Bp、q将互相远离C磁铁的加速度仍为gD磁铁的加速度小于g答案AD解析当磁铁下落接近回路的过程中，穿过回路的磁通量增加，根据楞次定律的结论“增缩减扩”，可知p、q将互相靠拢；利用“来拒去留”可知磁铁受到向上的阻力，磁铁的加速度小于g，A、D正确4(“三定则一定律”的综合应用)(多选)如图9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在外力的作用下运动时，MN在磁场力的作用下向右运动，则PQ所做的运动可能是()图9A向右加速运动B向左加速运动C向右减速运动D向左减速运动答案BC解析当PQ向右运动时，用右手定则可判定PQ中感应电流的方向是由QP，由安培定则可知穿过L1的磁场方向是自下而上的；若PQ向右加速运动，则穿过L1的磁通量增加，用楞次定律可以判断流过MN的感应电流是从NM的，用左手定则可判定MN受到向左的安培力，将向左运动，选项A错误；若PQ向右减速运动，流过MN的感应电流方向、MN所受的安培力的方向均将反向，MN向右运动，所以选项C正确；同理可判断选项B正确，选项D错误1为了测量列车运行的速度和加速度大小，可采用如图1甲所示的装置，它由一块安装在列车车头底部的强磁体和埋设在轨道地面的一组线圈及电流测量记录仪组成(电流测量记录仪未画出)当列车经过线圈上方时，线圈中产生的电流被记录下来，P、Q为接测量仪器的端口若俯视轨道平面磁场垂直地面向里(如图乙)，则在列车经过测量线圈的过程中，流经线圈的电流方向为()图1A始终逆时针方向B先顺时针方向，再逆时针方向C先逆时针方向，再顺时针方向D始终顺时针方向答案C解析在列车经过线圈的上方时，由于列车上的强磁体在线圈处的磁场的方向向下，所以线圈内的磁通量方向向下，磁通量先增大后减小，根据楞次定律可知，线圈中的感应电流的方向为先逆时针方向，再顺时针方向，故选C.2如图2所示，老师做了一个物理小实验让学生观察：一轻质横杆两侧各固定一金属环，横杆可绕中心点自由转动，老师拿一条形磁铁插向其中一个小环，后又取出插向另一个小环，同学们看到的现象是()图2A磁铁插向左环，横杆发生转动B磁铁插向右环，横杆发生转动C无论磁铁插向左环还是右环，横杆都不发生转动D无论磁铁插向左环还是右环，横杆都发生转动答案B解析左环没有闭合，在磁铁插入过程中，不产生感应电流，故横杆不发生转动右环闭合，在磁铁插入过程中，产生感应电流，横杆将发生转动，故B正确3如图3所示，MN是一根固定在光滑水平面上的通电细长直导线，电流方向如图所示，今将一矩形金属线框abcd放在导线上，ab边平行于MN，让线框的位置偏向导线的左边，两者彼此绝缘，当导线上的电流突然增大时，线框整个受力为()图3A受力向右 B受力向左C受力向上 D受力为零答案A解析金属线框放在导线MN上，导线中电流产生磁场，根据安培定则判断可知，线框左右两侧磁场方向相反，线框左侧的磁通量大于线框右侧的磁通量，当导线中电流增大时，穿过线框的磁通量增大，线框产生感应电流，根据楞次定律可知，感应电流的磁场要阻碍原磁通量的变化，则线框将向使磁通量减小的方向运动，即向右移动，故A正确，B、C、D错误4如图4所示，粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线AB正上方由左向右快速经过时，若线圈始终不动，则关于线圈受到的支持力N及在水平方向运动趋势的正确判断是(重力加速度为g)()图4AN先小于mg后大于mg，运动趋势向左BN先大于mg后小于mg，运动趋势向左CN先小于mg后大于mg，运动趋势向右DN先大于mg后小于mg，运动趋势向右答案D解析条形磁铁从线圈中线AB正上方由左向右运动的过程中，线圈中的磁通量先增大后减小，根据楞次定律的“来拒去留”可知，线圈先有向下和向右运动的趋势，后有向上和向右运动的趋势，故线圈受到的支持力先大于重力后小于重力，运动趋势向右，故选D.5.如图5所示，一个有弹性的金属线圈被一根橡皮绳吊于通电直导线的正下方，直导线与线圈在同一竖直面内，当通电直导线中电流增大时，金属线圈的面积S和橡皮绳的长度l将()图5AS增大，l变长 BS减小，l变短CS增大，l变短 DS减小，l变长答案D解析当通电直导线中电流增大时，穿过金属线圈的磁通量增大，金属线圈中产生感应电流，根据楞次定律，感应电流要阻碍原磁通量的增大：一是用缩小面积的方式进行阻碍，二是用远离直导线的方式进行阻碍，故D正确6(多选)绕有线圈的铁芯直立在水平桌面上，铁芯上套着一个铝环，线圈与电源、开关相连，如图6所示线圈上端与电源正极相连，闭合开关的瞬间，铝环向上跳起则下列说法中正确的是()图6A若保持开关闭合，则铝环不断升高B若保持开关闭合，则铝环停留在跳起后的某一高度C若保持开关闭合，则铝环跳起到某一高度后将回落D如果电源的正、负极对调，观察到的现象不变答案CD7(多选)如图7所示，在水平面上有一固定的导轨，导轨为U形金属框架，框架上放置一金属杆ab，不计摩擦，在竖直方向上有匀强磁场，则()图7A若磁场方向竖直向上并增强时，杆ab将向右移动B若磁场方向竖直向上并减弱时，杆ab将向右移动C若磁场方向竖直向下并增强时，杆ab将向右移动D若磁场方向竖直向下并减弱时，杆ab将向右移动答案BD解析不管磁场方向竖直向上还是竖直向下，当磁感应强度增大时，回路中磁通量增大，由楞次定律知杆ab将向左移动，反之，杆ab将向右移动，选项B、D正确8如图8所示，条形磁铁从高h处自由下落，中途穿过一个固定的空心线圈，开关S断开时，至落地用时t1，落地时速度为v1；S闭合时，至落地用时t2，落地时速度为v2.则它们的大小关系正确的是()图8At1t2，v1v2Bt1t2，v1v2Ct1t2，v1v2Dt1v2答案D解析开关S断开时，线圈中无感应电流，对磁铁无阻碍作用，故磁铁自由下落，ag；当S闭合时，线圈中有感应电流，对磁铁有阻碍作用，故ag.所以t1v2，故D正确9如图9所示，A为水平放置的胶木圆盘，在其侧面均匀分布着负电荷，在A的正上方用绝缘丝线悬挂一个金属环B，使B的环面水平且与圆盘面平行，其轴线与胶木圆盘A的轴线OO重合，现使胶木圆盘A由静止开始绕其轴线OO按箭头所示方向加速转动，则 ()图9A金属环B的面积有扩大的趋势，丝线受到的拉力增大B金属环B的面积有缩小的趋势，丝线受到的拉力减小C金属环B的面积有扩大的趋势，丝线受到的拉力减小D金属环B的面积有缩小的趋势，丝线受到的拉力增大答案B解析胶木圆盘A由静止开始绕其轴线OO按箭头所示方向加速转动，形成环形电流，环形电流的大小增大，根据安培定则知，通过B的磁通量向下且增大，根据楞次定律，感应电流引起的效果阻碍原磁通量的增大，知金属环的面积有缩小的趋势，且有向上的运动趋势，所以丝线的拉力减小，故B正确，A、C、D错误10.如图10所示，通电螺线管两侧各悬挂一个小铜环，铜环平面与螺线管截面平行，当开关S接通瞬间，两铜环的运动情况为()图10A同时向两侧推开B同时向螺线管靠拢C一个被推开，一个被吸引，但因电源正负极未知，无法具体判断D同时被推开或同时向螺线管靠拢，但因电源正负极未知，无法具体判断答案A解析开关S接通瞬间，小铜环中磁通量从无到有增加，根据楞次定律，感应电流的磁场要阻碍磁通量的增加，则两环将同时向两侧推开，故A正确11如图11所示，两个相同的轻质铝环套在一根水平光滑绝缘杆上，当一条形磁铁向左运动靠近两环时，两环的运动情况是 ()图11A同时向左运动，间距变大B同时向左运动，间距变小C同时向右运动，间距变小D同时向右运动，间距变大答案B解析磁铁向左运动，穿过两环的磁通量都增加，根据楞次定律，感应电流的磁场将阻碍原磁通量的增加，所以两环都向左运动另外，两环产生的感应电流方向相同，依据安培定则和左手定则可以判断两个环之间是相互吸引的，所以选项A、C、D错误，B正确12(2017全国卷)如图12所示，在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨，导轨平面与磁场垂直金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS，一圆环形金属线框T位于回路围成的区域内，线框与导轨共面现让金属杆PQ突然向右运动，在运动开始的瞬间，关于感应电流的方向，下列说法正确的是()图12APQRS中沿顺时针方向，T中沿逆时针方向BPQRS中沿顺时针方向，T中沿顺时针方向CPQRS中沿逆时针方向，T中沿逆时针方向DPQRS中沿逆时针方向，T中沿顺时针方向答案D解析金属杆PQ突然向右运动，由右手定则可得，金属杆PQ中的感应电流方向由Q到P，则PQRS中感应电流方向为逆时针方向PQRS中感应电流产生垂直纸面向外的磁场，故环形金属线框T中为阻碍此变化，会产生垂直纸面向里的磁场，则T中感应电流方向为顺时针方向，D正确13(2017南通中学高二上学期期中)如图13所示，圆形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成闭合回路若将滑动变阻器的滑片P向下滑动，下列表述正确的是()图13A线圈a对水平桌面的压力N将增大B穿过线圈a的磁通量变小C线圈a有扩张的趋势D线圈a中将产生顺时针方向的感应电流(俯视)答案A解析滑动变阻器滑片向下移动，接入电路的电阻减小，电流增大；a中磁通量增大，a线圈有收缩的趋势，B、C错误；根据楞次定律判断a中产生逆时针方向的感应电流(俯视)，a有远离螺线管的趋势，a对桌面的压力增大，A正确，D错误14.(多选)AOC是光滑的直角金属导轨，AO沿竖直方向，OC沿水平方向，ab是一根靠立在导轨上的金属直棒(开始时b离O点很近)，如图14所示它从静止开始在重力作用下运动，运动过程中a端始终在AO上，b端始终在OC上，直到ab完全落在OC上，整个装置放在一匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，则ab棒在运动过程中()图14A感应电流方向始终是baB感应电流方向先是ba，后变为abC所受安培力方向垂直于ab向上D所受安培力方向先垂直于ab向下，后垂直于ab向上答案BD解析ab棒下滑过程中，穿过闭合