2017-2018学年高中物理第四章电磁感应习题课楞次定律的应用学案新人教版选修3-2

1、习题课楞次定律的应用目标定位1.应用楞次定律判断感应电流的方向2 理解安培定则、左手定则、右手定则和楞次定律的区别一、楞次定律的基本应用知识梳理-1. 楞次定律感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化 _ .2. 应用楞次定律判断感应电流方向的一般步骤(1)明确所研究的闭合电路，判断原磁场的方向;判断闭合电路内原磁场的磁通量的变化情况；(3) 由楞次定律判断感应电流的磁场方向;(4) 由安培定则根据感应电流的磁场方向，判断出感应电流的方向典例精析-例 1】如图 1 所示，一水平放置的矩形闭合线框abed在细长磁铁的 N 极附近竖直下落，保持be边在纸外，ad边

2、在纸内，由图中位置I经过位置n到位置川，位置I和位置川都很接近位置n,这个过程中线框的感应电流()A. 沿abed流动2B. 沿deba流动C.先沿abed流动，后沿deba流动D. 先沿deba流动，后沿abed流动解析由条形磁铁的磁场可知，线框在位置n时穿过闭合线框的磁通量最少，为零，线框从位置I到位置n,从下向上穿过线框的磁通量在减少， 线框从位置n到位置川， 从上向下穿 过线框的磁通量在增加，根据楞次定律可知感应电流的方向是abed.答案 A厂I总结提升I-）感应电流的磁场，总是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，感应电流的磁场与原磁场方向相反2 当

3、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”.二、楞次定律的拓展应用典例精折-【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.无法判定解析本题可用两种方法来解决：方法 1:画出磁铁的磁感线分布，如图甲所示，当磁铁向铜环运动时，穿过铜环的磁通量增加，由楞次定律判断出铜环中的感应电流方向如图甲所示.分析铜环受安培力作用而运动时，可把铜环中的电流等效为多段直线电流元取上、下两小段电流元作为研究对象由左手定则确定两段电流元的受力，由此可推断出整个铜环所受合力向右，则A 选项正确甲乙方法 2（等效法）：磁铁

4、向右运动，使铜环产生的感应电流可等效为图乙所示的条形磁铁，两 磁铁有排斥作用，故A 正确答案 A3厂I总结提升I-导体与磁场相对运动产生电磁感应现象时，产生的感应电流的导体受到磁场的安培力，这个安培力会“阻碍”相对运动，口诀记为“来拒去留”.例 3 如图 3 所示，在载流直导线近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，在导轨上有两可自由滑动的导体ab和cd.当载流直导线中的电流逐渐增强时，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C.ab和cd相向运动，相互靠近D.ab和cd相背运动，相互远离解析 由于ab和cd电流方向相反，所以两导体运动

5、方向一定相反，排除选项A、B；当载流直导线中的电流逐渐增强时，穿过闭合回路的磁通量增加，根据楞次定律，感应电流总是阻碍穿过回路磁通量的变化，所以两导体相互靠近， 减小面积，达到阻碍磁通量增加的目的，故选 C.答案 C厂I总结提升I-当闭合电路中有感应电流产生时，闭合电路的各部分导体就会受到安培力作用，会使闭合电路的面积有变化（或有变化趋势）.（1）若原磁通量增加，则通过减小有效面积起到阻碍的作用（2）若原磁通量减少，则通过增大有效面积起到阻碍的作用口诀记为“增缩减扩”.温馨提示：本方法适用于磁感线单方向穿过闭合回路的情况例 4 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

6、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 4 所示的电路中，其中R为滑动变阻器，Ei和E2为直流电源，S 为单刀双掷开关，下列情况中，可观测到N向左运动的是（）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端移动时解析 金属环N向左运动，说明穿过N的磁通量在减少，说明线圈M中的电流在减少，只有 选项 C 符合.答案 C厂I总结提升I- 发生电磁感应现象时，通过什么方式来“阻碍”原磁通量的变化要根据具体情况而定.可能是阻碍导体

7、的相对运动，也可能是改变线圈的有效面积，还可能是通过远离或靠近变化的磁 场源来阻碍原磁通量的变化，即：1 若原磁通量增加，则通过远离磁场源起到阻碍的作用2 若原磁通量减少，则通过靠近磁场源起到阻碍的作用口诀记为“增离减靠”.三、安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的区别典例精析-例 5 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(导体棒切割磁感线速度越大，感应电流越大)()解析ab匀速运动时，ab中感应电流恒定，Li中磁通量不变，穿过L2的磁通量不变，L2中 无感应电流产生，cd杆保持静止，A 不正确；ab向右加速运动时，L2中的磁通量向下增加，

8、 由楞次定律知L2中感应电流产生的磁场方向向上，故通过cd的电流方向向下，cd向右移动，B 正确；同理可得 C 错误，D 正确.A.向右匀速运动B.向右加速运动C.向左加速运动D.向左减速运动图 5图 75答案 BD厂I总结提升I-右手定则是楞次定律的特殊情况：1楞次定律的研究对象为整个闭合导体回路，适用于磁通量变化引起感应电流的所有情况2右手定则的研究对象为闭合导体回路的一部分，仅适用于一段导体在磁场中做切割磁感线运动2 区别安培定则、左手定则、右手定则的关键是抓住因果关系：1因电而生磁ITBT安培定则.判断电流周围磁感线的方向2因动而生电v、BTI感T右手定则.导体切割磁感线产生感应电流3

9、因电而受力I、BTF安T左手定则.磁场对电流有作用力对点检测自查自糾1.（楞次定律的基本应用）如图 6 所示，在一水平、固定的闭合导体圆环上方，有一条形磁铁（N 极朝上，S 极朝下）由静止开始下落，磁铁从圆环中穿过且不与圆环接触.关于圆环中感应电流的方向（从上向下看），下列说法正确的是（） N答案 C解析 取导体圆环为研究对象， 磁铁下落过程中原磁场方向是向上的，穿过圆环的磁通量先增加后减少，由楞次定律可判断出选项C 正确.2.（楞次定律的拓展应用）如图 7 所示，甲是闭合铜线框，乙是有缺口的铜线框， 丙是闭合的塑料线框，它们的正下方都放置一薄强磁铁，现将甲、乙、丙移至相同高度H处同时释放（各

10、线框下落过程中不翻转），则以下说法正确的是（）A.总是顺时针B.总是逆时针C.先顺时针后逆时针D.先逆时针后顺时针6A. 三者同时落地B. 甲、乙同时落地，丙后落地C. 甲、丙同时落地，乙后落地D. 乙、丙同时落地，甲后落地 答案 D解析 在下落过程中，闭合铜线框中产生感应电流，由“来拒去留”可知，答案选D.3.（楞次定律的拓展应用）如图 8 所示，一个有弹性的金属圆环被一根橡皮绳吊于通电直导线的正下方，直导线与圆环在同一竖直面内，当通电直导线中电流增大时，弹性圆环的面积S和橡皮绳的长度I将（）解析 当通电直导线中电流增大时， 穿过金属圆环的磁通量增加， 金属圆环中产生感应电流 根据楞次定律可

11、知， 感应电流要阻碍磁通量的增加： 一是用缩小面积的方式进行阻碍； 二是 用远离通电直导线的方式进行阻碍，故 D 正确.4.（楞次定律的拓展应用）（多选）如图 9 所示是某电磁冲击钻的原理图，若突然发现钻头M向右运动，则可能是（）图 9A. 开关 S 闭合瞬间B. 开关 S 由闭合到断开的瞬间C. 开关 S 已经是闭合的，滑动变阻器滑片P向左迅速滑动D. 开关 S 已经是闭合的，滑动变阻器滑片P向右迅速滑动答案 AC解析 当开关突然闭合时，左线圈上有了电流，产生磁场，而对于右线圈来说，磁通量增加, 产生感应电流，使钻头M向右运动，故 A 项正确；当开关 S 已经是闭合的时，只有左侧线圈 电流增

12、大才会导致钻A.S增大，I变长C.S增大，I变短答案 DB.S减小，I变短D.S减小，I变长图 87头M向右运动，故 C 项正确.5.（ “一定律三定则”的综合应用）如图 10 所示，导轨间的磁场方向垂直于纸面向里，当导 体棒MN在导轨上水平向右加速滑动时，正对电磁铁A的圆形金属环B中（导体棒切割磁感线8速度越大，感应电流越大）（）据安培定则知，电磁铁A的磁场方向水平向左，且大小逐渐增强，根据楞次定律知，B环中的感应电流产生的磁场方向水平向右，B被A排斥.D 正确，A、B、C 错误.题组训练解题纠偏题组一楞次定律的基本应用1.如图 1 所示，一根条形磁铁自左向右穿过一个闭合螺线管，则电路中（）

13、图 1A. 始终有感应电流自a向b流过电流表 GB. 始终有感应电流自b向a流过电流表 GC. 先有aHb方向的感应电流，后有bHa方向的感应电流D. 将不会产生感应电流答案 C解析 当条形磁铁进入螺线管时，闭合螺线管中的磁通量增加，当穿出时，磁通量减少，由楞次定律可知 C 正确.2.长直导线与矩形线框abed处在同一平面内静止不动， 如A.有感应电流，且B被A吸引B.无感应电流C.可能有，也可能没有感应电流D.有感应电流，且B被A排斥答案 D解析MN向右加速滑动，根据右手定则，MN中的电流方向从NHM且大小在逐渐变大，根9图 2 甲所示.长直导线中通以大小 和方向都随时间做周期性变化的电流，

14、it图象如图乙所示.规定沿长直导线方向向上的电流为正方向.关于最初一个周期内矩形线框中感应电流的方向，下列说法正确的是（）10m甲乙图 2A. 由顺时针方向变为逆时针方向B. 由逆时针方向变为顺时针方向C. 由顺时针方向变为逆时针方向，再变为顺时针方向D. 由逆时针方向变为顺时针方向，再变为逆时针方向答案 D解析 将一个周期分为四个阶段，对全过程的分析列表如下:时间段长直导线中电流线框中磁诵量感应电流的磁场感应电流的方向T0一4向上，逐渐变大向纸里、变大垂直纸面向外逆时针方向T T4 2向上，逐渐变小向纸里、变小垂直纸面向里顺时针方向T3T24向下，逐渐变大向纸外、变大垂直纸面向里顺时针方向3

15、T14向下，逐渐变小向纸外、变小垂直纸面向外逆时针方向看上表的最后一列，可知选项D 正确.题组二楞次定律的拓展应用3.如图 3 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 3A. 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 B11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

16、发生转动4.如图 4 所示， 一质量为m的条形磁铁用细线悬挂在天花板上，细线从一水平金属圆环中穿过.现将环从位置I释放，环经过磁铁到达位置n.设环经过磁铁上端和下端附近时细线的张 力分别为FTI和FT2,重力加速度大小为g,则（）图 4A.FTImg FT2mgB.FTimg FT2mg FT2mgD.FTimg答案 A解析当圆环经过磁铁上端时，磁通量增加，根据楞次定律可知磁铁要把圆环向上推，根据牛顿第三定律可知圆环要给磁铁一个向下的磁场力，因此有FTimg当圆环经过磁铁下端时，磁通量减少，根据楞次定律可知磁铁要把圆环向上吸，根据牛顿第三定律可知圆环要给磁铁一个向下的磁场力，因此有FT2mg所

17、以只有 A 正确.5.如图 5 所示,ab是一个可以绕垂直于纸面的轴0转动的闭合矩形导体线圈，当滑动变阻器R的滑片P自左向右滑动过程中，线圈ab将（）P1C二-电源R图 5A. 静止不动B. 逆时针转动C. 顺时针转动D. 发生转动，但因电源的极性不明，无法确定转动的方向答案 C解析 滑片P向右滑动过程中，电流增大，线圈处的磁场变强，磁通量增加，根据“阻碍” 含义，线圈12将阻碍磁通量增加而顺时针转动，故C 正确.136.如图 6 所示，粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线框.当一竖直放置的条形磁铁从线框中线AB正上方等高快速经过时，若线框始终不动，则关于线框受到的支持力FN及在水A.FN先

18、小于mg后大于mg运动趋势向左B.FN先大于mg后小于mg运动趋势向左C.FN先小于mg后大于mg运动趋势向右D.FN先大于mg后小于mg运动趋势向右 答案 D解析 条形磁铁从线框正上方由左向右运动的过程中，线框中的磁通量先增加后减少， 根据楞次定律的“来拒去留”可知， 线框先有向下和向右的趋势， 后有向上和向右的趋势； 故线 框受到的支持力先大于重力后小于重力，同时运动趋势向右故选 D.7.（多选）如图 7 所示，匀强磁场垂直于软导线回路平面，由于磁场发生变化，回路变为圆形，则磁场（）解析 对于导线回路来说，圆形面积最大，即由于磁场变化，导致导线回路面积变大， 根据 楞次定律“增缩减扩”，

19、可判断磁场在减弱， 可能是方向垂直软导线回路平面向外的磁场逐渐减弱也可能是方向垂直软导线回路平面向里的磁场逐渐减弱，选项C、D 对.8.（多选）如图 8 所示，在水平面上有一固定的 U形金属框架，框架上放置一金属杆ab,不平方向运动趋势的判断正确的是A.逐渐增强，方向向外C.逐渐减弱，方向向外B.逐渐增强，方向向里计摩擦，在竖直方向上有匀强磁场，则ab将向右移动ab将向右移动(14A. 若磁场方向竖直向上并增大时，杆B. 若磁场方向竖直向上并减小时，杆15C. 若磁场方向竖直向下并增大时，杆ab将向右移动D. 若磁场方向竖直向下并减小时，杆ab将向右移动答案 BD解析 不论磁场方向竖直向上还是

20、竖直向下，当磁感应强度增大时，回路中磁通量增加，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9.（多选）如图 9 所示，一根长导线弯曲成“n”形，通以直流电I，正中间用绝缘线悬挂一金属环C,环与导线处于同一竖直平面内.在电流I增大的过程中，下列判断正确的是（）A. 金属环中无感应电流产生B. 金属环中有逆时针方向的感应电流C. 悬挂金属环C的竖直线的拉力大于环的重力D.悬挂金属环C的竖直线的拉力小于环的重力答案 BC解析 二BS S不变，I增大，B增大，所以有感应电流产生，A 错误由楞次定律得，感应电流方向沿逆时针，B 正确由圆的上半部分B大于下半部分，所以安培力以

21、上半圆为主，I方向向左，B垂直纸面向里，F安方向向下，所以F拉=m叶F安，拉力大于重力，C 正确，D 错误10.如图 10 所示，光滑的水平桌面上放着两个完全相同的金属环a和b.当一条形磁铁的 N极竖直向下迅速靠近两环时，则（）A.a、b两环均静止不动B.a、b两环互相靠近C.a、b两环互相远离D.a、b两环均向上跳起答案 C图 9N图 1016当条形磁铁 N 极向下靠近两环时， 穿过两环的磁通量都增加，根据“增离减靠”可知两环将向两边运动，故C 选项正确.解析 据题意，由楞次定律可知,1711.（多选）如图 11所示，磁场垂直于纸面，磁感应强度在竖直方向均匀分布，水平方向非均匀分布.一铜制圆环用细线悬挂于0点，将圆环拉至位置a后无初速度释放，在圆环从a摆向b的过程中（）图 11A.感应电流方向先逆时针后顺时针再逆时针B. 感应电流的方向一直是逆时针C. 安培力方向始终与速度方向相反D. 安培力方向始终沿水平方向 答案 AD解析圆环从位置a无初速度释放，在到达磁场分界线之前，穿过圆环向里的磁感线条数增 加，根据楞次定律可知，圆环内感应电流的方向为逆时针，圆环经过磁场分界线时，穿过圆环向里的磁感线条数减少，根据楞次定律可知， 圆环内感应电流的方向为顺时针；圆环通过磁场分界线之后，穿过圆环向外的磁感线条数减少，根据楞次定律可知， 圆环内感应电流的方向为逆时针；因磁场在竖直方向分布