讲义-安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的综合应用

1、中小学1对1课外辅导专家龙文教育学科教师辅导讲义教师：学生： 时间:年月日段课题安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的综合应用专题复习 安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的综合应用在选择题中，近两年的理综考试的知识点分布都比较稳定，力学和电学的内容共有四道题，可能是两道力学, 两道电学，或者是力电综合的题目，而有关电磁学内容的选择题必定会涉及到安培定则、左手定则、右手定则、 楞次定律这些规律的使用，所以我们务必要弄清楚它们的区别，熟练掌握应用它们的步骤（1）安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律应用于不同的现象：基本现象应用的定则或定律运动电荷、电流产生的磁场安培定则磁场对运动电荷、电流

2、的作用（安培 力）左手定则电 磁感 应部分导体做切割磁感线运动右手疋则闭合电路磁通量变化楞次定律（2）右手定则与左手定则区别：抓住“因果关系”分析才能无误.“因电而动”一一用左手，“力”字的最后一笔向左钩，可以联想到左手定则用来判断安培力！“因动而电”一一用右手；“电”字的最后一笔向向右钩，可以联想到右手定则用来判断感应电流方向，（3）楞次定律中的因果关联楞次定律所揭示的电磁感应过程中有两个最基本的因果联系，一是感应磁场与原磁场磁通量变化之间的阻碍与被阻碍的关系，二是感应电流与感应磁场间的产生和被产生的关系抓住“阻碍”和“产生”这两个因果关联点是应用楞次定律解决物理问题的关键 （4）运用楞次定

3、律处理问题的思路判断感应电流方向类问题的思路运用楞次定律判定感应电流方向的基本思路可归结为：“一原、二感、三电流”，即为： 明确原磁场：弄清原磁场的方向及磁通量的变化情况 确定感应磁场：即根据楞次定律中的”阻碍"原则，结合原磁场磁通量变化情况，确定出感应电流产生的感应磁场的方向：原磁通量增加，则感应磁场与原磁场方向相反；原磁通量减少，则感应磁场与原磁场方向相同“增反减同” 判定电流方向：即根据感应磁场的方向，运用安培定则判断出感应电流方向（见例1）判断闭合电路（或电路中可动部分导体）相对运动类问题的分析策略在电磁感应问题中， 有一类综合性较强的分析判断类问题，主要讲的是磁场中的闭合电

4、路在一定条件下产生了感应电流，而此电流又处于磁场中，受到安培力作用，从而使闭合电路或电路中可动部分的导体发生了运动对其运动趋势的分析判断可有两种思路：常规法：楞次定律】宀立宀据原磁场（B原方向及情况确定感应磁场（B感方向）'判断感应电流（I感方中小学1对1课外辅导专家向）导体受力及运动趋势 .效果法由楞次定律可知，感应电流的“效果”总是阻碍引起感应电流的“原因”，深刻理解“阻碍”的含义.据"阻碍"原则，可直接对运动趋势做出判断，更简捷、迅速判断自感电动势的方向类问题感应电流的效果总是阻碍原电流变化 （自感现象）一一当自感线圈的电流增大时，感应电流阻碍“原电流”的增大

5、，所以感应电流与原电流的方向相反；当自感线圈的电流减小时，感应电流阻碍“原电流”的减小，则感应电 流与原电流的方向相同！判断感应电动势的思路为：楞次定律；据原电流（I原方向及I原的变化情况）它.:i*确定感应电流I感的方向（“增反减同”）电流从电动势的正极流判断感应电动势的方向3龙文教育教务管理部#龙文教育教务管理部解题范例：例1 （1996年全国，3）一平面线圈用细杆悬于 P点，开始时细杆处于水平位置，释放后让它在如图16-3所示的匀强磁场中运动，已知线圈平面始终与纸面垂直，当线圈第一次通过位置I和位置H时，顺着磁场的方向看去，线圈中的感应电流的方向分别为（）图 16-3要求有较强的空间A

6、.逆时针方向；逆时针方向B .逆时针方向；顺时针方向C .顺时针方向；顺时针方向D .顺时针方向；逆时针方向解析：考查对楞次定律的理解应用能力及逻辑推理能力, 想象能力！线圈第一次经过位置I时，穿过线圈的磁通量增加，由楞次定律“增反减同”原则，线圈中感应电流的磁场方 向向左，根据右手定则，顺着磁场看去，感应电流的方向为逆时针方向当线圈第一次通过位置n时，穿过线圈的磁通量减小，由楞次定律“增反减同”原则，线圈中感应电流的磁场 方向向右，可判断出感应电流为顺时针方向，故选项B正确.领悟：按照“一原、二感、三电流”的步骤进行思考，同时注意“还原”线圈、磁场和感应电流方向的空间位 置关系！假想你自己身

7、处在磁场当中，视线与磁感线同向， 线圈就在你的面前运动！一一这就是空间想像能力了！例2如图16-4甲所示，通电螺线管与电源相连，与螺线管同一轴线上套有三个轻质闭合铝环，b在螺线管中央，a在螺线管左端，c在螺线管右端.当开关S闭合时，若忽略三个环中感应电流的相互作用，则（）A . a向左运动，c向右运动，b不动B . a向右运动，c向左运动，b不动C. a、b、c都向左运动D . a、b、c都向右运动解析：此题是楞次定律、安培定则、 应用问题，要善于查找现象间的因果关系，即感应磁场与原磁通量变化之间的阻碍与被阻碍关系；感应电流与感 应磁场间的产生和被产生的关系；只有找到先行现象和后继现象间的关联

8、点，才能顺利的做出推理判断内坏対崛b、c中的磁通量 极在右的条形 合磁通，如图1 所以合磁通向首先应弄清楚，当开关S闭合时，由通电螺线管的电流所产生的磁场在铝环 a、 变化情况.根据安培定则可知，通电后，该螺线管的磁场等效为一个N极在左、S磁铁的磁场（如图16-4乙所示），当开关S闭合时，向左通过各铝环的磁通量 （为 所示.螺线管内部的磁感线最密，方向向左；螺线管外面的磁感线疏，方向向右，4龙文教育教务管理部中小学1对1课外辅导专家念龙文教育左）突然增大然后，由于向左通过各铝环的磁通量突然增大，根据楞次定律“增反减同”原则可知，各铝环的感应磁场方向 必然与螺线管的磁场方向相反而向右接着，运用安

9、培定则可确定，各铝环的感应电流方向如图16-4乙所示，从左向右看均为顺时针方向最后，根据图16-4丙所提供的感应电流和原磁场的分布情况，运用左手定则可判定a、b、c三个铝环所受的安培力分别如图16-4丙所示，于是a受安培力Fa作用，向左运动，c环受安培力Fc作用，向右运动，而由b环受力的对称性可知，b环所受的安培力Fb合力为零，b环仍然静止因此正确答案为选项 A.领悟：左手定则、右手螺旋定则（即安培定则）、右手定则和楞次定律的应用是高考必须掌握的，像这道题就考查了其中的三个， 要求能够熟练掌握并能够综合应用这些定则！特别是楞次定律的应用， 要注意步骤和方法!例3如图2所示，闭合线圈上方有一竖直

10、放置的条形磁铁，磁铁的N极朝下运动时（但未插入线圈内部），（）A 线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互吸引B 线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互排斥C.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互吸引D 线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互排斥解析：解法一：按照“一原、二感、三电流”的步骤：首先，线圈中的原磁场方向向下，磁铁N极靠近，故线圈的磁通量增加；然后，根据楞次定律，感应磁场要“阻碍”原磁通量的增加，所以感应磁场最后，用安培定则，可以判断感应电流的方向与图中的箭头方向相同把产生感应电流后的螺线管等效为一个条形磁铁，其N极与

11、条形磁铁的 N极与线圈相互排斥！所以 B选项正确解法二：根据楞次定律可知，感应电流的“效果”总是阻碍引起感应电流的“原因” 线圈产生感应电流后，其效果是阻碍线圈的靠近！所以它们之间是相互排斥的关系下当磁铁向由此又可以知道线圈可以等效为一个条形磁铁，且其上端为图2的方向向上！相对，所以磁铁，原因是条形磁铁的靠近,N极，与上面的磁铁N极相对，再由安培定则就#龙文教育教务管理部中小学1对1课外辅导专家#龙文教育教务管理部中小学1对1课外辅导专家可以判断出感应电流的方向与图中箭头的方向相同领悟：准确理解楞次定律中“阻碍”的含义，根据“效果”阻碍“原因”的结论，能够快速解决闭合回路或磁 铁相对运动的问题

12、领悟：考查右手定则和图象的应用能力，同时注意求导体棒有效切割长度的方法!例4 一直升飞机停在南半球的地磁极上空.该处地磁场的方向竖直向上，磁感应强度为B.直升飞机螺旋桨叶#龙文教育教务管理部中小学1对1课外辅导专家#龙文教育教务管理部中小学1对1课外辅导专家片的长度为I，螺旋桨转动的频率为f,顺着地磁场的方向看螺旋桨，螺旋桨按顺时针方向转动.螺旋桨叶片的近#龙文教育教务管理部中小学1对1课外辅导专家* Be表示每个轴端为a，远轴端为b,如图所示.如果忽略a到转轴中心线的距离，用 叶片中的感应电动势，则（）2A £ = n fl B，且a点电势低于 b点电势B £= 2n f

13、|2B，且a点电势低于 b点电势C £ = n fI2B，且a点电势高于b点电势2D £= 2 n fIB,且a点电势高于 b点电势解析：扇叶转动切割磁感线产生感应电动势，根据转动切割模型有：0 +« IE = Bl, co = 2n f ,2每个扇叶上的电动势为：e = n fI2B顺着地磁场的方向看螺旋桨，螺旋桨按顺时针方向转动 （类比于我们抬头看天花板上的吊扇，吊扇的扇叶在按顺时针方向转动！）假想扇叶中有感应电流（实际上没有，因为没有形成闭合回路），根据右手定则，可以判断出I龙煌育1教帼对1感应电流的方向为：b.将每片扇叶等效为一电源，根据“电流由电源的正极

14、流出 负极，所以a点电势低于b点电势！故A选项正确！，可知b为感应电动势的正极，a为感应电动势的领悟：要善于把题目描述的物理情景进行还原，尽量发挥你的空间想像能力，然后利用我们熟悉的模型与之类比，对照，就能够找出解题的相关知识！在电磁感应中判断电势高低， 我们通常采用的方法就是把等效为电源， 然后根据“电流由电源的正极流出” 来确定各点电势的高低！ 熟记导体棒转动切割模例5图3中两条平行虚线之间存在匀强磁场，虚线间的距离为I，磁场方向里.abed是位于纸面内的梯形线圈，ad与be间的距离也为I. t=0时刻，be向垂直纸面 边与磁场区 穿过磁场区 感应电流I随域边界重合（如图）.现令线圈以恒定

15、的速度 v沿垂直于磁场区域边界的方向 域.取沿acta的感应电流为正，则在线圈穿越磁场区域的过程中， 时间t变化的图线可能是（）7龙文教育教务管理部中小学1对1课外辅导专家#龙文教育教务管理部中小学1对1课外辅导专家#龙文教育教务管理部中小学1对1课外辅导专家h1-HIF有效长度 右手定则 反.效长度仍 由右手定 相同.象每年必解析：线框进入磁场的过程中，切割磁感线的导体棒的 逐渐增大（如图 4）: E= Blv，故感应电流逐渐增大，根据 知，感应电流的方向为 aT d t ct b t a,与规定的正方向相 线框穿出磁场的过程中，切割磁感线的导体棒的有 然是逐渐增大的（如题5） : E= B

16、l ' v,故感应电流逐渐增大, 则知感应电流的方向为：aT bT ct dT a，与规定的正方向综上所述，选项B的图象正确！领悟：高考非常强调对图象的理解和应用能力，所以图尸/.考，我们要能够熟练的运用图象语言去表达各种不同的物理规律：如v-1图象、象、F t图象、F a图象、U I图象等.针对性训练:1.（2004年全国卷W, 15）如图10-4所示，在xw 0的区域内存在匀强磁场，磁场的方向垂直于 xy平面（纸面）向里.具有一定电阻的矩形线框abed位于xy平面内，线框的 ab边与y轴重合.令线框从t= O的时刻起由静止开始沿x轴正方向做匀加速运动，则线框中的感应电流 1（取逆时

17、针方向的电流为正）随时间t的变化图线I-t图 可能是图10-5中的哪一个（）8龙文教育教务管理部教厕对1中小学1对1课外辅导专家9龙文教育教务管理部-教厕对1中小学1对1课外辅导专家ADXXXdXXXX2.导体.(A.B.C.D.a 10-5（2002年新课程，20）图10-12有匀强磁场垂直于导轨所在平面, ）当当当当AB不动而CD向右滑动时,中MN GH为平行导轨，方向如图用I表示回路中的电流AB CD为跨在导轨上的两根横杆，导轨和横杆均为I工O且沿顺时针方向AB向左、CD向右滑动且速度大小相等时，1=0AB CD都向右滑动且速度大小相等时，I=OAB CD都向右滑动，且 AB速度大于CD

18、时，I丰O且沿逆时如图所示，内壁光滑的塑料管弯成的圆环平放在水平桌面上， 置处于竖直向下的磁场中，当磁场突然增大时，小球将A.沿顺时针方向运动B.沿逆时针方向运动C .在原位置附近往复运动D .仍然保持静止状态3.M针方向负电小球，整个装4.如图所示，是氢原子中电子绕核做快速的圆周运动（设为逆时针）的示意图，电子绕核运动，可以等效为环 形电流，设此环形电流在通过圆面并垂直于圆面的轴线上某一点P处产生的磁感B,现在沿垂直于圆轨平面的方向加一磁感强度为B0的外磁场，这时电子轨道半的速度发生了变化，若用B表示此时环形电流在 P点产生的磁感强度的大小，A.垂直于纸面向里时，C.垂直于纸面向外时，5.

19、如图甲所示，abed为导体做成的框架，回路的总电阻为 R.整个装置放在垂直于框架平面的变化磁场中，磁场的磁感应强度 所示（设图甲中B的方向为正方向）.若PQ始终静止，关 框架间的摩擦力在 0ti时间内的变化情况，有如下判断： 大；一直减小；先减小后增大；先增大后减小.以力变化情况的判断可能的是（A .B .6. 在水平放置的光滑绝缘杆B2> BB?< B强度的大小为 径没有变，而它 则当B）的方向B.垂直于纸面向里时，B2< BD.其平面与水平面成 B角质量为m的导体棒PQ与ad、be接触良好， B随时间t变化情况如图乙 于PQ与一直增 上对摩擦）C.D .ab上，挂在两个金

20、属环 MQ£甲K *算，一 一尸!.応亠一丿套在一个通电密绕长螺线管的中部，如图所示，螺线管中部区域的管外 略；当变阻器的滑动接头向左移动时，两环将怎样运动（A .两环一起向左移动C .两环互相靠近B .两环一起向右移动D .两环互相离开7如图所示，电路中除电阻R外，其余电阻均不计，足够长的导电轨且光滑，金属棒MN水平放在导轨上，磁场方向如图所示，当开关S闭合道水平放置后，下歹U关和N,两环 磁场可以忽10龙文教育教务管理部-教厕对1中小学1对1课外辅导专家于能量转化的描述正确的是（）A.电源输出的能量等于 MN所获得的动能B 导体MN从开始到运动稳定，电源输出的能量等于，电阻R所产

21、生的热量C 导体MN运动稳定后，电源不再输出能量D 导体8如图， 变压器，理想变压器的输出端接电阻元件 在水平金属杆部分加一竖直向上的匀强磁场，则下列说法正确的 IL、lc均为有效值，L为非纯电感元件）（）ab棒匀速运动，则 I rm 0、I占0、I c=0 ab棒匀速运动，则 I r=0、I l=0、I c=0ab棒在某一中心位置两侧做简谐振动，则I rm 0、ab棒匀加速运动，则 I rm 0、I lm 0、I c=0MN运动稳定后，电源输出的能量等于导体MN的动能和电阻 R产生的热量之和MN和PQ为两光滑的电阻不计的水平金属导轨，N QR、电感元件L、A.B.C.D.若 若 若 若电容元 M? NX?i Q.I lM 0、I cM 0接理想 件c。今是（IR、矩形导线框abcd放在匀强磁场中，磁感线方向与.t = 09.直，磁感应强度 B随时间变化的图像如图甲所示强度的方向垂直于纸面向里 在04s时间内，线框的ab 变化的图像（力的方向规定以向左为