楞次定律的应用-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

第二章电磁感应专题提升楞次定律的应用学习目标1.进一步理解楞次定律,掌握楞次定律的几个推论。(科学思维)2.熟练应用安培定则、左手定则、右手定则和楞次定律分析有关综合问题。(科学思维)重难探究·能力素养全提升探究点一楞次定律的应用知识归纳1.对楞次定律的理解楞次定律研究的是引起感应电流的磁场和感应电流的磁场之间的关系。楞次定律中的“阻碍”是电磁感应现象遵循能量守恒定律的必然结果。2.楞次定律的四个推论(1)增反减同: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。当原磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场方向相反;当原磁通量减少时,感应电流的磁场与原磁场方向相同。口诀记为“增反减同”。(2)来拒去留:导体与磁场相对运动产生电磁感应现象时,产生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”。(3)增缩减扩: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的作用,会使闭合电路的面积有变化(或有变化趋势)。若原磁通量增加,通过减小有效面积起到阻碍作用;若原磁通量减少,则通过增大有效面积起到阻碍作用。口诀记为“增缩减扩”。(4)增离减靠:发生电磁感应现象时,还可以通过远离或靠近变化的磁场来阻碍磁通量的变化,即:若原磁通量增加,则通过远离磁场起到阻碍作用;若原磁通量减少,则通过靠近磁场起到阻碍作用。口诀记为“增离减靠”。典例剖析角度1“增离减靠”法的应用【例题1】

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,可观测到N向左运动的是(

)A.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C解析

根据题意知,圆环N向左运动,根据“增离减靠”原则知,线圈M上的磁场在减弱,流过M的电流在减小,故C正确。对点演练1.如图所示,绝缘水平面上有两个离得很近的导体环a、b。将条形磁体沿它们的正中竖直向下移动(不到达该平面),a

、b

的移动情况可能是(

)A.a

、b

将相互远离

B.a

、b

将相互靠近C.a

、b

将不动

D.无法判断A解析

条形磁体向下移动过程中B增大,所以穿过每个环的磁通量都有增大的趋势。由于面积不可改变,为阻碍磁通量增大,导体环会尽量远离条形磁体,所以a

、b

将相互远离。角度2“来拒去留”法的应用【例题2】

如图所示,当磁体突然向铜环运动时,铜环的运动情况是(

)A.向右运动B.向左运动C.静止不动D.不能判定A解析

磁体向铜环运动时,根据“来拒去留”,铜环产生的感应电流阻碍磁体与铜环间的相对运动,则铜环向右运动,故A正确。对点演练2.如图所示,一个闭合矩形金属线圈A与一根绝缘轻杆B相连,轻杆上端O点是一个固定转动轴,转动轴与线圈平面垂直,线圈静止时恰位于蹄形磁体的正中,线圈平面与磁感线垂直。现使线圈左右摆动,在摆动过程中,线圈所受磁场力的方向是(

)A.向左摆动过程中,受力方向向左;向右摆动过程中,受力方向向右B.向左摆动过程中,受力方向向右;向右摆动过程中,受力方向向左C.向左摆动过程中,受力方向先向左后向右;向右摆动过程中,受力方向先向右后向左D.向左摆动过程中,受力方向先向右后向左;向右摆动过程中,受力方向先向左后向右B解析

感应电流是由磁通量的变化引起的,而这个磁通量的变化是由线圈和磁场的相对运动引起的,故磁通量变化阻碍线圈和磁场的相对运动。为了阻碍相对运动,磁场对线圈的作用力方向一定和相对运动方向相反,即线圈向左摆动时,受力方向向右,向右摆动时,受力方向向左。角度3“增缩减扩”法的应用【例题3】

如图所示,光滑固定金属导轨M、N水平放置,两根导体棒P、Q平行放在导轨上,形成闭合回路。当一条形磁铁从上方向下迅速接近回路时,可动的两导体棒P、Q将(

)A.保持不动

B.相互远离C.相互靠近

D.无法判断C解析

四根导体组成闭合回路,当磁铁迅速接近回路时,穿过回路的磁通量增加,闭合回路中产生感应电流,感应电流将阻碍原磁通量的增加,回路面积减小,得到的结论是P、Q相互靠近,选项C正确。探究点二“三定则一定律”的综合应用知识归纳“三定则一定律”的应用技巧

基本现象应用的定则或定律运动电荷、电流产生磁场安培定则磁场对运动电荷、电流有作用力左手定则电磁感应部分导体做切割磁感线运动右手定则闭合回路磁通量变化楞次定律特别提示

左手定则、右手定则和安培定则有时容易混淆,有人从判断的结果加以区分,总结为左判“力”,右判“电”,安培定则“磁感线”。典例剖析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BD【例题4】

(多选)如图所示装置中①,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②(导体棒切割磁感线速度越大,感应电流越大③)(

)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,可知在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,在cd杆上产生由c到d的感应电流,根据左手定则,cd杆受到向右的安培力,cd杆将向右运动,故B正确;同理可得C错误,D正确。教你析题

读取题干获取信息①两线圈中的磁场方向相反②cd杆中的电流由c到d③ab杆的速度大小变化情况和感应电流大小变化情况的关系教你破题

cd杆中电流的方向根据运动方向和左手定则判断

L2线圈中感应电流的磁场方向根据cd杆中的电流方向和右手螺旋定则判断L1线圈中电流方向由增反减同和右手螺旋定则分增大和减小两种情况判断由右手定则判断ab杆的运动方向,由题给信息判断ab杆的加速和减速情况对点演练3.如图所示,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(说明:金属棒切割磁感线的速度越大,感应电流越大),则PQ所做的运动可能是(

)A.向右加速运动 B.向左匀速运动C.向右减速运动 D.向左减速运动C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Q→P,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,由楞次定律可以判断流过MN的感应电流方向是N→M,由左手定则可判定MN受到向左的安培力,将向左运动,A项错误。若PQ向右减速运动,流过MN的感应电流方向、感应电流所受的安培力的方向均将反向,MN向右运动,所以C项正确。同理可判断D项错误。PQ匀速运动时,MN中无感应电流,MN不受安培力作用,B项错误。学以致用·随堂检测全达标12341.(楞次定律的应用)如图所示,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(

)A.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,在安培力的作用下横杆将发生转动,故B正确。1234D2.(楞次定律的应用)(2025广东惠州高二期末)如图所示,在桌面上有一个静止铝环,O点为铝环的圆心,O点右侧有一个O'点,O'点在铝环内。在O'点正上方有一N极朝下的条形磁体,某时刻圆环中产生了图示方向的电流I,则此时(

)A.磁体竖直向上运动B.磁体水平向右运动C.铝环有向右运动的趋势D.铝环有收缩的趋势1234解析

根据右手螺旋定则可知感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相反,根据楞次定律可知,通过圆环的磁通量增加,条形磁体竖直向上运动或者水平向右运动会导致通过圆环的磁通量减少,故A、B错误;根据楞次定律可知,为了阻碍磁通量增加,铝环有向左运动和收缩的趋势,故C错误,D正确。12343.(“三定则一定律”的综合应用)如图所示,磁场方向垂直纸面向里,金属导轨EF、CD在竖直平面内垂直磁场平行放置,并通过绕在竖直铁芯上的导线连接,铁芯正上方有一水平放置的金属环,金属杆AB竖直放置,与导轨EF、CD垂直且始终接触良好,现突然用外力向右拉动金属杆AB,下列说法正确的是(

)A.AB中电流由A到B,金属环受到的安培力向上B.AB中电流由A到B,金属环受到的安培力向下C.AB中电流由B到A,金属环受到的安培力向上D.AB中电流由B到A,金属环受到的安培力向下C1234解析

金属杆AB向右运动,由右手定则可知,杆中电流由B到A;因穿过金属环的磁通量突然增加,根据楞次定律推论可知,金属环受到的安培力向上。故选C。12344.(楞次定律的应用)如图所示,固定长直导线中通有水平向左的恒定电流,导线的正上方用绝缘细线悬挂一金属圆环,静止时金属圆环中心位于B位置。将金属圆环的中心拉到A位置无初速度释放,金属圆环的中心运动到C位置后反向运动,已知金属圆环和长直导线始终在同一平面内,且细线始终处于张紧状态。则金属圆环从A位置运动到C位置的过程中,下列说法正确的是(

)A.圆环中没有感应电流产生B.圆环中感应电流先沿逆时针方向再沿顺时针方向C.圆环受到安培力的方向总是竖直向上D.不考虑空气对圆环和细线的阻力,圆环摆动幅度不变B1234解析

根据安培定则,通电直导线上方区域磁场方向垂直纸面向里,金属圆环从A位置运动到B位置的过程中,磁通量增大,根据楞次定律,感应电流的方向为逆时针,金属圆环从B位置运动到C位置的过程中,根