江蘇省江陰市成化高級中學高考物理 電磁感應現(xiàn)象 楞次定律復習學案.doc

第九章電磁感應學案44 電磁感應現(xiàn)象楞次定律一、概念規(guī)律題組圖11如圖1所示，通電直導線下邊有一個矩形線框，線框平面與直導線共面若使線框逐漸遠離(平動)通電導線，則穿過線框的磁通量將()a逐漸增大 b逐漸減小c保持不變 d不能確定2下列情況中都是線框在磁場中切割磁感線運動，其中線框中有感應電流的是()3某磁場磁感線如圖2所示，有一銅線圈自圖示a處落至b處，在下落過程中，自上向下看，線圈中感應電流的方向是()圖2a始終順時針 b始終逆時針c先順時針再逆時針 d先逆時針再順時針圖34如圖3所示，導線框abcd與通電直導線在同一平面內(nèi)，直導線通有恒定電流并通過ad和bc的中點，當線框向右運動的瞬間，則()a線框中有感應電流，且按順時針方向b線框中有感應電流，且按逆時針方向c線框中有感應電流，但方向難以判斷d由于穿過線框的磁通量為零，所以線框中沒有感應電流二、思想方法題組圖45如圖4所示，蹄形磁鐵的兩極間，放置一個線圈abcd，磁鐵和線圈都可以繞oo軸轉(zhuǎn)動，磁鐵如圖示方向轉(zhuǎn)動時，線圈的運動情況是()a俯視，線圈順時針轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速與磁鐵相同b俯視，線圈逆時針轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速與磁鐵相同c線圈與磁鐵轉(zhuǎn)動方向相同，但轉(zhuǎn)速小于磁鐵轉(zhuǎn)速d線圈靜止不動圖56如圖5所示，光滑固定導軌m、n水平放置，兩根導體棒p、q平行放置于導軌上，形成一個閉合回路，一條形磁鐵從高處下落接近回路時()ap、q將相互靠攏bp、q將相互遠離c磁鐵的加速度仍為gd磁鐵的加速度小于g一、楞次定律的含義及基本應用應用楞次定律判斷感應電流方向的步驟：(1)確定原磁場方向；(2)明確閉合回路中磁通量變化的情況；(3)應用楞次定律的“增反減同”，確定感應電流的磁場的方向(4)應用安培定則，確定感應電流的方向應用楞次定律的步驟可概括為：一原二變?nèi)兴穆菪鶕?jù)楞次定律的基本含義，按步就班解題一般不會出錯【例1】 (2009浙江17)如圖6所示，在磁感應強度大小為b、方向豎直向上的勻強磁場中，有一質(zhì)量為m、阻值為圖6r的閉合矩形金屬線框abcd用絕緣輕質(zhì)細桿懸掛在o點，并可繞o點擺動金屬線框從右側(cè)某一位置由靜止開始釋放，在擺動到左側(cè)最高點的過程中，細桿和金屬線框平面始終處于同一平面，且垂直紙面則線框中感應電流的方向是()aabcdabdcbadc先是dcbad，后是abcdad先是abcda，后是dcbad規(guī)范思維圖7針對訓練1某實驗小組用如圖7所示的實驗裝置來驗證楞次定律當條形磁鐵自上而下穿過固定的線圈時，通過電流計的感應電流的方向是()aagbb先agb，后bgacbgad先bga，后agb二、楞次定律拓展含義的應用感應電流的效果總是阻礙產(chǎn)生感應電流的原因具體有以下幾種情形：(1)當回路中的磁通量發(fā)生變化時，感應電流的效果是阻礙原磁通量的變化(2)當出現(xiàn)引起磁通量變化的相對運動時，感應電流的效果是阻礙導體間的相對運動，即“來時拒，去時留”(3)當閉合回路發(fā)生形變時，感應電流的效果是阻礙回路發(fā)生形變(4)當線圈自身的電流發(fā)生變化時，感應電流的效果是阻礙原來的電流發(fā)生變化【例2】 如圖8所示，粗糙水平桌面上有一質(zhì)量為m的銅質(zhì)矩形線圈當一豎直放置的條形磁鐵從線圈中線ab的正上方等高快速經(jīng)過時，若線圈始終不動，則關于線圈受到的支持力fn及在水平方向上的運動趨勢的判斷正確的是()圖8afn先小于mg后大于mg，運動趨勢向左bfn先大于mg后小于mg，運動趨勢向左cfn先小于mg后大于mg，運動趨勢向右dfn先大于mg后小于mg，運動趨勢向右規(guī)范思維針對訓練2如圖9所示，圖9通電螺線管置于閉合金屬環(huán)a的軸線上，當螺線管中電流i減小時()a環(huán)有縮小的趨勢以阻礙原磁通量的減小b環(huán)有擴大的趨勢以阻礙原磁通量的減小c環(huán)有縮小的趨勢以阻礙原磁通量的增大d環(huán)有擴大的趨勢以阻礙原磁通量的增大圖10針對訓練3(2010上海物理21)如圖10，金屬環(huán)a用輕繩懸掛，與長直螺線管共軸，并位于其左側(cè)，若變阻器滑片p向左移動，則金屬環(huán)a將向_(填“左”或“右”)運動，并有_(填“收縮”或“擴張”)趨勢三、楞次定律、右手定則、左手定則、安培定則的綜合應用1規(guī)律比較基本現(xiàn)象應用的定則或定律運動電荷、電流產(chǎn)生磁場安培定則磁場對運動電荷、電流有作用力左手定則電磁感應部分導體做切割磁感線的運動右手定則閉合回路的磁通量發(fā)生變化楞次定律2.應用區(qū)別關鍵是抓住因果關系：(1)因電而生磁(ib)安培定則；(2)因動而生電(v、bi)右手定則；(3)因電而受力(i、bf安)左手定則3相互聯(lián)系(1)應用楞次定律，必然要用到安培定則；(2)感應電流受到安培力，有時可以先用右手定則確定電流的方向，再用左手定則確定安培力的方向，有時也可以直接應用楞次定律的推論確定安培力的方向圖11【例3】 如圖11所示，水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動的金屬棒pq、mn，當pq在外力作用下運動時，mn在磁場力的作用下向右運動，則pq所做的運動可能是()a向右加速運動b向左加速運動c向右減速運動d向左減速運動規(guī)范思維針對訓練4圖12(2011江蘇2)如圖12所示，固定的水平長直導線中通有電流i，矩形線框與導線在同一豎直平面內(nèi)，且一邊與導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線框的機械能不斷增大【基礎演練】1(2010課標全國14)在電磁學的發(fā)展過程中，許多科學家做出了貢獻下列說法正確的是()a奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流磁效應；法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象b麥克斯韋預言了電磁波；楞次用實驗證實了電磁波的存在c庫侖發(fā)現(xiàn)了點電荷的相互作用規(guī)律；密立根通過油滴實驗測定了元電荷的數(shù)值d安培發(fā)現(xiàn)了磁場對運動電荷的作用規(guī)律；洛倫茲發(fā)現(xiàn)了磁場對電流的作用規(guī)律圖132電阻r、電容c與一線圈連成閉合回路，條形磁鐵靜止于線圈的正上方，n極朝下，如圖13所示現(xiàn)使磁鐵開始自由下落，在n極接近線圈上端的過程中，流過r的電流方向和電容器極板的帶電情況是()a從a到b，上極板帶正電b從a到b，下極板帶正電c從b到a，上極板帶正電d從b到a，下極板帶正電圖143直導線ab放在如圖14所示的水平導體框架上，構(gòu)成一個閉合回路長直導線cd和框架處在同一個平面內(nèi)，且cd和ab平行，當cd中通有電流時，發(fā)現(xiàn)ab向左滑動關于cd中的電流下列說法正確的是()a電流肯定在增大，不論電流是什么方向b電流肯定在減小，不論電流是什么方向c電流大小恒定，方向由c到dd電流大小恒定，方向由d到c圖154(2011宿遷模擬)如圖15所示是一種延時開關s2閉合，當s1閉合時，電磁鐵f將銜鐵d吸下，將c線路接通當s1斷開時，由于電磁感應作用，d將延遲一段時間才被釋放，則()a由于a線圈的電磁感應作用，才產(chǎn)生延時釋放d的作用b由于b線圈的電磁感應作用，才產(chǎn)生延時釋放d的作用c如果斷開b線圈的電鍵s2，無延時作用d如果斷開b線圈的電鍵s2，延時將變長圖165(2010上?？亟袑W模擬)繞有線圈的鐵芯直立在水平桌面上，鐵芯上套著一個鋁環(huán)，線圈與電源、開關相連，如圖16所示閉合開關的瞬間，鋁環(huán)跳起一定高度保持開關閉合，下列現(xiàn)象正確的是()a鋁環(huán)停留在這一高度，直到斷開開關鋁環(huán)回落b鋁環(huán)不斷升高，直到斷開開關鋁環(huán)回落c鋁環(huán)回落，斷開開關時鋁環(huán)又跳起d鋁環(huán)回落，斷開開關時鋁環(huán)不再跳起圖176(2010徐州市第三次模擬)如圖17所示，通電螺線管置于水平放置的兩根光滑平行金屬導軌mn和pq之間，ab和cd是放在導軌上的兩根金屬棒，它們分別放在螺線管的左右兩側(cè)保持開關閉合，最初兩金屬棒處于靜止狀態(tài)，當滑動變阻器的滑動觸頭向左滑動時，ab和cd棒的運動情況是()aab向左，cd向右 bab向右，cd向左cab，cd都向右運動 dab，cd都不動圖187(2009海南單科)一長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m連接在如圖18所示的電路中，其中r為滑動變阻器，e1和e2為直流電源，s為單刀雙擲開關下列情況中，可觀測到n向左運動的是()a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的滑動頭向c端移動時d在s已向a閉合的情況下，將r的滑動頭向d端移動時圖198如圖19所示，在勻強磁場中放有兩條平行的銅導軌，它們與大導線圈m相連接要使小導線圈n獲得順時針方向的感應電流，則放在導軌上的裸金屬棒ab的運動情況是(兩導線圈共面放置)()a向右勻速運動 b向左加速運動c向右減速運動 d向右加速運動【能力提升】9如圖20所示，通過水平絕緣傳送帶輸送完全相同的銅線圈，線圈等距離排列，且與傳送帶以相同的速度勻速運動為了檢測出個別未閉合的不合格線圈，讓傳送帶通過一固定勻強磁場區(qū)域，磁場方向垂直于傳送帶運動方向，根據(jù)穿過磁場后線圈間的距離，就能夠檢測出不合格線圈通過觀察圖形，判斷下列說法正確的是()圖20a若線圈閉合，進入磁場時，線圈相對傳送帶向后滑動b若線圈不閉合，進入磁場時，線圈相對傳送帶向后滑動c從圖中可以看出，第3個線圈是不合格線圈d從圖中可以看出，第4個線圈是不合格線圈題號123456789答案10.在“研究電磁感應現(xiàn)象”的實驗中，首先按圖21(a)接線，以查明電流表指針的偏轉(zhuǎn)方向與電流方向之間的關系當閉合s時，觀察到電流表指針向左偏，不通電時電流表指針停在正中央然后按圖(b)所示將電流表與副線圈b連成一個閉合回路，將原線圈a、電池、滑動變阻器和電鍵s串聯(lián)成另一個閉合電路(1)s閉合后，將螺線管a(原線圈)插入螺線管b(副線圈)的過程中，電流表的指針將_偏轉(zhuǎn)(2)線圈a放在b中不動時，指針將_偏轉(zhuǎn)(3)線圈a放在b中不動，將滑動變阻器的滑片p向左滑動時，電流表指針將_偏轉(zhuǎn)(選填“向左”、“向右”或“不”)圖21圖2211如圖22所示，勻強磁場區(qū)域?qū)挒閐，一正方形線框abcd的邊長為l，且ld，線框以速度v通過磁場區(qū)域，從線框進入到完全離開磁場的時間內(nèi)，線框中沒有感應電流的時間是多少？圖2312如圖23所示是家庭用的“漏電保護器”的關鍵部分的原理圖，其中p是一個變壓器鐵芯，入戶的兩根電線(火線和零線)采用雙線繞法，繞在鐵芯的一側(cè)作為原線圈，然后再接入戶內(nèi)的用電器q是一個脫扣開關的控制部分(脫扣開關本身沒有畫出，它是串聯(lián)在本圖左邊的火線和零線上，開關斷開時，用戶的供電被切斷)，q接在鐵芯另一側(cè)副線圈的兩端a、b之間，當a、b間沒有電壓時，q使得脫扣開關閉合，當a、b間有電壓時，脫扣開關立即斷開，使用戶斷電(1)用戶正常用電時，a、b之間有沒有電壓？為什么？(2)如果某人站在地面上，手誤觸火線而觸電，脫扣開關是否會斷開？為什么？學案44電磁感應現(xiàn)象楞次定律【課前雙基回扣】1b2.bc3c自a落至圖示位置時，穿過線圈的磁通量增加，磁場方向向上，則感應電流的磁場方向與之相反，即向下，故可由安培定則判斷線圈中感應電流的方向為順時針；自圖示位置落至b點時，穿過線圈的磁通量減少，磁場方向向上，則感應電流的磁場方向與之相同，即向上，故可由安培定則判斷線圈中感應電流的方向為逆時針，選c.4b此題可用兩種方法求解，借此感受右手定則和楞次定律分別在哪種情況下更便捷方法一：首先由安培定則判斷通電直導線周圍的磁場方向(如下圖所示)，因ab導線向右做切割磁感線運動，由右手定則判斷感應電流由ab，同理可判斷cd導線中的感應電流方向由cd，ad、bc兩邊不做切割磁感線運動，所以整個線框中的感應電流是逆時針方向的方法二：首先由安培定則判斷通電直導線周圍的磁場方向(如右圖所示)，由對稱性可知合磁通量0；其次當導線框向右運動時，穿過線框的磁通量增大(方向垂直向里)，由楞次定律可知感應電流的磁場方向垂直紙面向外，最后由安培定則判斷感應電流沿逆時針方向，故b選項正確5c本題“原因”是磁鐵有相對線圈的運動，“效果”便是線圈要阻礙兩者的相對運動，線圈阻止不了磁鐵的運動，由“來拒去留”知，線圈只好跟著磁鐵同向轉(zhuǎn)動；如果二者轉(zhuǎn)速相同，就沒有相對運動，線圈就不會轉(zhuǎn)動了，故答案為c.6ad根據(jù)楞次定律，感應電流的效果是總要阻礙產(chǎn)生感應電流的原因，本題中“原因”是回路中磁通量的增加，p、q可通過縮小面積的方式進行阻礙，故可得a正確由“來拒去留”得回路電流受到向下的力的作用，由牛頓第三定律知磁鐵受向上的作用力，所以磁鐵的加速度小于g，選a、d.思維提升1磁通量的大小與線圈匝數(shù)無關磁通量的變化量為末態(tài)磁通量減初態(tài)磁通量，即：21.2無論回路是否閉合只要穿過線圈平面的磁通量發(fā)生變化，線圈中就產(chǎn)生感應電動勢，產(chǎn)生感應電動勢的那部分導體就相當于電源3楞次定律的理解：感應電流的磁場起阻礙作用；阻礙原磁通量的變化；阻礙不是阻止，最終要發(fā)生變化；阻礙的形式：“來拒去留”“增反減同”4導線切割磁感線用右手定則來進行判斷：伸開右手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內(nèi)，讓磁感線從掌心進入，并使拇指指向?qū)Ь€運動的方向，這時四指所指的方向就是感應電流的方向【核心考點突破】例1 b由楞次定律可知，在線框從右側(cè)擺動到o點正下方的過程中，向上的磁通量在減小，感應電流的磁場與原磁場方向相同(即向上)，再根據(jù)安培定則可以判斷感應電流的方向沿adcba，同理，可知線框從o點正下方向左側(cè)擺動的過程，電流方向沿adcba，故選b.規(guī)范思維(1)在判斷感應電流的方向時，分析磁通量的變化只需看穿過平面的磁感線的條數(shù)即可，還要注意磁感線是從正面穿入還是從正面穿出(正面是為了分析問題事先選定的)(2)根據(jù)楞次定律的基本含義，按步就班(一原二變?nèi)兴穆菪?解題一般不會出錯例2 d條形磁鐵從線圈正上方等高快速經(jīng)過時，通過線圈的磁通量先增加后減小當通過線圈的磁通量增加時，為阻礙其增加，在豎直方向上線圈有向下運動的趨勢，所以線圈受到的支持力大于重力，在水平方向上有向右運動的趨勢；當通過線圈的磁通量減小時，為阻礙其減小，在豎直方向上線圈有向上運動的趨勢，所以線圈受到的支持力小于重力，在水平方向上有向右運動的趨勢綜上所述，線圈受到的支持力先大于重力后小于重力，運動趨勢總是向右規(guī)范思維本題是根據(jù)楞次定律的第二種描述解題的根據(jù)磁通量的增、減，利用阻礙相對運動來分析水平方向和豎直方向上安培力的方向楞次定律的幾種表述情況，都可歸納為阻礙產(chǎn)生感應電流的原因例3 bc設pq向右運動，用右手定則和安培定則判定可知穿過l1的磁感線方向向上若pq向右加速運動，則穿過l1的磁通量增加，用楞次定律判定可知通過mn的感應電流方向是nm，對mn用左手定則判定，可知mn向左運動，可見a選項不正確若pq向右減速運動，則穿過l1的磁通量減少，用楞次定律判定可知通過mn的感應電流方向是mn，對mn用左手定則判定，可知mn是向右運動，可見c正確同理設pq向左運動，用上述類似的方法可判定b正確，而d錯誤規(guī)范思維由導體運動分析產(chǎn)生感應電流的方向時用右手定則，由電流分析所受安培力的方向時，用左手定則安培定則又稱右手螺旋定則，用來判斷電流產(chǎn)生的磁場方向，它們的作用及操作方法都不同，學習時要明確區(qū)分針對訓練1d確定原磁場的方向：條形磁鐵在穿入線圈的過程中，磁場方向向下明確閉合回路中磁通量變化的情況：向下的磁通量增加由楞次定律的“增反減同”可知：線圈中的感應電流產(chǎn)生的磁場方向向上應用右手定則可以判斷感應電流的方向為逆時針(俯視)，即：電流的方向從bga.同理可以判斷出條形磁鐵穿出線圈的過程中，向下的磁通量減小，由楞次定律可得：線圈中將產(chǎn)生順時針的感應電流(俯視)，即：電流的方向從agb.2a由于i減小，穿過閉合金屬環(huán)的磁通量變小，通電螺線管在環(huán)a的軸線上，所以環(huán)通過縮小面積來阻礙原磁通量的減小，所以a正確3左收縮解析變阻器滑片p向左移動，電阻變小，電流變大，根據(jù)楞次定律，感應電流的磁場方向與原電流的磁場方向相反，相互排斥，則金屬環(huán)a將向左移動，因磁通量增大，金屬環(huán)a有收縮的趨勢4b直線電流的磁場離導線越遠，磁感線越稀疏，故線圈在下落過程中磁通量一直減小，a錯；由于上、下兩邊電流相等，上邊磁場較強，線框所受合力不為零，c錯；由于電磁感應，一部分機械能轉(zhuǎn)化為電能，機械能減小，d錯思想方法總結(jié)1感應電流方向的判斷方法：方法一：右手定則(適用于部分導體切割磁感線)方法二：楞次定律楞次定律的應用步驟2(1)若導體不動，回路中磁通量變化，應該用楞次定律判斷感應電流方向而不能用右手定則(2)若是回路中一部分導體做切割磁感線運動產(chǎn)生感應電流，用右手定則判斷較為簡單，用楞次定律進行判定也可以，但較為麻煩3電磁感應現(xiàn)象、楞次定律等知識與生產(chǎn)、生活聯(lián)系比較密切，如電磁阻尼現(xiàn)象、延時開關等這類題目往往以生產(chǎn)、生活實踐和高新技術為背景，提出問題，并要求學生用所學知識去解決問題解決問題的關鍵是認真讀題，弄清物理情景，建立正確的物理模型，再用相關的物理規(guī)律求解【課時效果檢測】1ac赫茲用實驗證實了電磁波的存在，b錯；安培發(fā)現(xiàn)了磁場對電流的作用規(guī)律；洛倫茲發(fā)現(xiàn)了磁場對運動電荷的作用規(guī)律，d錯2d當n極接近線圈的上端時，線圈中的磁通量增大，由楞次定律可知感應電流的方向，且流經(jīng)r的電流為從b到a，電容器下極板帶正電3b此題利用楞次定律的第二種描述比較方便，導線ab向左滑動，說明回路中的磁通量在減小，即cd中的電流在減小，與電流的方向無關，故b正確4bcs1斷開時，a線圈中電流消失，磁通量減少，b線圈中產(chǎn)生感應電流，阻礙線圈中磁通量的減少，a錯，b對；若斷開s2，b線圈中無感應電流，磁通量立即減為零，不會有延時作用，c對，d錯5d在閉合開關的瞬間，鋁環(huán)的磁通量增加，鋁環(huán)產(chǎn)生感應電流，由楞次定律的第二種描述可知，鋁環(huán)受到向上的安培力跳起一定高度，當保持開關閉合時，回路中電流不再增加，鋁環(huán)中不再有感應電流，不再受安培力，將在重力作用下回落，所以a、b均錯誤；鋁環(huán)回落后，斷開開關時，鋁環(huán)中因磁通量的變化產(chǎn)生感應電流，使鋁環(huán)受到向下的安培力，不會再跳起，所以c錯誤，d正確6a由楞次定律可知a正確7c由楞次定律的第二種描述可知：只要線圈中電流增強，即穿過n的磁通量增加，n就會受排斥