【同步】高中物理教科版(2019)選擇性必修2：第2章專題提升4楞次定律的應(yīng)用課件

第二章專題提升4楞次定律的應(yīng)用重難探究·能力素養(yǎng)全提升目錄索引

學(xué)以致用·隨堂檢測(cè)全達(dá)標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.進(jìn)一步理解楞次定律中“阻礙”的物理意義。(物理觀念)2.能靈活應(yīng)用楞次定律和右手定則判斷感應(yīng)電流的方向。(科學(xué)思維)3.能熟練應(yīng)用安培定則、左手定則、右手定則和楞次定律分析實(shí)際問(wèn)題。(科學(xué)思維)重難探究·能力素養(yǎng)全提升探究點(diǎn)一楞次定律拓展應(yīng)用知識(shí)歸納“阻礙”的表現(xiàn)形式楞次定律中的“阻礙”作用,是能量守恒定律的反映,在“阻礙”的過(guò)程中,其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能,常見(jiàn)的情況有以下四種:(1)阻礙原磁通量的變化(增反減同)。(2)阻礙導(dǎo)線的相對(duì)運(yùn)動(dòng)(來(lái)拒去留)。(3)通過(guò)改變線圈面積來(lái)“阻礙”(增縮減擴(kuò))。(4)阻礙自身電流的變化(自感現(xiàn)象將在后面學(xué)習(xí))。應(yīng)用體驗(yàn)【例1】

(2023貴州貴陽(yáng)期末)如圖所示,粗糙絕緣水平桌面上有一銅質(zhì)圓環(huán)。在一豎直放置的條形磁鐵從圓環(huán)直徑AB正上方等高快速向右通過(guò)的過(guò)程中,圓環(huán)始終不動(dòng),則可知圓環(huán)受到的摩擦力方向(

)A.始終向左B.始終向右C.先向左后向右D.先向右后向左A解析

根據(jù)楞次定律,由于條形磁鐵的運(yùn)動(dòng),在圓環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流,感應(yīng)電流激發(fā)出的磁場(chǎng)對(duì)條形磁鐵有磁場(chǎng)力的作用,該磁場(chǎng)力的效果總是阻礙條形磁鐵的相對(duì)運(yùn)動(dòng),即條形磁鐵受到的磁場(chǎng)力的方向整體向左,根據(jù)牛頓第三定律可知,條形磁鐵對(duì)圓環(huán)中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)力方向整體向右,圓環(huán)靜止,則桌面對(duì)圓環(huán)的摩擦力方向始終向左。故選A?！纠?】

某研究人員發(fā)現(xiàn)了一種能夠?qū)?nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能的新型合金。理想狀態(tài)下,只要將該合金略微加熱,這種合金就會(huì)變成強(qiáng)磁性合金,從而使放在周圍的金屬線框產(chǎn)生電流。簡(jiǎn)化模型如圖所示,A為柱形合金,B為金屬圓環(huán)?，F(xiàn)對(duì)合金進(jìn)行加熱,則(

)A.加熱時(shí),穿過(guò)金屬圓環(huán)B的磁通量減小B.加熱時(shí),金屬圓環(huán)B中一定會(huì)產(chǎn)生順時(shí)針電流C.加熱時(shí),金屬圓環(huán)B有縮小的趨勢(shì)D.加熱時(shí),金屬圓環(huán)B有擴(kuò)張的趨勢(shì)D解析

加熱時(shí),合金磁性變強(qiáng),所以穿過(guò)金屬圓環(huán)B的磁通量增大,故A錯(cuò)誤;根據(jù)楞次定律可知,磁通量變大,感應(yīng)磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相反,由于原磁場(chǎng)方向未知,所以感應(yīng)電流方向無(wú)法判斷,故B錯(cuò)誤;因?yàn)榇┻^(guò)金屬圓環(huán)的磁通量是柱形合金內(nèi)部與柱形合金外部磁通量之差,所以為阻礙圓環(huán)內(nèi)磁通量的增加,圓環(huán)有擴(kuò)張的趨勢(shì),故C錯(cuò)誤,D正確。對(duì)點(diǎn)演練1(2023寧夏青銅峽市高級(jí)中學(xué)高二期末)如圖所示,兩個(gè)相同的鋁環(huán)套在一根無(wú)限長(zhǎng)的光滑桿上,將一條形磁鐵向左插入鋁環(huán)(未穿出)的過(guò)程中,兩環(huán)的運(yùn)動(dòng)情況是(

)A.同時(shí)向右運(yùn)動(dòng),距離增大B.同時(shí)向左運(yùn)動(dòng),距離變小C.同時(shí)向右運(yùn)動(dòng),距離變小D.同時(shí)向左運(yùn)動(dòng),距離增大B解析

當(dāng)磁鐵靠近兩圓環(huán)時(shí),通過(guò)兩圓環(huán)的磁通量均變大;由楞次定律可知,為阻礙磁通量的增大,兩圓環(huán)同時(shí)向左運(yùn)動(dòng);由于兩圓環(huán)中感應(yīng)電流方向相同,所以兩圓環(huán)相互吸引,距離變小,故B正確。探究點(diǎn)二“三定則一定律”的綜合應(yīng)用知識(shí)歸納“三定則一定律”的比較

比較項(xiàng)安培定則左手定則右手定則楞次定律適用范圍通電導(dǎo)線、圓環(huán)產(chǎn)生磁場(chǎng)時(shí),磁場(chǎng)方向、電流方向互判通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受的安培力方向、電流方向、磁場(chǎng)方向三者互判導(dǎo)體切割磁感線時(shí)速度方向、磁場(chǎng)方向、感應(yīng)電流方向三者互判回路中磁通量變化產(chǎn)生感應(yīng)電流時(shí)原磁場(chǎng)方向、感應(yīng)電流磁場(chǎng)方向互判因果關(guān)系因電而生磁(I→B)因電而受力(I、B→F安)因動(dòng)而生電(v,B→I安)因磁而生電(ΔB→B感)應(yīng)用體驗(yàn)【例3】

(多選)如圖所示,水平放置的兩組光滑軌道上分別放有可自由移動(dòng)的金屬棒MN和PQ,并且分別放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1和B2的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,當(dāng)PQ在外力的作用下運(yùn)動(dòng)時(shí),MN在磁場(chǎng)力的作用下向右運(yùn)動(dòng)(說(shuō)明:金屬棒切割磁感線的速度越大,感應(yīng)電流越大),則PQ所做的運(yùn)動(dòng)可能是(

)A.向左加速運(yùn)動(dòng)B.向右加速運(yùn)動(dòng)C.向右減速運(yùn)動(dòng)D.向右勻速運(yùn)動(dòng)AC解析

因?yàn)镸N處于垂直紙面向里的磁場(chǎng)中,MN在磁場(chǎng)力作用下向右運(yùn)動(dòng),說(shuō)明MN受到的磁場(chǎng)力向右,由左手定則可知電流由M指向N,L2中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)向上,根據(jù)安培定則和楞次定律可知,L1線圈中電流的磁場(chǎng)應(yīng)該是向上減弱或向下增強(qiáng)。若L1中磁場(chǎng)向上減弱,根據(jù)安培定則可知PQ中電流從Q到P且減小,根據(jù)右手定則可知PQ向右減速運(yùn)動(dòng);若L1中磁場(chǎng)向下增強(qiáng),根據(jù)安培定則可知PQ中電流從P到Q且增大,根據(jù)右手定則可知PQ向左加速運(yùn)動(dòng),A、C正確。對(duì)點(diǎn)演練2(2023上海延安中學(xué)期末)如圖所示,a、b、c三個(gè)線圈是同心圓,b線圈上連接有直流電源和開(kāi)關(guān)S,則下列說(shuō)法正確的是(

)A.S閉合電路穩(wěn)定后,在斷開(kāi)S的一瞬間,線圈c中有感應(yīng)電流,線圈a中沒(méi)有感應(yīng)電流B.S閉合電路穩(wěn)定后,在斷開(kāi)S的一瞬間,線圈a中有感應(yīng)電流,線圈c中沒(méi)有感應(yīng)電流C.在S閉合的一瞬間,線圈a中有逆時(shí)針?lè)较虻乃矔r(shí)電流,有擴(kuò)張趨勢(shì)D.在S閉合的一瞬間,線圈c中有順時(shí)針?lè)较虻乃矔r(shí)電流,有收縮趨勢(shì)A解析

S閉合電路穩(wěn)定后,在斷開(kāi)S的一瞬間,穿過(guò)線圈a、c的磁通量均發(fā)生變化,線圈a、c中均有感應(yīng)電流產(chǎn)生,故A、B錯(cuò)誤;在S閉合的一瞬間,線圈b中有順時(shí)針?lè)较虻乃矔r(shí)電流,線圈a、c內(nèi)磁場(chǎng)垂直紙面向里增大,根據(jù)楞次定律、右手螺旋定則和左手定則,可知線圈a、c中均有逆時(shí)針?lè)较虻乃矔r(shí)電流,且a有擴(kuò)張的趨勢(shì),c有收縮的趨勢(shì),故C正確,D錯(cuò)誤。學(xué)以致用·隨堂檢測(cè)全達(dá)標(biāo)12341.(楞次定律拓展應(yīng)用)(多選)(2023云南師大附中高二開(kāi)學(xué)考試)如圖所示,在光滑水平桌面上有兩個(gè)金屬圓環(huán),在它們圓心連線中點(diǎn)正上方有一個(gè)條形磁鐵,當(dāng)給條形磁鐵一豎直向上的初速度后(不考慮金屬圓環(huán)之間的作用),將會(huì)出現(xiàn)的情況是(

)A.兩金屬圓環(huán)將相互靠攏B.兩金屬圓環(huán)將相互排斥C.磁鐵的加速度會(huì)大于gD.磁鐵的加速度會(huì)小于gAC解析

當(dāng)給條形磁鐵一豎直向上的初速度后,穿過(guò)兩個(gè)圓環(huán)的磁通量減小,根據(jù)楞次定律可知,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)要阻礙磁通量的變化,所以兩金屬圓環(huán)要向磁通量增大的方向運(yùn)動(dòng),兩金屬圓環(huán)將相互靠攏,故A正確,B錯(cuò)誤;條形磁鐵向上運(yùn)動(dòng),穿過(guò)兩個(gè)圓環(huán)的磁通量減小,金屬圓環(huán)產(chǎn)生感應(yīng)電流,受到向上的安培力,而磁鐵受到向下的磁場(chǎng)力,所以磁鐵向上運(yùn)動(dòng)的加速度會(huì)大于g,故C正確,D錯(cuò)誤。123412342.(楞次定律拓展應(yīng)用)(2023上海奉賢高二期末)在如圖所示的裝置中,下列能使懸掛在螺線管附近的銅質(zhì)閉合線圈A向右運(yùn)動(dòng)的操作是(

)A.開(kāi)關(guān)S接通的瞬間B.開(kāi)關(guān)S接通后,電路中電流穩(wěn)定時(shí)C.開(kāi)關(guān)S接通后,滑動(dòng)變阻器滑片向上滑動(dòng)的瞬間D.開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)的瞬間D解析

當(dāng)開(kāi)關(guān)S接通的瞬間,螺線管中產(chǎn)生磁場(chǎng),穿過(guò)閉合線圈的磁通量瞬間變大,根據(jù)楞次定律(增反減同)可得,此時(shí)閉合線圈A向左運(yùn)動(dòng),A錯(cuò)誤;開(kāi)關(guān)S接通后,電路中電流穩(wěn)定時(shí),穿過(guò)線圈A的磁通量不變,不產(chǎn)生感應(yīng)電流,此時(shí)線圈A靜止,B錯(cuò)誤;開(kāi)關(guān)S接通后,滑動(dòng)變阻器滑片向上滑動(dòng)的瞬間,電路中總電阻變小,電流變大,螺線管中的磁場(chǎng)強(qiáng)度變大,同理可得閉合線圈中磁通量變大,根據(jù)楞次定律可得此時(shí)閉合線圈A向左運(yùn)動(dòng),C錯(cuò)誤;開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)的瞬間,線圈A中磁通量減小,由楞次定律可得,此時(shí)閉合線圈A向右運(yùn)動(dòng),D正確。123412343.(“三定則一定律”的綜合應(yīng)用)(2023湖北高二期末)如圖所示,金屬棒ab垂直于豎直金屬導(dǎo)軌且與導(dǎo)軌接觸良好,導(dǎo)軌間存在垂直導(dǎo)軌平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),導(dǎo)軌上端與金屬線圈M相連,金屬線圈N用絕緣細(xì)線懸掛。要使線圈N有靠近線圈M的趨勢(shì),并產(chǎn)生圖示方向的感應(yīng)電流,下列可采用的操作是(說(shuō)明:金屬棒切割磁感線的速度越大,感應(yīng)電流越大)(

)A.ab棒向上加速直線運(yùn)動(dòng)B.ab棒向下加速直線運(yùn)動(dòng)C.ab棒向上減速直線運(yùn)動(dòng)D.ab棒向下減速直線運(yùn)動(dòng)C解析

線圈N有靠近線圈M的趨勢(shì),根據(jù)楞次定律,說(shuō)明M中的電流減小,導(dǎo)致N中的磁通量減小,所以ab棒做減速運(yùn)動(dòng),故A、B錯(cuò)誤;N中產(chǎn)生題圖所示方向的感應(yīng)電流,由安培定則可得,線圈N左端是S極,右端是N極,要使M、N靠近,那么M的右端是N極,左端是S極,則ab棒中的電流應(yīng)該從b到a,由右手定則可得ab棒應(yīng)向上運(yùn)動(dòng),故C正確,D錯(cuò)誤。123412344.(楞次定律拓展應(yīng)用)(2023湖南長(zhǎng)沙高二期中)如圖甲所示,圓形線圈P靜止在水平桌面上,其正上方固定一螺線管Q,P和Q共軸,Q中通有變化的電流i,電流隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示,t1時(shí)刻電流方向如圖甲中箭頭所示。P所受的重力為G,桌面對(duì)P的支持力為N,則(

)A.t1時(shí)刻N(yùn)>G,P有擴(kuò)張的趨勢(shì)B.t2時(shí)刻N(yùn)=G,此時(shí)穿過(guò)P的磁通量變化率為0C.t3時(shí)刻N(yùn)=G,此時(shí)P中無(wú)感應(yīng)電流D.t4時(shí)刻N(yùn)<G,此時(shí)穿過(guò)P的磁通量最小B解析

t1時(shí)刻,螺線管中電流增大,其形成的磁場(chǎng)增大,因此線圈P中的磁通量增大,根據(jù)楞次定律可知線圈P將阻礙其磁通量的增大,故線圈P有