2017-2018學(xué)年高中物理 模塊專(zhuān)題復(fù)習(xí) 專(zhuān)題一 感應(yīng)電流方向的判斷——楞次定律的應(yīng)用學(xué)案 新人教版選修3-2

1、專(zhuān)題一 感應(yīng)電流方向的判斷楞次定律的應(yīng)用一、楞次定律的理解理解楞次定律中的“阻礙”的含義：(1)誰(shuí)在阻礙？感應(yīng)電流的磁場(chǎng).(2)阻礙什么？阻礙的是磁通量的變化，而不是阻礙磁通量本身.(3)如何阻礙？當(dāng)磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相反；當(dāng)磁通量減少時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相同，即“增反減同”.(4)結(jié)果如何？阻礙并不是阻止，只是延緩了磁通量的變化過(guò)程，該增加的還是增加，該減少的還是減少.復(fù)習(xí)過(guò)關(guān)1.1834年，楞次在分析了許多實(shí)驗(yàn)事實(shí)后，用一句話巧妙地概括出感應(yīng)電流方向遵循的規(guī)律.在做用條形磁鐵穿過(guò)閉合導(dǎo)體線圈的探究實(shí)驗(yàn)中，以下描述符合客觀事實(shí)的是()A.線圈內(nèi)感應(yīng)電流

2、產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向總是與條形磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向相反B.線圈內(nèi)感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向總是與條形磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向相同C.線圈內(nèi)感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向總是與條形磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向先相反后相同D.線圈內(nèi)感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向總是與條形磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向先相同后相反答案C解析當(dāng)條形磁鐵靠近閉合線圈時(shí)，導(dǎo)致穿過(guò)線圈的磁通量大小增加，根據(jù)楞次定律，線圈中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向與條形磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向相反；同理，當(dāng)條形磁鐵遠(yuǎn)離閉合線圈時(shí)，導(dǎo)致穿過(guò)線圈的磁通量大小減小，根據(jù)楞次定律，線圈中感應(yīng)電流產(chǎn)生磁場(chǎng)方向與條形磁鐵產(chǎn)生磁場(chǎng)的方向相同；故C正確，A、B、D錯(cuò)誤；故選C.2.根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流的磁場(chǎng)一定是(

3、)A.阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量B.與引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)反向C.與引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向相同D.阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化答案D解析根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化.原磁場(chǎng)減小時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)的方向相同，原磁場(chǎng)增大時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)的方向相反.故選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確.故選D.二、楞次定律的應(yīng)用1.楞次定律的廣義表述：感應(yīng)電流的“效果”總是反抗(或阻礙)引起感應(yīng)電流的“原因”.常見(jiàn)方式有四種：(1)阻礙原磁通量的變化，即增加，B感與B原反向；減小，B感與B原同向.(2)阻礙導(dǎo)體和磁場(chǎng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即“來(lái)拒去留”.(3)通過(guò)改變線圈面積來(lái)“

4、反抗”，即線圈有收縮或擴(kuò)張的趨勢(shì).(4)阻礙原電流的變化，即自感現(xiàn)象的應(yīng)用.2.應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流的步驟應(yīng)用楞次定律的步驟可概括為：一原二變?nèi)兴穆菪?(1)明確穿過(guò)閉合回路的原磁場(chǎng)方向；(2)判斷穿過(guò)閉合回路的磁通量是增加還是減少；(3)利用楞次定律確定感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向(增反減同)；(4)利用安培定則判定感應(yīng)電流的方向.復(fù)習(xí)過(guò)關(guān)3.已知一靈敏電流計(jì)，當(dāng)電流從正接線柱流入時(shí)，指針向正接線柱一側(cè)偏轉(zhuǎn)，現(xiàn)把它與線圈串聯(lián)接成如圖1所示電路，當(dāng)條形磁鐵按如圖所示情況運(yùn)動(dòng)時(shí)，以下判斷不正確的是()圖1A.甲圖中電流表偏轉(zhuǎn)方向向右B.乙圖中磁鐵下方的極性是N極C.丙圖中磁鐵的運(yùn)動(dòng)方向向下D.丁圖中

5、線圈的繞制方向從上往下看為順時(shí)針?lè)较虼鸢窩解析由圖示可知，條形磁鐵向下插入線圈時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量增大，由楞次定律可知，感應(yīng)電流從電流計(jì)的右接線柱流入，電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)，故A正確；由圖示可知，電流計(jì)指針向左偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明電流從負(fù)接線柱流入，由安培定則可知，感應(yīng)電流磁場(chǎng)向上，由圖示可知，此時(shí)條形磁鐵離開(kāi)線圈，原磁通量減小，由楞次定律可知，原磁場(chǎng)方向向下，因此條形磁鐵的下端是N極，故B正確；由圖示可知，電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明電流從正接線柱流入，由安培定則可知，感應(yīng)電流磁場(chǎng)向上，由圖示可知，原磁場(chǎng)方向向上，由楞次定律可知，原磁通量應(yīng)減小，因此條形磁鐵應(yīng)向上運(yùn)動(dòng)，故C錯(cuò)誤；由圖示可知，電流計(jì)指針向右偏

6、轉(zhuǎn)，說(shuō)明電流從正接線柱流入，由圖示可知，原磁場(chǎng)方向向下，磁鐵離開(kāi)線圈，穿過(guò)線圈的原磁通量減小，由楞次定律可知，感應(yīng)電流磁場(chǎng)應(yīng)向下，由安培定則可知，丁圖中線圈的繞制方向從上往下看為順時(shí)針?lè)较?，故D正確.4.一平面線圈用細(xì)桿懸于P點(diǎn)，開(kāi)始時(shí)細(xì)桿處于水平位置，釋放后讓它在如圖2所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，已知線圈平面始終與紙面垂直，當(dāng)線圈第一次通過(guò)位置和位置時(shí)，順著磁場(chǎng)的方向看去，線圈中的感應(yīng)電流的方向分別為()圖2A.逆時(shí)針?lè)较颍荒鏁r(shí)針?lè)较駼.逆時(shí)針?lè)较?；順時(shí)針?lè)较駽.順時(shí)針?lè)较?；順時(shí)針?lè)较駾.順時(shí)針?lè)较?；逆時(shí)針?lè)较虼鸢窧解析線圈第一次經(jīng)過(guò)位置時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量增加，由楞次定律“增反減同”原則，線圈中

7、感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向左，根據(jù)右手定則，順著磁場(chǎng)看去，感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?當(dāng)線圈第一次通過(guò)位置時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量減小，由楞次定律“增反減同”原則，線圈中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向右，可判斷出感應(yīng)電流為順時(shí)針?lè)较?，故選項(xiàng)B正確. 5.如圖3所示，圓環(huán)形導(dǎo)體線圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一豎直螺線管b，二者軸線重合，螺線管與電源和滑動(dòng)變阻器連接成如圖所示的電路.若將滑動(dòng)變阻器的滑片P向下滑動(dòng)，下列表述正確的是()圖3A.線圈a中將產(chǎn)生俯視順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流B.穿過(guò)線圈a的磁通量變小C.線圈a有擴(kuò)張的趨勢(shì)D.線圈a對(duì)水平桌面的壓力FN將增大答案D解析當(dāng)滑片P向下移動(dòng)時(shí)電阻減小，由閉合電

8、路歐姆定律可知通過(guò)線圈b的電流增大，從而判斷出穿過(guò)線圈a的磁通量增加且方向向下，所以B錯(cuò)誤；根據(jù)楞次定律即可判斷出線圈a中感應(yīng)電流方向俯視應(yīng)為逆時(shí)針，A錯(cuò)誤.再根據(jù)微元法將線圈a無(wú)限分割根據(jù)左手定則不難判斷出線圈a應(yīng)有收縮的趨勢(shì)，或直接根據(jù)“增縮減擴(kuò)”，因?yàn)榛蛳禄瑒?dòng)導(dǎo)致穿過(guò)線圈a的磁通量增加，故只有線圈面積減小時(shí)才能阻礙磁通量的增加，故線圈a應(yīng)有收縮的趨勢(shì)，C錯(cuò)誤；開(kāi)始時(shí)線圈a對(duì)桌面的壓力等于線圈a的重力，當(dāng)滑片向下滑動(dòng)時(shí)，可以用“等效法”，即將線圈a和b看做兩個(gè)條形磁鐵，不難判斷此時(shí)兩磁鐵的N極相對(duì)，互相排斥，故線圈a對(duì)水平桌面的壓力將增大，所以D正確.6.如圖4所示，一個(gè)金屬圓環(huán)水平放

9、置在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，若要使圓環(huán)中產(chǎn)生如箭頭所示方向的感應(yīng)電流，下列方法可行的是()圖4A.使勻強(qiáng)磁場(chǎng)均勻增大B.使圓環(huán)繞水平軸ab如圖轉(zhuǎn)動(dòng)30C.使圓環(huán)繞水平軸cd如圖轉(zhuǎn)動(dòng)30D.保持圓環(huán)水平并使其繞過(guò)圓心的豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)答案A解析原磁場(chǎng)的方向向上，順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流的磁場(chǎng)的方向向下，與原磁場(chǎng)的方向相反，所以穿過(guò)線圈的磁通量增大.使勻強(qiáng)磁場(chǎng)均勻增大，穿過(guò)線圈的磁通量增大.故A正確；使圓環(huán)繞水平軸ab如圖轉(zhuǎn)動(dòng)30的過(guò)程中穿過(guò)線圈的磁通量減小.故B錯(cuò)誤；使圓環(huán)繞水平軸cd如圖轉(zhuǎn)動(dòng)30的過(guò)程中穿過(guò)線圈的磁通量減小.故C錯(cuò)誤；保持圓環(huán)水平并使其繞過(guò)圓心的豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過(guò)線圈的磁通量保持不變，不能產(chǎn)

10、生感應(yīng)電流.故D錯(cuò)誤.7.如圖5所示，一個(gè)閉合三角形導(dǎo)線框ABC位于豎直平面內(nèi)，其下方(略靠前)固定一根與線框平面平行的水平直導(dǎo)線，導(dǎo)線中通以圖示方向的恒定電流.釋放線框，它由實(shí)線位置下落到虛線位置未發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，在此過(guò)程中()圖5A.線框中感應(yīng)電流方向依次為順時(shí)針逆時(shí)針B.線框的磁通量為零時(shí)，感應(yīng)電流卻不為零C.線框所受安培力的合力方向依次為向上向下向上D.線框所受安培力的合力為零，做自由落體運(yùn)動(dòng)答案B解析通電直導(dǎo)線的磁場(chǎng)在上方向外，下方向里；離導(dǎo)線近的地方磁感應(yīng)強(qiáng)度大，離導(dǎo)線遠(yuǎn)的地方磁感應(yīng)強(qiáng)度小.線框從上向下靠近導(dǎo)線的過(guò)程，向外的磁感應(yīng)強(qiáng)度增加，根據(jù)楞次定律，線框中產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻碾娏?；穿越?dǎo)

11、線時(shí)，上方向外的磁場(chǎng)和下方向里的磁場(chǎng)疊加，先是向外的磁通量減小，之后變成向里的磁通量，并逐漸增大，直至最大；根據(jù)楞次定律，線框中產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻碾娏?向里的磁通量變成最大后，繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，向里的磁通量又逐漸減小，這時(shí)的電流方向又變成了順時(shí)針.故A錯(cuò)誤；根據(jù)A中的分析，穿越導(dǎo)線時(shí)，上方向外的磁場(chǎng)和下方向里的磁場(chǎng)疊加，先是向外的磁通量減小，一直減小到0，之后變成向里的磁通量，并逐漸增大.這一過(guò)程是連續(xù)的，始終有感應(yīng)電流存在，故B正確；根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流始終阻礙線框相對(duì)磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)，故受安培力的方向始終向上，不是0，故C、D都錯(cuò)誤.三、右手定則的應(yīng)用1.右手定則與楞次定律一樣用來(lái)判斷感應(yīng)電流的方向

12、，只不過(guò)右手定則只適于判斷閉合電路中部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng).2.右手定則與左手定則的區(qū)別：抓住“因果關(guān)系”分析才能無(wú)誤.“因電而動(dòng)”用左手，“力”字的最后一筆向左鉤，可以聯(lián)想到左手定則用來(lái)判斷安培力.“因動(dòng)而電”用右手；“電”字的最后一筆向右鉤，可以聯(lián)想到右手定則用來(lái)判斷感應(yīng)電流方向.復(fù)習(xí)過(guò)關(guān)8.如圖6所示，北京某中學(xué)生在自行車(chē)道上從東往西沿直線以速度v騎行，該處地磁場(chǎng)的水平分量大小為B1，方向由南向北，豎直分量大小為B2，假設(shè)自行車(chē)的車(chē)把為長(zhǎng)為L(zhǎng)的金屬平把，下列結(jié)論正確的是()圖6A.圖示位置中輻條上A點(diǎn)比B點(diǎn)電勢(shì)低B.左車(chē)把的電勢(shì)比右車(chē)把的電勢(shì)低C.自行車(chē)左拐改為南北騎向，輻條A點(diǎn)比B點(diǎn)

13、電勢(shì)高D.自行車(chē)左拐改為南北騎向，輻條A點(diǎn)比B點(diǎn)電勢(shì)低答案A解析自行車(chē)行駛時(shí)，輻條切割磁感線，從東往西沿直線以速度v騎行，根據(jù)右手定則判斷可知，圖示位置中輻條A點(diǎn)電勢(shì)比B點(diǎn)電勢(shì)低，故A正確；在行駛過(guò)程中，車(chē)把與豎直分量的磁場(chǎng)切割，因此產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)右手定則可知，左車(chē)把的電勢(shì)比右車(chē)把的電勢(shì)高，故B錯(cuò)誤.自行車(chē)左拐改為南北騎向，自行車(chē)輻條沒(méi)有切割磁感線，則沒(méi)有電勢(shì)的高低，故C、D錯(cuò)誤；故選A.四、安培定則、左手定則、右手定則、楞次定律的區(qū)別及應(yīng)用1.安培定則、左手定則、右手定則、楞次定律應(yīng)用于不同的現(xiàn)象：基本現(xiàn)象應(yīng)用的定則或定律運(yùn)動(dòng)電荷、電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)安培定則磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷、電流的作用(安培力

14、)左手定則電磁部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)右手定則感應(yīng)閉合電路磁通量變化楞次定律2.判斷閉合電路(或電路中可動(dòng)部分導(dǎo)體)相對(duì)運(yùn)動(dòng)類(lèi)問(wèn)題的分析策略磁場(chǎng)中的閉合電路在一定條件下產(chǎn)生了感應(yīng)電流，而此電流又處于磁場(chǎng)中，受到安培力作用，從而使閉合電路或電路中可動(dòng)部分的導(dǎo)體發(fā)生了運(yùn)動(dòng). 對(duì)其運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的分析判斷可有兩種思路：(1)常規(guī)法：據(jù)原磁場(chǎng)(B原方向及情況)確定感應(yīng)磁場(chǎng)的方向(B感的方向)判斷感應(yīng)電流的方向(I感的方向)導(dǎo)體受力及運(yùn)動(dòng)趨勢(shì).(2)效果法由楞次定律可知，感應(yīng)電流的“效果”總是阻礙引起感應(yīng)電流的“原因”，深刻理解“阻礙”的含義.據(jù)“阻礙”原則，可直接對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)做出判斷，更簡(jiǎn)捷、迅速.復(fù)習(xí)過(guò)關(guān)9.物理學(xué)家法拉第在研究電磁學(xué)時(shí)，親手做過(guò)許多實(shí)驗(yàn)，如圖7所示的實(shí)驗(yàn)就是著名的電磁旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)，這種現(xiàn)象是：如果載流導(dǎo)線附近只有磁鐵的一個(gè)極，磁鐵就會(huì)圍繞導(dǎo)線旋轉(zhuǎn)；反之，載流導(dǎo)線也會(huì)圍繞單獨(dú)的某一磁極旋轉(zhuǎn).這一裝置實(shí)際上就是最早的電動(dòng)機(jī).圖中A是可動(dòng)磁鐵，B是固定導(dǎo)線，C是可動(dòng)導(dǎo)線