☆英杰高中物理辅导☆ 高二同步辅导资料
第3节 楞次定律
★教学大纲要求★
1. 理解楞次定律的内容。
2. 应用楞次定律判定有关感应电流的方向。
3. 会用右手定则及楞次定律解答有关问题。
★知识考点诠释★
知识点1 探究感应电流的方向
一. 实验:由磁铁在线圈中的运动判断感应电流的方向
条形磁铁运动情况
N极向下
插入线圈
S极向下
插入线圈
N极向上
拔出线圈
S极向上
拔出线圈
原磁场方向
向下
向上
向下
向上
穿过线圈的磁通量变化
增加
增加
减少
减少
电流表指针偏转方向
右偏
左偏
左偏
右偏
感应电流的磁场方向
自下而上
自上而下
自上而下
自下而上
感应电流在线圈中的流向
外进里出
里进外出
里进外出
外进里出
原磁场和感应电流产生的磁场之间的关系
相反
相反
相同
相同
磁体之间的相互作用关系
相斥
相斥
相吸
相吸
二 . 实验现象及说明
1. 中间变量的引入------感应电流的磁场
磁铁磁场的变化在线圈中产生感应电流,而感应电流本身也能产生磁场,这里所说的中介就是感应电流产生的磁场。感应电流的磁场方向既跟感应电流的方向有联系,又跟引起磁通量变化的磁场有联系。2-1-c-n-j-y
2. 感应电流方向的判断
当知道线圈电流时,可是根据右手螺旋定则来判断电流产生的磁场,同理,若知道电流产生的磁场时,也可以根据右手螺旋定则来判断产生磁场的电流。2·1·c·n·j·y
例1.(天津市第一百中学2013-2014学年高二下学期期中)在验证楞次定律实验中,竖直放置的线圈固定不动,将磁铁从线圈上方插入或拔出,线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流。图中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况,其中正确的是( ) 21*cnjy*com
例2. (安徽省广德中学2013-2014年学度高二第二学期期中)如图所示为“研究电磁感应现象”的实验装置.
(1)将图中所缺的导线补接完整.
(2)在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏转了一下,那么合上开关后( )
A.将原线圈迅速插入副线圈时,电流计指针向右偏转一下
B.将原线圈插入副线圈后,电流计指针一直偏在零点左侧
C.将原线圈插入副线圈后,将滑动变阻器触头迅速向左拉时,电流计指针向右偏转一下
D.将原线圈插入副线圈后,将滑动变阻器触头迅速向左拉时,电流计指针向左偏转一下
知识点2 楞次定律
1. 楞次定律:感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
磁场 阻碍 变化
主语 谓语 宾语
主语磁场的定语是“感应电流的”;谓语的状语是“总是”;宾语的定语是“引起感应电流的磁通量的”。
2. 对楞次定律的理解
(1) 研究对象:有磁通量变化的独立的闭合线圈。
(2) 精髓:阻碍原磁通量的变化
这里的“阻碍”不可理解为“相反”,也不可理解为“阻止”,他只是延缓了变化趋势,当原磁场增加时,则与原磁场方向相反,当原磁场减弱时,则与原磁场方向相同。
(3) 目的:让上一个时刻的磁通量Φ=BS尽量保持不变。
(4) 方式:从电流和磁场的角度考虑:增反减同
从运动和受力的角度考虑:来拒去留
从面积改变的角度考虑:增缩减扩
3. 楞次定律应用时的步骤
(1) 先看原磁场的方向如何.
(2) 再看原磁场的变化(增强还是减弱).
(3) 根据楞次定律确定感应电流磁场的方向.
(4) 再利用安培定则,根据感应电流磁场的方向来确定感应电流方向.
知识点3 右手定则
内容:伸开右手,使拇指跟其余四指垂直,并且跟手掌在同一个平面内;让磁感线垂直从手心进入,并使拇指指向导体运动的方向,其余四指指的方向就是感应电动势的方向。
【说明】右手定则是楞次定律的一种特殊情况,这种方法对于闭
合电路的一部分导体切割磁感线是感应电流方向的判定非常方便。
例3. (广东省揭阳第一中学2013-2014学年高二下学期期中)如图所示,通有稳恒电流的螺旋管竖直放置,有一铜环R沿螺旋管的轴线加速下落。在下落过程中,环面始终保持水平,铜环先后经过轴线上1、2、3位置时加速度分别为a1、a2、a3,位置2在螺旋管的中心,位置1、3与位置2等距离,则( )21教育网
A.a2=g B.a2<g
C.a1=a3<a2 D.a3<a1<a2
例4 . (内蒙古巴彦淖尔市一中2013-2014学年高二下学期期中)如图所示,一个水平放置的矩形线圈abcd,在细长水平磁铁的S极附近竖直下落,由位置Ⅰ经位置Ⅱ到位置Ⅲ。位置Ⅱ与磁铁同一平面,位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近Ⅱ,则在下落过程中,线圈中的感应电流的方向为
A.abcda
B.adcba
C.从abcda到adcba
D.从adcba到abcda
★方法技巧应用★
技巧1 楞次定律的应用
1. 应用楞次定律解题的一般步骤
(1) 查明产生感应电流的闭合电路所围面积上的原磁场方向。
(2) 查明穿过闭合电路的磁通量是增加还是减少。根据已知的磁感线分布和题目所描述的情况来确定。
(3) 根据楞次定律确定感应电流的磁场方向,这一步骤才是直接运用了楞次定律。当磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场反向;当磁通减少时,感应电流的磁场与原磁场相同。
(4) 得出感应电流的磁场方向后,就可以根据安培定则确定感应电流的方向。
2. 楞次定律的另一种表述(楞次定律的实质)
(1) 楞次定律的另一种表述
电磁感应所产生的效果总是要阻碍引起感应电流的导体(或磁体)间的相对运动”。即引起感应电流的导体(或磁体)靠近或远离的过程中都要克服电磁力做功,外力克服电磁力做功的过程就是把其他形式能转变为电能的过程(由此可判断电磁感应现象中导体间相对运动的方向)。21cnjy.com
(2) 对另一种表述的理解
(. 就磁通量而言,总是阻碍引起感应电流的磁通量(原磁通量)的变化。即当原磁通量增加时,感应电流的磁场就与原磁场方向相反;当原磁通量减少时,感应电流的磁场就与原磁场方向相同。简称:“增反减同”。【出处:21教育名师】
(. 就相对运动而言,阻碍所有的相对运动,简称:“来拒去留”。从运动的效果上看,也可以形象地表述为“敌”进“我”退,“敌”逃“我”追。 21*cnjy*com
(. 就闭合导体回路的面积而言,以闭合导体回路面积的收缩或扩张来阻碍回路磁通量的变化。当穿过闭合回路的磁感线皆朝同一方向时:若穿过闭合导体回路的磁通量增加时,回路面积有收缩趋势;磁通量减少时,回路面积有扩张趋势。简称:“增缩减扩”。若穿过闭合回路的磁感线朝两个相反的方向,则结论可能完全相反。
④. 就电流而言,感应电流阻碍原电流的变化,即原电流增大时,感应电流方向与原电流方向相反;原电流减小时,感应电流方向一与
原电流方向相同,简称:“增反减同”。
例5.(山西省广灵县第一中学2013-2014学年高二下学期期中)如图所示,闭合小金属球从高h处的光滑曲面上端无初速度滚下,又沿曲面的另一侧上升,则下列说法正确的是( )
A. 若是匀强磁场,球在左侧滚上的高度等于h
B. 若是匀强磁场,球在左侧滚上的高度小于h
C. 若是非匀强磁场,球在左侧滚上的高度等于h
D. 若是非匀强磁场,球在左侧滚上的高度小于h
例6. 一均匀的扁平条形磁铁与一圆形线圈在同一平面内,如图所示,磁铁的中央与圆心O重合。为了在磁铁运动时在线圈中产生图示方向的感应电流I,磁铁的运动方式应该是( )
A.使磁铁沿垂直于线圈平面的方向向纸外平动
B.使磁铁在线圈平面内绕O点顺时针方向转动
C.使磁铁在线圈平面内向上平动
D.N极向纸内、S极向纸外,使磁铁绕O点转动
技巧2 右手定则的应用
1. 【巧记】因电而生磁(I→B) 安培定则
因动而生电(v、B→I) 右手定则
因电而受力(I、B→F) 左手定则
2. 楞次定律与右手定则
(1) 从研究对象上说,楞次定律研究的是整个闭合电路;右手定则研究的是闭合电路的一部分,即一段导体做切割磁感线运动。21世纪教育网版权所有
(2) 从适用范围上说,楞次定律可应用于由磁通量变化引起感应电流的各种情况;右手定则只适用于一段导体在磁场中做切割磁感线运动的情况,导体不动时不能应用。
(3) 有的问题只能用楞次定律不能用右手定则,有的问题则两者都能用,关于选用楞次定律还是右手定则,则要具体问题具体分析,对一个具体的问题,能用楞次定律判断出感应电流方向,不要想着也一定能用右手定则判断出来。若是导体不动,回路中的磁通量变化,只能用楞次定律判断感应电流方向,而不能用右手定则判断;若是回路中的部分导体做切割磁感线运动产生感应电流,用右手定则判断较为简单,用楞次定律也能进行判断,但较为麻烦。
限时:30分钟 期待值:95%
★课时跟踪训练★A卷
1.(广东省从化市第二中学2013-2014学年高二下学期期中)下列关于楞次定律的说法正确的是( )www.21-cn-jy.com
A.感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量
B.感应电流的磁场总是阻止引起感应电流的磁通量
C.感应电流的磁场总是与引起感应电流的磁场相反
D.感应电流的磁场方向也可能与引起感应电流的磁场方向一致
2. 水平放置的光滑绝缘杆上挂有两个铜环M和N,通电密绕长螺线管穿过两环,如图所示,螺线管中部区域的管外磁场可以忽略。当变阻器滑动触头向左移动时,两环将( )
A. 一起向左移动 B. 一起向右移动
C. 相互靠拢 D. 相互分离
3.(山西省山大附中2013-2014学年高二下学期期中)如图所示,在载流直导线近旁固定有两平行光滑导轨A、B,导轨与直导线平行且在同一水平面内,在导轨上有两可自由滑动的导体ab和cd。当载流直导线中的电流逐渐增强时,导体ab和cd的运动情况是( )
A. 一起向左运动 B. 一起向右运动
C. ab和cd相向运动,相互靠近 D. ab和cd相背运动,相互远离
4. (四川省遂宁市2013-2014学年高二下学期期末)如图所示,甲是闭合铜线框,乙是有缺口的铜线框,丙是闭合的塑料线框,它们的正下方都放置一薄强磁铁,现将甲、乙、丙拿至相同高度H处同时释放(各线框下落过程中不翻转),则以下说法正确的是( )
A.三者同时落地
B.甲、乙同时落地,丙后落地
C.甲、丙同时落地,乙后落地
D.乙、丙同时落地,甲后落地
5.(2014·南昌模拟)1931年英国物理学家狄拉克从理论上预言:存在只有一个磁极的粒子,即“磁单极子”。1982年,美国物理学家卡布莱设计了一个寻找磁单极子的实验,他设想,如果一个只有N极的磁单极子从上向下穿过如图所示的超导线圈,那么,从上向下看,超导线圈中将出现( )【来源:21·世纪·教育·网】
A.先是逆时针方向的感应电流,然后是顺时针方向的感应电流
B.先是顺时针方向的感应电流,然后是逆时针方向的感应电流
C.顺时针方向持续流动的感应电流
D.逆时针方向持续流动的感应电流
6.如图所示,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Ⅱ时,顺着磁场方向看去,线圈中感应电流的方向分别为 ( )
A. 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?
7. 如图所示,一条形磁铁原来做自由落体运动,当它通过闭合线圈回路时,其运动情况是( )
A.接近线圈和离开线圈时速度都变小
B.接近线圈和离开线圈时加速度都小于g
C.接近线圈时做减速运动,离开线圈时做加速运动
D.接近线圈时加速度小于g,离开线圈时加速度大于g
8. 如图所示,小磁铁以初速度沿超导圆环轴线方向穿过圆环并继续运动,则以下说法中正确的是( )【版权所有:21教育】
A.小磁铁一直做减速运动,最终速度为零
B.小磁铁在环的左侧是减速运动,在环的右侧是加速运动,最终速度是v0
C.忽略电磁辐射,环中的电流先增大后减小,且方向相反
D.忽略电磁辐射,环中的电流先增大后减小,最终为零,但电流的方向始终不变
9.如图所示,螺线管B置于闭合金属圆环A的轴线上,当B中通过的电流I减小时( )
A.环A有缩小的趋势
B.环A有扩张的趋势
C.螺线管B有缩短的趋势
D.螺线管B有伸长的趋势
10.(福建省三明市第一中学2013-2014学年高二下学期期中)如图为《探究电磁感应现象》实验中所用器材的示意图,现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及电键如图所示连接.试回答下列问题:21教育名师原创作品
(1) 下列说法中正确的是
A.电键闭合后,线圈A插入或拔出都会引起电流计指针偏转
B.线圈A插入线圈B中后,电键闭合和断开的瞬间电流计指针均不会偏转
C.电键闭合后,滑动变阻器滑片P匀速滑动,会使电流计指针静止在中央零刻度
D.电键闭合后,只有滑动变阻器的滑片P加速滑动,电流计指针才能偏转
(2) 在实验出现的电磁感应现象中,上述器材中哪个相当于电源?_______________ 。
限时:30分钟 期待值:95%
★课时跟踪训练★B卷
1.(山西省广灵县第一中学2013-2014学年高二下学期期中)在沿水平方向的匀强磁场中,有一圆形金属圈可绕沿其直径的竖直轴自由转动,开始时线圈静止,线圈平面与磁场方向既不平行也不垂直,所成的锐角为α。在磁场开始增强后的一个极短时间内,线圈平面( )
A.维持不动
B.将向使α减小的方向转动
C.将向使α增大的方向转动
D.将转动,因不知磁场方向,不能确定α会增大还是会减小
2.(山西省广灵县第一中学2013-2014学年高二下学期期中)如图所示,在两根平行长直导线M、N中,通入同方向同大小的电流,导线框abcd和两导线在同一平面内,线框沿着与两导线垂直的方向,自左向右在两导线间匀速移动,在移动过程中,线框中感应电流的方向为( )21·cn·jy·com
A.沿adcba不变
B.沿abcda不变
C.由abcda变成adcba
D.由adcba变成abcda
3. (乐清市芙蓉中学2013-2014学年高二下学期期中)如图所示,绕在同一铁芯上的两个线圈M、N,线圈M接有电阻R,当线圈M中有磁通量变化时,将有感应电流通过电阻R。关于电阻R中的感应电流方向的判断,下列说法正确的是( )
A. 闭合S时,由a到b;断开S时,由b到a
B. 闭合S时,由b到a;断开S时,由a到b
C. 无论闭合或断开S时,均由a到b
D. 无论闭合或断开S时,均由b到a
4.(新疆昌吉州一中2013-2014学年高二下学期期中)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( )【来源:21cnj*y.co*m】
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
5. (广东省从化市第二中学2013-2014学年高二下学期期中)螺线管右端的管口正对着一个闭合线圈M(如图),线圈平面与螺线管中轴线垂直,以下哪些情况能使M向右侧摆动( )
A.闭合开关S瞬间
B.闭合S稳定后滑动变动器R的触片P左移时
C.S原来闭合,断开的瞬间
D.闭合S稳定后滑动变动R的触片P右移时
6. 如图所示,线圈abcd自由下落进入匀强磁场中,则当只有bc边进入磁场时,线圈中感应电流方向是沿__________。当整个线圈进入磁场中时,线圈中感应电流__________(填“有”或“无”)。
7.如图所示,当条形磁铁由较远处向螺线管平移靠近时,流过电流计的电流方向是____________,当磁铁远离螺线管平移时,流过电流计的电流方向是__________。
8.如图所示,当变阻器R的滑动触头向右滑动时,流过电阻R′的电流方向是_______.
9. 在两根平行长直导线MN中,通以同方向同大小的电流,导线框abcd和两导线在同一平面内,线框沿着与两导线垂直的方向,自右向左在两导线间匀速移动.在移动过程中,线框中感应电流方向怎样?
10.(广东省从化市第二中学2013-2014学年高二下学期期中)如图所示为“研究电磁感应现象”的实验装置,如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下.那么闭合开关,稳定后,再进行以下操作,出现的情况是:www-2-1-cnjy-com
(1) 将A线圈迅速插入B线圈时,灵敏电流计指针将向______(填“左”或“右”)偏一下;
(2) A线圈插入B线圈后,将滑动变阻器触头迅速向左拉时,灵敏电流计指针将向______(填“左”或“右”)偏一下;
(3) A线圈插入B线圈后,断开开关瞬间,灵敏电流计指针将向______(填“左”或“右”)偏一下。21·世纪*教育网
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第3节 楞次定律
★教学大纲要求★
1. 理解楞次定律的内容。
2. 应用楞次定律判定有关感应电流的方向。
3. 会用右手定则及楞次定律解答有关问题。
★知识考点诠释★
知识点1 探究感应电流的方向
一. 实验:由磁铁在线圈中的运动判断感应电流的方向
条形磁铁运动情况
N极向下
插入线圈
S极向下
插入线圈
N极向上
拔出线圈
S极向上
拔出线圈
原磁场方向
向下
向上
向下
向上
穿过线圈的磁通量变化
增加
增加
减少
减少
电流表指针偏转方向
右偏
左偏
左偏
右偏
感应电流的磁场方向
自下而上
自上而下
自上而下
自下而上
感应电流在线圈中的流向
外进里出
里进外出
里进外出
外进里出
原磁场和感应电流产生的磁场之间的关系
相反
相反
相同
相同
磁体之间的相互作用关系
相斥
相斥
相吸
相吸
二 . 实验现象及说明
1. 中间变量的引入------感应电流的磁场
磁铁磁场的变化在线圈中产生感应电流,而感应电流本身也能产生磁场,这里所说的中介就是感应电流产生的磁场。感应电流的磁场方向既跟感应电流的方向有联系,又跟引起磁通量变化的磁场有联系。21·cn·jy·com
2. 感应电流方向的判断
当知道线圈电流时,可是根据右手螺旋定则来判断电流产生的磁场,同理,若知道电流产生的磁场时,也可以根据右手螺旋定则来判断产生磁场的电流。【来源:21·世纪·教育·网】
例1.(天津市第一百中学2013-2014学年高二下学期期中)在验证楞次定律实验中,竖直放置的线圈固定不动,将磁铁从线圈上方插入或拔出,线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流。图中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况,其中正确的是( ) 21·世纪*教育网
【解析】A. 当磁铁N极向下运动时,线圈的磁通量变大,由增反减同可知,则感应磁场与原磁场方向相反.再根据安培定则,可判定感应电流的方向:沿线圈盘旋而上.A错;B. 当磁铁N极向上运动时,线圈的磁通量变小,由增反减同可知,则感应磁场与原磁场方向相同.再根据安培定则,可判定感应电流的方向:沿线圈盘旋而下,B错;C. 当磁铁S极向下运动时,线圈的磁通量变大,由增反减同可知,则感应磁场与原磁场方向相反.再根据安培定则,可判定感应电流的方向:沿线圈盘旋而下.C错;D. 当磁铁N极向上运动时,线圈的磁通量变小,由增反减同可知,则感应磁场与原磁场方向相同.再根据安培定则,可判定感应电流的方向:沿线圈盘旋而下,D对。www-2-1-cnjy-com
【答案】D
例2. (安徽省广德中学2013-2014年学度高二第二学期期中)如图所示为“研究电磁感应现象”的实验装置.
(1)将图中所缺的导线补接完整.
(2)在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏转了一下,那么合上开关后( )
A.将原线圈迅速插入副线圈时,电流计指针向右偏转一下
B.将原线圈插入副线圈后,电流计指针一直偏在零点左侧
C.将原线圈插入副线圈后,将滑动变阻器触头迅速向左拉时,电流计指针向右偏转一下
D.将原线圈插入副线圈后,将滑动变阻器触头迅速向左拉时,电流计指针向左偏转一下
【答案】(1)
(2) AD
知识点2 楞次定律
1. 楞次定律:感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
磁场 阻碍 变化
主语 谓语 宾语
主语磁场的定语是“感应电流的”;谓语的状语是“总是”;宾语的定语是“引起感应电流的磁通量的”。21教育网
2. 对楞次定律的理解
(1) 研究对象:有磁通量变化的独立的闭合线圈。
(2) 精髓:阻碍原磁通量的变化
这里的“阻碍”不可理解为“相反”,也不可理解为“阻止”,他只是延缓了变化趋势,当原磁场增加时,则与原磁场方向相反,当原磁场减弱时,则与原磁场方向相同。
(3) 目的:让上一个时刻的磁通量Φ=BS尽量保持不变。
(4) 方式:从电流和磁场的角度考虑:增反减同
从运动和受力的角度考虑:来拒去留
从面积改变的角度考虑:增缩减扩
3. 楞次定律应用时的步骤
(1) 先看原磁场的方向如何.
(2) 再看原磁场的变化(增强还是减弱).
(3) 根据楞次定律确定感应电流磁场的方向.
(4) 再利用安培定则,根据感应电流磁场的方向来确定感应电流方向.
知识点3 右手定则
内容:伸开右手,使拇指跟其余四指垂直,并且跟手掌在同一个平面内;让磁感线垂直从手心进入,并使拇指指向导体运动的方向,其余四指指的方向就是感应电动势的方向。
【说明】右手定则是楞次定律的一种特殊情况,这种方法对于闭
合电路的一部分导体切割磁感线是感应电流方向的判定非常方便。
例3. (广东省揭阳第一中学2013-2014学年高二下学期期中)如图所示,通有稳恒电流的螺旋管竖直放置,有一铜环R沿螺旋管的轴线加速下落。在下落过程中,环面始终保持水平,铜环先后经过轴线上1、2、3位置时加速度分别为a1、a2、a3,位置2在螺旋管的中心,位置1、3与位置2等距离,则( )【版权所有:21教育】
A.a2=g B.a2<g
C.a1=a3<a2 D.a3<a1<a2
【解析】感应电流的效果总是阻碍引起感应电流的原因;当铜环经过1位置时,正在靠近螺线管,铜环受到的磁场力阻碍铜环靠近螺线管(来拒),则加速度a1<g;当铜环经过位置3时,正在远离螺线管,铜环受到的磁场力阻碍铜环远离螺线管(去留),则加速度a3<g;当铜环经过2位置时,环中磁通量最大,且运动方向与磁场平行,故不产生感应电流,则加速度a2=g.又由于从1位置经2位置到3位置的过程中,铜环的速度在逐渐增加,即V3>V1,故铜环在3位置处所产生的感应电动势大,受磁场力比在1位置时所受磁场力大,故a1>a3.综合考虑则有:a3<a1<a2=g,故AD正确BC错误。
【答案】AD
例4 . (内蒙古巴彦淖尔市一中2013-2014学年高二下学期期中)如图所示,一个水平放置的矩形线圈abcd,在细长水平磁铁的S极附近竖直下落,由位置Ⅰ经位置Ⅱ到位置Ⅲ。位置Ⅱ与磁铁同一平面,位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近Ⅱ,则在下落过程中,线圈中的感应电流的方向为
A.abcda
B.adcba
C.从abcda到adcba
D.从adcba到abcda
【解析】当从I到II过程中,磁通量减小,由楞次定律可知,感应电流会产生一个向下的磁场,由右手螺旋定则可以判断,感应电流的方向为adcba,当从II到III过程中,磁通量增大,由楞次定律可知,感应电流会产生一个向下的磁场,由右手螺旋定则可以判断,感应电流的方向为adcba。www.21-cn-jy.com
【答案】B
★方法技巧应用★
技巧1 楞次定律的应用
1. 应用楞次定律解题的一般步骤
(1) 查明产生感应电流的闭合电路所围面积上的原磁场方向。
(2) 查明穿过闭合电路的磁通量是增加还是减少。根据已知的磁感线分布和题目所描述的情况来确定。
(3) 根据楞次定律确定感应电流的磁场方向,这一步骤才是直接运用了楞次定律。当磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场反向;当磁通减少时,感应电流的磁场与原磁场相同。
(4) 得出感应电流的磁场方向后,就可以根据安培定则确定感应电流的方向。
2. 楞次定律的另一种表述(楞次定律的实质)
(1) 楞次定律的另一种表述
电磁感应所产生的效果总是要阻碍引起感应电流的导体(或磁体)间的相对运动”。即引起感应电流的导体(或磁体)靠近或远离的过程中都要克服电磁力做功,外力克服电磁力做功的过程就是把其他形式能转变为电能的过程(由此可判断电磁感应现象中导体间相对运动的方向)。21cnjy.com
(2) 对另一种表述的理解
(. 就磁通量而言,总是阻碍引起感应电流的磁通量(原磁通量)的变化。即当原磁通量增加时,感应电流的磁场就与原磁场方向相反;当原磁通量减少时,感应电流的磁场就与原磁场方向相同。简称:“增反减同”。2-1-c-n-j-y
(. 就相对运动而言,阻碍所有的相对运动,简称:“来拒去留”。从运动的效果上看,也可以形象地表述为“敌”进“我”退,“敌”逃“我”追。
(. 就闭合导体回路的面积而言,以闭合导体回路面积的收缩或扩张来阻碍回路磁通量的变化。当穿过闭合回路的磁感线皆朝同一方向时:若穿过闭合导体回路的磁通量增加时,回路面积有收缩趋势;磁通量减少时,回路面积有扩张趋势。简称:“增缩减扩”。若穿过闭合回路的磁感线朝两个相反的方向,则结论可能完全相反。
④. 就电流而言,感应电流阻碍原电流的变化,即原电流增大时,感应电流方向与原电流方向相反;原电流减小时,感应电流方向一与
原电流方向相同,简称:“增反减同”。
例5.(山西省广灵县第一中学2013-2014学年高二下学期期中)如图所示,闭合小金属球从高h处的光滑曲面上端无初速度滚下,又沿曲面的另一侧上升,则下列说法正确的是( )
A. 若是匀强磁场,球在左侧滚上的高度等于h
B. 若是匀强磁场,球在左侧滚上的高度小于h
C. 若是非匀强磁场,球在左侧滚上的高度等于h
D. 若是非匀强磁场,球在左侧滚上的高度小于h
例6. 一均匀的扁平条形磁铁与一圆形线圈在同一平面内,如图所示,磁铁的中央与圆心O重合。为了在磁铁运动时在线圈中产生图示方向的感应电流I,磁铁的运动方式应该是( )
A.使磁铁沿垂直于线圈平面的方向向纸外平动
B.使磁铁在线圈平面内绕O点顺时针方向转动
C.使磁铁在线圈平面内向上平动
D.N极向纸内、S极向纸外,使磁铁绕O点转动
【解析】条形磁铁若在线圈平面内转动,上下平动或垂直线圈平面平动,都不会引起磁通量变化,不会产生感应电流.当N极向纸内,S极向纸外相当于N极上部分导线向外切割磁感线,由右手定则可判定D项正确.【出处:21教育名师】
【答案】D
技巧2 右手定则的应用
1. 【巧记】因电而生磁(I→B) 安培定则
因动而生电(v、B→I) 右手定则
因电而受力(I、B→F) 左手定则
2. 楞次定律与右手定则
(1) 从研究对象上说,楞次定律研究的是整个闭合电路;右手定则研究的是闭合电路的一部分,即一段导体做切割磁感线运动。
(2) 从适用范围上说,楞次定律可应用于由磁通量变化引起感应电流的各种情况;右手定则只适用于一段导体在磁场中做切割磁感线运动的情况,导体不动时不能应用。
(3) 有的问题只能用楞次定律不能用右手定则,有的问题则两者都能用,关于选用楞次定律还是右手定则,则要具体问题具体分析,对一个具体的问题,能用楞次定律判断出感应电流方向,不要想着也一定能用右手定则判断出来。若是导体不动,回路中的磁通量变化,只能用楞次定律判断感应电流方向,而不能用右手定则判断;若是回路中的部分导体做切割磁感线运动产生感应电流,用右手定则判断较为简单,用楞次定律也能进行判断,但较为麻烦。
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★课时跟踪训练★A卷
1.(广东省从化市第二中学2013-2014学年高二下学期期中)下列关于楞次定律的说法正确的是( )【来源:21cnj*y.co*m】
A.感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量
B.感应电流的磁场总是阻止引起感应电流的磁通量
C.感应电流的磁场总是与引起感应电流的磁场相反
D.感应电流的磁场方向也可能与引起感应电流的磁场方向一致
【解析】楞次定律中感应电流产生的磁场是阻碍引起感应电流原磁通量的变化,这阻碍可能是相同也可能是相反,D对。
【答案】D
2. 水平放置的光滑绝缘杆上挂有两个铜环M和N,通电密绕长螺线管穿过两环,如图所示,螺线管中部区域的管外磁场可以忽略。当变阻器滑动触头向左移动时,两环将( )
A. 一起向左移动 B. 一起向右移动
C. 相互靠拢 D. 相互分离
【解析】当变阻器滑动触头向左移动时,电阻减小,线路中的电流增大,螺线管内的磁场变大,两个线圈内部的磁通量也变大,根据楞次定律,两线圈产生同向电流,所以两线圈相吸。
【答案】C
3.(山西省山大附中2013-2014学年高二下学期期中)如图所示,在载流直导线近旁固定有两平行光滑导轨A、B,导轨与直导线平行且在同一水平面内,在导轨上有两可自由滑动的导体ab和cd。当载流直导线中的电流逐渐增强时,导体ab和cd的运动情况是( )
A. 一起向左运动 B. 一起向右运动
C. ab和cd相向运动,相互靠近 D. ab和cd相背运动,相互远离
【解析】根据右手螺旋定则知,直线电流下方的磁场方向垂直纸面向里,电流增强时,磁场增强,根据楞次定律得,回路中的感应电流为abdc,根据左手定则知,ab所受安培力方向向右,cd所受安培力向左,即ab和cd相向运动,相互靠近,故C正确。
【答案】C
4. (四川省遂宁市2013-2014学年高二下学期期末)如图所示,甲是闭合铜线框,乙是有缺口的铜线框,丙是闭合的塑料线框,它们的正下方都放置一薄强磁铁,现将甲、乙、丙拿至相同高度H处同时释放(各线框下落过程中不翻转),则以下说法正确的是( )
A.三者同时落地
B.甲、乙同时落地,丙后落地
C.甲、丙同时落地,乙后落地
D.乙、丙同时落地,甲后落地
【解析】释放后,穿过甲线框的磁通量发生变化,产生感应电流,铜线框在下落过程中受到向上的安培力作用,线框受到的合外力小于重力,线框向下运动的加速度小于重力加速度;乙线框不闭合,线框下落时产生感应电动势,但没有感应电流,线框不受安培力作用,线框做自由落体运动,加速度等于重力加速度;丙是塑料线框,线框中不产生感应电流,线框做自由落体运动,加速度等于重力加速度;由于甲、乙、丙的位移相等,初速度都为零,甲的加速度小于乙、丙的加速度,乙、丙加速度相等,因此乙、丙同时落地,甲后落地。
【答案】D
5.(2014·南昌模拟)1931年英国物理学家狄拉克从理论上预言:存在只有一个磁极的粒子,即“磁单极子”。1982年,美国物理学家卡布莱设计了一个寻找磁单极子的实验,他设想,如果一个只有N极的磁单极子从上向下穿过如图所示的超导线圈,那么,从上向下看,超导线圈中将出现( )
A.先是逆时针方向的感应电流,然后是顺时针方向的感应电流
B.先是顺时针方向的感应电流,然后是逆时针方向的感应电流
C.顺时针方向持续流动的感应电流
D.逆时针方向持续流动的感应电流
【解析】当磁单极子从上向下靠近超导线圈时,线圈中的磁通量增加,且磁场方向从上向下,由楞次定律可知,感应电流的磁场方向从下向上,再由安培定则可确定感应电流方向为逆时针;当磁单极子远离超导线圈时,超导线圈中的磁通量减小,且磁场方向从下向上,由楞次定律可知,感应电流的磁场方向从下向上,再由安培定则可确定感应电流方向为逆时针,因此线圈中产生的感应电流方向不变,又由于超导线圈没有电阻,不消耗电能,所以超导线圈中的电流不会消失,选项D正确。2·1·c·n·j·y
【答案】D
6.如图所示,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Ⅱ时,顺着磁场方向看去,线圈中感应电流的方向分别为 ( )
A. 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】当线圈进去磁场时,线圈内部的磁通量增加,根据楞次定律可知,感应电流产生的新磁场方向水平向左,再根据右手螺旋定则,线圈中的电流方向为逆时针方向;当线圈离开磁场时,线圈内部的磁通量减小,根据楞次定律可知,感应电流产生的新磁场方向水平向右,再根据右手螺旋定则,线圈中的电流方向为顺时针方向。
【答案】B
7. 如图所示,一条形磁铁原来做自由落体运动,当它通过闭合线圈回路时,其运动情况是( )
A.接近线圈和离开线圈时速度都变小
B.接近线圈和离开线圈时加速度都小于g
C.接近线圈时做减速运动,离开线圈时做加速运动
D.接近线圈时加速度小于g,离开线圈时加速度大于g
【解析】根据楞次定律,当磁铁在接近或远离时,线圈都会对磁铁的运动产生阻碍的作用,其加速度均小于g,但磁铁自身的重力和线圈对磁铁的磁场力大小未知,所以磁铁做加速还是减速无法判断。B对。
【答案】B
8. 如图所示,小磁铁以初速度沿超导圆环轴线方向穿过圆环并继续运动,则以下说法中正确的是( )
A.小磁铁一直做减速运动,最终速度为零
B.小磁铁在环的左侧是减速运动,在环的右侧是加速运动,最终速度是v0
C.忽略电磁辐射,环中的电流先增大后减小,且方向相反
D.忽略电磁辐射,环中的电流先增大后减小,最终为零,但电流的方向始终不变
【解析】超导体,因为其电阻为零,假设没有电磁辐射的话,线圈是不会把磁铁的动能转化为线圈的热能的。在磁铁靠近超导线圈时,在超导线圈内感应出的的电流应该是沿一个方向不变,从能量守恒观点可知,磁铁的动能在逐渐转化为超导线圈的电磁能,磁铁在作减速运动;当磁铁处于超导线圈正中间时,通过超导线圈的磁通量达到最大值,其瞬时感应电动势为“0”,就在这个瞬间超导线圈中的感应电动势发生了反向,但是在这一瞬间超导线圈中的电磁能并没有消失,这种能量还是以电流为载体,以磁场的形式存在的(磁铁靠近超导线圈是消耗的动能此时还是以电磁能的形式存在于超导线圈中的,它并没有转化出去)。磁铁远离超导线圈时,超导线圈中产生的感应电动势与磁铁靠近线圈时的正好相反,这样一来,超导线圈中的原来的电流就被这个反向的感应电动势削弱,直到消失。总的效果就是电流逐渐减小,并在磁铁到达在无限远处电流为“0”,超导线圈中的电磁能也就随着超导线圈的电流的减小,最后到消失。在这整个过程中磁铁先是减速靠近线圈,然后再加速远离线圈的,在无限远处,磁铁速度保持不变。按题意应与与初速度相同。所以呢。正确答案是BD。
【答案】BD
9.如图所示,螺线管B置于闭合金属圆环A的轴线上,当B中通过的电流I减小时( )
A.环A有缩小的趋势
B.环A有扩张的趋势
C.螺线管B有缩短的趋势
D.螺线管B有伸长的趋势
【解析】A、B、当B中通过的电流逐渐变小时,电流产生的磁场逐渐变弱,故穿过A的磁通量变小,为阻碍磁通量变小,环A有收缩的趋势,A对,B错;C、D、螺线管B电流变小,每匝线圈产生的磁场减弱,线圈间的引力变小,螺线管B有扩张的趋势,C错,D对。
【答案】AD
10.(福建省三明市第一中学2013-2014学年高二下学期期中)如图为《探究电磁感应现象》实验中所用器材的示意图,现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及电键如图所示连接.试回答下列问题:21*cnjy*com
(1) 下列说法中正确的是
A.电键闭合后,线圈A插入或拔出都会引起电流计指针偏转
B.线圈A插入线圈B中后,电键闭合和断开的瞬间电流计指针均不会偏转
C.电键闭合后,滑动变阻器滑片P匀速滑动,会使电流计指针静止在中央零刻度
D.电键闭合后,只有滑动变阻器的滑片P加速滑动,电流计指针才能偏转
(2) 在实验出现的电磁感应现象中,上述器材中哪个相当于电源?_______________ 。
【答案】(1) A (2) B
限时:30分钟 期待值:95%
★课时跟踪训练★B卷
1.(山西省广灵县第一中学2013-2014学年高二下学期期中)在沿水平方向的匀强磁场中,有一圆形金属圈可绕沿其直径的竖直轴自由转动,开始时线圈静止,线圈平面与磁场方向既不平行也不垂直,所成的锐角为α。在磁场开始增强后的一个极短时间内,线圈平面( )
A.维持不动
B.将向使α减小的方向转动
C.将向使α增大的方向转动
D.将转动,因不知磁场方向,不能确定α会增大还是会减小
【解析】在磁场开始增强后的一个极短时间内,线圈内部的磁通量增加,根据楞次定律,为了阻碍原磁通量的变化,所以线圈将向使α减小的方向转动。
【答案】B
2.(山西省广灵县第一中学2013-2014学年高二下学期期中)如图所示,在两根平行长直导线M、N中,通入同方向同大小的电流,导线框abcd和两导线在同一平面内,线框沿着与两导线垂直的方向,自左向右在两导线间匀速移动,在移动过程中,线框中感应电流的方向为( )
A.沿adcba不变
B.沿abcda不变
C.由abcda变成adcba
D.由adcba变成abcda
【解析】由安培定则判断出MN两导线在两导线之间产生的磁场,当线框水平向右运动时,线圈内部的磁通量由向里减弱变为向外增强,在根据楞次定律和右手螺旋定则可知,感应电流的方向沿abcda不变。
【答案】B
3. (乐清市芙蓉中学2013-2014学年高二下学期期中)如图所示,绕在同一铁芯上的两个线圈M、N,线圈M接有电阻R,当线圈M中有磁通量变化时,将有感应电流通过电阻R。关于电阻R中的感应电流方向的判断,下列说法正确的是( )
A. 闭合S时,由a到b;断开S时,由b到a
B. 闭合S时,由b到a;断开S时,由a到b
C. 无论闭合或断开S时,均由a到b
D. 无论闭合或断开S时,均由b到a
【解析】闭合S,N中电流增大,产生的B增大,根据右手螺旋定则可知,N中产生的磁场方向为从左向右,流过M的磁场方向则从右向左,根据楞次定律,在M中感应电流产生新的磁场方向为从左向右,再由右手螺旋定则可知,流过R的电流方向为从b到a;断开S,N中电流减小,产生的B减小,根据右手螺旋定则可知,N中产生的磁场方向为从左向右,流过M的磁场方向则从右向左,根据楞次定律,在M中感应电流产生新的磁场方向为从右向左,再由右手螺旋定则可知,流过R的电流方向为从a到b. 21*cnjy*com
【答案】B
4.(新疆昌吉州一中2013-2014学年高二下学期期中)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
【解析】当磁铁插入左环时,由于左环没有闭合,所以没有感应电流,磁铁和环之间没有相互作用,横杆不动;当磁铁插入右环时,由于右环闭合,所以有感应电流,磁铁和环之间有相互作用,横杆转动。21世纪教育网版权所有
【答案】B
5. (广东省从化市第二中学2013-2014学年高二下学期期中)螺线管右端的管口正对着一个闭合线圈M(如图),线圈平面与螺线管中轴线垂直,以下哪些情况能使M向右侧摆动( )
A.闭合开关S瞬间
B.闭合S稳定后滑动变动器R的触片P左移时
C.S原来闭合,断开的瞬间
D.闭合S稳定后滑动变动R的触片P右移时
【解析】由于要使M向右侧摆动,所以要求线圈中的电流必须变大,在闭合开关S的瞬间可以满足,在闭合S稳定后滑动变动器R的触片P左移时也能满足。
【答案】AB
6. 如图所示,线圈abcd自由下落进入匀强磁场中,则当只有bc边进入磁场时,线圈中感应电流方向是沿__________。当整个线圈进入磁场中时,线圈中感应电流__________(填“有”或“无”)。21教育名师原创作品
【解析】只有bc边进入磁场时,线圈中的磁通量增大,根据楞次定律和右手螺旋定则可知,电流方向abcd,当线圈完全进入后,线圈中的磁通量不变,没有感应电流。
【答案】abcd 无
7.如图所示,当条形磁铁由较远处向螺线管平移靠近时,流过电流计的电流方向是____________,当磁铁远离螺线管平移时,流过电流计的电流方向是__________。
【解析】当条形磁铁由较远处向螺线管平移靠近时流过螺线管的磁通量增加,方向向下,由楞次定律和安培定则可知,流过电流计的电流方向是b→G→a;当条形磁铁由较近处远离螺线管平移时流过螺线管的磁通量减小,方向向下,由楞次定律和安培定则可知,流过电流计的电流方向是a→G→b。
【答案】b→G→a a→G→b
8.如图所示,当变阻器R的滑动触头向右滑动时,流过电阻R′的电流方向是_______.
【答案】a→R′→b
9. 在两根平行长直导线MN中,通以同方向同大小的电流,导线框abcd和两导线在同一平面内,线框沿着与两导线垂直的方向,自右向左在两导线间匀速移动.在移动过程中,线框中感应电流方向怎样?
【答案】由安培定则可知感应电流方向始终是沿adcb方向
10.(广东省从化市第二中学2013-2014学年高二下学期期中)如图所示为“研究电磁感应现象”的实验装置,如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下.那么闭合开关,稳定后,再进行以下操作,出现的情况是:
(1) 将A线圈迅速插入B线圈时,灵敏电流计指针将向______(填“左”或“右”)偏一下;
(2) A线圈插入B线圈后,将滑动变阻器触头迅速向左拉时,灵敏电流计指针将向______(填“左”或“右”)偏一下;
(3) A线圈插入B线圈后,断开开关瞬间,灵敏电流计指针将向______(填“左”或“右”)偏一下。
【答案】(1)右 ;(2)左; (3)左