2020—2021学年人教版（2019）高二物理《楞次定律》课件29张PPT

第四章
电磁感应
学案3 习题课：楞次定律的应用
目标定位
1.学习应用楞次定律的推论判断感应电流的方向.
2.理解安培定则、左手定则、右手定则和楞次定律的区别.
知识探究
自我检测
一、增反减同法
感应电流的磁场，总是阻碍引起感应电流的磁通量(原磁场磁通量)的变化.
(1)当原磁场磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，
(2)当原磁场磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同.
口诀记为“增反减同”.
知识探究
例1　如图1所示，一水平放置的矩形闭合线圈abcd在细长磁铁的N极附近竖直下落，保持bc边在纸外，ad边在纸内，由图中位置Ⅰ经过位置Ⅱ到位置Ⅲ，位置Ⅰ和位置Ⅲ都很接近位置Ⅱ，这个过程中线圈的感应电流 (　　)
图1
A.沿abcd流动
B.沿dcba流动
C.先沿abcd流动，后沿dcba流动
D.先沿dcba流动，后沿abcd流动
解析　本题考查用楞次定律判断感应电流的方向，关键要分析清楚矩形线圈由位置Ⅰ到位置Ⅱ和由位置Ⅱ到位置Ⅲ两过程中，穿过线圈的磁感线方向相反.由条形磁铁的磁场可知，线圈在位置Ⅱ时穿过闭合线圈的磁通量最小为零，线圈从位置Ⅰ到位置Ⅱ，从下向上穿过线圈的磁通量在减少，线圈从位置Ⅱ到位置Ⅲ，从上向下穿过线圈的磁通量在增加，根据楞次定律可知感应电流的方向是abcd.
答案　A
二、来拒去留法
导体与磁场相对运动产生电磁感应现象时，产生的感应电流与磁场间有力的作用，这种力的作用会“阻碍”相对运动，简称口诀“来拒去留”.
例2　如图2所示，当磁铁突然向铜环运动时，
铜环的运动情况是(　　)
A.向右摆动 B.向左摆动
C.静止 D.无法判定
图2
解析　本题可由两种方法来解决：
方法1：画出磁铁的磁感线分布，如图甲所示，
当磁铁向铜环运动时，穿过铜环的磁通量增加，
由楞次定律判断出铜环中的感应电流方向如图甲所示.
甲
分析铜环受安培力作用而运动时，可把铜环中的电流等效为多段直线电流元.取上、下两小段电流元作为研究对象，由左手定则确定两段电流元的受力，由此可推断出整个铜环所受合力向右，故A正确.
方法2(等效法)：磁铁向右运动，使铜环产生的感应电流可等效为图乙所示的条形磁铁，两磁铁有排斥作用，故A正确.
乙
答案　A
三、增缩减扩法
当闭合电路中有感应电流产生时，电路的各部分导线就会受到安培力作用，会使电路的面积有变化(或有变化趋势).
(1)若原磁通量增加，则通过减小有效面积起到阻碍的作用.
(2)若原磁通量减小，则通过增大有效面积起到阻碍的作用.
口诀记为“增缩减扩”.
注意：本方法适用于磁感线单方向穿过闭合回路的情况.
例3　如图3所示，在载流直导线旁固定有两
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
图3
解析　由于在闭合回路abcd中，ab和cd电流方向相反，所以两导体运动方向一定相反，排除A、B；
当载流直导线中的电流逐渐增强时，穿过闭合回路的磁通量增大，根据楞次定律，感应电流总是阻碍穿过回路磁通量的变化，所以两导体相互靠近，减小面积，达到阻碍磁通量增大的目的.故选C.
答案　C
四、增离减靠法
发生电磁感应现象时，通过什么方式来“阻碍”原磁通量的变化要根据具体情况而定.可能是阻碍导体的相对运动，也可能是改变线圈的有效面积，还可能是通过远离或靠近变化的磁场源来阻碍原磁通量的变化.即：(1)若原磁通量增加，则通过远离磁场源起到阻碍的作用.(2)若原磁通量减小，则通过靠近磁场源起到阻碍的作用.
口诀记为“增离减靠”.
例4　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4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 (　　)
图4
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
解析　金属环N向左运动，说明穿过N的磁通量在减小，说明线圈M中的电流在减小，只有选项C符合题意.
答案　C
五、安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的
区别运用
1.右手定则是楞次定律的特殊情况
(1)楞次定律的研究对象为整个闭合导体回路，适用于磁通量变化引起感应电流的各种情况.
(2)右手定则的研究对象为闭合导体回路的一部分，适用于一段导线在磁场中做切割磁感线运动.
2.区别安培定则、左手定则、右手定则的关键是抓住因果关系
(1)因电而生磁(I→B)→安培定则.(判断电流周围磁感线的方向)
(2)因动而生电(v、B→I感)→右手定则.(导体切割磁感线产生感应电流)
(3)因电而受力(I、B→F安)→左手定则.(磁场对电流有作用力)
例5　如图5所示，导轨间的磁场方向垂直
于纸面向里.圆形金属环B正对电磁铁A，
当导线MN在导轨上向右加速滑动时，下
列说法正确的是(　　)
A.MN中电流方向N→M，B被A吸引
B.MN中电流方向N→M，B被A排斥
C.MN中电流方向M→N，B被A吸引
D.MN中电流方向M→N，B被A排斥
图5
解析　MN向右加速滑动，根据右手定则，MN中的电流方向从N→M，且大小在逐渐变大，根据安培定则知，电磁铁A的磁场方向向左，且大小逐渐增强，根据楞次定律知，B环中的感应电流产生的磁场方向向右，B被A排斥.B正确，A、C、D错误.
答案　B
1.(来拒去留法)如图6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(　　)
自我检测
图6
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　在下落过程中，闭合铜线框中产生感应电流，由“来拒去留”可知，答案选D.
答案　D
2.(增缩减扩及来拒去留法)如图7所示，水平桌面上放有一个闭合铝环，在铝环轴线上方有一个条形磁铁.当条形磁铁沿轴线竖直向下迅速移动时，下列判断正确的是 (　　)
A.铝环有收缩趋势，对桌面压力减小
B.铝环有收缩趋势，对桌面压力增大
C.铝环有扩张趋势，对桌面压力减小
D.铝环有扩张趋势，对桌面压力增大
图7
解析　根据楞次定律可知：当条形磁铁沿轴线竖直向下迅速移动时，闭合铝环内的磁通量增大，因此铝环面积应有收缩的趋势，同时将远离磁铁，故增大了和桌面的挤压程度，从而使铝环对桌面压力增大，故B项正确.
答案　B
3.(增离减靠法)如图8是某电磁冲击钻的原
理图，若突然发现钻头M向右运动，则可
能是(　　)
A.开关S闭合瞬间
B.开关S由闭合到断开的瞬间
C.开关S已经是闭合的，滑动变阻器滑片P向左迅速滑动
D.开关S已经是闭合的，滑动变阻器滑片P向右迅速滑动
图8
解析　当开关突然闭合时，左线圈上有了电流，产生磁场，而对于右线圈来说，磁通量增加，产生感应电流，使钻头M向右运动，故A项正确；
当开关S已经是闭合时，只有左侧线圈电流增大才会导致钻头M向右运动，故C项正确.
答案　AC
4.(安培定则、左手定则、右手定则、楞次定
律的区别运用)如图9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，则PQ所做的运动可能是(　　)
A.向右加速运动 B.向左加速运动
C.向右减速运动 D.向左减速运动
图9
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由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，用楞次定律可以判断流过MN的感应电流是从N→M的，用左手定则可判定MN受到向左的安培力，将向左运动，可见选项A错误；
若PQ向右减速运动，流过MN的感应电流方向、MN所受的安培力的方向均将反向，MN向右运动，所以选项C正确；
同理可判断选项B正确，选项D错误.
答案　BC