高中物理 4.4习题课 楞次定律的应用课件 新人教版选修32.ppt

目标定位1 应用楞次定律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 第4讲习题课楞次定律的应用 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要引起感应电流的磁通量的 2 应用楞次定律判断感应电流方向的一般步骤 1 明确所研究的 判断的方向 2 判断闭合电路内原磁场的的变化情况 3 由判断感应电流的磁场方向 4 由根据感应电流的磁场方向 判断出感应电流的方向 阻碍 变化 闭合电路 原磁场 磁通量 楞次定律 安培定则 3 安培定则 右手螺旋定则 右手定则 左手定则 1 判断电流产生的磁场方向用定则 2 判断磁场对通电导体作用力方向用定则 3 判断导体切割磁感线运动产生的感应电流方向用定则 安培 左手 右手 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a化 1 当原磁场磁通量增加时 感应电流的磁场与原磁场方向相反 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 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 经过位置 到位置 位置 和位置 都很接近位置 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 解析由条形磁铁的磁场可知 线圈在位置 时穿过闭合线圈的磁通量最少 为零 线圈从位置 到位置 从下向上穿过线圈的磁通量在减少 线圈从位置 到位置 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 产生的感应电流的导体受到磁场的安培力 这个安培力会 阻碍 相对运动 口诀记为 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 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 则a选项正确 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 答案a 三 增缩减扩 法当闭合电路中有感应电流产生时 闭合电路的各部分导线就会受到安培力作用 会使闭合电路的面积有变化 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 温馨提示 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 图3 解析由于ab和cd电流方向相反 所以两导体运动方向一定相反 排除选项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 达到阻碍磁通量增加的目的 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 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 图4 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 答案c 五 安培定则 左手定则 右手定则 楞次定律的区别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 适用于一段导体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 当导线mn在导轨上水平向右加速滑动时 正对电磁铁a的圆形金属环b中 导体棒切割磁感线速度越大 感应电流越大 图5 a 有感应电流 且b被a吸引b 无感应电流c 可能有 也可能没有感应电流d 有感应电流 且b被a排斥 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的磁场方向水平向左 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水平向右 b被a排斥 d正确 a b c错误 答案d 增反减同 法1 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拉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6所示的超导线圈 那么 从上向下看 超导线圈将出现 图6 a 先有逆时针方向的感应电流 然后有顺时针方向的感应电流b 先有顺时针方向的感应电流 然后有逆时针方向的感应电流c 始终有顺时针方向持续流动的感应电流d 始终有逆时针方向持续流动的感应电流 解析在磁单极子运动的过程中 当磁单极子位于超导线圈上方时 原磁场的方向向下 磁通量增加 则感应电流的磁场方向向上 由安培定则可知 产生逆时针 俯视 方向的感应电流 当磁单极子位于超导线圈下方时 原磁场的方向向上 磁通量减小 则感应电流的磁场方向向上 由安培定则可知 产生逆时针 俯视 方向的感应电流 故选项d正确 答案d 来拒去留 法2 如图7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 丙移至相同高度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 图7 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 增缩减扩 法3 如图8所示 一个有弹性的金属圆环被一根橡皮绳吊于通电直导线的正下方 直导线与圆环在同一竖直面内 当通电直导线中电流增大时 弹性圆环的面积s和橡皮绳的长度l将 a s增大 l变长b s减小 l变短c s增大 l变短d s减小 l变长 图8 解析当通电直导线中电流增大时 穿过金属圆环的磁通量增大 金属圆环中产生感应电流 根据楞次定律可知 感应电流要阻碍磁通量的增大 一是用缩小面积的方式进行阻碍 二是用远离通电直导线的方法进行阻碍 故d正确 答案d 增离减靠 法4 如图9所示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9 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已经是闭合的时 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 一定律三定则 的综合应用5 如图10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10 解析当pq向右运动时 用右手定则可判定pq中感应电流的