第二章　习题课楞次定律的应用—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理选择性必修第二册课件(共29张PPT)

1、习题课:楞次定律的应用 探究一探究二随堂检测 楞次定律的拓展应用 情境探究 如图所示,水平桌面上放一圆形金属导体环,从导体环的中心上方 释放一条形磁铁,在条形磁铁向下靠近导体环的过程中,问: (1)从上向下看导体环中的电流方向是逆时针还是顺时针? (2)导体环内部感应电流的磁感线方向与磁铁磁场的方向相同还是 相反?若磁铁向上运动呢? (3)磁铁受到导体环的作用力向哪?若磁铁向上运动呢? (4)导体环有收缩的趋势还是扩张的趋势?若磁铁向上运动呢? (5)导体环对桌面的压力比重力大还是小?若磁铁向上运动呢? (6)磁铁下落过程能量是如何转化的? 探究一探究二随堂检测 要点提示:(1)逆时针;(2)

2、相反,相同;(3)向上,向下;(4)收缩,扩张;(5)比 重力大,比重力小;(6)重力势能一部分转化为磁铁的动能,一部分转 化为导体环的电能。 探究一探究二随堂检测 知识归纳 楞次定律的拓展 楞次定律的主要内容是研究引起感应电流的磁场即原磁场和感应 电流的磁场二者之间的关系,根据这种关系可以得到如下推论: (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。当 原磁场磁通量减少时,感应电流的磁场与原磁场方向相同。 (2)导体与磁场相对运动产生电磁感应现象时,产生感应电流的导体 受到磁场的安培力,这个安培力会“阻碍”相对运动。 (3)当闭合电路中有感应电流产生时,闭合电路的各部分导体就会

3、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)。若原 磁通量增加,则通过减小有效面积起到阻碍的作用。若原磁通量减 少,则通过增大有效面积起到阻碍的作用。 探究一探究二随堂检测 (4)发生电磁感应现象时,还可能通过远离或靠近变化的磁场源来阻 碍原磁通量的变化,即:若原磁通量增加,则通过远离磁场源起到阻 碍的作用;若原磁通量减少,则通过靠近磁场源起到阻碍的作用。 (5)楞次定律中的“阻碍”是电磁感应现象遵循能量守恒定律的必然 结果。 上述四种情况的记忆口诀为“增反减同”“来拒去留”“增 缩减扩”“增离减靠”。 探究一探究二随堂检测 实例引导 例1 如图所示,一水平放置的矩形闭合线框ab

4、cd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,位置和位置都非常接近位置,这个过程中线 框的感应电流() 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,线框在位置时穿过闭合线框的磁 通量最少,为零,线框从位置到位置,从下向上穿过线框的磁通 量在减少,线框从位置到位置,从上向下穿过线框的磁通量在 增加,根据楞次定律可知感应电流的方向是abcd。 答案:A 探究一探究二随堂检测 规律方法 本题应用“增反减同”即可判断。思路如下: 探究一探究二随堂检测

5、 例2 如图所示,一个闭合矩形金属线圈A与一根绝缘轻杆B相连,轻 杆上端O点是一个固定转动轴,转动轴与线圈平面垂直,线圈静止时 恰位于蹄形磁铁的正中,线圈平面与磁感线垂直。现使线圈左右摆 动,在摆动过程中,线圈所受磁场力的方向是() A.向左摆动过程中,受力方向向左;向右摆动过程中,受力方向向右 B.向左摆动过程中,受力方向向右;向右摆动过程中,受力方向向左 C.向左摆动过程中,受力方向先向左后向右;向右摆动过程中,受力 方向先向右后向左 D.向左摆动过程中,受力方向先向右后向左;向右摆动过程中,受力 方向先向左后向右 探究一探究二随堂检测 解析:感应电流是由磁通量的变化引起的,而这个磁通量的

6、变化是 由于线圈和磁场的相对运动引起的,故磁通量变化阻碍线圈和磁场 的相对运动。为了阻碍相对运动,磁场对线圈的作用力方向一定和 相对运动方向相反,即线圈向左摆动时,受力方向向右,向右摆动时, 受力方向向左。 答案:B 探究一探究二随堂检测 规律方法 本题应用“来拒去留”即可判断。思路如下: 探究一探究二随堂检测 例3 如图所示,光滑固定金属导轨M、N水平放置,两根导体棒P、Q 平行放在导轨上,形成闭合回路。当一条形磁铁从上方向下迅速接 近回路时,可动的两导体棒P、Q将() A.保持不动B.相互远离 C.相互靠近 D.无法判断 解析:四根导体组成闭合回路,当磁铁迅速接近回路时,穿过回路的 磁通量

7、增加,闭合回路中产生感应电流,感应电流将阻碍原磁通量 的增加,回路面积减小,得到的结论是P、Q相互靠近,选项C正确。 答案:C 探究一探究二随堂检测 规律方法 本题应用“增缩减扩”即可判断。思路如下: 探究一探究二随堂检测 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

8、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 探究一探究二随堂检测 解析:金属环N向左运动,说明穿过N的磁通量在减少,说明线圈M中 的电流在减少,只有选项C符合。 答案:C 规律方法 本题应用“增离减靠”即可判断。思路如下: 探究一探究二随堂检测 “三定则一定律”的综合应用 情境探究 如图所示装置中,线圈M和线圈N绕在同一个铁芯上,分别与两水平 光滑导轨相连接,cd杆光滑且原来静止在水平导轨上,当ab杆由静 止向右加速运动时,cd杆将向哪移动? 探究一探究二随堂检测 要点提示:向右运动,判断方法如下: 探究一探究二随堂检测 知识归纳 安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的适用范

9、围及因果关 系的比较 探究一探究二随堂检测 左手定则、右手定则和安培定则有时容易混淆,有人 从判断的结果加以区分,总结为左判“力”,右判“电”,安培定则“磁感 线”。 探究一探究二随堂检测 实例引导 例5 如图所示,导轨间的磁场方向垂直于纸面向里,当导线MN在导 轨上向右加速滑动时,正对电磁铁A的圆形金属环B中(说明:导体棒 切割磁感线速度越大,感应电流越大)() 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NM, 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

10、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,D正确,A、B、C错误。 答案:D 探究一探究二随堂检测 规律方法 “抓因寻果法”区别“三定则一定律”:区别“三定则一定律” 的关键是抓住其中的“因果”关系,这样才能选择正确的规律处理问 题。 探究一探究二随堂检测 变式训练 如图所示,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 (说明:金属棒切割磁感线的速度越大,感应电流越大),则PQ所做的 运动可能是() A.向右加速运动 B.向左匀速运动 C.向右减速运动D.向左减速运动 探究一探究二随

11、堂检测 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 QP,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 感应电流方向是NM,用左手定则可判定MN受到向左的安培力, 将向左运动,A项错误;若PQ向右减速运动,流过MN的感应电流方向、 感应电流所受的安培力的方向均将反向,MN向右运动,所以C项正 确;同理可判断D项错误;PQ匀速运动时,MN中无感应电流,MN不受 安培力,B项错误。 答案:C 探究一探究二随堂检测 1.如图所示,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

12、.静止 D.无法判定 探究一探究二随堂检测 解析:本题可用两种方法来解决: 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产生的磁场 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 探究一探究二随堂检测 2.如图所示,ab是一个可以绕垂直于纸面的轴

13、O转动的闭合矩形导 体线圈,在滑动变阻器R的滑片P自左向右滑动过程中,线圈ab将( ) A.静止不动 B.逆时针转动 C.顺时针转动 D.发生转动,但因电源的极性不明,无法确定转动的方向 解析:当P向右滑动时,电路中电阻减小,电流增大,穿过线圈ab的磁 通量增大,根据楞次定律判断,线圈ab将顺时针转动,C正确。 答案:C 探究一探究二随堂检测 3.如图所示,圆环形导体线圈a平放在水平桌面上,在a的正上方固定 一竖直螺线管b,二者竖直轴线重合,螺线管与电源和滑动变阻器连 接成如图所示的电路。若将滑动变阻器的滑片P向上滑动,下面说 法中正确的是() A.穿过线圈a的磁通量变大 B.线圈a有收缩的趋

14、势 C.线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流 D.线圈a对水平桌面的压力FN将增大 探究一探究二随堂检测 解析:P向上滑动,回路电阻增大,电流减小,磁场减弱,穿过线圈a的磁 通量变小,根据楞次定律,线圈a面积有增大的趋势,A、B错误;由于 线圈a中磁通量减小,根据楞次定律知线圈a中感应电流应为俯视顺 时针方向,C正确;由于线圈a中磁通量减小,根据楞次定律,线圈a有 阻碍磁通量减小的趋势,可知线圈a对水平桌面的压力FN减小,D错 误。 答案:C 探究一探究二随堂检测 4.如图所示,在一水平、固定的闭合导体圆环上方,有一条形磁铁(N 极朝上,S极朝下)由静止开始下落,磁铁从圆环中穿过且不与圆环接 触。关于圆环中感应电流的方向(从上向下看),下列说法正确的是( ) A.总是顺时针 B.总是逆时针 C.先顺时针后逆时针 D.先逆时针后顺时针 解析:取导体圆环为研究对象,磁铁下落过程中原磁场方向是向上 的,穿过圆环的磁通量先增加后减少,由楞次定律可判断出选项C正 确。 答案:C 探究一探究二随堂检测 5.如图所示