20172018学年同步备课套餐物理教科版选修32讲义第2章交变电流习题课楞次定律的应用

习题课楞次定律的应用[学习目标]1.应用楞次定律判断感觉电流的方向.2.理解安培定章、左手定章、右手定章和楞次定律的差别．一、利用“结论法”判断感觉电流的方向1．“增反减同”法感觉电流的磁场，总要阻拦惹起感觉电流的磁通量(原磁场磁通量)的变化．(1)当原磁场磁通量增添时，感觉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，感觉电流的磁场方向与原磁场方向同样．口诀记为“增反减同”．例1如图1所示，一水平搁置的矩形闭合线圈abcd在修长磁铁的N极周边竖直着落，保持bc边在纸外，ad边在纸内，由图中地点Ⅰ经过地点Ⅱ到地点Ⅲ，地点Ⅰ和地点Ⅲ都很接近地点Ⅱ，这个过程中线圈的感觉电流( )图1A．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流动答案A分析由条形磁铁的磁场分布可知，线圈在地点Ⅱ时穿过闭合线圈的磁通量最小为零，线圈从地点Ⅰ到地点Ⅱ，从下向上穿过线圈的磁通量在减少，线圈从地点Ⅱ到地点Ⅲ，从上向下穿过线圈的磁通量在增添，依据楞次定律可知感觉电流的方向是abcd.2．“来拒去留”法因为磁场与导体的相对运动产生电磁感觉现象时，产生的感觉电流与磁场间有力的作用，这种力的作用会“阻拦”相对运动．口诀记为“来拒去留”．例2如图2所示，当磁铁忽然向铜环运动时，铜环的运动状况是( )图2．向右摇动．向左摇动C．静止D．没法判断答案A分析当磁铁忽然向铜环运动时，穿过铜环的磁通量增添，为阻拦磁通量的增添，铜环远离磁铁向右运动．3．“增减少扩”法就闭合电路的面积而言，以致电路的面积有缩短或扩大的趋向．缩短或扩大是为了阻拦电路原磁通量的变化．若穿过闭合电路的磁通量增添时，面积有缩短趋向；若穿过闭合电路的磁通量减少时，面积有扩大趋向．口诀为“增减少扩”．说明：此法只合用于回路中只有一个方向的磁感线的状况．例3如图3所示，在载流直导线旁固定有两平行圆滑导轨A、B，导轨与直导线平行且在同一水平面内，在导轨上有两个可自由滑动的导体ab和cd.当载流直导线中的电流逐渐增大时，导体ab和cd的运动状况是( )图3．一起向左运动．一起向右运动C．ab和cd相向运动，互相凑近D．ab和cd相背运动，互相远离答案C分析因为在闭合回路abdc中，ab和cd电流方向相反，所以两导体运动方向必定相反，排除A、B；当载流直导线中的电流逐渐增大时，穿过闭合回路的磁通量增大，依据楞次定律，感觉电流老是阻拦穿过回路磁通量的变化，所以两导体互相凑近，减小面积，达到阻拦磁通量增大的目的．应选C.4．“增离减靠”法当磁场变化且线圈回路可挪动时，因为磁场加强使得穿过回路的磁通量增添，线圈将经过远离磁体来阻拦磁通量增添；反之，因为磁场减弱使线圈中的磁通量减少时，线圈将凑近磁体来阻拦磁通量减少，口诀记为“增离减靠”．例4如图4所示，通电螺线管双侧各悬挂一个小铜环，铜环平面与螺线管截面平行，当开关S接通瞬时，两铜环的运动状况是( )图4．同时向双侧推开．同时向螺线管聚拢C．一个被推开，一个被吸引，但因电源正负极未知，没法详尽判断D．同时被推开或同时向螺线管聚拢，但因电源正负极未知，没法详尽判断答案A分析开关S接通瞬时，小铜环中磁通量从无到有增添，依据楞次定律，感觉电流的磁场要阻拦磁通量的增添，则两环将同时向双侧运动．故A正确．二、“三定章必定律”的综合应用安培定章、左手定章、右手定章、楞次定律的合用处合以下表.比较安培定章左手定章项目通电导线、圆通电导线在磁场中场适环产生磁场所受的安培力方向、用合时，磁场方向、电流方向、磁场方向电流方向关系三者方向关系

右手定章楞次定律回路中磁通量变导体切割磁感线化产生感觉电流时，速度方向、磁时，原磁场方向、场方向、感觉电流感觉电流磁场方方向三者方向关系向关系综合运用这几个规律的要点是分清各个规律的合用处合，不可以混淆．例5(多项选择)如图5所示，导轨间的磁场方向垂直于纸面向里，当导线MN在导轨上向右加速滑动时，正对电磁铁A的圆形金属环B中( )图5A．有感觉电流，且B被A吸引B．MN遇到的安培力方向水平向左C．MN遇到的安培力方向水平向右D．有感觉电流，且

B被

A排斥答案BD分析MN向右加快滑动，依据右手定章，MN中的电流方向从N→M，且大小在逐渐变大，依据左手定章知MN遇到的安培力方向水平向左，故B正确，C错误．依据安培定章知，电磁铁A的磁场方向向左，且大小逐渐加强，依据楞次定律知，B环中的感觉电流产生的磁场方向向右，B被A排斥，D正确，A错误．几个规律的使用中，要抓住各个对应的因果关系：1因电而生磁I→B―→安培定章因动而生电v、B→I→右手定章因电而受力I、B→F安→左手定章1.如图6所示，水平搁置的圆滑杆上套有的瞬时，A、C两环( )

A、B、C三个金属环，此中

B接电源．在接通电源图6A．都被B吸引B．都被B排斥C．A被吸引，C被排斥D．A被排斥，C被吸引答案B分析在接通电源的瞬时，经过B环的电流从无到有，电流产生的磁场从无到有，穿过A、C两环的磁通量从无到有，A、C两环产生感觉电流，由楞次定律可知，感觉电流老是阻拦原磁通量的变化，为了阻拦原磁通量的增添，A、C两环都被B环排斥而远离B环，故A、C、D错误，B正确．2．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挪动时，以下判断正确的选项是( )图7．铝环有缩短趋向，对桌面压力减小．铝环有缩短趋向，对桌面压力增大C．铝环有扩大趋向，对桌面压力减小D．铝环有扩大趋向，对桌面压力增大答案B分析依据楞次定律可知：当条形磁铁沿轴线竖直向下迅速挪动时，闭合铝环内的磁通量增大，所以铝环面积应有缩短的趋向，同时有远离磁铁的趋向，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．3．(多项选择)如图8所示，闭合圆形金属环竖直固定，圆滑水平导轨穿过圆环，条形磁铁沿导轨以初速度v0向圆环运动，其轴线穿过圆环圆心，与环面垂直，则磁铁在穿过圆环的整个过程中，以下说法正确的选项是( )图8．磁铁凑近圆环的过程中，做加快运动．磁铁凑近圆环的过程中，做减速运动C．磁铁远离圆环的过程中，做加快运动D．磁铁远离圆环的过程中，做减速运动答案

BD4.(多项选择)如图

9所示，水平搁置的两条圆滑轨道上有可自由挪动的金属棒

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

(

)图9．向右加快运动．向左加快运动C．向右减速运动D．向左减速运动答案BC分析当PQ向右运动时，用右手定章可判断PQ中感觉电流的方向是由Q→P，由安培定章可知穿过L1的磁场方向是自下而上的；若PQ向右加快运动，则穿过L1的磁通量增添，用楞次定律可以判断流过MN的感觉电流是从N→M的，用左手定章可判断MN遇到向左的安培力，将向左运动，选项A错误；若PQ向右减速运动，流过MN的感觉电流方向、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．选择题(1～8题为单项选择题，9～11题为多项选择题)1．如图1所示，MN是一根固定的通电长直导线，电流方向向上，今将一金属线框abcd放在导线上，让线框的地点倾导游线的左边，二者相互绝缘，当导线上的电流忽然增大时，线框整个受力为( )图

1A．受力向右

B．受力向左C．受力向上

D．受力为零答案

A分析

金属线框放在导线

MN

上，导线中电流产生磁场，依据安培定章判断可知，线框左右双侧磁场方向相反，线框左边的磁通量大于线框右边的磁通量，当导线中电流增大时，穿过线框的磁通量增大，线框产生感觉电流，依据楞次定律可知，感觉电流的磁场要阻拦磁通量的变化，则线框将向磁通量减小的方向运动，即向右挪动，故A正确，B、C、D错误．2.如图2所示，粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈．当一竖直搁置的条形磁铁从线圈中线AB正上方迅速经过时，若线圈一直不动，则关于线圈遇到的支持力N及在水平方向运动趋向的正确判断是( )图2A．N先小于mg后大于mg，运动趋向向左B．N先大于mg后小于mg，运动趋向向左C．N先小于mg后大于mg，运动趋向向右D．N先大于mg后小于mg，运动趋向向右答案D分析条形磁铁从线圈正上方由左向右运动的过程中，线圈中的磁通量先增大后减小，依据楞次定律的“来拒去留”可知，线圈先有向下和向右运动的趋向，后有向上和向右运动的趋势．故线圈遇到的支持力先大于重力后小于重力，运动趋向向右．应选D.3.如图3所示，一个有弹性的金属线圈被一根橡皮绳吊于通电直导线的正下方，直导线与线圈在同一竖直面内，当通电直导线中电流增大时，金属线圈的面积S和橡皮绳的长度l将( )A．S增大，l变长C．S增大，l变短

图3B．S减小，l变短D．S减小，l变长答案D分析当通电直导线中电流增大时，穿过金属线圈的磁通量增大，金属线圈中产生感觉电流，依据楞次定律，感觉电流要阻拦原磁通量的增大：一是用减小面积的方式进行阻拦；二是用远离直导线的方式进行阻拦，故D正确．4.如图4所示，条形磁铁从高h处自由着落，半途穿过一个固定的空心线圈，开关S断开时，至落地用时t1，落地时速度为v1；S闭合时，至落地用时t2，落地时速度为v2.则它们的大小关系正确的选项是( )图4．t1>t2，v1>v2．t1＝t2，v1＝v2C．t1<t2，v1<v2D．t1<t2，v1>v2答案D分析开关S断开时，线圈中无感觉电流，对磁铁无阻拦作用，故磁铁自由着落，a＝g；当S闭合时，线圈中有感觉电流，对磁铁有阻拦作用，故a<g.所以t1<t2，v1>v2.5．如图5所示，图5两个同样的轻质铝环套在一根水平圆滑绝缘杆上，当一条形磁铁向左运动凑近两环时，两环的运动状况是( )．同时向左运动，间距变大．同时向左运动，间距变小C．同时向右运动，间距变小D．同时向右运动，间距变大答案B分析磁铁向左运动，穿过两环的磁通量都增添．依据楞次定律，感觉电流的磁场将阻拦原磁通量增添，所以二者都向左运动．别的，两环产生的感觉电流方向同样，依照安培定章和左手定章可以判断两个环之间是互相吸引的，所以选项

A、C、D

错误，B

正确．6．如图

6所示，A为水平搁置的胶木圆盘，

在其侧面平均分布着负电荷，

在A的正上方用绝缘丝线悬挂一个金属环

B，使

B的环面水平且与圆盘面平行，其轴线与胶木圆盘

A的轴线OO′重合，现使胶木圆盘

A由静止开始绕其轴线

OO′按箭头所示方向加快转动，

则

(

)图6A．金属环B的面积有扩大的趋向，丝线遇到的拉力增大B．金属环B的面积有减小的趋向，丝线遇到的拉力减小C．金属环B的面积有扩大的趋向，丝线遇到的拉力减小D．金属环B的面积有减小的趋向，丝线遇到的拉力增大答案B分析胶木圆盘A由静止开始绕其轴线OO′按箭头所示方向加快转动，形成环形电流，环形电流的大小增大，依据右手螺旋定章知，经过B的磁通量向下，且增大，依据楞次定律，感觉电流惹起的成效阻拦原磁通量的增大，知金属环的面积有减小的趋向，且有向上的运动趋向，所以丝线的拉力减小．故B正确，A、C、D错误．7．为了丈量列车运转的速度和加快度大小，可采纳如图7甲所示的装置，它由一块安装在列车车头底部的强磁体和埋设在轨道地面的一组线圈及电流丈量记录仪构成(电流丈量记录仪未画出)．当列车经过线圈上方时，线圈中产生的电流被记录下来，P、Q为接丈量仪器的端口．若俯视轨道平面磁场垂直地面向里(如图乙)，则在列车经过丈量线圈的过程中，流经线圈的电流方向为( )图7．一直逆时针方向．先顺时针，再逆时针方向C．先逆时针，再顺时针方向D．一直顺时针方向答案C分析在列车经过线圈的上方时，因为列车上的磁场的方向向下，所以线圈内的磁通量方向向下，先增大后减小，依据楞次定律可知，线圈中的感觉电流的方向为先逆时针，再顺时针方向．8.如图8所示，ab是一个可绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导线框，当滑动变阻器R的滑片自左向右滑动时，线框ab的运动状况是( )图8．保持静止不动．逆时针转动C．顺时针转动D．发生转动，但电源极性不明，没法确立转动的方向答案C分析依据题图所示电路，线框ab所处地点的磁场是水平方向的，当滑动变阻器的滑片向右滑动时，电路中电阻增大，电流减弱，则穿过闭合导线框ab的磁通量将减少．Φ＝BSsinθ，θ为线圈平面与磁场方向的夹角，依据楞次定律，感觉电流的磁场将阻拦本来磁通量的变化，则线框ab只有顺时针旋转使θ角增大，而使穿过线圈的磁通量增添，则C正确．注意此题其实不需要明确电源的极性．9．如图9所示，在水平面上有一固定的导轨，导轨为U形金属框架，框架上搁置一金属杆ab，不计摩擦，在竖直方向上有匀强磁场，则( )图9A．若磁场方向竖直向上并加强时，杆ab将向右挪动B．若磁场方向竖直向上并减弱时，杆ab将向右挪动C．若磁场方向竖直向下并加强时，杆ab将向右挪动D．若磁场方向竖直向下并减弱时，杆ab将向右挪动答案BD分析不论磁场方向竖直向上还是竖直向下，当磁感觉强度增大时，回路中磁通量增大，由楞次定律知杆ab将向左挪动，反之，杆ab将向右挪动，选项B、D正确．10.如图10是某电磁冲击钻的原理图，若忽然发现钻头M向右运动，则可能是( )图

10A．开关S闭合瞬时B．开关S由闭合到断开的瞬时C．开关S已经是闭合的，滑动变阻器滑片D．开关S已经是闭合的，滑动变阻器滑片答案AC

P向左迅速滑动P向右迅速滑动分析

当开关忽然闭合时，

左线圈上有了电流，产生磁场，而关于右线圈来说，

磁通