新教材2023-2024学年高中物理第2章电磁感应专题提升4楞次定律的应用课件新人教版选择性必修第二册

第二章专题提升四楞次定律的应用重难探究·能力素养全提升目录索引

学以致用·随堂检测全达标重难探究·能力素养全提升探究点一楞次定律的应用知识归纳1.对楞次定律的理解:楞次定律研究的是引起感应电流的磁场和感应电流的磁场之间的关系。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。2.四个推论(1)增反减同:感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量(原磁场磁通量)的变化。当原磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场方向相反;当原磁通量减少时,感应电流的磁场与原磁场方向相同。口诀记为“增反减同”。(2)来拒去留: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。口诀记为“来拒去留”。(3)增缩减扩: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受到安培力的作用,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,通过减小有效面积起到阻碍作用;若原磁通量减少,则通过增大有效面积起到阻碍作用。口诀记为“增缩减扩”。(4)增离减靠:发生电磁感应现象时,还可以通过远离或靠近变化的磁场来阻碍磁通量的变化,即:若原磁通量增加,则通过远离磁场起到阻碍作用;若原磁通量减少,则通过靠近磁场起到阻碍作用。口诀记为“增离减靠”。应用体验类型一

“增反减同”法的应用【例1】

如图所示,一水平放置的矩形闭合线框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都非常接近位置Ⅱ,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A解析

由条形磁铁的磁场可知,线框在位置Ⅱ时穿过闭合线框的磁通量最少,为零,线框从位置Ⅰ到位置Ⅱ,从下向上穿过线框的磁通量在减少,线框从位置Ⅱ到位置Ⅲ,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。对点演练1.如图所示,一个N极朝下的条形磁体竖直下落,恰能穿过水平放置的固定矩形导线框,则(

)A.磁体经过位置①时,线框中感应电流沿abcd方向;经过位置②时,沿adcb方向B.磁体经过位置①时,线框中感应电流沿adcb方向;经过位置②时,沿abcd方向C.磁体经过位置①和②时,线框中的感应电流都沿abcd方向D.磁体经过位置①和②时,线框中感应电流都沿adcb方向A解析

当磁体经过位置①时,穿过线框的磁通量向下且不断增加,由楞次定律可确定感应电流的磁场方向向上,阻碍磁通量的增加,根据右手螺旋定则可判定感应电流应沿abcd方向。同理可判断当磁体经过位置②时,感应电流沿adcb方向。故A正确。类型二

“来拒去留”法的应用【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体的正中,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B解析

感应电流是由磁通量的变化引起的,而这个磁通量的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。对点演练2.如图所示,当磁铁突然向铜环运动时,铜环的运动情况是(

)A.向右运动B.向左运动C.静止不动D.不能判定A解析

产生磁场的物体与闭合线圈之间的相互作用力可概括为“来拒去留”。磁铁向铜环运动时,铜环产生的感应电流总是阻碍磁铁与导体间的相对运动,则磁铁和铜环间有排斥作用,故A正确。类型三

“增缩减扩”法的应用【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C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。对点演练3.(多选)如图所示,两同心圆环A、B置于同一水平面上,其中B为均匀带负电绝缘环,A为导体环。当B绕轴心顺时针转动且转速增大时,下列说法正确的是(

)A.A中产生逆时针方向的感应电流B.A中产生顺时针方向的感应电流C.A具有收缩的趋势D.A具有扩展的趋势BD解析

由题图可知,B为均匀带负电绝缘环,B中电流为逆时针方向,由右手螺旋定则可知,电流的磁场垂直纸面向外且逐渐增强;由楞次定律可知,磁场增强时,感应电流的磁场与原磁场的方向相反,则A中感应电流的方向为顺时针方向,故选项A错误,B正确;B环外的磁场的方向与B环内的磁场的方向相反,当B环内的磁场增强时,A环具有面积扩展的趋势,故选项C错误,D正确。类型四

“增离减靠”法的应用【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C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中的电流在减小,只有选项C符合。对点演练4.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,二者轴线重合,螺线管b与电源、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向下滑动,下列表述正确的是(

)A.线圈a中将产生沿顺时针方向(俯视)的感应电流B.穿过线圈a的磁通量减小C.线圈a有扩张的趋势D.线圈a对水平桌面的压力FN将增大C解析

当滑动变阻器的滑片P向下滑动时,螺线管中的电流将增大,使穿过线圈a的磁通量变大,选项B错误;由楞次定律可知,线圈a中将产生沿逆时针方向(俯视)的感应电流,并且线圈a有缩小和远离螺线管的趋势,则线圈a对水平桌面的压力FN将增大,故选项D正确,A、C错误。探究点二“三定则一定律”的综合应用知识归纳三定则一定律的比较

比较项目安培定则左手定则右手定则楞次定律适用范围通电导线、圆环产生磁场时,磁场方向、电流方向互判通电导线在磁场中所受的安培力方向、电流方向、磁场方向三者互判导体切割磁感线时速度方向、磁场方向、感应电流方向三者互判回路中磁通量变化产生感应电流时原磁场方向、感应电流磁场方向互判因果关系因电而生磁(I→B)因电而受力(I、B→F安)因动而生电(v,B→I安)因磁而生电(ΔB→B感)特别提示

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”。应用体验【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D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,D正确,A、B、C错误。方法技巧

“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。对点演练5.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C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,由楞次定律可以判断流过MN的感应电流方向是N→M,由左手定则可判定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不受安培力作用,B项错误。学以致用·随堂检测全达标123451.(楞次定律的应用)如图所示,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B解析

左环没有闭合,在磁铁插入过程中,不产生感应电流,故横杆不发生转动。右环闭合,在磁铁插入过程中,产生感应电流,在安培力的作用下横杆将发生转动,故B正确。123452.(楞次定律的应用)如图所示,ab是一个可以绕垂直于纸面的轴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C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。123453.(楞次定律的应用)如图所示,A为水平放置的胶木圆盘,在其侧面均匀分布着负电荷,在A的正上方用绝缘丝线悬挂一个金属圆环B,使B的环面水平且与圆盘面平行,其轴线与胶木盘A的轴线OO'重合。现使胶木盘A由静止开始绕其轴线OO'按箭头所示方向加速转动,则(

)A.金属环B的面积有扩大的趋势,丝线受到的拉力增大B.金属环B的面积有缩小的趋势,丝线受到的拉力减小C.金属环B的面积有扩大的趋势,丝线受到的拉力减小D.金属环B的面积有缩小的趋势,丝线受到的拉力增大B12345解析

使胶木盘A由静止开始绕其轴线OO'按箭头所示方向加速转动,通过金属环B内的磁通量增大,根据楞次定律,金属环B的面积有缩小的趋势,且B有向上升的趋势,丝线受到的拉力减小,B正确。123454.(“三定则一定律”的综合应用)如图所示,导线框abcd与直导线在同一平面内,直导线通有恒定电流I,在导线框由左向右匀速通过直导线的过程中,导线框中感应电流的方向是(

)A.先abcd,后dcba,再