【同步】高中物理教科版(2019)选择性必修2：第2章专题提升4楞次定律的应用课件

第二章专题提升4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·随堂检测全达标学习目标1.进一步理解楞次定律中“阻碍”的物理意义。(物理观念)2.能灵活应用楞次定律和右手定则判断感应电流的方向。(科学思维)3.能熟练应用安培定则、左手定则、右手定则和楞次定律分析实际问题。(科学思维)重难探究·能力素养全提升探究点一楞次定律拓展应用知识归纳“阻碍”的表现形式楞次定律中的“阻碍”作用,是能量守恒定律的反映,在“阻碍”的过程中,其他形式的能转化为电能,常见的情况有以下四种:(1)阻碍原磁通量的变化(增反减同)。(2)阻碍导线的相对运动(来拒去留)。(3)通过改变线圈面积来“阻碍”(增缩减扩)。(4)阻碍自身电流的变化(自感现象将在后面学习)。应用体验【例1】

(2023贵州贵阳期末)如图所示,粗糙绝缘水平桌面上有一铜质圆环。在一竖直放置的条形磁铁从圆环直径AB正上方等高快速向右通过的过程中,圆环始终不动,则可知圆环受到的摩擦力方向(

)A.始终向左B.始终向右C.先向左后向右D.先向右后向左A解析

根据楞次定律,由于条形磁铁的运动,在圆环中产生感应电流,感应电流激发出的磁场对条形磁铁有磁场力的作用,该磁场力的效果总是阻碍条形磁铁的相对运动,即条形磁铁受到的磁场力的方向整体向左,根据牛顿第三定律可知,条形磁铁对圆环中感应电流的磁场力方向整体向右,圆环静止,则桌面对圆环的摩擦力方向始终向左。故选A。【例2】

某研究人员发现了一种能够将内能直接转化为电能的新型合金。理想状态下,只要将该合金略微加热,这种合金就会变成强磁性合金,从而使放在周围的金属线框产生电流。简化模型如图所示,A为柱形合金,B为金属圆环。现对合金进行加热,则(

)A.加热时,穿过金属圆环B的磁通量减小B.加热时,金属圆环B中一定会产生顺时针电流C.加热时,金属圆环B有缩小的趋势D.加热时,金属圆环B有扩张的趋势D解析

加热时,合金磁性变强,所以穿过金属圆环B的磁通量增大,故A错误;根据楞次定律可知,磁通量变大,感应磁场方向与原磁场方向相反,由于原磁场方向未知,所以感应电流方向无法判断,故B错误;因为穿过金属圆环的磁通量是柱形合金内部与柱形合金外部磁通量之差,所以为阻碍圆环内磁通量的增加,圆环有扩张的趋势,故C错误,D正确。对点演练1(2023宁夏青铜峡市高级中学高二期末)如图所示,两个相同的铝环套在一根无限长的光滑杆上,将一条形磁铁向左插入铝环(未穿出)的过程中,两环的运动情况是(

)A.同时向右运动,距离增大B.同时向左运动,距离变小C.同时向右运动,距离变小D.同时向左运动,距离增大B解析

当磁铁靠近两圆环时,通过两圆环的磁通量均变大;由楞次定律可知,为阻碍磁通量的增大,两圆环同时向左运动;由于两圆环中感应电流方向相同,所以两圆环相互吸引,距离变小,故B正确。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)应用体验【例3】

(多选)如图所示,水平放置的两组光滑轨道上分别放有可自由移动的金属棒MN和PQ,并且分别放置在磁感应强度为B1和B2的匀强磁场中,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.向左加速运动B.向右加速运动C.向右减速运动D.向右匀速运动AC解析

因为MN处于垂直纸面向里的磁场中,MN在磁场力作用下向右运动,说明MN受到的磁场力向右,由左手定则可知电流由M指向N,L2中感应电流的磁场向上,根据安培定则和楞次定律可知,L1线圈中电流的磁场应该是向上减弱或向下增强。若L1中磁场向上减弱,根据安培定则可知PQ中电流从Q到P且减小,根据右手定则可知PQ向右减速运动;若L1中磁场向下增强,根据安培定则可知PQ中电流从P到Q且增大,根据右手定则可知PQ向左加速运动,A、C正确。对点演练2(2023上海延安中学期末)如图所示,a、b、c三个线圈是同心圆,b线圈上连接有直流电源和开关S,则下列说法正确的是(

)A.S闭合电路稳定后,在断开S的一瞬间,线圈c中有感应电流,线圈a中没有感应电流B.S闭合电路稳定后,在断开S的一瞬间,线圈a中有感应电流,线圈c中没有感应电流C.在S闭合的一瞬间,线圈a中有逆时针方向的瞬时电流,有扩张趋势D.在S闭合的一瞬间,线圈c中有顺时针方向的瞬时电流,有收缩趋势A解析

S闭合电路稳定后,在断开S的一瞬间,穿过线圈a、c的磁通量均发生变化,线圈a、c中均有感应电流产生,故A、B错误;在S闭合的一瞬间,线圈b中有顺时针方向的瞬时电流,线圈a、c内磁场垂直纸面向里增大,根据楞次定律、右手螺旋定则和左手定则,可知线圈a、c中均有逆时针方向的瞬时电流,且a有扩张的趋势,c有收缩的趋势,故C正确,D错误。学以致用·随堂检测全达标12341.(楞次定律拓展应用)(多选)(2023云南师大附中高二开学考试)如图所示,在光滑水平桌面上有两个金属圆环,在它们圆心连线中点正上方有一个条形磁铁,当给条形磁铁一竖直向上的初速度后(不考虑金属圆环之间的作用),将会出现的情况是(

)A.两金属圆环将相互靠拢B.两金属圆环将相互排斥C.磁铁的加速度会大于gD.磁铁的加速度会小于gAC解析

当给条形磁铁一竖直向上的初速度后,穿过两个圆环的磁通量减小,根据楞次定律可知,感应电流的磁场要阻碍磁通量的变化,所以两金属圆环要向磁通量增大的方向运动,两金属圆环将相互靠拢,故A正确,B错误;条形磁铁向上运动,穿过两个圆环的磁通量减小,金属圆环产生感应电流,受到向上的安培力,而磁铁受到向下的磁场力,所以磁铁向上运动的加速度会大于g,故C正确,D错误。123412342.(楞次定律拓展应用)(2023上海奉贤高二期末)在如图所示的装置中,下列能使悬挂在螺线管附近的铜质闭合线圈A向右运动的操作是(

)A.开关S接通的瞬间B.开关S接通后,电路中电流稳定时C.开关S接通后,滑动变阻器滑片向上滑动的瞬间D.开关S断开的瞬间D解析

当开关S接通的瞬间,螺线管中产生磁场,穿过闭合线圈的磁通量瞬间变大,根据楞次定律(增反减同)可得,此时闭合线圈A向左运动,A错误;开关S接通后,电路中电流稳定时,穿过线圈A的磁通量不变,不产生感应电流,此时线圈A静止,B错误;开关S接通后,滑动变阻器滑片向上滑动的瞬间,电路中总电阻变小,电流变大,螺线管中的磁场强度变大,同理可得闭合线圈中磁通量变大,根据楞次定律可得此时闭合线圈A向左运动,C错误;开关S断开的瞬间,线圈A中磁通量减小,由楞次定律可得,此时闭合线圈A向右运动,D正确。123412343.(“三定则一定律”的综合应用)(2023湖北高二期末)如图所示,金属棒ab垂直于竖直金属导轨且与导轨接触良好,导轨间存在垂直导轨平面向里的匀强磁场,导轨上端与金属线圈M相连,金属线圈N用绝缘细线悬挂。要使线圈N有靠近线圈M的趋势,并产生图示方向的感应电流,下列可采用的操作是(说明:金属棒切割磁感线的速度越大,感应电流越大)(

)A.ab棒向上加速直线运动B.ab棒向下加速直线运动C.ab棒向上减速直线运动D.ab棒向下减速直线运动C解析

线圈N有靠近线圈M的趋势,根据楞次定律,说明M中的电流减小,导致N中的磁通量减小,所以ab棒做减速运动,故A、B错误;N中产生题图所示方向的感应电流,由安培定则可得,线圈N左端是S极,右端是N极,要使M、N靠近,那么M的右端是N极,左端是S极,则ab棒中的电流应该从b到a,由右手定则可得ab棒应向上运动,故C正确,D错误。123412344.(楞次定律拓展应用)(2023湖南长沙高二期中)如图甲所示,圆形线圈P静止在水平桌面上,其正上方固定一螺线管Q,P和Q共轴,Q中通有变化的电流i,电流随时间变化的规律如图乙所示,t1时刻电流方向如图甲中箭头所示。P所受的重力为G,桌面对P的支持力为N,则(

)A.t1时刻N>G,P有扩张的趋势B.t2时刻N=G,此时穿过P的磁通量变化率为0C.t3时刻N=G,此时P中无感应电流D.t4时刻N<G,此时穿过P的磁通量最小B解析

t1时刻,螺线管中电流增大,其形成的磁场增大,因此线圈P中的磁通量增大,根据楞次定律可知线圈P将阻碍其磁通量的增大,故线圈P有