20172018學年同步備課套餐物理教科版選修32講義第2章交變電流習題課楞次定律的應用

習題課楞次定律的應用[學習目標]1.應用楞次定律判斷感覺電流的方向.2.理解安培定章、左手定章、右手定章和楞次定律的差別．一、利用“結論法”判斷感覺電流的方向1．“增反減同”法感覺電流的磁場，總要阻攔惹起感覺電流的磁通量(原磁場磁通量)的變化．(1)當原磁場磁通量增添時，感覺電流的磁場方向與原磁場方向相反．(2)當原磁場磁通量減少時，感覺電流的磁場方向與原磁場方向同樣．口訣記為“增反減同”．例1如圖1所示，一水平擱置的矩形閉合線圈abcd在修長磁鐵的N極周邊豎直著落，保持bc邊在紙外，ad邊在紙內，由圖中地點Ⅰ經(jīng)過地點Ⅱ到地點Ⅲ，地點Ⅰ和地點Ⅲ都很接近地點Ⅱ，這個過程中線圈的感覺電流( )圖1A．沿abcd流動B．沿dcba流動C．先沿abcd流動，后沿dcba流動D．先沿dcba流動，后沿abcd流動答案A分析由條形磁鐵的磁場分布可知，線圈在地點Ⅱ時穿過閉合線圈的磁通量最小為零，線圈從地點Ⅰ到地點Ⅱ，從下向上穿過線圈的磁通量在減少，線圈從地點Ⅱ到地點Ⅲ，從上向下穿過線圈的磁通量在增添，依據(jù)楞次定律可知感覺電流的方向是abcd.2．“來拒去留”法因為磁場與導體的相對運動產(chǎn)生電磁感覺現(xiàn)象時，產(chǎn)生的感覺電流與磁場間有力的作用，這種力的作用會“阻攔”相對運動．口訣記為“來拒去留”．例2如圖2所示，當磁鐵忽然向銅環(huán)運動時，銅環(huán)的運動狀況是( )圖2．向右搖動．向左搖動C．靜止D．沒法判斷答案A分析當磁鐵忽然向銅環(huán)運動時，穿過銅環(huán)的磁通量增添，為阻攔磁通量的增添，銅環(huán)遠離磁鐵向右運動．3．“增減少擴”法就閉合電路的面積而言，以致電路的面積有縮短或擴大的趨向．縮短或擴大是為了阻攔電路原磁通量的變化．若穿過閉合電路的磁通量增添時，面積有縮短趨向；若穿過閉合電路的磁通量減少時，面積有擴大趨向．口訣為“增減少擴”．說明：此法只合用于回路中只有一個方向的磁感線的狀況．例3如圖3所示，在載流直導線旁固定有兩平行圓滑導軌A、B，導軌與直導線平行且在同一水平面內，在導軌上有兩個可自由滑動的導體ab和cd.當載流直導線中的電流逐漸增大時，導體ab和cd的運動狀況是( )圖3．一起向左運動．一起向右運動C．a(chǎn)b和cd相向運動，互相湊近D．a(chǎn)b和cd相背運動，互相遠離答案C分析因為在閉合回路abdc中，ab和cd電流方向相反，所以兩導體運動方向必定相反，排除A、B；當載流直導線中的電流逐漸增大時，穿過閉合回路的磁通量增大，依據(jù)楞次定律，感覺電流老是阻攔穿過回路磁通量的變化，所以兩導體互相湊近，減小面積，達到阻攔磁通量增大的目的．應選C.4．“增離減靠”法當磁場變化且線圈回路可挪動時，因為磁場加強使得穿過回路的磁通量增添，線圈將經(jīng)過遠離磁體來阻攔磁通量增添；反之，因為磁場減弱使線圈中的磁通量減少時，線圈將湊近磁體來阻攔磁通量減少，口訣記為“增離減靠”．例4如圖4所示，通電螺線管雙側各懸掛一個小銅環(huán)，銅環(huán)平面與螺線管截面平行，當開關S接通瞬時，兩銅環(huán)的運動狀況是( )圖4．同時向雙側推開．同時向螺線管聚攏C．一個被推開，一個被吸引，但因電源正負極未知，沒法詳盡判斷D．同時被推開或同時向螺線管聚攏，但因電源正負極未知，沒法詳盡判斷答案A分析開關S接通瞬時，小銅環(huán)中磁通量從無到有增添，依據(jù)楞次定律，感覺電流的磁場要阻攔磁通量的增添，則兩環(huán)將同時向雙側運動．故A正確．二、“三定章必定律”的綜合應用安培定章、左手定章、右手定章、楞次定律的合用處合以下表.比較安培定章左手定章項目通電導線、圓通電導線在磁場中場適環(huán)產(chǎn)生磁場所受的安培力方向、用合時，磁場方向、電流方向、磁場方向電流方向關系三者方向關系

右手定章楞次定律回路中磁通量變導體切割磁感線化產(chǎn)生感覺電流時，速度方向、磁時，原磁場方向、場方向、感覺電流感覺電流磁場方方向三者方向關系向關系綜合運用這幾個規(guī)律的要點是分清各個規(guī)律的合用處合，不可以混淆．例5(多項選擇)如圖5所示，導軌間的磁場方向垂直于紙面向里，當導線MN在導軌上向右加速滑動時，正對電磁鐵A的圓形金屬環(huán)B中( )圖5A．有感覺電流，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．有感覺電流，且

B被

A排斥答案BD分析MN向右加快滑動，依據(jù)右手定章，MN中的電流方向從N→M，且大小在逐漸變大，依據(jù)左手定章知MN遇到的安培力方向水平向左，故B正確，C錯誤．依據(jù)安培定章知，電磁鐵A的磁場方向向左，且大小逐漸加強，依據(jù)楞次定律知，B環(huán)中的感覺電流產(chǎn)生的磁場方向向右，B被A排斥，D正確，A錯誤．幾個規(guī)律的使用中，要抓住各個對應的因果關系：1因電而生磁I→B―→安培定章因動而生電v、B→I→右手定章因電而受力I、B→F安→左手定章1.如圖6所示，水平擱置的圓滑桿上套有的瞬時，A、C兩環(huán)( )

A、B、C三個金屬環(huán)，此中

B接電源．在接通電源圖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分析在接通電源的瞬時，經(jīng)過B環(huán)的電流從無到有，電流產(chǎn)生的磁場從無到有，穿過A、C兩環(huán)的磁通量從無到有，A、C兩環(huán)產(chǎn)生感覺電流，由楞次定律可知，感覺電流老是阻攔原磁通量的變化，為了阻攔原磁通量的增添，A、C兩環(huán)都被B環(huán)排斥而遠離B環(huán)，故A、C、D錯誤，B正確．2．如圖7所示，水平桌面上放有一個閉合鋁環(huán)，在鋁環(huán)軸線上方有一個條形磁鐵．當條形磁鐵沿軸線豎直向下迅速挪動時，以下判斷正確的選項是( )圖7．鋁環(huán)有縮短趨向，對桌面壓力減小．鋁環(huán)有縮短趨向，對桌面壓力增大C．鋁環(huán)有擴大趨向，對桌面壓力減小D．鋁環(huán)有擴大趨向，對桌面壓力增大答案B分析依據(jù)楞次定律可知：當條形磁鐵沿軸線豎直向下迅速挪動時，閉合鋁環(huán)內的磁通量增大，所以鋁環(huán)面積應有縮短的趨向，同時有遠離磁鐵的趨向，故增大了和桌面的擠壓程度，從而使鋁環(huán)對桌面壓力增大，故B項正確．3．(多項選擇)如圖8所示，閉合圓形金屬環(huán)豎直固定，圓滑水平導軌穿過圓環(huán)，條形磁鐵沿導軌以初速度v0向圓環(huán)運動，其軸線穿過圓環(huán)圓心，與環(huán)面垂直，則磁鐵在穿過圓環(huán)的整個過程中，以下說法正確的選項是( )圖8．磁鐵湊近圓環(huán)的過程中，做加快運動．磁鐵湊近圓環(huán)的過程中，做減速運動C．磁鐵遠離圓環(huán)的過程中，做加快運動D．磁鐵遠離圓環(huán)的過程中，做減速運動答案

BD4.(多項選擇)如圖

9所示，水平擱置的兩條圓滑軌道上有可自由挪動的金屬棒

PQ、MN，當

PQ在外力的作用下運動時，

MN

在磁場力的作用下向右運動，則

PQ

所做的運動可能是

(

)圖9．向右加快運動．向左加快運動C．向右減速運動D．向左減速運動答案BC分析當PQ向右運動時，用右手定章可判斷PQ中感覺電流的方向是由Q→P，由安培定章可知穿過L1的磁場方向是自下而上的；若PQ向右加快運動，則穿過L1的磁通量增添，用楞次定律可以判斷流過MN的感覺電流是從N→M的，用左手定章可判斷MN遇到向左的安培力，將向左運動，選項A錯誤；若PQ向右減速運動，流過MN的感覺電流方向、MN所受的安培力的方向均將反向，MN向右運動，所以選項C正確；同理可判斷選項B正確，選項D錯誤．選擇題(1～8題為單項選擇題，9～11題為多項選擇題)1．如圖1所示，MN是一根固定的通電長直導線，電流方向向上，今將一金屬線框abcd放在導線上，讓線框的地點傾導游線的左邊，二者相互絕緣，當導線上的電流忽然增大時，線框整個受力為( )圖

1A．受力向右

B．受力向左C．受力向上

D．受力為零答案

A分析

金屬線框放在導線

MN

上，導線中電流產(chǎn)生磁場，依據(jù)安培定章判斷可知，線框左右雙側磁場方向相反，線框左邊的磁通量大于線框右邊的磁通量，當導線中電流增大時，穿過線框的磁通量增大，線框產(chǎn)生感覺電流，依據(jù)楞次定律可知，感覺電流的磁場要阻攔磁通量的變化，則線框將向磁通量減小的方向運動，即向右挪動，故A正確，B、C、D錯誤．2.如圖2所示，粗糙水平桌面上有一質量為m的銅質矩形線圈．當一豎直擱置的條形磁鐵從線圈中線AB正上方迅速經(jīng)過時，若線圈一直不動，則關于線圈遇到的支持力N及在水平方向運動趨向的正確判斷是( )圖2A．N先小于mg后大于mg，運動趨向向左B．N先大于mg后小于mg，運動趨向向左C．N先小于mg后大于mg，運動趨向向右D．N先大于mg后小于mg，運動趨向向右答案D分析條形磁鐵從線圈正上方由左向右運動的過程中，線圈中的磁通量先增大后減小，依據(jù)楞次定律的“來拒去留”可知，線圈先有向下和向右運動的趨向，后有向上和向右運動的趨勢．故線圈遇到的支持力先大于重力后小于重力，運動趨向向右．應選D.3.如圖3所示，一個有彈性的金屬線圈被一根橡皮繩吊于通電直導線的正下方，直導線與線圈在同一豎直面內，當通電直導線中電流增大時，金屬線圈的面積S和橡皮繩的長度l將( )A．S增大，l變長C．S增大，l變短

圖3B．S減小，l變短D．S減小，l變長答案D分析當通電直導線中電流增大時，穿過金屬線圈的磁通量增大，金屬線圈中產(chǎn)生感覺電流，依據(jù)楞次定律，感覺電流要阻攔原磁通量的增大：一是用減小面積的方式進行阻攔；二是用遠離直導線的方式進行阻攔，故D正確．4.如圖4所示，條形磁鐵從高h處自由著落，半途穿過一個固定的空心線圈，開關S斷開時，至落地用時t1，落地時速度為v1；S閉合時，至落地用時t2，落地時速度為v2.則它們的大小關系正確的選項是( )圖4．t1>t2，v1>v2．t1＝t2，v1＝v2C．t1<t2，v1<v2D．t1<t2，v1>v2答案D分析開關S斷開時，線圈中無感覺電流，對磁鐵無阻攔作用，故磁鐵自由著落，a＝g；當S閉合時，線圈中有感覺電流，對磁鐵有阻攔作用，故a<g.所以t1<t2，v1>v2.5．如圖5所示，圖5兩個同樣的輕質鋁環(huán)套在一根水平圓滑絕緣桿上，當一條形磁鐵向左運動湊近兩環(huán)時，兩環(huán)的運動狀況是( )．同時向左運動，間距變大．同時向左運動，間距變小C．同時向右運動，間距變小D．同時向右運動，間距變大答案B分析磁鐵向左運動，穿過兩環(huán)的磁通量都增添．依據(jù)楞次定律，感覺電流的磁場將阻攔原磁通量增添，所以二者都向左運動．別的，兩環(huán)產(chǎn)生的感覺電流方向同樣，依照安培定章和左手定章可以判斷兩個環(huán)之間是互相吸引的，所以選項

A、C、D

錯誤，B

正確．6．如圖

6所示，A為水平擱置的膠木圓盤，

在其側面平均分布著負電荷，

在A的正上方用絕緣絲線懸掛一個金屬環(huán)

B，使

B的環(huán)面水平且與圓盤面平行，其軸線與膠木圓盤

A的軸線OO′重合，現(xiàn)使膠木圓盤

A由靜止開始繞其軸線

OO′按箭頭所示方向加快轉動，

則

(

)圖6A．金屬環(huán)B的面積有擴大的趨向，絲線遇到的拉力增大B．金屬環(huán)B的面積有減小的趨向，絲線遇到的拉力減小C．金屬環(huán)B的面積有擴大的趨向，絲線遇到的拉力減小D．金屬環(huán)B的面積有減小的趨向，絲線遇到的拉力增大答案B分析膠木圓盤A由靜止開始繞其軸線OO′按箭頭所示方向加快轉動，形成環(huán)形電流，環(huán)形電流的大小增大，依據(jù)右手螺旋定章知，經(jīng)過B的磁通量向下，且增大，依據(jù)楞次定律，感覺電流惹起的成效阻攔原磁通量的增大，知金屬環(huán)的面積有減小的趨向，且有向上的運動趨向，所以絲線的拉力減?。蔅正確，A、C、D錯誤．7．為了丈量列車運轉的速度和加快度大小，可采納如圖7甲所示的裝置，它由一塊安裝在列車車頭底部的強磁體和埋設在軌道地面的一組線圈及電流丈量記錄儀構成(電流丈量記錄儀未畫出)．當列車經(jīng)過線圈上方時，線圈中產(chǎn)生的電流被記錄下來，P、Q為接丈量儀器的端口．若俯視軌道平面磁場垂直地面向里(如圖乙)，則在列車經(jīng)過丈量線圈的過程中，流經(jīng)線圈的電流方向為( )圖7．一直逆時針方向．先順時針，再逆時針方向C．先逆時針，再順時針方向D．一直順時針方向答案C分析在列車經(jīng)過線圈的上方時，因為列車上的磁場的方向向下，所以線圈內的磁通量方向向下，先增大后減小，依據(jù)楞次定律可知，線圈中的感覺電流的方向為先逆時針，再順時針方向．8.如圖8所示，ab是一個可繞垂直于紙面的軸O轉動的閉合矩形導線框，當滑動變阻器R的滑片自左向右滑動時，線框ab的運動狀況是( )圖8．保持靜止不動．逆時針轉動C．順時針轉動D．發(fā)生轉動，但電源極性不明，沒法確立轉動的方向答案C分析依據(jù)題圖所示電路，線框ab所處地點的磁場是水平方向的，當滑動變阻器的滑片向右滑動時，電路中電阻增大，電流減弱，則穿過閉合導線框ab的磁通量將減少．Φ＝BSsinθ，θ為線圈平面與磁場方向的夾角，依據(jù)楞次定律，感覺電流的磁場將阻攔本來磁通量的變化，則線框ab只有順時針旋轉使θ角增大，而使穿過線圈的磁通量增添，則C正確．注意此題其實不需要明確電源的極性．9．如圖9所示，在水平面上有一固定的導軌，導軌為U形金屬框架，框架上擱置一金屬桿ab，不計摩擦，在豎直方向上有勻強磁場，則( )圖9A．若磁場方向豎直向上并加強時，桿ab將向右挪動B．若磁場方向豎直向上并減弱時，桿ab將向右挪動C．若磁場方向豎直向下并加強時，桿ab將向右挪動D．若磁場方向豎直向下并減弱時，桿ab將向右挪動答案BD分析不論磁場方向豎直向上還是豎直向下，當磁感覺強度增大時，回路中磁通量增大，由楞次定律知桿ab將向左挪動，反之，桿ab將向右挪動，選項B、D正確．10.如圖10是某電磁沖擊鉆的原理圖，若忽然發(fā)現(xiàn)鉆頭M向右運動，則可能是( )圖

10A．開關S閉合瞬時B．開關S由閉合到斷開的瞬時C．開關S已經(jīng)是閉合的，滑動變阻器滑片D．開關S已經(jīng)是閉合的，滑動變阻器滑片答案AC

P向左迅速滑動P向右迅速滑動分析

當開關忽然閉合時，

左線圈上有了電流，產(chǎn)生磁場，而關于右線圈來說，

磁通