3習(xí)題課1楞次定律的應(yīng)用（含答案）

習(xí)題課1楞次定律的應(yīng)用[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.理解電磁感應(yīng)中的“增反減同”，能利用“增離減靠”法判斷感應(yīng)電流的方向．2.理解電磁感應(yīng)中的“來拒去留”，能利用“來拒去留”法判斷導(dǎo)體所受安培力的方向．3.理解電磁感應(yīng)中的“增縮減擴(kuò)”，能利用“增縮減擴(kuò)”法判斷閉合線圈面積的變化趨勢．4.理解安培定則、左手定則、右手定則和楞次定律的區(qū)別，知道它們的適用范圍．“增離減靠”法的應(yīng)用發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象時，通過什么方式來“阻礙”原磁通量的變化要根據(jù)具體情況而定．可能是阻礙導(dǎo)體的相對運動，也可能是改變線圈的有效面積，還可能是通過遠(yuǎn)離或靠近變化的磁場源來阻礙原磁通量的變化．即：1．若原磁通量增加，則通過遠(yuǎn)離磁場源起到阻礙的作用(“增離”)．2．若原磁通量減小，則通過靠近磁場源起到阻礙的作用(“減靠”)．【例1】一長直鐵芯上繞有一固定線圈M，鐵芯右端與一木質(zhì)圓柱密接，木質(zhì)圓柱上套有一閉合金屬環(huán)N，N可在木質(zhì)圓柱上無摩擦移動，M連接在如圖所示的電路中，其中R為滑動變阻器，E1和E2為直流電源，S為單刀雙擲開關(guān)，下列情況中，可觀測到N向左運動的是()A．在S斷開的情況下，S向a閉合的瞬間B．在S斷開的情況下，S向b閉合的瞬間C．在S已向a閉合的情況下，將R的滑片向c端移動時D．在S已向a閉合的情況下，將R的滑片向d端移動時C[根據(jù)題意知，圓環(huán)N向左運動，根據(jù)“增離減靠”原則知，線圈M上的磁場在減弱，流過M的電流在減小，故C正確．]1．如圖所示，ab是一個可以繞垂直于紙面的軸O轉(zhuǎn)動的閉合矩形導(dǎo)體線圈，在滑動變阻器R的滑片P自左向右滑動過程中，線圈ab將()A．靜止不動B．逆時針轉(zhuǎn)動C．順時針轉(zhuǎn)動D．發(fā)生轉(zhuǎn)動，但因電源的極性不明，無法確定轉(zhuǎn)動的方向C[當(dāng)P向右滑動時，電路中電阻減小，電流增大，穿過線圈ab的磁通量增大，根據(jù)楞次定律判斷，線圈ab將順時針轉(zhuǎn)動，C正確．]“來拒去留”法的應(yīng)用由于磁場與導(dǎo)體的相對運動產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象時，產(chǎn)生感應(yīng)電流的導(dǎo)體受到磁場的安培力，這種安培力會“阻礙”相對運動，用一句口訣就是“來拒去留”．【例2】如圖所示，當(dāng)磁鐵突然向銅環(huán)運動時，銅環(huán)的運動情況是()A．向右運動 B．向左運動C．靜止不動 D．不能判定A[解法一：阻礙相對運動法產(chǎn)生磁場的物體與閉合線圈之間的相互作用力可概括為四個字：“來拒去留”．磁鐵向銅環(huán)運動時，銅環(huán)產(chǎn)生的感應(yīng)電流總是阻礙磁鐵與導(dǎo)體間的相對運動，則磁鐵和銅環(huán)間有排斥作用．故A項正確．解法二：電流元受力分析法如圖所示，當(dāng)磁鐵向銅環(huán)運動時，穿過銅環(huán)的磁通量增加，由楞次定律判斷出銅環(huán)中感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場的方向相反，即向右，根據(jù)安培定則可判斷出感應(yīng)電流方向，從左側(cè)看為順時針方向，把銅環(huán)的電流等效為多段直線電流元，取上、下兩小段電流元進(jìn)行研究，由左手定則判斷出兩段電流元的受力，由此可判斷整個銅環(huán)所受合力向右．故A項正確．解法三：等效法如圖所示，磁鐵向右運動，使銅環(huán)產(chǎn)生的感應(yīng)電流可等效為條形磁鐵，而兩磁鐵有排斥作用．故A項正確．]2．如圖所示，螺線管cd的導(dǎo)線繞法不明，當(dāng)磁鐵ab插入螺線管時，閉合電路中有圖示方向的感應(yīng)電流產(chǎn)生，下列關(guān)于螺線管磁場極性的判斷，正確的是()A．c端一定是N極B．d端一定是N極C．c端的極性一定與磁鐵b端的極性相同D．因螺線管的繞法不明，故無法判斷極性C[根據(jù)楞次定律的另一種表述：“感應(yīng)電流的效果總是阻礙引起感應(yīng)電流的原因”，本題中螺線管中產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因是磁鐵ab的下降，為了阻礙該原因，感應(yīng)電流的效果只能使磁鐵與螺線管之間產(chǎn)生相斥的作用，即螺線管的c端一定與磁鐵的b端極性相同，與螺線管的繞法無關(guān)．但因為磁鐵ab的N、S極性不明，所以螺線管cd的兩端極性也不能明確，所以A、B、D錯誤，C正確．]“增縮減擴(kuò)”法的應(yīng)用當(dāng)閉合電路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生時，電路的各部分導(dǎo)線就會受到安培力作用，會使電路的面積有變化(或有變化趨勢)．1．若原磁通量增加，則通過減小有效面積起到阻礙的作用(“增縮”)．2．若原磁通量減小，則通過增大有效面積起到阻礙的作用(“減擴(kuò)”)．【例3】如圖所示，圓環(huán)形導(dǎo)體線圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一豎直螺線管b，二者軸線重合，螺線管與電源和滑動變阻器連接成如圖所示的電路．若將滑動變阻器的滑片P向上滑動，下面說法中正確的是()A．穿過線圈a的磁通量變大B．線圈a有收縮的趨勢C．線圈a中將產(chǎn)生俯視順時針方向的感應(yīng)電流D．線圈a對水平桌面的壓力FN將增大C[P向上滑動，回路電阻增大，電流減小，磁場減弱，穿過線圈a的磁通量變小，根據(jù)楞次定律，線圈a的面積有增大趨勢，A、B錯誤；由于線圈a中磁通量減小，根據(jù)楞次定律知線圈a中感應(yīng)電流應(yīng)為俯視順時針方向，C正確；由于線圈a中磁通量減小，根據(jù)楞次定律，線圈a有阻礙磁通量減小的趨勢，可知線圈a對水平桌面的壓力FN減小，D錯誤．]3．如圖所示，在載流直導(dǎo)線旁固定有兩平行光滑導(dǎo)軌A、B，導(dǎo)軌與直導(dǎo)線平行且在同一水平面內(nèi)，在導(dǎo)軌上有兩可自由滑動的導(dǎo)體ab和cd.當(dāng)載流直導(dǎo)線中的電流逐漸增強(qiáng)時，導(dǎo)體ab和cd的運動情況是()A．一起向左運動B．一起向右運動C．a(chǎn)b和cd相向運動，相互靠近D．a(chǎn)b和cd相背運動，相互遠(yuǎn)離C[直導(dǎo)線中電流增強(qiáng)時，回路abdc中磁通量增大產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)“增縮減擴(kuò)”原則知，回路abdc的面積減小，即C正確．]“三定則一定律”的綜合應(yīng)用安培定則、左手定則、右手定則、楞次定律的適用場合如下表．比較項目安培定則左手定則右手定則楞次定律適用場合通電導(dǎo)線、圓環(huán)產(chǎn)生磁場時，磁場方向、電流方向關(guān)系通電導(dǎo)線在磁場中所受的安培力方向、電流方向、磁場方向的關(guān)系導(dǎo)體切割磁感線時速度方向、磁場方向、感應(yīng)電流方向的關(guān)系回路中磁通量變化產(chǎn)生感應(yīng)電流時，原磁場方向、感應(yīng)電流磁場方向的關(guān)系綜合運用這幾個規(guī)律的關(guān)鍵是分清各個規(guī)律的適用場合，不能混淆．【例4】(多選)如圖所示裝置中，cd桿光滑且原來靜止．當(dāng)ab桿做如下哪些運動時，cd桿將向右移動(導(dǎo)體棒切割磁感線速度越大，感應(yīng)電流越大)()A．向右勻速運動 B．向右加速運動C．向左加速運動 D．向左減速運動BD[ab桿向右勻速運動，在ab桿中產(chǎn)生恒定的電流，該電流在線圈L1中產(chǎn)生恒定的磁場，在L2中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，所以cd桿不動，故A錯誤；ab桿向右加速運動，根據(jù)右手定則，知在ab桿上產(chǎn)生增大的由a到b的電流，根據(jù)安培定則，在L1中產(chǎn)生方向向上且增強(qiáng)的磁場，該磁場向下通過L2，由楞次定律，在cd桿上產(chǎn)生c到d的感應(yīng)電流，根據(jù)左手定則，cd桿受到向右的安培力，cd桿將向右運動，故B正確；同理可得C錯誤，D正確．]幾個規(guī)律的應(yīng)用中，要抓住各個對應(yīng)的因果關(guān)系：1因電而生磁I→B→安培定則；2因動而生電v、B→I→右手定則；3因電而受力I、B→F安→左手定則；4因變而生電ΔΦ→L→楞次定律.4.(多選)如圖所示，水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動的金屬棒PQ、MN，MN的左邊有一閉合電路，當(dāng)PQ在外力的作用下運動時，MN向右運動．則PQ所做的運動可能是()A．向右加速運動B．向左加速運動C．向右減速運動D．向左減速運動BC[MN向右運動，說明MN受到向右的安培力，因為ab在MN處的磁場垂直紙面向里eq\o(→,\s\up15(左手定則))MN中的感應(yīng)電流由M→Neq\o(→,\s\up15(安培定則))L1中感應(yīng)電流的磁場方向向上eq\o(→,\s\up15(楞次定律))eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(L2中磁場方向向上減弱L2中磁場方向向下增強(qiáng)))；若L2中磁場方向向上減弱eq\o(→,\s\up15(安培定則))PQ中電流為Q→P且減小eq\o(→,\s\up15(右手定則))向右減速運動；若L2中磁場方向向下增強(qiáng)eq\o(→,\s\up15(安培定則))PQ中電流為P→Q且增大eq\o(→,\s\up15(右手定則))向左加速運動．]1．如圖所示，絕緣水平面上有兩個離得很近的導(dǎo)體環(huán)a、b.將條形磁鐵沿它們的正中向下移動(不到達(dá)該平面)，a、b的移動情況可能是()A．a(chǎn)、b將相互遠(yuǎn)離 B．a(chǎn)、b將相互靠近C．a(chǎn)、b將不動 D．無法判斷A[根據(jù)Φ＝BS，條形磁鐵向下移動過程中B增大，所以穿過每個環(huán)中的磁通量都有增大的趨勢．由于S不可改變，為阻礙磁通量增大，導(dǎo)體環(huán)會盡量遠(yuǎn)離條形磁鐵，所以a、b將相互遠(yuǎn)離．]2．如圖所示，通電螺線管兩側(cè)各懸掛一個小銅環(huán)，銅環(huán)平面與螺線管截面平行．在開關(guān)S接通瞬間，兩銅環(huán)的運動情況是()A．同時向兩側(cè)推開B．同時向螺線管靠攏C．一個被推開，一個被吸引，但因電源正負(fù)極未知，無法具體判斷D．同時被推開或同時向螺線管靠攏，因電源正負(fù)極未知，無法具體判斷A[當(dāng)電路接通瞬間，通電螺線管產(chǎn)生磁場，穿過兩側(cè)銅環(huán)的磁通量都增加，由楞次定律可知，兩環(huán)中感應(yīng)電流的磁場與螺線管中磁場方向相反，即受到螺線管磁場的排斥作用，使兩銅環(huán)分別向外側(cè)移動，選項A正確．]3．如圖所示，一個有界勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁場方向垂直紙面向外，一個矩形閉合導(dǎo)線框abcd，沿紙面由位置甲(左)勻速運動到位置乙(右)，則()A．導(dǎo)線框進(jìn)入磁場時，感應(yīng)電流方向為a→b→c→d→aB．導(dǎo)線框離開磁場時，感應(yīng)電流方向為a→d→c→b→aC．導(dǎo)線框離開磁場時，受到的安培力方向水平向右D．導(dǎo)線框進(jìn)入磁場時，受到的安培力方向