第3節(jié)　 楞次定律

第頁第3節(jié)楞次定律eq\a\vs4\al(??)見學生用書P005學習目標練法指導1.正確理解楞次定律的內容和本質。2．能夠熟練運用楞次定律和右手定則判斷感應電流的方向。3．理解楞次定律是能量守恒在電磁感應現象中的反映。4．體驗楞次定律實驗探究過程，提高分析、歸納、概括及表述能力。1.通過反復練習熟練應用楞次定律判斷感應電流的方向。2．在練習中加深對定律中“阻礙”一詞的理解。3．在練習中深刻理解楞次定律的廣義表述：感應電流的“效果”總是阻礙引起感應電流的“原因”。4．熟練使用右手定則判斷閉合導體回路中一部分導體切割磁感線運動時產生的感應電流的方向。———課/前/預/習·輕/松/搞/定———要點辨析1．感應電流的磁場一定與引起感應電流的磁場方向相反(×)2．感應電流的磁場總是阻礙原磁場的變化(×)3．感應電流的磁場一定阻礙引起感應電流的磁場的磁通量的變化(√)4．回路不閉合，穿過回路的磁通量變化時，也會產生“阻礙”作用(×)5．只要閉合回路中的一部分導體在磁場中運動，就一定會產生感應電流(×)預習自檢1．現將電池組、滑動變阻器、帶鐵芯的線圈A、線圈B、電流計及開關按如圖所示連接。把開關閉合，將線圈A放在線圈B中，待電路穩(wěn)定后，某同學發(fā)現，當他將滑動變阻器的滑片P向左加速滑動時，電流計的指針向右偏轉。則下列說法中正確的是()A．線圈A向上移動或滑動變阻器的滑片P向右加速滑動，都能引起電流計的指針向左偏轉B．線圈A中鐵芯向上拔出或斷開開關，都能引起電流計的指針向右偏轉C．滑動變阻器的滑片P勻速向左或勻速向右滑動時，電流計的指針都靜止在中央位置D．因為線圈A、線圈B的繞線方向未知，故無法判斷電流計指針偏轉的方向解析由題意知，穿過B線圈的磁通量在減小時，電流計指針向右偏轉。A選項中，線圈A向上移動時，使得穿過B線圈的磁通量減少，電流計指針向右偏轉，故A選項錯誤，同理B選項正確；C選項中，滑片P勻速向左滑動時，穿過B線圈的磁通量減少，電流計指針向右偏轉，同理滑片P勻速向右滑動時，指針向左偏轉，故C、D選項均錯誤。答案B2.如圖所示，閉合金屬圓環(huán)沿垂直于磁場方向放置在勻強磁場中，將它從勻強磁場中勻速拉出，以下各種說法中正確的是()A．向左拉出和向右拉出時，環(huán)中感應電流方向相反B．向左或向右拉出時，環(huán)中感應電流方向都是沿順時針方向C．向左或向右拉出時，環(huán)中感應電流方向都是沿逆時針方向D．將圓環(huán)拉出磁場的過程中，當環(huán)全部處在磁場中運動時，也有感應電流產生解析圓環(huán)中感應電流的方向，取決于圓環(huán)中磁通量的變化情況，向左或向右將圓環(huán)拉出磁場的過程中，圓環(huán)中垂直紙面向里的磁感線的條數都要減少，根據楞次定律可知，感應電流產生的磁場的方向與原磁場方向相同，即都垂直紙面向里，可以判斷出感應電流的方向沿順時針方向。圓環(huán)全部處在磁場中運動時，雖然導線做切割磁感線運動，但環(huán)中磁通量不變，只有圓環(huán)離開磁場，環(huán)的一部分在磁場中，另一部分在磁場外時，環(huán)中磁通量才發(fā)生變化，環(huán)中才有感應電流。B選項正確。答案B3．(多選)關于右手定則的應用，下列說法正確的是()A．應用右手定則時，四指指的方向就是感應電流的方向，拇指所指的方向為導體運動的方向B．應用右手定則時，切割磁感線的導體相當于電源，電源的正極即四指所指的一端C．切割磁感線的導體只有做勻速直線運動時，才能應用右手定則判斷D．只要閉合導線框在勻強磁場中切割磁感線，就會產生感應電流，就能用右手定則來判斷解析根據右手定則的內容可知，四指指的方向就是感應電流的方向，拇指所指的方向為導體運動的方向，選項A正確；從等效電路的角度看，切割磁感線的導體相當于電源，電源的正極即四指所指的一端，選項B正確；應用右手定則判斷感應電流的方向，與導體是否做勻速直線運動無關，選項C錯誤；閉合導線框在勻強磁場中切割磁感線，不一定產生感應電流，選項D錯誤。答案AB4．如圖所示，小圓圈表示處于勻強磁場中的閉合電路一部分導線的橫截面，速度v在紙面內。關于感應電流的有無及方向的判斷正確的是()A．圖①中有感應電流，方向向外B．圖②中有感應電流，方向向外C．圖③中無感應電流D．圖④中a、b、c、d四位置上均無感應電流解析圖①中導線切割磁感線，根據右手定則，可知電流方向向里，A項錯誤；圖②、③中導線不切割磁感線，無電流，B項錯誤，C項正確；圖④中導線在b、d位置切割磁感線，有感應電流，在a、c位置速度與磁感線方向平行，不切割磁感線，無電流，D項錯誤。答案C5．如圖所示，A、B都是很輕的鋁環(huán)，分別吊在絕緣細桿的兩端，桿可繞豎直軸在水平面內轉動，環(huán)A是閉合的，環(huán)B是斷開的。若用磁鐵分別靠近這兩個圓環(huán)，則下列說法正確的是()A．圖中磁鐵N極接近A環(huán)時，A環(huán)被吸引，而后被推開B．圖中磁鐵N極遠離A環(huán)時，A環(huán)被排斥，而后隨磁鐵運動C．用磁鐵N極接近B環(huán)時，B環(huán)被排斥，遠離磁鐵運動D．用磁鐵的任意一磁極接近A環(huán)時，A環(huán)均被排斥解析用磁鐵的任意一磁極接近A環(huán)，A環(huán)被排斥；遠離A環(huán)，A環(huán)被吸引。接近或遠離B環(huán)，則B環(huán)無任何反應。因為在磁鐵的任意一磁極接近或遠離A環(huán)時，由于A環(huán)閉合，環(huán)中產生了感應電流，阻礙磁極和A環(huán)間的相對運動；而B環(huán)不閉合，無感應電流產生。答案D6．(多選)如圖所示，光滑固定導軌M、N水平放置，兩根導體棒P、Q平行放置于導軌上，形成一個閉合回路，一條形磁鐵從高處下落接近回路時()A．P、Q將相互靠攏 B．P、Q將相互遠離C．磁鐵的加速度仍為g D．磁鐵的加速度小于g解析根據楞次定律，感應電流的磁場是總要阻礙產生感應電流的原因，本題中“原因”是回路中磁通量的增加，P、Q可通過縮小面積的方式進行阻礙，故A正確。由“來拒去留”得回路電流受到向下的力的作用，由牛頓第三定律知磁鐵受向上的作用力，所以磁鐵的加速度小于g，故D正確。答案AD———課/堂/效/果·題/組/檢/測———題組一楞次定律1.某實驗小組用如圖所示的實驗裝置來驗證楞次定律。當條形磁鐵自上而下穿過固定的線圈時，通過靈敏電流計的感應電流的方向是()A．a→G→bB．先a→G→b，后b→G→aC．b→G→aD．先b→G→a，后a→G→b解析條形磁鐵在穿入線圈的過程中，磁場方向向下，向下的磁通量增加，由楞次定律可知，線圈中的感應電流產生的磁場方向向上，應用安培定則可以判斷感應電流的方向為逆時針(俯視)，即電流的方向為b→G→a，選項A、B錯誤；條形磁鐵穿出線圈的過程中，向下的磁通量減小，由楞次定律和安培定則可得，線圈中產生順時針方向的感應電流(俯視)，即電流的方向為a→G→b，選項C錯誤，選項D正確。答案D2．如圖所示，一扁平條形磁鐵的軸線與圓形線圈在同一平面內，磁鐵中心與圓心重合，為了在磁鐵開始運動時在線圈中得到逆時針方向的感應電流，磁鐵的運動方式應是()A．磁鐵在線圈平面內順時針轉動B．磁鐵在線圈平面內逆時針轉動C．N極向紙內，S極向紙外，使磁鐵繞O點轉動D．N極向紙外，S極向紙內，使磁鐵繞O點轉動解析根據楞次定律可知，必須使通過線圈向外的磁通量減少或向里的磁通量增加，故選C。答案C3．(多選)如圖所示，通電直導線L和平行直導線放置的閉合導體框abcd，當通電導線L運動時，以下說法正確的是()A．當導線L向左平移時，導體框abcd中感應電流的方向為abcdaB．當導線L向左平移時，導體框abcd中感應電流的方向為adcbaC．當導線L向右平移時，導體框abcd中感應電流的方向為abcdaD．當導線L向右平移時，導體框abcd中感應電流的方向為adcba解析當導線L向左平移時，閉合導體框abcd中磁場減弱，磁通量減少，abcd回路中產生的感應電流的磁場將阻礙磁通量的減少，由于導線L在abcd中產生的磁場方向垂直紙面向里，所以abcd中感應電流的磁場方向應為垂直紙面向里，由安培定則可知感應電流的方向為abcda，選項A正確；當導線L向右平移時，閉合導體框abcd中磁場增強，磁通量增加，abcd回路中產生的感應電流的磁場將阻礙磁通量的增加，可知感應電流的磁場為垂直紙面向外，再由安培定則可知感應電流的方向為adcba，選項D正確。答案AD題組二右手定則4.如圖所示，當導體棒MN在外力作用下沿導軌向右運動時，流過R的電流方向是()A．由A→BB．由B→AC．無感應電流D．無法確定解析由右手定則可判斷導體棒中電流方向從N到M，則通過R的電流方向為A→B。答案A5.如圖所示為閉合電路的一部分導體在磁極間運動的情形，圖中導體垂直于紙面，a、b、c、d分別表示導體運動中的四個不同位置，箭頭表示導體在那個位置上的運動方向，則導體中感應電流的方向垂直紙面向里時，導體的位置是()A．a B．bC．c D．d解析導體切割磁感線產生感應電流，用右手定則判斷a位置感應電流方向垂直紙面向里。答案A題組三楞次定律的拓展應用6.如圖所示，當磁鐵突然向銅環(huán)運動時，銅環(huán)的運動情況是()A．向右擺動B．向左擺動C．靜止D．無法判定解析此題可由兩種方法來解決。方法1：畫出磁鐵磁感線分布，如圖甲所示，當磁鐵向環(huán)運動時，穿過環(huán)的磁通量增加，由楞次定律判斷出銅環(huán)中的感應電流方向如圖甲所示。銅環(huán)中有感應電流時銅環(huán)又要受到安培力的作用，分析銅環(huán)受安培力作用而運動時，可把銅環(huán)中的電流等效為多段直線電流元，取上、下兩小段電流研究，由左手定則確定兩段電流受力，由此可聯(lián)想到整個銅環(huán)所受合力向右，則A選項正確。方法2(等效法)：磁鐵向右運動，使銅環(huán)產生的感應電流可等效為圖乙所示的條形磁鐵，則兩磁鐵相互排斥，故A正確。答案A7．如圖所示，粗糙水平桌面上有一質量為m的銅質矩形線圈。當一豎直放置的條形磁鐵從線圈中線AB正上方等高處快速經過時，若線圈始終不動，則關于線圈受到的支持力FN及在水平方向運動趨勢的判斷正確的是()A．FN先小于mg后大于mg，運動趨勢向左B．FN先大于mg后小于mg，運動趨勢向左C．FN先小于mg后大于mg，運動趨勢向右D．FN先大于mg后小于mg，運動趨勢向右解析當一豎直放置的條形磁鐵從線圈中線AB正上方等高處快速經過時，線圈中向下的磁通量先增加后減小，由楞次定律可知，線圈中先產生逆時針方向的感應電流，后產生順時針方向的感應電流，線圈的感應電流磁場阻礙磁鐵的運動，故靠近時磁鐵與線圈相互排斥，線圈受到的排斥力向右下方，FN大于mg，線圈有水平向右運動的趨勢；離開時磁鐵與線圈相互吸引，線圈受到的吸引力向右上方，FN小于mg，線圈有水平向右運動的趨勢。所以正確選項是D。答案D8.如圖所示，蹄形磁鐵的兩極間放置一個線圈abcd，磁鐵和線圈都可以繞OO′軸轉動，磁鐵如圖示方向轉動時，線圈的運動情況是()A．俯視，線圈順時針轉動，轉速與磁鐵相同B．俯視，線圈逆時針轉動，轉速與磁鐵相同C．線圈與磁鐵轉動方向相同，但轉速小于磁鐵的D．線圈靜止不動解析本題“原因”是磁鐵有相對線圈的運動，“效果”便是線圈要阻礙兩者的相對運動，線圈阻止不了磁鐵的相對運動，由“來拒去留”線圈只好跟著磁鐵同向轉動；如果二者轉速相同，就沒有相對運動，線圈就不會轉動，故答案為C。答案C———課/后/鞏/固·快/速/提/能———1．關于感應電流，下列說法正確的是()A．根據楞次定律知，感應電流的磁場一定阻礙引起感應電流的磁通量B．感應電流的磁場總是阻礙原磁場的變化C．感應電流的磁場方向與引起感應電流的磁場方向可能相同，也可能相反D．當導體切割磁感線運動時，必須用右手定則確定感應電流的方向解析由楞次定律知，感應電流的磁場總是阻礙引起感應電流的磁通量的變化，A錯誤；感應電流的磁場總是阻礙原磁通量的變化，不是阻礙原磁場的變化，B錯誤；由楞次定律知，如果是因磁通量的減少而引起的感應電流，則感應電流的磁場方向與引起感應電流的磁場方向相同，阻礙磁通量的減??；如果是因磁通量的增加而引起的感應電流，則感應電流的磁場與引起感應電流的磁場方向相反，阻礙磁通量的增加，C正確；導體切割磁感線運動時，可直接用右手定則確定感應電流的方向，也可以由楞次定律確定感應電流的方向，D錯誤。答案C2．(多選)某同學用如圖所示的實驗裝置探究電磁感應現象，該同學第一步探究出，當有電流從電流計的正極流入時，指針向右偏轉。接下來該同學進行了一系列的操作，則下列關于操作中電流計指針偏轉的描述正確的有()A．當把磁鐵N極向下插入線圈時，電流計指針向左偏轉B．當把磁鐵S極向下插入線圈時，電流計指針向左偏轉C．保持磁鐵在線圈中靜止，電流計指針不發(fā)生偏轉D．將磁鐵和線圈一起以同一速度向上運動，電流計向左偏轉解析當把磁鐵N極向下插入線圈時，穿過線圈的磁場方向向下，磁通量增加，由楞次定律可知，感應電流從負極流入，電流計指針向左偏，故A正確；當把磁鐵S極向下插入線圈時，穿過線圈的磁場方向向上，磁通量增加，由楞次定律可知，感應電流從正極流入，電流計指針向右偏轉，故B錯誤；保持磁鐵在線圈中靜止，穿過線圈的磁通量不變，不產生感應電流，電流計指針不發(fā)生偏轉，故C正確；將磁鐵和線圈一起以同一速度向上運動，穿過線圈的磁通量不變，不產生感應電流，電流計指針不偏轉，故D錯誤。答案AC3．如圖所示，若套在條形磁鐵上的彈性金屬線圈Ⅰ突然縮小為線圈Ⅱ，則關于線圈的感應電流及其方向(從上往下看)是()A．有順時針方向的感應電流B．有逆時針方向的感應電流C．有先逆時針后順時針方向的感應電流D．無感應電流解析穿過線圈的磁通量包括磁體內全部和磁體外的一部分，合磁通量是向上的。當線圈突然縮小時合磁通量增加，原因是磁體外向下穿過線圈的磁通量減少。由楞次定律判斷，感應電流的方向為順時針方向，選項A正確。答案A4.如圖所示，把一條形磁鐵從圖示位置由靜止釋放，穿過采用雙線繞法的通電線圈，此過程中條形磁鐵做()A．減速運動B．勻速運動C．自由落體運動D．變加速運動解析雙線繞法得到的兩個線圈通電時，由安培定則知，兩線圈的磁場等值反向相互抵消，合磁場為零，對磁鐵無作用力。當磁鐵下落時，穿過兩線圈的磁通量同向增加，根據楞次定律，兩線圈中產生的感應電流等值反向，也互相抵消，線圈中無感應電流，線圈對磁鐵沒有作用力。磁鐵下落過程中只受重力，又靜止釋放，所以磁鐵做自由落體運動，故C對，A、B、D錯。答案C5．(多選)有一靈敏電流計，當電流從正接線柱流入時，指針向右側偏轉，現把它與線圈連接成如圖所示的電路，磁鐵位于線圈正上方，則以下說法正確的是()A．甲圖中磁鐵由圖示位置水平向右運動時，電流計指針向右側偏轉B．甲圖中磁鐵由圖示位置水平向左運動時，電流計指針向右側偏轉C．乙圖中線圈的繞制方向從上往下看為順時針方向D．乙圖中線圈的繞制方向從上往下看為逆時針方向解析由題意知，當電流從正接線柱流入時，指針向右側偏轉；由圖甲所示可知，穿過線圈的磁場向下，磁鐵由圖示位置水平向右或向左運動時，穿過線圈的磁通量減小，由楞次定律可知，感應電流的磁場方向向下，由安培定則知感應電流從電流計正接線柱流入，所以電流計指針向右側偏轉，故A、B均正確；由圖乙所示可知，電流計指針向右偏轉，則電流從電流計正接線柱流入，由圖示可知，穿過線圈的磁場向下且減少，由楞次定律可知，感應電流的磁場方向向下，由安培定則知線圈的繞制方向從上往下看為順時針方向，故C正確，D錯誤。答案ABC6．如圖所示，導線框abcd與直導線在同一平面內，直導線通有恒定電流I，當線框由左向右勻速通過直導線的過程中，線框中感應電流的方向是()A．先abcd，后dcba，再abcdB．先abcd，后dcbaC．始終dcbaD．先dcba，后abcd，再dcba解析線框在直導線左側時，隨著線框向右運動，磁通量增加，根據楞次定律知線框中感應電流的方向為dcba。當線框的cd邊跨過直導線后，如圖所示，根據右手定則知ab邊產生的感應電流方向為a→b，cd邊產生的感應電流方向為c→d。線框全部跨過直導線后，隨著向右運動，磁通量減少，根據楞次定律知線框中感應電流的方向為dcba。故選項D正確。答案D7．閉合線圈abcd在磁場中運動到如圖所示位置時，ab邊受到的磁場力豎直向上，此線圈的運動情況可能是()A．向右進入磁場 B．向左移出磁場C．以ab為軸轉動 D．以cd為軸轉動解析ab邊受到的磁場力豎直向上，由左手定則知，通過ab的電流方向由a指向b。由右手定則可知當線圈向左移出磁場時，bc邊切割磁感線可產生順時針方向的電流，選項A錯誤，選項B正確；當以ab或cd為軸轉動時，在題圖所示位置，導線不切割磁感線，無感應電流產生，選項C、D錯誤。答案B8．(多選)相距較近的a、b線圈，要使b線圈中產生圖示方向的電流，可采用的辦法有()A．閉合S瞬間B．S閉合后把R的滑動片向右移動C．閉合S后把a中鐵芯從左邊抽出D．閉合S后把b向a靠近解析閉合開關S，b中的磁場從無到有，根據楞次定律，b中的感應電流方向與圖示相同，故A正確；閉合開關S后，把R的滑片右移，b中的磁場方向從左向右，且在減小，根據楞次定律，b中的感應電流方向與圖示相反，故B錯誤；閉合開關S后，將a中的鐵芯從左邊抽出，b中的磁場方向從左向右，且在減小，根據楞次定律，b中的感應電流方向與圖示相反，故C錯誤；閉合開關，將b靠近a，b中的磁場方向從左向右，且在增強，根據楞次定律，b中的感應電流方向與圖示相同，故D正確。答案AD9.如圖所示，金屬環(huán)所在區(qū)域存在勻強磁場，磁場方向垂直紙面向里。當磁感應強度逐漸增大時，內、外金屬環(huán)中感應電流的方向為()A．外金屬環(huán)順時針，內金屬環(huán)逆時針B．外金屬環(huán)逆時針，內金屬環(huán)順時針C．內、外金屬環(huán)均為逆時針D．內、外金屬環(huán)均為順時針解析回路由外金屬環(huán)和內金屬環(huán)共同組成，回路中包圍的磁場方向垂直紙面向里，且內、外金屬環(huán)之間的磁通量增加，由楞次定律可知兩金屬環(huán)之間的感應電流的磁場方向與原磁場方向相反，垂直于紙面向外，由安培定則可知，感應電流方向在外金屬環(huán)沿逆時針方向，在內金屬環(huán)沿順時針方向，故選項B正確。答案B10．如圖所示，AOC是光滑的金屬導軌，AO沿豎直方向，OC沿水平方向，ab是一根金屬棒，與導軌接觸良好，它從圖示位置由靜止開始在重力作用下運動，運動過程中b端始終在OC上，a端始終在OA上，直到完全落在OC上，空間存在著勻強磁場，磁場方向垂直于紙面向里，則ab棒在上述過程中()A．感應電流方向是b→aB．感應電流方向是a→bC．感應電流方向先是b→a，后是a→bD．感應電流方向先是a→b，后是b→a解析在金屬棒向下滑動的過程中，金屬棒與導軌所圍成的三角形面積先增大后減小，三角形aOb內的磁通量先增大后減小，由楞次定律可判斷C選項正確。答案C11．電阻R、電容器C與一個線圈連成閉合回路，條形磁鐵靜止在線圈的正上方，N極朝下，如圖所示?，F使磁鐵開始自由下落，在N極接近線圈上端過程中，流過R的電流方向和電容器極板的帶電情況是()A．從a到b，上極板帶正電B．從a到b，下極板帶正電C．從b到a，上極板帶正電D．從b到a，下極板帶正電解析磁鐵N極接近線圈的過程中，線圈中有向下的磁場，并且磁通量增加，由楞次定律可得，感應電流的方向為b→R→a，故電容器下極板帶正電，上極板帶負電，D正確。答案D12．如圖所示，甲是閉合銅線框，乙是有缺口的銅線框，丙是閉合的塑料線框，它們的正下方都放置一薄強磁鐵，現將甲、乙、丙拿至相同高度H處同時釋放(各線框下落過程中不翻轉)，則以下說法正確