2019_2020版高中物理第四章電磁感應(yīng)微型專題1楞次定律的應(yīng)用教案新人教版.docx

微型專題1楞次定律的應(yīng)用學(xué)科素養(yǎng)與目標要求物理觀念：進一步熟練掌握楞次定律和右手定則.科學(xué)思維：1.通過從相對運動角度理解楞次定律，歸納總結(jié)出楞次定律涉及到的問題所滿足的規(guī)律.2.抓住安培定則、左手定則、右手定則和楞次定律中各物理量的因果關(guān)系，明確各定則和定律的作用和使用范圍.一、楞次定律的重要結(jié)論1.“增反減同”法感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量(原磁場磁通量)的變化.(1)當原磁場磁通量增加時，感應(yīng)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，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相同.口訣記為“增反減同”.例1如圖1所示，一水平放置的矩形閉合線圈abcd在細長磁鐵的N極附近豎直下落，保持bc邊在紙外，ad邊在紙內(nèi)，由圖中位置經(jīng)過位置到位置，位置和位置都很接近位置，這個過程中線圈的感應(yīng)電流 ()圖1A.沿abcda流動B.沿dcbad流動C.先沿abcda流動，后沿dcbad流動D.先沿dcbad流動，后沿abcda流動答案A解析由條形磁鐵的磁場分布可知，線圈在位置時穿過閉合線圈的磁通量最小，為零，線圈從位置到位置，從下向上穿過線圈的磁通量在減少，線圈從位置到位置，從上向下穿過線圈的磁通量在增加，根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流的方向是abcda.2.“來拒去留”法由于磁場與導(dǎo)體的相對運動產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象時，產(chǎn)生的感應(yīng)電流與磁場間有力的作用，這種力的作用會“阻礙”相對運動.口訣記為“來拒去留”.例2如圖2所示，當磁鐵突然向銅環(huán)運動時，銅環(huán)的運動情況是()圖2A.向右擺動B.向左擺動C.靜止D.無法判定答案A解析當磁鐵突然向銅環(huán)運動時，穿過銅環(huán)的磁通量增加，為阻礙磁通量的增加，銅環(huán)遠離磁鐵向右擺動，故選A.3.“增縮減擴”法就閉合電路的面積而言，收縮或擴張是為了阻礙穿過電路的原磁通量的變化.若穿過閉合電路的磁通量增加，面積有收縮趨勢；若穿過閉合電路的磁通量減少，面積有擴張趨勢.口訣記為“增縮減擴”.說明：此法只適用于回路中只有一個方向的磁感線的情況.例3如圖3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)軌上有兩個可自由滑動的導(dǎo)體ab和cd.當載流直導(dǎo)線中的電流逐漸增大時，導(dǎo)體ab和cd的運動情況是 ()圖3A.一起向左運動B.一起向右運動C.ab和cd相向運動，相互靠近D.ab和cd相背運動，相互遠離答案C解析由于在閉合回路abdc中，ab和cd電流方向相反，所以兩導(dǎo)體運動方向一定相反，排除A、B；當載流直導(dǎo)線中的電流逐漸增大時，穿過閉合回路的磁通量增大，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流總是阻礙穿過回路的磁通量的變化，所以兩導(dǎo)體相互靠近，減小面積，達到阻礙磁通量增大的目的.故選C.4.“增離減靠”法當磁場變化且線圈回路可移動時，由于磁場增強使得穿過線圈回路的磁通量增加，線圈將通過遠離磁體來阻礙磁通量增加；反之，由于磁場減弱使線圈中的磁通量減少時，線圈將靠近磁體來阻礙磁通量減少.口訣記為“增離減靠”.例4如圖4所示，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，能觀察到N向左運動的是()圖4A.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端移動時答案C解析金屬環(huán)N向左運動，說明穿過N的磁通量在減小，則線圈M中的電流在減小，只有選項C符合.學(xué)科素養(yǎng)以上四種情況“殊途同歸”，實質(zhì)上都是以不同的方式阻礙磁通量的變化，撥開現(xiàn)象看本質(zhì)，體現(xiàn)了“科學(xué)思維”的學(xué)科素養(yǎng).二、“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及因果關(guān)系如下表：比較項目安培定則左手定則右手定則楞次定律適用場合判斷電流周圍的磁感線方向判斷通電導(dǎo)線在磁場中所受的安培力方向判斷導(dǎo)體切割磁感線時產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向判斷回路中磁通量變化時產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向因果關(guān)系因電而生磁(IB)因電而受力(I、BF安)因動而生電(v、BI感)因磁通量變而生電(I感)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5(多選)如圖5所示裝置中，cd桿光滑且原來靜止.當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)()圖5A.向右勻速運動B.向右加速運動C.向左加速運動 D.向左減速運動答案BD解析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)生方向向上且增強的磁場，該磁場向下通過L2，由楞次定律，cd桿中的電流由c到d，根據(jù)左手定則，cd桿受到向右的安培力，向右運動，故B正確；同理可得C錯誤，D正確.學(xué)科素養(yǎng)本題通過對ab桿的各種運動情況進行分析，利用楞次定律或右手定則判斷出ab桿中感應(yīng)電流的方向，再利用安培定則確定L1、L2中磁場方向，然后利用楞次定律確定cd桿中電流方向，最后利用左手定則判斷cd桿所受安培力方向，從而判斷出cd桿的運動情況，這樣的綜合分析，較好地體現(xiàn)了物理“科學(xué)思維”的學(xué)科素養(yǎng).1.(楞次定律的重要結(jié)論)如圖6甲所示，有一閉合導(dǎo)線環(huán)，磁場方向垂直于環(huán)面向里，當磁感應(yīng)強度隨時間按如圖乙所示規(guī)律變化時，順著磁場方向看，導(dǎo)線環(huán)中感應(yīng)電流的方向是()圖6A.一直順時針B.一直逆時針C.先順時針后逆時針D.先逆時針后順時針答案D解析由題圖乙可知，0t0內(nèi)，穿過導(dǎo)線環(huán)的磁通量增加，由楞次定律的結(jié)論“增反減同”可知，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向垂直環(huán)面向外，所以感應(yīng)電流方向為逆時針；同理可得t02t0內(nèi)感應(yīng)電流方向為順時針，D正確.2.(楞次定律的重要結(jié)論)如圖7所示，水平放置的光滑桿上套有A、B、C三個金屬環(huán)，其中B接電源.在接通電源的瞬間，A、C兩環(huán)()圖7A.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解析在接通電源的瞬間，通過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)生感應(yīng)電流，由楞次定律可知，感應(yīng)電流阻礙原磁通量的增加，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.3.(楞次定律的重要結(jié)論)(多選)如圖8所示，光滑固定導(dǎo)軌m、n水平放置，兩根導(dǎo)體棒p、q平行放于導(dǎo)軌上，形成一個閉合回路，當一條形磁鐵從高處下落接近回路時(不計空氣阻力)()圖8A.p、q將互相靠攏B.p、q將互相遠離C.磁鐵下落的加速度仍為gD.磁鐵下落的加速度小于g答案AD解析在磁鐵下落接近回路的過程中，穿過回路的磁通量增加，根據(jù)楞次定律的結(jié)論“增縮減擴”，可知p、q將互相靠攏；利用“來拒去留”可知磁鐵受到向上的阻力，磁鐵的加速度小于g，A、D正確.4.(“三定則一定律”的綜合應(yīng)用)(多選)如圖9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，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(導(dǎo)體切割磁感線速度越大，感應(yīng)電流越大)()圖9A.向右加速運動B.向左加速運動C.向右減速運動D.向左減速運動答案BC解析當PQ向右運動時，用右手定則可判定PQ中感應(yīng)電流的方向是由QP，由安培定則可知穿過L1的磁場方向是自下而上的；若PQ向右加速運動，則穿過L1的磁通量增加，用楞次定律可以判斷流過MN的感應(yīng)電流是從NM的，用左手定則可判定MN受到向左的安培力，將向左運動，選項A錯誤；若PQ向右減速運動，流過MN的感應(yīng)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.1.為了測量列車運行的速度和加速度大小，可采用如圖1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(shè)在軌道地面的一組線圈及電流測量記錄儀組成(電流測量記錄儀未畫出).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為接測量儀器的端口.若俯視軌道平面磁場垂直地面向里(如圖乙)，則在列車經(jīng)過測量線圈的過程中，流經(jīng)線圈的電流方向為()圖1A.始終沿逆時針方向B.先沿順時針方向，再沿逆時針方向C.先沿逆時針方向，再沿順時針方向D.始終沿順時針方向答案C解析在列車經(jīng)過線圈上方時，由于列車上的強磁體在線圈處的磁場的方向向下，所以線圈內(nèi)的磁通量方向向下，磁通量先增大后減小，根據(jù)楞次定律可知，線圈中的感應(yīng)電流的方向先沿逆時針方向，再沿順時針方向，故選C.2.如圖2所示，老師做了一個物理小實驗讓學(xué)生觀察：一輕質(zhì)橫桿兩側(cè)各固定一金屬環(huán)，橫桿可繞中心點自由轉(zhuǎn)動，老師拿一條形磁鐵插向其中一個小環(huán)，后又取出插向另一個小環(huán)，同學(xué)們看到的現(xiàn)象是()圖2A.磁鐵插向左環(huán)，橫桿發(fā)生轉(zhuǎn)動B.磁鐵插向右環(huán)，橫桿發(fā)生轉(zhuǎn)動C.無論磁鐵插向左環(huán)還是右環(huán)，橫桿都不發(fā)生轉(zhuǎn)動D.無論磁鐵插向左環(huán)還是右環(huán)，橫桿都發(fā)生轉(zhuǎn)動答案B解析左環(huán)沒有閉合，在磁鐵插入過程中，不產(chǎn)生感應(yīng)電流，故橫桿不發(fā)生轉(zhuǎn)動.右環(huán)閉合，在磁鐵插入過程中，產(chǎn)生感應(yīng)電流，在磁場力的作用下橫桿將發(fā)生轉(zhuǎn)動，故B正確.3.如圖3所示，MN是一根固定在光滑水平面上的通電細長直導(dǎo)線，電流方向如圖所示，今將一矩形金屬線框abcd放在導(dǎo)線上，ab邊平行于MN，讓線框的位置偏向?qū)Ь€的左邊，兩者彼此絕緣，當導(dǎo)線上的電流突然增大時，線框整體受力為()圖3A.受力向右 B.受力向左C.受力向上 D.受力為零答案A解析金屬線框放在導(dǎo)線MN上，導(dǎo)線中電流產(chǎn)生磁場，根據(jù)安培定則判斷可知，線框左右兩側(cè)磁場方向相反，線框左側(cè)的磁通量大于線框右側(cè)的磁通量，當導(dǎo)線中電流增大時，穿過線框的磁通量增大，線框產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)楞次定律可知，感應(yīng)電流的磁場要阻礙原磁通量的變化，則線框?qū)⑾蚴勾磐繙p小的方向運動，即向右移動，線框整體受力向右，故A正確，B、C、D錯誤.4.如圖4所示，粗糙水平桌面上有一質(zhì)量為m的銅質(zhì)矩形線圈.當一豎直放置的條形磁鐵從線圈中線AB正上方由左向右快速經(jīng)過時，若線圈始終不動，則關(guān)于線圈受到的支持力FN及在水平方向運動趨勢的正確判斷是(重力加速度為g)()圖4A.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，運動趨勢向右答案D解析條形磁鐵從線圈中線AB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，根據(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勢，后有向上和向右運動的趨勢，故線圈受到的支持力先大于重力后小于重力，運動趨勢向右，故選D.5.如圖5所示，一個有彈性的金屬線圈被一根橡皮繩吊于通電直導(dǎo)線的正下方，直導(dǎo)線與線圈在同一豎直面內(nèi)，當通電直導(dǎo)線中電流增大時，金屬線圈的面積S和橡皮繩的長度l將()圖5A.S增大，l變長B.S減小，l變短C.S增大，l變短D.S減小，l變長答案D解析當通電直導(dǎo)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)生感應(yīng)電流，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流要阻礙原磁通量的增大：一是用縮小面積的方式進行阻礙，二是用遠離直導(dǎo)線的方式進行阻礙，故D正確.6.(多選)繞有線圈的鐵芯直立在水平桌面上，鐵芯上套著一個鋁環(huán)，線圈與電源、開關(guān)相連，如圖6所示.線圈上端與電源正極相連，閉合開關(guān)的瞬間，鋁環(huán)向上跳起.則下列說法中正確的是()圖6A.若保持開關(guān)閉合，則鋁環(huán)不斷升高B.若保持開關(guān)閉合，則鋁環(huán)停留在跳起后的某一高度C.若保持開關(guān)閉合，則鋁環(huán)跳起到某一高度后將回落D.如果電源的正、負極對調(diào)，觀察到的現(xiàn)象不變答案CD解析鋁環(huán)跳起是開關(guān)閉合時鋁環(huán)上產(chǎn)生的感應(yīng)電流與通電線圈中的電流相互作用而引起的，由楞次定律知，該現(xiàn)象與電流方向無關(guān)，故C、D正確.7.(多選)如圖7所示，在水平面上有一固定的導(dǎo)軌，導(dǎo)軌為U形金屬框架，框架上放置一金屬桿ab，不計摩擦，在豎直方向上有勻強磁場，則()圖7A.若磁場方向豎直向上并增強時，桿ab將向右移動B.若磁場方向豎直向上并減弱時，桿ab將向右移動C.若磁場方向豎直向下并增強時，桿ab將向右移動D.若磁場方向豎直向下并減弱時，桿ab將向右移動答案BD解析不管磁場方向豎直向上還是豎直向下，當磁感應(yīng)強度增大時，回路中磁通量增大，由楞次定律知桿ab將向左移動，反之，桿ab將向右移動，選項B、D正確.8.如圖8所示，條形磁鐵從高h處自由下落，中途穿過一個固定的空心線圈，開關(guān)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(guān)系正確的是()圖8A.t1t2，v1v2B.t1t2，v1v2C.t1t2，v1v2D.t1v2答案D解析開關(guān)S斷開時，線圈中無感應(yīng)電流，對磁鐵無阻礙作用，故磁鐵自由下落，ag；當S閉合時，線圈中有感應(yīng)電流，對磁鐵有阻礙作用，故ag.所以t1v2，故D正確.9.如圖9所示，A為水平放置的膠木圓盤，在其側(cè)面均勻分布著負電荷，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按箭頭所示方向加速轉(zhuǎn)動，則 ()圖9A.金屬環(huán)B的面積有擴大的趨勢，絲線受到的拉力增大B.金屬環(huán)B的面積有縮小的趨勢，絲線受到的拉力減小C.金屬環(huán)B的面積有擴大的趨勢，絲線受到的拉力減小D.金屬環(huán)B的面積有縮小的趨勢，絲線受到的拉力增大答案B解析膠木圓盤A由靜止開始繞其軸線OO按箭頭所示方向加速轉(zhuǎn)動，形成環(huán)形電流，環(huán)形電流的大小增大，根據(jù)安培定則知，通過B的磁通量向下且增大，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流引起的效果阻礙原磁通量的增大，知金屬環(huán)的面積有縮小的趨勢，且有向上的運動趨勢，所以絲線的拉力減小，故B正確，A、C、D錯誤.10.如圖10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，當開關(guān)S接通瞬間，兩銅環(huán)的運動情況()圖10A.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，但因電源正負極未知，無法具體判斷D.同時被推開或同時向螺線管靠攏，但因電源正負極未知，無法具體判斷答案A解析開關(guān)S接通瞬間，小銅環(huán)中磁通量從無到有增加，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的磁場要阻礙磁通量的增加，則兩環(huán)將同時向兩側(cè)推開，故A正確.11.如圖11所示，兩個相同的輕質(zhì)鋁環(huán)套在一根水平光滑絕緣桿上，當一條形磁鐵向左運動靠近兩環(huán)時，兩環(huán)的運動情況是 ()圖11A.同時向左運動，間距變大B.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解析磁鐵向左運動，穿過兩環(huán)的磁通量都增加，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的磁場將阻礙原磁通量的增加，所以兩環(huán)都向左運動.另外，兩環(huán)產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向相同，依據(jù)安培定則和左手定則可以判斷兩個環(huán)之間是相互吸引的，所以選項A、C、D錯誤，B正確.12.(2017全國卷)如圖12所示，在方向垂直于紙面向里的勻強磁場中有一U形金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌平面與磁場垂直.金屬桿PQ置于導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌形成閉合回路PQRS，一圓環(huán)形金屬線框T位于回路圍成的區(qū)域內(nèi)，線框與導(dǎo)軌共面.現(xiàn)讓金屬桿PQ突然向右運動，在運動開始的瞬間，關(guān)于感應(yīng)電流的方向，下列說法正確的是()圖12A.PQRS中沿順時針方向，T中沿逆時針方向B.PQRS中沿順時針方向，T中沿順時針方向C.PQRS中沿逆時針方向，T中沿逆時針方向D.PQRS中沿逆時針方向，T中沿順時針方向答案D解析金屬桿PQ突然向右運動，由右手定則可得，金屬桿PQ中的感應(yīng)電流方向由Q到P，則PQRS中感應(yīng)電流方向為逆時針方向.PQRS中感應(yīng)電流產(chǎn)生垂直紙面向外的磁場，故環(huán)形金屬線框T中為阻礙此變化，會產(chǎn)生垂直紙面向里的磁場，則T中感應(yīng)電流方向為順時針方向，D正確.13.(2017南通中學(xué)高二上學(xué)期期中)如圖13所示，圓形導(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閉合回路.若將滑動變阻器的滑片P向下滑動，下列表述正確的是()圖13A.線圈a對水平桌面的壓力FN將增大B.穿過線圈a的磁通量變小C.線圈a有擴張的趨勢D.線圈a中將產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流(俯視)答案A解析滑動變阻器滑片向下移動，接入電路的電阻減小，電流增大；通過線圈a的磁通量增大，a線圈有收縮的趨勢，B、C錯誤；根據(jù)楞次定律判