20172018學(xué)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(xí)題課楞次定律的應(yīng)用

習(xí)題課楞次定律的應(yīng)用[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.應(yīng)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(jié)論法”判斷感覺電流的方向1．“增反減同”法感覺電流的磁場(chǎng)，總要阻攔惹起感覺電流的磁通量(原磁場(chǎng)磁通量)的變化．(1)當(dāng)原磁場(chǎng)磁通量增添時(shí)，感覺電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相反．(2)當(dāng)原磁場(chǎng)磁通量減少時(shí)，感覺電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)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(zhǎng)磁鐵的N極周邊豎直著落，保持bc邊在紙外，ad邊在紙內(nèi)，由圖中地點(diǎn)Ⅰ經(jīng)過地點(diǎn)Ⅱ到地點(diǎn)Ⅲ，地點(diǎn)Ⅰ和地點(diǎn)Ⅲ都很接近地點(diǎn)Ⅱ，這個(gè)過程中線圈的感覺電流( )圖1A．沿abcd流動(dòng)B．沿dcba流動(dòng)C．先沿abcd流動(dòng)，后沿dcba流動(dòng)D．先沿dcba流動(dòng)，后沿abcd流動(dòng)答案A分析由條形磁鐵的磁場(chǎng)分布可知，線圈在地點(diǎn)Ⅱ時(shí)穿過閉合線圈的磁通量最小為零，線圈從地點(diǎn)Ⅰ到地點(diǎn)Ⅱ，從下向上穿過線圈的磁通量在減少，線圈從地點(diǎn)Ⅱ到地點(diǎn)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?yàn)榇艌?chǎng)與導(dǎo)體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電磁感覺現(xiàn)象時(shí)，產(chǎn)生的感覺電流與磁場(chǎng)間有力的作用，這種力的作用會(huì)“阻攔”相對(duì)運(yùn)動(dòng)．口訣記為“來拒去留”．例2如圖2所示，當(dāng)磁鐵忽然向銅環(huán)運(yùn)動(dòng)時(shí)，銅環(huán)的運(yùn)動(dòng)狀況是( )圖2．向右搖動(dòng)．向左搖動(dòng)C．靜止D．沒法判斷答案A分析當(dāng)磁鐵忽然向銅環(huán)運(yùn)動(dòng)時(shí)，穿過銅環(huán)的磁通量增添，為阻攔磁通量的增添，銅環(huán)遠(yuǎn)離磁鐵向右運(yùn)動(dòng)．3．“增減少擴(kuò)”法就閉合電路的面積而言，以致電路的面積有縮短或擴(kuò)大的趨向．縮短或擴(kuò)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(shí)，面積有縮短趨向；若穿過閉合電路的磁通量減少時(shí)，面積有擴(kuò)大趨向．口訣為“增減少擴(kuò)”．說明：此法只合用于回路中只有一個(gè)方向的磁感線的狀況．例3如圖3所示，在載流直導(dǎo)線旁固定有兩平行圓滑導(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(gè)可自由滑動(dòng)的導(dǎo)體ab和cd.當(dāng)載流直導(dǎo)線中的電流逐漸增大時(shí)，導(dǎo)體ab和cd的運(yùn)動(dòng)狀況是( )圖3．一起向左運(yùn)動(dòng)．一起向右運(yùn)動(dòng)C．a(chǎn)b和cd相向運(yùn)動(dòng)，互相湊近D．a(chǎn)b和cd相背運(yùn)動(dòng)，互相遠(yuǎn)離答案C分析因?yàn)樵陂]合回路abdc中，ab和cd電流方向相反，所以兩導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向必定相反，排除A、B；當(dāng)載流直導(dǎo)線中的電流逐漸增大時(shí)，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(dǎo)體互相湊近，減小面積，達(dá)到阻攔磁通量增大的目的．應(yīng)選C.4．“增離減靠”法當(dāng)磁場(chǎng)變化且線圈回路可挪動(dòng)時(shí)，因?yàn)榇艌?chǎng)加強(qiáng)使得穿過回路的磁通量增添，線圈將經(jīng)過遠(yuǎn)離磁體來阻攔磁通量增添；反之，因?yàn)榇艌?chǎng)減弱使線圈中的磁通量減少時(shí)，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(cè)各懸掛一個(gè)小銅環(huán)，銅環(huán)平面與螺線管截面平行，當(dāng)開關(guān)S接通瞬時(shí)，兩銅環(huán)的運(yùn)動(dòng)狀況是( )圖4．同時(shí)向雙側(cè)推開．同時(shí)向螺線管聚攏C．一個(gè)被推開，一個(gè)被吸引，但因電源正負(fù)極未知，沒法詳盡判斷D．同時(shí)被推開或同時(shí)向螺線管聚攏，但因電源正負(fù)極未知，沒法詳盡判斷答案A分析開關(guān)S接通瞬時(shí)，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(chǎng)要阻攔磁通量的增添，則兩環(huán)將同時(shí)向雙側(cè)運(yùn)動(dòng)．故A正確．二、“三定章必定律”的綜合應(yīng)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(xiàng)目通電導(dǎo)線、圓通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中場(chǎng)適環(huán)產(chǎn)生磁場(chǎng)所受的安培力方向、用合時(shí)，磁場(chǎng)方向、電流方向、磁場(chǎng)方向電流方向關(guān)系三者方向關(guān)系

右手定章楞次定律回路中磁通量變導(dǎo)體切割磁感線化產(chǎn)生感覺電流時(shí)，速度方向、磁時(shí)，原磁場(chǎng)方向、場(chǎng)方向、感覺電流感覺電流磁場(chǎng)方方向三者方向關(guān)系向關(guān)系綜合運(yùn)用這幾個(gè)規(guī)律的要點(diǎn)是分清各個(gè)規(guī)律的合用處合，不可以混淆．例5(多項(xiàng)選擇)如圖5所示，導(dǎo)軌間的磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，當(dāng)導(dǎo)線MN在導(dǎo)軌上向右加速滑動(dòng)時(shí)，正對(duì)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(dòng)，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(cuò)誤．依據(jù)安培定章知，電磁鐵A的磁場(chǎng)方向向左，且大小逐漸加強(qiáng)，依據(jù)楞次定律知，B環(huán)中的感覺電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向向右，B被A排斥，D正確，A錯(cuò)誤．幾個(gè)規(guī)律的使用中，要抓住各個(gè)對(duì)應(yīng)的因果關(guān)系：1因電而生磁I→B―→安培定章因動(dòng)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(shí)，A、C兩環(huán)( )

A、B、C三個(gè)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(shí)，經(jīng)過B環(huán)的電流從無到有，電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)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(yuǎn)離B環(huán)，故A、C、D錯(cuò)誤，B正確．2．如圖7所示，水平桌面上放有一個(gè)閉合鋁環(huán)，在鋁環(huán)軸線上方有一個(gè)條形磁鐵．當(dāng)條形磁鐵沿軸線豎直向下迅速挪動(dòng)時(shí)，以下判斷正確的選項(xiàng)是( )圖7．鋁環(huán)有縮短趨向，對(duì)桌面壓力減小．鋁環(huán)有縮短趨向，對(duì)桌面壓力增大C．鋁環(huán)有擴(kuò)大趨向，對(duì)桌面壓力減小D．鋁環(huán)有擴(kuò)大趨向，對(duì)桌面壓力增大答案B分析依據(jù)楞次定律可知：當(dāng)條形磁鐵沿軸線豎直向下迅速挪動(dòng)時(shí)，閉合鋁環(huán)內(nèi)的磁通量增大，所以鋁環(huán)面積應(yīng)有縮短的趨向，同時(shí)有遠(yuǎn)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(duì)桌面壓力增大，故B項(xiàng)正確．3．(多項(xiàng)選擇)如圖8所示，閉合圓形金屬環(huán)豎直固定，圓滑水平導(dǎo)軌穿過圓環(huán)，條形磁鐵沿導(dǎo)軌以初速度v0向圓環(huán)運(yùn)動(dòng)，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(gè)過程中，以下說法正確的選項(xiàng)是( )圖8．磁鐵湊近圓環(huán)的過程中，做加快運(yùn)動(dòng)．磁鐵湊近圓環(huán)的過程中，做減速運(yùn)動(dòng)C．磁鐵遠(yuǎn)離圓環(huán)的過程中，做加快運(yùn)動(dòng)D．磁鐵遠(yuǎn)離圓環(huán)的過程中，做減速運(yùn)動(dòng)答案

BD4.(多項(xiàng)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(dòng)的金屬棒

PQ、MN，當(dāng)

PQ在外力的作用下運(yùn)動(dòng)時(shí)，

MN

在磁場(chǎng)力的作用下向右運(yùn)動(dòng)，則

PQ

所做的運(yùn)動(dòng)可能是

(

)圖9．向右加快運(yùn)動(dòng)．向左加快運(yùn)動(dòng)C．向右減速運(yùn)動(dòng)D．向左減速運(yùn)動(dòng)答案BC分析當(dāng)PQ向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，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(chǎng)方向是自下而上的；若PQ向右加快運(yùn)動(dòng)，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(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；若PQ向右減速運(yùn)動(dòng)，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(yùn)動(dòng)，所以選項(xiàng)C正確；同理可判斷選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．選擇題(1～8題為單項(xiàng)選擇題，9～11題為多項(xiàng)選擇題)1．如圖1所示，MN是一根固定的通電長(zhǎng)直導(dǎo)線，電流方向向上，今將一金屬線框abcd放在導(dǎo)線上，讓線框的地點(diǎn)傾導(dǎo)游線的左邊，二者相互絕緣，當(dāng)導(dǎo)線上的電流忽然增大時(shí)，線框整個(gè)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(dǎo)線

MN

上，導(dǎo)線中電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，依據(jù)安培定章判斷可知，線框左右雙側(cè)磁場(chǎng)方向相反，線框左邊的磁通量大于線框右邊的磁通量，當(dāng)導(dǎo)線中電流增大時(shí)，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(chǎng)要阻攔磁通量的變化，則線框?qū)⑾虼磐繙p小的方向運(yùn)動(dòng)，即向右挪動(dòng)，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤．2.如圖2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(dāng)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(shí)，若線圈一直不動(dòng)，則關(guān)于線圈遇到的支持力N及在水平方向運(yùn)動(dòng)趨向的正確判斷是( )圖2A．N先小于mg后大于mg，運(yùn)動(dòng)趨向向左B．N先大于mg后小于mg，運(yùn)動(dòng)趨向向左C．N先小于mg后大于mg，運(yùn)動(dòng)趨向向右D．N先大于mg后小于mg，運(yùn)動(dòng)趨向向右答案D分析條形磁鐵從線圈正上方由左向右運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)的趨向，后有向上和向右運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)．故線圈遇到的支持力先大于重力后小于重力，運(yùn)動(dòng)趨向向右．應(yīng)選D.3.如圖3所示，一個(gè)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(dāng)通電直導(dǎo)線中電流增大時(shí)，金屬線圈的面積S和橡皮繩的長(zhǎng)度l將( )A．S增大，l變長(zhǎng)C．S增大，l變短

圖3B．S減小，l變短D．S減小，l變長(zhǎng)答案D分析當(dāng)通電直導(dǎo)線中電流增大時(shí)，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(jìn)行阻攔；二是用遠(yuǎn)離直導(dǎo)線的方式進(jìn)行阻攔，故D正確．4.如圖4所示，條形磁鐵從高h(yuǎn)處自由著落，半途穿過一個(gè)固定的空心線圈，開關(guān)S斷開時(shí)，至落地用時(shí)t1，落地時(shí)速度為v1；S閉合時(shí)，至落地用時(shí)t2，落地時(shí)速度為v2.則它們的大小關(guān)系正確的選項(xiàng)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(guān)S斷開時(shí)，線圈中無感覺電流，對(duì)磁鐵無阻攔作用，故磁鐵自由著落，a＝g；當(dāng)S閉合時(shí)，線圈中有感覺電流，對(duì)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(gè)同樣的輕質(zhì)鋁環(huán)套在一根水平圓滑絕緣桿上，當(dāng)一條形磁鐵向左運(yùn)動(dòng)湊近兩環(huán)時(shí)，兩環(huán)的運(yùn)動(dòng)狀況是( )．同時(shí)向左運(yùn)動(dòng)，間距變大．同時(shí)向左運(yùn)動(dòng)，間距變小C．同時(shí)向右運(yùn)動(dòng)，間距變小D．同時(shí)向右運(yùn)動(dòng)，間距變大答案B分析磁鐵向左運(yùn)動(dòng)，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(chǎng)將阻攔原磁通量增添，所以二者都向左運(yùn)動(dòng)．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(gè)環(huán)之間是互相吸引的，所以選項(xiàng)

A、C、D

錯(cuò)誤，B

正確．6．如圖

6所示，A為水平擱置的膠木圓盤，

在其側(cè)面平均分布著負(fù)電荷，

在A的正上方用絕緣絲線懸掛一個(gè)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(zhuǎn)動(dòng)，

則

(

)圖6A．金屬環(huán)B的面積有擴(kuò)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(kuò)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(zhuǎn)動(dòng)，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(yùn)動(dòng)趨向，所以絲線的拉力減?。蔅正確，A、C、D錯(cuò)誤．7．為了丈量列車運(yùn)轉(zhuǎn)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(qiáng)磁體和埋設(shè)在軌道地面的一組線圈及電流丈量記錄儀構(gòu)成(電流丈量記錄儀未畫出)．當(dāng)列車經(jīng)過線圈上方時(shí)，線圈中產(chǎn)生的電流被記錄下來，P、Q為接丈量?jī)x器的端口．若俯視軌道平面磁場(chǎng)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?yàn)? )圖7．一直逆時(shí)針方向．先順時(shí)針，再逆時(shí)針方向C．先逆時(shí)針，再順時(shí)針方向D．一直順時(shí)針方向答案C分析在列車經(jīng)過線圈的上方時(shí)，因?yàn)榱熊嚿系拇艌?chǎng)的方向向下，所以線圈內(nèi)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?yàn)橄饶鏁r(shí)針，再順時(shí)針方向．8.如圖8所示，ab是一個(gè)可繞垂直于紙面的軸O轉(zhuǎn)動(dòng)的閉合矩形導(dǎo)線框，當(dāng)滑動(dòng)變阻器R的滑片自左向右滑動(dòng)時(shí)，線框ab的運(yùn)動(dòng)狀況是( )圖8．保持靜止不動(dòng)．逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)C．順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)D．發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，但電源極性不明，沒法確立轉(zhuǎn)動(dòng)的方向答案C分析依據(jù)題圖所示電路，線框ab所處地點(diǎn)的磁場(chǎng)是水平方向的，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向右滑動(dòng)時(shí)，電路中電阻增大，電流減弱，則穿過閉合導(dǎo)線框ab的磁通量將減少．Φ＝BSsinθ，θ為線圈平面與磁場(chǎng)方向的夾角，依據(jù)楞次定律，感覺電流的磁場(chǎng)將阻攔本來磁通量的變化，則線框ab只有順時(shí)針旋轉(zhuǎn)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(shí)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(dǎo)軌，導(dǎo)軌為U形金屬框架，框架上擱置一金屬桿ab，不計(jì)摩擦，在豎直方向上有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則( )圖9A．若磁場(chǎng)方向豎直向上并加強(qiáng)時(shí)，桿ab將向右挪動(dòng)B．若磁場(chǎng)方向豎直向上并減弱時(shí)，桿ab將向右挪動(dòng)C．若磁場(chǎng)方向豎直向下并加強(qiáng)時(shí)，桿ab將向右挪動(dòng)D．若磁場(chǎng)方向豎直向下并減弱時(shí)，桿ab將向右挪動(dòng)答案BD分析不論磁場(chǎng)方向豎直向上還是豎直向下，當(dāng)磁感覺強(qiáng)度增大時(shí)，回路中磁通量增大，由楞次定律知桿ab將向左挪動(dòng)，反之，桿ab將向右挪動(dòng)，選項(xiàng)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(yùn)動(dòng)，則可能是( )圖

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

P向左迅速滑動(dòng)P向右迅速滑動(dòng)分析

當(dāng)開關(guān)忽然閉合時(shí)，

左線圈上有了電流，產(chǎn)生磁場(chǎng)，而關(guān)于右線圈來說，

磁通