新教材2023-2024學(xué)年高中物理第2章電磁感應(yīng)專題提升4楞次定律的應(yīng)用課件新人教版選擇性必修第二冊(cè)

第二章專題提升四楞次定律的應(yīng)用重難探究·能力素養(yǎng)全提升目錄索引

學(xué)以致用·隨堂檢測(cè)全達(dá)標(biāo)重難探究·能力素養(yǎng)全提升探究點(diǎn)一楞次定律的應(yīng)用知識(shí)歸納1.對(duì)楞次定律的理解:楞次定律研究的是引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)和感應(yīng)電流的磁場(chǎng)之間的關(guān)系。楞次定律中的“阻礙”是電磁感應(yīng)現(xiàn)象遵循能量守恒定律的必然結(jié)果。2.四個(gè)推論(1)增反減同:感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量(原磁場(chǎng)磁通量)的變化。當(dāng)原磁通量增加時(shí),感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向相反;當(dāng)原磁通量減少時(shí),感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向相同?？谠E記為“增反減同”。(2)來(lái)拒去留:導(dǎo)體與磁場(chǎng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象時(shí),產(chǎn)生感應(yīng)電流的導(dǎo)體受到磁場(chǎng)的安培力,這個(gè)安培力會(huì)“阻礙”相對(duì)運(yùn)動(dòng)。口訣記為“來(lái)拒去留”。(3)增縮減擴(kuò):當(dāng)閉合電路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生時(shí),閉合電路的各部分導(dǎo)體就會(huì)受到安培力的作用,會(huì)使閉合電路的面積有變化(或有變化趨勢(shì))。若原磁通量增加,通過(guò)減小有效面積起到阻礙作用;若原磁通量減少,則通過(guò)增大有效面積起到阻礙作用?？谠E記為“增縮減擴(kuò)”。(4)增離減靠:發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象時(shí),還可以通過(guò)遠(yuǎn)離或靠近變化的磁場(chǎng)來(lái)阻礙磁通量的變化,即:若原磁通量增加,則通過(guò)遠(yuǎn)離磁場(chǎng)起到阻礙作用;若原磁通量減少,則通過(guò)靠近磁場(chǎng)起到阻礙作用?？谠E記為“增離減靠”。應(yīng)用體驗(yàn)類型一

“增反減同”法的應(yīng)用【例1】

如圖所示,一水平放置的矩形閉合線框abcd在細(xì)長(zhǎng)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Ⅰ經(jīng)過(guò)位置Ⅱ到位置Ⅲ,位置Ⅰ和位置Ⅲ都非常接近位置Ⅱ,這個(gè)過(guò)程中線框的感應(yīng)電流(

)A.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)A解析

由條形磁鐵的磁場(chǎng)可知,線框在位置Ⅱ時(shí)穿過(guò)閉合線框的磁通量最少,為零,線框從位置Ⅰ到位置Ⅱ,從下向上穿過(guò)線框的磁通量在減少,線框從位置Ⅱ到位置Ⅲ,從上向下穿過(guò)線框的磁通量在增加,根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流的方向是abcd。對(duì)點(diǎn)演練1.如圖所示,一個(gè)N極朝下的條形磁體豎直下落,恰能穿過(guò)水平放置的固定矩形導(dǎo)線框,則(

)A.磁體經(jīng)過(guò)位置①時(shí),線框中感應(yīng)電流沿abcd方向;經(jīng)過(guò)位置②時(shí),沿adcb方向B.磁體經(jīng)過(guò)位置①時(shí),線框中感應(yīng)電流沿adcb方向;經(jīng)過(guò)位置②時(shí),沿abcd方向C.磁體經(jīng)過(guò)位置①和②時(shí),線框中的感應(yīng)電流都沿abcd方向D.磁體經(jīng)過(guò)位置①和②時(shí),線框中感應(yīng)電流都沿adcb方向A解析

當(dāng)磁體經(jīng)過(guò)位置①時(shí),穿過(guò)線框的磁通量向下且不斷增加,由楞次定律可確定感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向上,阻礙磁通量的增加,根據(jù)右手螺旋定則可判定感應(yīng)電流應(yīng)沿abcd方向。同理可判斷當(dāng)磁體經(jīng)過(guò)位置②時(shí),感應(yīng)電流沿adcb方向。故A正確。類型二

“來(lái)拒去留”法的應(yīng)用【例2】

如圖所示,一個(gè)閉合矩形金屬線圈A與一根絕緣輕桿B相連,輕桿上端O點(diǎn)是一個(gè)固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸,轉(zhuǎn)動(dòng)軸與線圈平面垂直,線圈靜止時(shí)恰位于蹄形磁體的正中,線圈平面與磁感線垂直。現(xiàn)使線圈左右擺動(dòng),在擺動(dòng)過(guò)程中,線圈所受磁場(chǎng)力的方向是(

)A.向左擺動(dòng)過(guò)程中,受力方向向左;向右擺動(dòng)過(guò)程中,受力方向向右B.向左擺動(dòng)過(guò)程中,受力方向向右;向右擺動(dòng)過(guò)程中,受力方向向左C.向左擺動(dòng)過(guò)程中,受力方向先向左后向右;向右擺動(dòng)過(guò)程中,受力方向先向右后向左D.向左擺動(dòng)過(guò)程中,受力方向先向右后向左;向右擺動(dòng)過(guò)程中,受力方向先向左后向右B解析

感應(yīng)電流是由磁通量的變化引起的,而這個(gè)磁通量的變化是由于線圈和磁場(chǎng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起的,故磁通量變化阻礙線圈和磁場(chǎng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。為了阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng),磁場(chǎng)對(duì)線圈的作用力方向一定和相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反,即線圈向左擺動(dòng)時(shí),受力方向向右,向右擺動(dòng)時(shí),受力方向向左。對(duì)點(diǎn)演練2.如圖所示,當(dāng)磁鐵突然向銅環(huán)運(yùn)動(dòng)時(shí),銅環(huán)的運(yùn)動(dòng)情況是(

)A.向右運(yùn)動(dòng)B.向左運(yùn)動(dòng)C.靜止不動(dòng)D.不能判定A解析

產(chǎn)生磁場(chǎng)的物體與閉合線圈之間的相互作用力可概括為“來(lái)拒去留”。磁鐵向銅環(huán)運(yùn)動(dòng)時(shí),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(duì)運(yùn)動(dòng),則磁鐵和銅環(huán)間有排斥作用,故A正確。類型三

“增縮減擴(kuò)”法的應(yīng)用【例3】

如圖所示,光滑固定金屬導(dǎo)軌M、N水平放置,兩根導(dǎo)體棒P、Q平行放在導(dǎo)軌上,形成閉合回路。當(dāng)一條形磁鐵從上方向下迅速接近回路時(shí),可動(dòng)的兩導(dǎo)體棒P、Q將(

)A.保持不動(dòng)

B.相互遠(yuǎn)離C.相互靠近

D.無(wú)法判斷C解析

四根導(dǎo)體組成閉合回路,當(dāng)磁鐵迅速接近回路時(shí),穿過(guò)回路的磁通量增加,閉合回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流,感應(yīng)電流將阻礙原磁通量的增加,回路面積減小,得到的結(jié)論是P、Q相互靠近,選項(xiàng)C正確。對(duì)點(diǎn)演練3.(多選)如圖所示,兩同心圓環(huán)A、B置于同一水平面上,其中B為均勻帶負(fù)電絕緣環(huán),A為導(dǎo)體環(huán)。當(dāng)B繞軸心順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)且轉(zhuǎn)速增大時(shí),下列說(shuō)法正確的是(

)A.A中產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流B.A中產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流C.A具有收縮的趨勢(shì)D.A具有擴(kuò)展的趨勢(shì)BD解析

由題圖可知,B為均勻帶負(fù)電絕緣環(huán),B中電流為逆時(shí)針?lè)较?由右手螺旋定則可知,電流的磁場(chǎng)垂直紙面向外且逐漸增強(qiáng);由楞次定律可知,磁場(chǎng)增強(qiáng)時(shí),感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)的方向相反,則A中感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较?故選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;B環(huán)外的磁場(chǎng)的方向與B環(huán)內(nèi)的磁場(chǎng)的方向相反,當(dāng)B環(huán)內(nèi)的磁場(chǎng)增強(qiáng)時(shí),A環(huán)具有面積擴(kuò)展的趨勢(shì),故選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確。類型四

“增離減靠”法的應(yīng)用【例4】

一長(zhǎng)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(wú)摩擦移動(dòng),M連接在如圖所示的電路中,其中R為滑動(dòng)變阻器,E1和E2為直流電源,S為單刀雙擲開(kāi)關(guān),下列情況中,可觀測(cè)到N向左運(yùn)動(dòng)的是(

)A.在S斷開(kāi)的情況下,S向a閉合的瞬間B.在S斷開(kāi)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(dòng)時(shí)D.在S已向a閉合的情況下,將R的滑片向d端移動(dòng)時(shí)C解析

金屬環(huán)N向左運(yùn)動(dòng),說(shuō)明穿過(guò)N的磁通量在減少,說(shuō)明線圈M中的電流在減小,只有選項(xiàng)C符合。對(duì)點(diǎn)演練4.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b與電源、滑動(dòng)變阻器連接成如圖所示的電路。若將滑動(dòng)變阻器的滑片P向下滑動(dòng),下列表述正確的是(

)A.線圈a中將產(chǎn)生沿順時(shí)針?lè)较?俯視)的感應(yīng)電流B.穿過(guò)線圈a的磁通量減小C.線圈a有擴(kuò)張的趨勢(shì)D.線圈a對(duì)水平桌面的壓力FN將增大C解析

當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向下滑動(dòng)時(shí),螺線管中的電流將增大,使穿過(guò)線圈a的磁通量變大,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;由楞次定律可知,線圈a中將產(chǎn)生沿逆時(shí)針?lè)较?俯視)的感應(yīng)電流,并且線圈a有縮小和遠(yuǎn)離螺線管的趨勢(shì),則線圈a對(duì)水平桌面的壓力FN將增大,故選項(xiàng)D正確,A、C錯(cuò)誤。探究點(diǎn)二“三定則一定律”的綜合應(yīng)用知識(shí)歸納三定則一定律的比較

比較項(xiàng)目安培定則左手定則右手定則楞次定律適用范圍通電導(dǎo)線、圓環(huán)產(chǎn)生磁場(chǎng)時(shí),磁場(chǎng)方向、電流方向互判通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受的安培力方向、電流方向、磁場(chǎng)方向三者互判導(dǎo)體切割磁感線時(shí)速度方向、磁場(chǎng)方向、感應(yīng)電流方向三者互判回路中磁通量變化產(chǎn)生感應(yīng)電流時(shí)原磁場(chǎng)方向、感應(yīng)電流磁場(chǎng)方向互判因果關(guān)系因電而生磁(I→B)因電而受力(I、B→F安)因動(dòng)而生電(v,B→I安)因磁而生電(ΔB→B感)特別提示

左手定則、右手定則和安培定則有時(shí)容易混淆,有人從判斷的結(jié)果加以區(qū)分,總結(jié)為左判“力”,右判“電”,安培定則“磁感線”。應(yīng)用體驗(yàn)【例5】

如圖所示,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(說(shuō)明:導(dǎo)體棒切割磁感線速度越大,感應(yīng)電流越大)(

)A.有感應(yīng)電流,且B被A吸引B.無(wú)感應(yīng)電流C.可能有,也可能沒(méi)有感應(yīng)電流D.有感應(yīng)電流,且B被A排斥D解析

MN向右加速滑動(dòng),根據(jù)右手定則,MN中的電流方向從N→M,且大小在逐漸變大,根據(jù)安培定則知,電磁鐵A的磁場(chǎng)方向向左,且大小逐漸增強(qiáng),根據(jù)楞次定律知,B環(huán)中的感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向向右,B被A排斥,D正確,A、B、C錯(cuò)誤。方法技巧

“抓因?qū)すā眳^(qū)別“三定則一定律”:區(qū)別“三定則一定律”的關(guān)鍵是抓住其中的“因果”關(guān)系,這樣才能選擇正確的規(guī)律處理問(wèn)題。對(duì)點(diǎn)演練5.如圖所示,水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動(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)(說(shuō)明:金屬棒切割磁感線的速度越大,感應(yīng)電流越大),則PQ所做的運(yùn)動(dòng)可能是(

)A.向右加速運(yùn)動(dòng)B.向左勻速運(yùn)動(dòng)C.向右減速運(yùn)動(dòng)D.向左減速運(yùn)動(dòng)C解析

當(dāng)PQ向右運(yùn)動(dòng)時(shí),用右手定則可判定PQ中感應(yīng)電流的方向是Q→P,由安培定則可知穿過(guò)L1的磁場(chǎng)方向是自下而上的;若PQ向右加速運(yùn)動(dòng),則穿過(guò)L1的磁通量增加,由楞次定律可以判斷流過(guò)MN的感應(yīng)電流方向是N→M,由左手定則可判定MN受到向左的安培力,將向左運(yùn)動(dòng),A項(xiàng)錯(cuò)誤。若PQ向右減速運(yùn)動(dòng),流過(guò)MN的感應(yīng)電流方向、感應(yīng)電流所受的安培力的方向均將反向,MN向右運(yùn)動(dòng),所以C項(xiàng)正確。同理可判斷D項(xiàng)錯(cuò)誤。PQ勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),MN中無(wú)感應(yīng)電流,MN不受安培力作用,B項(xiàng)錯(cuò)誤。學(xué)以致用·隨堂檢測(cè)全達(dá)標(biāo)123451.(楞次定律的應(yīng)用)如圖所示,老師做了一個(gè)物理小實(shí)驗(yàn)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(diǎn)自由轉(zhuǎn)動(dòng),老師拿一條形磁鐵插向其中一個(gè)小環(huán),后又取出插向另一個(gè)小環(huán),同學(xué)們看到的現(xiàn)象是(

)A.磁鐵插向左環(huán),橫桿發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)B.磁鐵插向右環(huán),橫桿發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)C.無(wú)論磁鐵插向左環(huán)還是右環(huán),橫桿都不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)D.無(wú)論磁鐵插向左環(huán)還是右環(huán),橫桿都發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)B解析

左環(huán)沒(méi)有閉合,在磁鐵插入過(guò)程中,不產(chǎn)生感應(yīng)電流,故橫桿不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。右環(huán)閉合,在磁鐵插入過(guò)程中,產(chǎn)生感應(yīng)電流,在安培力的作用下橫桿將發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng),故B正確。123452.(楞次定律的應(yīng)用)如圖所示,ab是一個(gè)可以繞垂直于紙面的軸O轉(zhuǎn)動(dòng)的閉合矩形導(dǎo)體線圈,在滑動(dòng)變阻器R的滑片P自左向右滑動(dòng)過(guò)程中,線圈ab將(

)A.靜止不動(dòng)B.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),但因電源的極性不明,無(wú)法確定轉(zhuǎn)動(dòng)的方向C解析

當(dāng)P向右滑動(dòng)時(shí),電路中電阻減小,電流增大,穿過(guò)線圈ab的磁通量增大,根據(jù)楞次定律判斷,線圈ab將順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),C正確。123453.(楞次定律的應(yīng)用)如圖所示,A為水平放置的膠木圓盤,在其側(cè)面均勻分布著負(fù)電荷,在A的正上方用絕緣絲線懸掛一個(gè)金屬圓環(huán)B,使B的環(huán)面水平且與圓盤面平行,其軸線與膠木盤A的軸線OO'重合。現(xiàn)使膠木盤A由靜止開(kāi)始繞其軸線OO'按箭頭所示方向加速轉(zhuǎn)動(dòng),則(

)A.金屬環(huán)B的面積有擴(kuò)大的趨勢(shì),絲線受到的拉力增大B.金屬環(huán)B的面積有縮小的趨勢(shì),絲線受到的拉力減小C.金屬環(huán)B的面積有擴(kuò)大的趨勢(shì),絲線受到的拉力減小D.金屬環(huán)B的面積有縮小的趨勢(shì),絲線受到的拉力增大B12345解析

使膠木盤A由靜止開(kāi)始繞其軸線OO'按箭頭所示方向加速轉(zhuǎn)動(dòng),通過(guò)金屬環(huán)B內(nèi)的磁通量增大,根據(jù)楞次定律,金屬環(huán)B的面積有縮小的趨勢(shì),且B有向上升的趨勢(shì),絲線受到的拉力減小,B正確。123454.(“三定則一定律”的綜合應(yīng)用)如圖所示,導(dǎo)線框abcd與直導(dǎo)線在同一平面內(nèi),直導(dǎo)線通有恒定電流I,在導(dǎo)線框由左向右勻速通過(guò)直導(dǎo)線的過(guò)程中,導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的方向是(

)A.先abcd,后dcba,再