物理選修32粵教版全程導(dǎo)學(xué)筆記第一章電磁感應(yīng)微型專題1

微型專題1楞次定律的應(yīng)用[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向.2.理解安培定則、左手定則、右手定則和楞次定律的區(qū)別.一、利用“結(jié)論法”判斷感應(yīng)電流的方向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(dāng)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(dāng)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(xì)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Ⅰ經(jīng)過位置Ⅱ到位置Ⅲ，位置Ⅰ和位置Ⅲ都很接近位置Ⅱ，這個過程中線圈的感應(yīng)電流()圖1A.沿abcd方向B.沿dcba方向C.先沿abcd方向，后沿dcba方向D.先沿dcba方向，后沿abcd方向答案A解析由條形磁鐵的磁場分布可知，線圈在位置Ⅱ時穿過閉合線圈的磁通量最小為零，線圈從位置Ⅰ到位置Ⅱ，從下向上穿過線圈的磁通量在減少，線圈從位置Ⅱ到位置Ⅲ，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abcd.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(dāng)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(dāng)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(yuǎn)離磁鐵向右運動.3.“增縮減擴(kuò)”法就閉合電路的面積而言，收縮或擴(kuò)張是為了阻礙電路原磁通量的變化.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(kuò)張趨勢.口訣為“增縮減擴(kuò)”.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(dāng)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(yuǎn)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(dāng)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磁通量的變化，所以兩導(dǎo)體相互靠近，減小面積，達(dá)到阻礙磁通量增大的目的.故選C.

4.“增離減靠”法當(dāng)磁場變化且線圈回路可移動時，由于磁場增強(qiáng)使得穿過回路的磁通量增加，線圈將通過遠(yuǎn)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，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(dāng)開關(guān)S接通瞬間，兩銅環(huán)的運動情況是()圖4A.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，但因電源正負(fù)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)運動.故A正確.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、磁場方向三者方向關(guān)系導(dǎo)體切割磁感線時速度方向、磁場方向、感應(yīng)電流方向三者方向關(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5(多選)如圖5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)()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(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的電流，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.幾個規(guī)律的使用中，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)→左手定則三、能量的角度理解楞次定律感應(yīng)電流的產(chǎn)生并不是創(chuàng)造了能量.導(dǎo)體做切割磁感線運動時，產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流受到安培力作用，導(dǎo)體克服安培力做功從而實現(xiàn)其他形式能向電能的轉(zhuǎn)化，所以楞次定律的“阻礙”是能量轉(zhuǎn)化和守恒的體現(xiàn).例6如圖6所示，銅質(zhì)金屬環(huán)從條形磁鐵的正上方由靜止開始下落，在下落過程中，金屬環(huán)保持水平，下列判斷正確的是()圖6A.金屬環(huán)在下落過程中的機(jī)械能守恒B.金屬環(huán)在下落過程中動能的增加量小于其重力勢能的減少量C.金屬環(huán)的機(jī)械能先減小后增大D.磁鐵對桌面的壓力始終大于其自身的重力答案B解析金屬環(huán)在下落過程中，磁通量發(fā)生變化產(chǎn)生感應(yīng)電流，金屬環(huán)受到磁場力的作用，機(jī)械能不守恒，A錯誤.由能量守恒，金屬環(huán)重力勢能的減少量等于其動能的增加量和在金屬環(huán)中產(chǎn)生的電能之和，B正確.金屬環(huán)下落的過程中，機(jī)械能不停地轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，機(jī)械能一直減少，C錯誤.當(dāng)金屬環(huán)下落到磁鐵中央位置時，金屬環(huán)中的磁通量不變，無感應(yīng)電流，環(huán)和磁鐵間無作用力，磁鐵對桌面的壓力大小等于磁鐵的重力，D錯誤.1.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)電流總是阻礙原磁通量的變化，為了阻礙原磁通量的增加，A、C兩環(huán)都被B環(huán)排斥而遠(yuǎn)離B環(huán)，故A、C、D錯誤，B正確.2.如圖8所示，水平桌面上放有一個閉合鋁環(huán)，在鋁環(huán)軸線上方有一個條形磁鐵.當(dāng)條形磁鐵沿軸線豎直向下迅速移動時，下列判斷正確的是()圖8A.鋁環(huán)有收縮趨勢，對桌面壓力減小B.鋁環(huán)有收縮趨勢，對桌面壓力增大C.鋁環(huán)有擴(kuò)張趨勢，對桌面壓力減小D.鋁環(huán)有擴(kuò)張趨勢，對桌面壓力增大答案B解析根據(jù)楞次定律可知：當(dāng)條形磁鐵沿軸線豎直向下迅速移動時，閉合鋁環(huán)內(nèi)的磁通量增大，因此鋁環(huán)面積應(yīng)有收縮的趨勢，同時有遠(yuǎn)離磁鐵的趨勢，故增大了和桌面的擠壓程度，從而使鋁環(huán)對桌面壓力增大，故B項正確.

3.在圖9中，磁鐵沿圓環(huán)軸線自由落下的過程中(重力加速度為g)()圖9A.磁鐵的機(jī)械能減少，下落加速度a＝gB.磁鐵的機(jī)械能守恒，下落加速度a＝gC.磁鐵的機(jī)械能減少，下落加速度a<gD.磁鐵的機(jī)械能增加，下落加速度a>g答案C4.(多選)如圖10所示，閉合圓形金屬環(huán)豎直固定，光滑水平導(dǎo)軌穿過圓環(huán)，條形磁鐵沿導(dǎo)軌以初速度v0向圓環(huán)運動，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)的整個過程中，下列說法正確的是()圖10A.磁鐵靠近圓環(huán)的過程中，做加速運動B.磁鐵靠近圓環(huán)的過程中，做減速運動C.磁鐵遠(yuǎn)離圓環(huán)的過程中，做加速運動D.磁鐵遠(yuǎn)離圓環(huán)的過程中，做減速運動答案BD5.(多選)如圖11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(dāng)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()圖11A.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(dāng)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Q→P，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N→M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.選擇題(1～9題為單選題，10～13題為多選題)1.如圖1所示，在光滑水平面上，MN是一根固定的通電長直導(dǎo)線，電流方向向上，今將一金屬線框abcd放在導(dǎo)線上，讓線框的位置偏向?qū)Ь€的左邊，兩者彼此絕緣，當(dāng)導(dǎo)線上的電流突然增大時，線框整個受力為()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(dāng)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)電流的磁場要阻礙磁通量的變化，則線框?qū)⑾虼磐繙p小的方向運動，即向右移動，故A正確，B、C、D錯誤.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)一豎直放置的條形磁鐵從線圈中線AB正上方快速經(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()圖2A.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.3.如圖3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(dāng)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3A.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(dāng)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(jìn)行阻礙；二是用遠(yuǎn)離直導(dǎo)線的方式進(jìn)行阻礙，故D正確.4.如圖4所示，條形磁鐵從高h(yuǎn)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4A.t1>t2，v1>v2B.t1＝t2，v1＝v2C.t1<t2，v1<v2D.t1<t2，v1>v2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，a＝g；當(dāng)S閉合時，線圈中有感應(yīng)電流，對磁鐵有阻礙作用，故a<g.所以t1<t2，v1>v2.5.如圖5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(dāng)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5A.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增加，所以兩者都向左運動.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.6.如圖6所示，固定的水平長直導(dǎo)線中通有電流I，矩形線框與導(dǎo)線在同一豎直平面內(nèi)，且一邊與導(dǎo)線平行.線框由靜止釋放，在下落過程中()圖6A.穿過線框的磁通量保持不變B.線框中感應(yīng)電流方向保持不變C.線框所受安培力的合力為零D.線框的機(jī)械能不斷增大答案B解析線框在下落過程中，所在位置磁場減弱，穿過線框的磁感線的條數(shù)減少，磁通量減小.故A錯誤.下落過程中，因為磁通量隨線框下落而減小，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的磁場與原磁場方向相同，不變，所以感應(yīng)電流的方向不變，故B正確.線框左右兩邊受到的安培力互相抵消，上邊受的安培力大于下邊受的安培力，安培力合力不為零，故C錯誤.線框中產(chǎn)生電能，機(jī)械能減小，故D錯誤.

7.如圖7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7A.金屬環(huán)B的面積有擴(kuò)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(kuò)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)右手螺旋定則知，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.8.如圖8所示，在方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)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8A.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，則其速度v方向向右，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，故圓環(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.9.為了測量列車運行的速度和加速度大小，可采用如圖9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測量記錄儀組成(電流測量記錄儀未畫出).當(dāng)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9A.始終逆時針方向 B.先順時針，再逆時針方向C.先逆時針，再順時針方向 D.始終順時針方向答案C解析在列車經(jīng)過線圈的上方時，由于列車上的磁場的方向向下，所以線圈內(nèi)的磁通量方向向下，先增大后減小，根據(jù)楞次定律可知，線圈中的感應(yīng)電流的方向為先逆時針，再順時針方向.10.如圖10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(qiáng)磁場，則()圖10A.若磁場方向豎直向上并增強(qiáng)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(qiáng)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(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)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.

11.如圖11是某電磁沖擊鉆的原理圖，若突然發(fā)現(xiàn)鉆頭M向右運動，則可能是()圖11A.開關(guān)S閉合瞬間B.開關(guān)S由閉合到斷開的瞬間C.開關(guān)S已經(jīng)是閉合的，滑動變阻器滑片P向左迅速滑動D.開關(guān)S已經(jīng)是閉合的，滑動變阻器滑片P向右迅速滑動答案AC解析當(dāng)開關(guān)突然閉合時，左線圈上有了電流，產(chǎn)生磁場，而對于右線圈來說，磁通量增加，產(chǎn)生感應(yīng)電流，使鉆頭M向右運動，故A