習(xí)題課一楞次定律的應(yīng)用課堂探究

突破要點(diǎn)類型一楞次定律“來拒去留〞的應(yīng)用[例1](2021·陜西西安長(zhǎng)安區(qū)一中期末)如下圖,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正上方等高快速經(jīng)過時(shí),假設(shè)線圈始終不動(dòng),那么關(guān)于線圈受到的支持力FN及在水平方向運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的正確判斷是()N先小于mg后大于mg,運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)向左N先大于mg后小于mg,運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)向左N先小于mg后大于mg,運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)向右N先大于mg后小于mg,運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)向右D思維導(dǎo)圖條形磁鐵先是從較遠(yuǎn)處運(yùn)動(dòng)到線圈正上方線圈受到斜向右下方的斥力作用線圈受到斜向右上方的引力作用隨后條形磁鐵從線圈正上方運(yùn)動(dòng)到較遠(yuǎn)處解析:條形磁鐵先是從遠(yuǎn)處運(yùn)動(dòng)到線圈上方,隨后從線圈上方運(yùn)動(dòng)到遠(yuǎn)處,線圈中的磁通量先增大后減小;根據(jù)楞次定律“來拒去留〞的應(yīng)用,線圈先有向下向右“遠(yuǎn)離〞的趨勢(shì),受到向右下方向的斥力作用,后有向上向右的“靠近〞趨勢(shì),受到向右上方向的引力作用,故FN先大于mg后小于mg,運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)向右,D正確.規(guī)律方法(1)當(dāng)磁體靠近閉合導(dǎo)體回路時(shí),回路中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與磁體有斥力作用,阻礙磁體的靠近;當(dāng)磁體遠(yuǎn)離閉合導(dǎo)體回路時(shí),回路中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與磁體有引力作用,阻礙磁體的遠(yuǎn)離.本方法口訣記為“來拒去留〞.(2)當(dāng)磁體靠近或遠(yuǎn)離某閉合導(dǎo)體回路時(shí),回路通過與磁體同向的運(yùn)動(dòng)來阻礙磁通量變化;當(dāng)閉合回路的局部導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)引起磁通量變化時(shí),那么另一局部導(dǎo)體與產(chǎn)生感應(yīng)電流的導(dǎo)體同向運(yùn)動(dòng)或有同向運(yùn)動(dòng)趨勢(shì).[跟蹤訓(xùn)練1](2021·上海金山中學(xué)期中)在圖中,當(dāng)金屬棒ab在水平導(dǎo)軌上向左運(yùn)動(dòng)時(shí),標(biāo)出此時(shí)ab中產(chǎn)生的感應(yīng)電流I的方向和處在同一導(dǎo)軌上的另一根金屬棒cd的運(yùn)動(dòng)方向.解析:當(dāng)ab向左運(yùn)動(dòng)時(shí),根據(jù)右手定那么,產(chǎn)生由a到b的感應(yīng)電流I;那么cd中的電流是由d到c,由左手定那么可知,cd受安培力方向向左,運(yùn)動(dòng)方向向左,如下圖.答案:見解析類型二楞次定律“增縮減擴(kuò)〞的應(yīng)用[例2](2021·山東臨沂檢測(cè))(多項(xiàng)選擇)如圖,勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于軟導(dǎo)線回路平面,由于磁場(chǎng)發(fā)生變化,回路變?yōu)閳A形.那么磁場(chǎng)()A.逐漸增強(qiáng),方向向外 B.逐漸增強(qiáng),方向向里C.逐漸減弱,方向向外 D.逐漸減弱,方向向里CD回路變?yōu)閳A形思維導(dǎo)圖面積變大磁場(chǎng)一定是減弱的解析:對(duì)于線圈來說,面積增大,這是由于磁場(chǎng)變化,導(dǎo)致線圈面積變大了;根據(jù)楞次定律“增縮減擴(kuò)〞逆向推導(dǎo),可判斷磁場(chǎng)在減弱,可能是方向向外的磁場(chǎng)逐漸減弱,也可能是方向向里的磁場(chǎng)逐漸減弱,故C,D正確.規(guī)律方法(1)假設(shè)原磁通量增加,那么通過減小有效面積起到阻礙磁通量增加的作用.(2)假設(shè)原磁通量減小,那么通過增大有效面積起到阻礙磁通量減小的作用.口訣記為“增縮減擴(kuò)〞.本方法適用于磁感線單方向穿過閉合回路的情況.[跟蹤訓(xùn)練2]如下圖,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)線中的電流逐漸增強(qiáng)時(shí),導(dǎo)體ab和cd的運(yùn)動(dòng)情況是()A.一起向左運(yùn)動(dòng)B.一起向右運(yùn)動(dòng)和cd相向運(yùn)動(dòng),相互靠近和cd相背運(yùn)動(dòng),相互遠(yuǎn)離C解析:由于在閉合回路abcd中,ab和cd電流方向相反,所以兩導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向一定相反,排除A,B選項(xiàng);當(dāng)載流直導(dǎo)線中的電流逐漸增強(qiáng)時(shí),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,到達(dá)阻礙磁通量增大的目的,故C正確,D錯(cuò)誤.類型三楞次定律“增離減靠〞的應(yīng)用[例3](2021·河南南陽一中月考)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)圓柱上無摩擦移動(dòng),M連接在如下圖的電路中,其中R為滑動(dòng)變阻器,E1和E2為直流電源,S為單刀雙擲開關(guān),以下情況中,可觀測(cè)到N向左運(yùn)動(dòng)的是()A.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的滑動(dòng)頭向c端移動(dòng)時(shí)D.在S已向a閉合的情況下,將R的滑動(dòng)頭向d端移動(dòng)時(shí)C審題指導(dǎo)題干關(guān)鍵獲取信息可觀測(cè)到N向左運(yùn)動(dòng)逆向思維應(yīng)用“增離減靠”S向a(或向b)閉合的瞬間線圈M的磁場(chǎng)增強(qiáng),閉合金屬環(huán)N的磁通量增大將R的滑動(dòng)頭向c端移動(dòng)時(shí)線圈M的磁場(chǎng)減弱,閉合金屬環(huán)N的磁通量減小將R的滑動(dòng)頭向d端移動(dòng)時(shí)線圈M的磁場(chǎng)增強(qiáng),閉合金屬環(huán)N的磁通量增大解析:要使N向左運(yùn)動(dòng),那么線圈M與閉合金屬環(huán)N之間一定是吸引力,由楞次定律可知通過N的磁通量一定減小;而A,B中由斷開到閉合過程中磁通量均增大,應(yīng)選項(xiàng)A,B錯(cuò)誤;在S已向a閉合的情況下,將R的滑動(dòng)頭向c端移動(dòng)時(shí),滑動(dòng)變阻器接入電阻增大,那么線圈M中電流減小,閉合金屬環(huán)N磁通量減小,會(huì)使N左移,應(yīng)選項(xiàng)C正確;在S已向a閉合的情況下,將R的滑動(dòng)頭向d端移動(dòng)時(shí),滑動(dòng)變阻器接入電阻減小,那么線圈M中電流增大,閉合金屬環(huán)N磁通量增大,會(huì)使N右移,應(yīng)選項(xiàng)D錯(cuò)誤.規(guī)律方法(1)假設(shè)原磁通量增加,那么線圈遠(yuǎn)離磁場(chǎng)源,是通過遠(yuǎn)離磁場(chǎng)源起到阻礙磁通量增加的作用.(2)假設(shè)原磁通量減小,那么線圈靠近磁場(chǎng)源,是通過靠近磁場(chǎng)源起到阻礙磁通量減小的作用.本方法口訣記為“增離減靠〞.[跟蹤訓(xùn)練3](2021·湖南株洲十八中期中)如圖(甲)所示,豎直放置的螺線管與導(dǎo)線abcd構(gòu)成回路,導(dǎo)線所圍區(qū)域內(nèi)有一垂直紙面向里的變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng),螺線管下方水平桌面上有一導(dǎo)體圓環(huán),導(dǎo)線abcd所圍區(qū)域內(nèi)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度按圖(乙)中的哪一圖線所表示的方式隨時(shí)間變化時(shí),導(dǎo)體圓環(huán)對(duì)桌面的壓力增大()B解析:由“導(dǎo)體圓環(huán)對(duì)桌面的壓力增大〞分析可知螺線管對(duì)圓環(huán)有斥力作用,故螺線管中的電流應(yīng)該增加(等效磁鐵的磁性增強(qiáng)),那么要求磁通量的變化率逐漸增加,結(jié)合Bt圖象分析,選項(xiàng)B正確.類型四“三定那么、一定律〞的區(qū)別和應(yīng)用[例4](2021·湖北武漢期末)如下圖,矩形導(dǎo)線框abcd與無限長(zhǎng)通電直導(dǎo)線MN在同一平面內(nèi),直導(dǎo)線中的電流方向由M到N,導(dǎo)線框的ab邊與直導(dǎo)線平行.假設(shè)直導(dǎo)線中的電流減小,導(dǎo)線框中將產(chǎn)生感應(yīng)電流,導(dǎo)線框會(huì)受到安培力的作用,那么以下判斷正確的選項(xiàng)是()A.導(dǎo)線框的ab和cd兩條邊所受安培力的方向一樣B.導(dǎo)線框的ad和bc兩條邊所受安培力的方向一樣C.導(dǎo)線框中電流方向?yàn)閍-d-c-b-aD.導(dǎo)線框中電流方向?yàn)閍-b-c-d-aD審題指導(dǎo)解析:直導(dǎo)線中通有向上的減小的電流,根據(jù)安培定那么,可知通過導(dǎo)線框的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里,且逐漸減小,根據(jù)楞次定律,可知感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針方向,即a-b-c-d-a;由左手定那么可知,各邊所受的安培力方向:ad受力向下,bc受力向上,ab受力向左,cd受力向右,選項(xiàng)A,B,C錯(cuò)誤,D正確.題干關(guān)鍵獲取信息直導(dǎo)線中的電流方向由M到N應(yīng)用安培定則確定右側(cè)磁場(chǎng)的方向,且離直導(dǎo)線越遠(yuǎn)磁場(chǎng)越弱直導(dǎo)線中的電流減小通電直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)減弱導(dǎo)線框會(huì)受到安培力的作用依據(jù)ab和cd兩條邊電流方向,應(yīng)用左手定則確定受到安培力的方向規(guī)律方法(1)判斷電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向用安培定那么.(2)判斷磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)體作用力方向用左手定那么.(3)判斷導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向用右手定那么.[跟蹤訓(xùn)練4](2021·浙江諸暨牌頭中學(xué)期中)如下圖,固定的水平長(zhǎng)直導(dǎo)線中通有向右的電流I,矩形閉合導(dǎo)線框與導(dǎo)線在同一豎直平面內(nèi),且一邊與導(dǎo)線平行.將線框由靜止釋放,不計(jì)空氣阻力,那么在線框下落過程中()A.穿過線框的磁通量保持不變B.線框中感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針C.線框所受安培力的合力豎直向上D.線框的機(jī)械能不斷增大C解析:線框在下落過程中,所在磁場(chǎng)減弱,穿過線框的磁感線的條數(shù)減少,磁通量減小,選項(xiàng)A錯(cuò)誤.根據(jù)安培定那么,電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)在導(dǎo)線的下方垂直于紙面向里,下落過程中,因?yàn)榇磐侩S線框下落而減小,根據(jù)楞次定律,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向一樣,所以感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;由于離導(dǎo)線越遠(yuǎn)的地方磁感應(yīng)強(qiáng)度越小,所以線框的上邊受到的安培力大于下邊受到的安培力,合力的方向向上,選項(xiàng)C正確;下落過程中,因?yàn)榇磐侩S線框下落而減小,線框中產(chǎn)生電能,機(jī)械能減小,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.隨堂演練檢測(cè)效果1.(2021·山西翼城中學(xué)期末)如下圖,當(dāng)條形磁鐵在閉合鋁環(huán)一側(cè)沿鋁環(huán)中軸線靠向鋁環(huán)運(yùn)動(dòng)時(shí),鋁環(huán)受磁場(chǎng)力而運(yùn)動(dòng)的情況是()A.無法判定 B.向左擺動(dòng)C.靜止不動(dòng) D.向右擺動(dòng)D解析:當(dāng)磁鐵向鋁環(huán)運(yùn)動(dòng)時(shí),鋁環(huán)中的磁通量將增大,根據(jù)楞次定律可知,鋁環(huán)為了阻礙磁通量的增大將向右擺動(dòng),故D正確.2.如下圖,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.無感應(yīng)電流C.可能有,也可能沒有感應(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)右手定那么,MN中的電流方向從N→M,且大小在逐漸變大,根據(jù)安培定那么知,電磁鐵A的外部磁場(chǎng)方向向左,且大小逐漸增強(qiáng),根據(jù)“增離減靠〞,B被A排斥,D正確,A,B,C錯(cuò)誤.3.如下圖,一個(gè)有彈性的金屬圓環(huán)被一根橡皮繩吊于通電直導(dǎo)線的正下方,直導(dǎo)線與圓環(huán)在同一豎直面內(nèi),當(dāng)通電直導(dǎo)線中電流增大時(shí),彈性圓環(huán)的面積S和橡皮繩的長(zhǎng)度l將()增大,l變長(zhǎng) 減小,l變短增大,l變短 減小,l變長(zhǎng)D解析:當(dāng)通電直導(dǎo)線中電流增大時(shí),穿過金屬圓環(huán)的磁通量增大,金屬圓環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流.根據(jù)楞次定律可知,感應(yīng)電流要阻礙磁通量的增大:一是用縮小面積的方式進(jìn)展阻礙;二是用遠(yuǎn)離通電直導(dǎo)線的方式進(jìn)展阻礙,故D正確.4.(2021·湖南邵陽高二檢測(cè))(多項(xiàng)選擇)如下圖,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(gè)閉合回路,當(dāng)一條形磁鐵從高處下落接近回路時(shí)()A.p,q將互相靠近 B.p,q將互相遠(yuǎn)離C.磁鐵的加速度仍為g D.磁鐵的加速度小于gAD解析:法一設(shè)磁鐵下端為N極,如下圖,根據(jù)楞次定律可判斷出p,q中感應(yīng)電流方向,根據(jù)左手定那么可判斷p,q所受安培力的方向,可見p,q將相互靠近;由于回路所受安培力的合力向下,由牛頓第三定律知磁鐵將受到向上的反作用力,從而加速度小于g;當(dāng)S極為下端時(shí),可得到同樣的結(jié)果.法二根據(jù)楞次定律的另一種表述——感應(yīng)電流的效果總是要對(duì)抗產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因,此題的“原因〞是回路中磁通量的增加,歸根結(jié)底是磁鐵靠近回