1、第4課時(shí)習(xí)題課：楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用,一、楞次定律的應(yīng)用方法 1.“增反減同”法,感應(yīng)電流的磁場，總是阻礙引起感應(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(shí)，感應(yīng)電流的磁場與原磁場方向相反。 (2)當(dāng)原磁場磁通量減少時(shí)，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，一根條形磁鐵自左向右穿過一個(gè)閉合螺線管，則電路中(),圖1 A.始終有感應(yīng)電流自a向b流過電流表G B.始終有感應(yīng)電流自b向a流過電流表G C.先有aGb方向的感應(yīng)電流，后有bGa方向的感應(yīng)電流 D.將不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,解析當(dāng)條形磁鐵進(jìn)入螺線管的時(shí)候，閉合線圈中

2、的磁通量增加；當(dāng)條形磁鐵穿出螺線管時(shí)，閉合線圈中的磁通量減少，根據(jù)增反減同可知，感應(yīng)電流的方向先為aGb，后為bGv，選項(xiàng)C正確。 答案C,【跟蹤訓(xùn)練1】 如圖2所示，AOC是光滑的金屬軌道，AO沿豎直方向，OC沿水平方向，PQ是一根金屬直桿立在導(dǎo)軌上，直桿從圖示位置由靜止開始在重力作用下運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中Q端始終在OC上，空間存在著垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場，則在PQ桿滑動(dòng)的過程中，下列判斷正確的是(),圖2 A.感應(yīng)電流的方向始終是由PQ B.感應(yīng)電流的方向先是由PQ，后是由QP,C.PQ受磁場力的方向垂直于桿向左 D.PQ受磁場力的方向先垂直于桿向右，后垂直于桿向左 解析在PQ桿滑動(dòng)的過程中，

3、桿與導(dǎo)軌所圍成的三角形面積先增大后減小，三角形POQ內(nèi)的磁通量先增大后減小，由“增反減同”法可知，感應(yīng)電流的磁場方向先向里后向外，感應(yīng)電流的方向先由PQ，后由QP，B項(xiàng)正確，A項(xiàng)錯(cuò)誤；再由PQ中電流方向及左手定則可判斷C、D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案B,2.“來拒去留”法,導(dǎo)體與磁場相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電流的導(dǎo)體受到磁場的安培力，這個(gè)安培力會(huì)“阻礙”相對(duì)運(yùn)動(dòng)，口訣記為“來拒去留”。,圖3 A.向右擺動(dòng) B.向左擺動(dòng) C.靜止 D.無法判定 解析根據(jù)產(chǎn)生感應(yīng)電流的導(dǎo)體所受安培力阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)的“來拒去留”法判斷知，銅環(huán)的運(yùn)動(dòng)情況是向右擺動(dòng)，故選項(xiàng)A正確。 答案A,【例2】 如圖3所示，當(dāng)磁鐵

4、突然向銅環(huán)運(yùn)動(dòng)時(shí)，銅環(huán)的運(yùn)動(dòng)情況是(),【跟蹤訓(xùn)練2】 如圖4所示，閉合導(dǎo)體環(huán)固定，條形磁鐵S極向下以初速度v0沿過導(dǎo)體環(huán)圓心的豎直線下落并穿過導(dǎo)體環(huán)，不計(jì)空氣阻力，下列關(guān)于導(dǎo)體環(huán)中感應(yīng)電流方向(俯視)和條形磁鐵加速度的說法正確的是(),A.感應(yīng)電流方向先順時(shí)針再逆時(shí)針 B.感應(yīng)電流方向一直沿順時(shí)針方向 C.靠近導(dǎo)體環(huán)時(shí)條形磁鐵加速度小于g D.遠(yuǎn)離導(dǎo)體環(huán)時(shí)條形磁鐵加速度大于g,圖4,解析從“阻礙磁通量變化”來看，原磁場方向向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小是先增后減，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向先向下后向上，感應(yīng)電流方向先順時(shí)針后逆時(shí)針，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；從“阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)”來看，先排斥后吸引，條形磁鐵加速度都

5、小于g，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。 答案AC,3.“增縮減擴(kuò)”法 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)線就會(huì)受到安培力作用，會(huì)使閉合電路的面積有變化(或有變化趨勢(shì))。 (1)若原磁通量增加，則通過減小有效面積起到阻礙的作用。 (2)若原磁通量減小，則通過增大有效面積起到阻礙的作用。 口訣記為“增縮減擴(kuò)”。 溫馨提示本方法適用于磁感線單方向穿過閉合回路的情況。,【例3】 如圖5所示，在載流直導(dǎo)線近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

6、右運(yùn)動(dòng) C.ab和cd相向運(yùn)動(dòng)，相互靠近 D.ab和cd相背運(yùn)動(dòng)，相互遠(yuǎn)離 解析當(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)“增縮減擴(kuò)”法可知，導(dǎo)體ab和cd所圍的面積減小，則兩者相向運(yùn)動(dòng)，故選項(xiàng)C正確。 答案C,圖5,【跟蹤訓(xùn)練3】 (2017寧波效實(shí)中學(xué)模擬考試)一種具有獨(dú)特屬性的新型合金能夠?qū)崮苤苯愚D(zhuǎn)化為電能，具體而言，只要略微提高溫度，這種合金會(huì)從非磁性合金變成強(qiáng)磁性合金，從而在環(huán)繞它的線圈中產(chǎn)生電流，其簡化模型如圖6所示。M為圓柱形合金材料，N為線圈，套在圓柱形合金材料上，線圈的半徑大于合金材料的半徑。現(xiàn)對(duì)M進(jìn)行加熱，假設(shè)M變?yōu)閺?qiáng)磁性合金時(shí)，磁感線在M內(nèi)沿軸線方向

7、，則(),圖6,A.N中將產(chǎn)生逆時(shí)針方向的電流 B.N中將產(chǎn)生順時(shí)針方向的電流 C.N線圈有收縮的趨勢(shì) D.N線圈有擴(kuò)張的趨勢(shì) 解析當(dāng)對(duì)M加熱使其溫度升高時(shí)，M從非磁性合金變?yōu)閺?qiáng)磁性合金，穿過N的磁通量增加，根據(jù)“增縮減擴(kuò)”法可知，N有擴(kuò)張的趨勢(shì)才能使穿過N的磁通量減少，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確；由于不知M的磁場方向，故不能判斷N中感應(yīng)電流的方向，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤。 答案D,4.“增離減靠”法,發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象時(shí)，通過什么方式來“阻礙”原磁通量的變化要根據(jù)具體情況而定?？赡苁亲璧K導(dǎo)體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，也可能是改變線圈的有效面積，還可能是通過遠(yuǎn)離或靠近變化的磁場源來阻礙原磁通量的變化。 (1)若原磁通量增

8、加，則通過遠(yuǎn)離磁場源起到阻礙的作用。 (2)若原磁通量減小，則通過靠近磁場源起到阻礙的作用。 口訣記為“增離減靠”。,【例4】 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(dòng)，M連接在如圖7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為單刀雙擲開關(guān)，下列情況中，可觀測(cè)到N向左運(yùn)動(dòng)的是(),圖7,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) 解析金屬環(huán)N向左運(yùn)動(dòng)，根據(jù)“增離減靠”法

9、可知，穿過N的磁通量在減小，說明線圈M中的電流在減小，故選項(xiàng)C正確。 答案C,【跟蹤訓(xùn)練4】 如圖8所示，導(dǎo)軌間的磁場方向垂直于紙面向里，當(dāng)導(dǎo)體棒MN在導(dǎo)軌上水平向右加速滑動(dòng)時(shí)，正對(duì)電磁鐵A的圓形金屬環(huán)B中(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 解析MN向右加速滑動(dòng)，MN中的電流大小在逐漸變大，電磁鐵A的磁場逐漸增強(qiáng)，根據(jù)“增離減靠”法可知，B環(huán)中有感應(yīng)電流，且B被A排斥，故D正確，A、B、C錯(cuò)誤。 答案D,圖8,二、法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用,圖9,答案C,【跟蹤訓(xùn)練5】 在范圍足夠

10、大、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，B0.2 T，有一水平放置的光滑框架，寬度為l0.4 m，如圖10所示，框架上放置一質(zhì)量為0.05 kg、電阻為1 的金屬桿cd，框架電阻不計(jì)。若cd桿以恒定加速度a2 m/s2，由靜止開始做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，則：,圖10 (1)在5 s內(nèi)平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是多少？ (2)第5 s末，回路中的電流多大？ (3)第5 s末，作用在cd桿上的水平外力多大？,答案(1)0.4 V(2)0.8 A(3)0.164 N,2.電磁感應(yīng)過程中通過導(dǎo)體截面的電荷量,【例6】 在勻強(qiáng)磁場中，有一個(gè)接有電容器的導(dǎo)線回路，如圖11所示，已知電容C30 F，回路的長和寬分別為l15 cm，l2

11、8 cm，磁場變化率為5102 T/s，則(),A.電容器帶電荷量為2109 C B.電容器帶電荷量為4109 C C.電容器帶電荷量為6109 C D.電容器帶電荷量為8109 C,圖11,答案C,【跟蹤訓(xùn)練6】 如圖12所示，將直徑為d，電阻為R的閉合金屬環(huán)從勻強(qiáng)磁場B中拉出，求這一過程,圖12 (1)磁通量的改變量； (2)通過金屬環(huán)某一截面的電荷量。,3.電磁感應(yīng)中的導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線問題,如圖13所示，長為l的金屬棒ab，繞b端在垂直于勻強(qiáng)磁場的平面內(nèi)以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，ab棒所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小可用下面兩種方法推出。,圖13,方法一：棒上各處速率不同，故不能直接

12、用公式EBlv求，由vr可知，棒上各點(diǎn)的線速度跟半徑成正比，故可用棒的中點(diǎn)的速度作為平均切割速度代入公式計(jì)算。,【例7】 如圖14，直角三角形金屬框abc放置在勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向平行于ab邊向上。當(dāng)金屬框繞ab邊以角速度逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，已知bc邊的長度為l，下列判斷正確的是(),A.金屬框中無電流 B.金屬框中電流方向沿abca C.UbcBl2,圖14,答案A,【跟蹤訓(xùn)練7】 一個(gè)電阻是R，半徑為r的單匝線圈放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，如圖15所示，若以線圈的直徑為軸旋轉(zhuǎn)180，則在此過程中，導(dǎo)線橫截面上通過的電荷量為(),答案 C,圖15,1.如圖16所示，A、B為大小

13、、形狀均相同且內(nèi)壁光滑、用不同材料制成的圓筒，豎直固定在相同高度，兩個(gè)相同的條形磁鐵，同時(shí)從A、B上端管口同一高度無初速度同時(shí)釋放，穿過A管的條形磁鐵比穿過B管的條形磁鐵先落到地面。下面關(guān)于兩管的制作材料的描述可能的是(),圖16,A.A管是用塑料制成的，B管是用銅制成的 B.A管是用鋁制成的，B管是用膠木制成的 C.A管是用膠木制成的，B管是用塑料制成的 D.A管是銅制成的，B管是用塑料制成的 解析如果圓筒是用金屬材料制成的，當(dāng)條形磁鐵進(jìn)入和離開筒口位置時(shí)都會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。磁鐵和圓筒之間有力的作用，阻礙其產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，故落地較晚。如果筒由絕緣材料制成，則不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，兩者之間沒有力的作用

14、。磁鐵做自由落體運(yùn)動(dòng)通過圓筒，用時(shí)較少，先落地。 答案A,2.如圖17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，螺線管與電源和滑動(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)生俯視逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流 B.穿過線圈a的磁通量變小 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,圖17,解析若將滑動(dòng)變阻器的滑片P向下滑動(dòng)，螺線管b中電流增大，根據(jù)楞次定律和安培定則，線圈a中將產(chǎn)生俯視逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流，穿過線圈a的磁通量變大，線圈a有縮小和遠(yuǎn)離線圈b的趨勢(shì)，線圈a對(duì)水平桌面的壓力FN將增大，選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤，A、D正確。 答案AD,3.如圖18所示，在空間存在著豎直向下的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為