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教科版高中物理选择性必修第二册第二章素养培优课(三)楞次定律的应用课件
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这是一份教科版高中物理选择性必修第二册第二章素养培优课(三)楞次定律的应用课件,共44页。
素养培优课(三) 楞次定律的应用第二章 电磁感应及其应用1.理解电磁感应中的“增反减同”,能利用“增离减靠”法判断导体受力或运动方向。2.理解电磁感应中的“来拒去留”,能利用“来拒去留”法判断导体所受安培力的方向。3.理解电磁感应中的“增缩减扩”,能利用“增缩减扩”法判断闭合线圈面积的变化趋势。4.理解安培定则、左手定则、右手定则和楞次定律的区别,知道它们的适用范围。关键能力·情境探究达成考点1 “增离减靠”法的应用1.若原磁通量增加,则通过远离磁场源起到阻碍的作用(“增离”)。2.若原磁通量减小,则通过靠近磁场源起到阻碍的作用(“减靠”)。【典例1】 如图所示,一水平放置的矩形闭合线框abcd,在细长磁铁的N极附近竖直下落。保持bc边在纸外,ad边在纸内。如图中的位置Ⅰ经过位置Ⅱ到位置Ⅲ,位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近Ⅱ,在这个过程中,线圈中感应电流( )A.沿abcd流动B.沿dcba流动C.由Ⅰ到Ⅱ是沿abcd流动,由Ⅱ到Ⅲ是沿dcba流动D.由Ⅰ到Ⅱ是沿dcba流动,由Ⅱ到Ⅲ是沿abcd流动√A [线圈从位置Ⅰ到位置Ⅱ的过程中,穿过线圈的向上的磁通量减小,根据楞次定律可知,产生感应电流的磁场方向向上,由右手定则知电流沿abcd方向;线圈从位置Ⅱ到位置Ⅲ的过程中,线圈内穿过的向下的磁通量增加,则感应电流的磁场方向向上,由右手定则知感应电流方向沿abcd方向,故A正确。]√[跟进训练]1.如图所示,要使金属环C向线圈A运动,导线ab在金属导轨上应( ) A.向右做减速运动B.向左做匀速运动C.向右做匀速运动D.向左做加速运动A [导线ab向右减速运动时,导线ab中产生的感应电动势和感应电流减小,线圈A产生的磁场减弱,穿过环C中的磁通量减小,则根据楞次定律可知环C将靠近线圈A,以阻碍磁通量的减小,故A正确;导线ab做匀速运动时,导线ab中产生的感应电动势和感应电流恒定不变,线圈A产生的磁场恒定,穿过环C中的磁通量不变,不产生感应电流,不受到安培力,则环C不动,故B、C错误;导线ab向左加速运动时,导线ab中产生的感应电动势和感应电流增加,线圈A产生的磁场增大,穿过环C中的磁通量增大,则根据楞次定律可知环C远离线圈A,以阻碍磁通量的增加,故D错误。]考点2 “来拒去留”法的应用由于磁场与导体的相对运动产生电磁感应现象时,产生感应电流的导体受到磁场的安培力,这种安培力会“阻碍”相对运动,用一句口诀就是“来拒去留”。【典例2】 如图所示,一个闭合矩形金属线框abcd,与一根绝缘轻杆相连,轻杆上端O点是一个固定转动轴,转动轴与线框平面垂直,线框静止时恰位于蹄形磁铁的正中间,线框平面与磁感线垂直、现将线框从左侧某一高度处由静止释放,在线框左右摆动过程中,线框受到磁场力的方向是( )√A.向左摆动的过程中,受力方向向左;向右摆动的过程中,受力方向向右B.向左摆动的过程中,受力方向向右;向右摆动的过程中,受力方向向左C.向左摆动的过程中,受力方向先向左后向右;向右摆动的过程中,受力方向先向右后向左D.向左、向右摆动过程中始终不受力B [从阻碍相对运动的角度来看,由于磁通量的变化是线框相对磁场运动引起的,因此感应电流的磁场总是阻碍线框相对磁场的运动。要阻碍相对运动,磁场对线框中感应电流的作用力一定和相对运动的方向相反,即线框向左摆动时受力方向向右,线框向右摆动时受力方向向左,故B正确,A、C、D错误。]解题技巧 [跟进训练]2.如图所示,右端为N极的磁铁置于粗糙水平桌面上并与轻质弹簧相连,弹簧一端固定在竖直墙面上,当弹簧处于原长时,磁铁的中心恰好是接有一盏小灯泡的竖直固定线圈的圆心。用力将磁铁向右拉到某一位置,撤去作用力后磁铁穿过线圈来回振动,有关这个振动过程,以下说法正确的是( )A.灯泡的亮暗不会发生变化B.磁铁接近线圈时,线圈对磁铁产生排斥力C.从左往右看线圈中的电流一直沿逆时针方向D.若忽略摩擦力和空气阻力,磁铁振动的幅度不会减小√B [以S极靠近线圈分析,速度增大,且靠近线圈时磁感应强度增大,则穿过线圈的磁通量变化率增大,感应电流增大,灯泡会变亮,故A错误;根据楞次定律“来拒去留”可知磁铁接近线圈时,线圈对磁铁产生排斥力,故B正确;当S极靠近线圈时,根据楞次定律可知,线圈中的电流沿逆时针方向,当S极向右运动远离线圈时,根据楞次定律可知,线圈中的电流沿顺时针方向,故C错误;磁铁的振幅越来越小,因为弹簧和磁铁的机械能逐渐转化为灯泡发光的能量,故D错误。]考点3 “增缩减扩”法的应用当闭合电路中有感应电流产生时,电路的各部分导线就会受到安培力作用,会使电路的面积有变化(或有变化趋势)。1.若原磁通量增加,则通过减小有效面积起到阻碍的作用(“增缩”)。2.若原磁通量减小,则通过增大有效面积起到阻碍的作用(“减扩”)。【典例3】 如图所示,圆环形导体线圈a平放在水平桌面上,在a的正上方固定一竖直螺线管b,二者轴线重合,螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路。若将滑动变阻器的滑片P向上滑动,下面说法中正确的是( )A.穿过线圈a的磁通量变大B.线圈a有收缩的趋势C.线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流D.线圈a对水平桌面的压力FN将增大√C [P向上滑动,回路电阻增大,电流减小,磁场减弱,穿过线圈a的磁通量变小,根据楞次定律,线圈a的面积有增大趋势,A、B错误;由于线圈a中磁通量减小,根据楞次定律知线圈a中感应电流应为俯视顺时针方向,C正确;由于线圈a中磁通量减小,可以用“等效法”,即将线圈a和b看作两个条形磁铁,不难判断此时两磁铁相互吸引,故线圈a对水平桌面的压力FN减小,D错误。]解题技巧 [跟进训练]3.如图所示,在载流直导线旁固定有两平行光滑导轨A、B,导轨与直导线平行且在同一水平面内,在导轨上有两可自由滑动的导体ab和cd。当载流直导线中的电流逐渐增强时,导体ab和cd的运动情况是( )A.一起向左运动B.一起向右运动C.ab和cd相向运动,相互靠近D.ab和cd相背运动,相互远离C [直导线中电流增强时,回路abdc中磁通量增大产生感应电流,根据“增缩减扩”原则知,回路abdc的面积减小,故C正确。]√考点4 “三定则一定律”的综合应用安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的适用情况如下表。综合运用这几个规律的关键是分清各个规律的适用情况,不能混淆。【典例4】 (多选)如图所示装置中,cd杆光滑且原来静止。当ab杆做如下哪些运动时,cd杆将向右移动(导体棒切割磁感线速度越大,感应电流越大)( ) A.向右匀速运动 B.向右加速运动C.向左加速运动 D.向左减速运动√√BD [ab杆向右匀速运动,在ab杆中产生恒定的电流,该电流在线圈L1中产生恒定的磁场,在L2中不产生感应电流,所以cd杆不动,故A错误;ab杆向右加速运动,根据右手定则,知在ab杆上产生增大的由a到b的电流,根据安培定则,在L1中产生方向向上且增强的磁场,该磁场向下通过L2,由楞次定律,在cd杆上产生c到d的感应电流,根据左手定则,cd杆受到向右的安培力,cd杆将向右运动,故B正确;同理可得C错误,D正确。]规律方法 左判“力”,右判“电”,安培定则“磁感线”。[跟进训练]4.图中T是绕有两组线圈的闭合铁芯,线圈的绕向如图所示,D是理想的二极管,金属棒ab可在两条平行的金属导轨上沿导轨滑行,磁场方向垂直纸面向里,若电流计G中有电流通过,则ab棒的运动可能是( )A.向左匀速运动 B.向右匀速运动C.向左匀加速运动 D.向右匀加速运动√C [ab棒若做匀速移动,ab棒产生稳定的感应电动势,在右边的回路中产生稳定的感应电流,则左边线圈中产生稳定的磁场,在左边线圈中不产生感应电流,故A、B错误;导体棒向左加速移动,感应电流逐渐增大,根据右手定则,感应电流的方向由a到b,根据右手螺旋定则,在右边线圈中产生从上到下的磁场,则在左侧线框中产生从下到上的磁场且不断增强,根据楞次定律,通过电流计的电流方向从上到下,正好正向通过二极管,故C正确;导体棒向右加速移动,感应电流逐渐增大,根据右手定则,感应电流的方向由b到a,根据右手螺旋定则,在右边线圈中产生从下到上的磁场,则在左侧线框中产生从上到下的磁场且不断增强,根据楞次定律,通过电流计的电流方向应该从下到上,但是由二极管反向电阻很大,因此电路中无电流,故D错误。故选C。]题号素养培优练(三) 楞次定律的应用135246879101112√1.研究人员发现一种具有独特属性的新型合金,只要略微提高其温度,这种合金就会变成强磁性合金,从而使它旁边的线圈中产生感应电流。如图所示,一圆形线圈放在圆柱形合金材料下方,现对合金材料进行加热,则( )A.线圈中将产生逆时针方向的电流B.线圈中将产生顺时针方向的电流C.线圈将有收缩的趋势D.线圈将有扩张的趋势C [提高温度,这种合金会由非磁性合金变成强磁性合金,穿过线圈的磁通量增大,从而在线圈中产生电流,由于原磁场的方向未知,所以不能判断出感应电流的方向,故A、B错误;当合金材料的磁场增大时,穿过线圈的磁通量增大,则线圈产生的感应电流磁场阻碍磁通量的增大,面积有缩小的趋势,故C正确,D错误。]题号135246879101112题号213456879101112√2.如图所示,一轻质长杆两侧各固定一铜环,左环M开口,右环N闭合,横杆可以绕中心自由转动,用一条形磁铁插向其中一个铜环,下列说法正确的是( )A.若磁铁插向M环,横杆会发生转动B.若磁铁插向N环,横杆会发生转动C.无论磁铁插向哪个环,横杆都不会发生转动D.无论磁铁插向哪个环,横杆都会发生转动B [左环不闭合,磁铁插向M环时,不产生感应电流,环不受力,横杆不转动;右环闭合,磁铁插向N环时,环内产生感应电流,环受到磁场的作用,横杆转动,故B正确,A、C、D错误。]题号324568791011121√3.如图所示,两轻质闭合金属圆环,穿挂在一根光滑水平绝缘直杆上,原来处于静止状态。当条形磁铁的N极自右向左插入圆环时,两环的运动情况是( )A.同时向左运动,两环间距变大B.同时向左运动,两环间距变小C.同时向右运动,两环间距变大D.同时向右运动,两环间距变小题号324568791011121B [将条形磁铁向左插入金属圆环的过程中,两个环中均产生感应电流,根据楞次定律,感应电流的效果是阻碍环与磁铁间的相对运动,所以两环均向左运动,靠近磁铁的环所受的安培力大于另一个,可判断两环在靠近,B正确。]题号423568791011121√4.如图所示,闭合螺线管固定在置于光滑水平面上的小车上,现将一条形磁铁从左向右插入螺线管的过程中,则( )A.小车将向右运动B.使条形磁铁向右插入时外力所做的功全部转化为电能,最终转化为螺线管的内能C.条形磁铁会受到向右的力D.小车会受到向左的力题号423568791011121A [磁铁向右插入螺线管中,根据楞次定律的扩展含义“来拒去留”,磁铁与小车相互排斥,条形磁铁会受到向左的力,小车在光滑水平面上受力向右运动,A正确,C、D错误;电磁感应现象中满足能量守恒,由于小车动能增加,外力做的功转化为小车的动能和螺线管中的内能,B错误。]题号245368791011121√5.如图所示,粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈,重力加速度为g。当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线AB正上方等高快速经过时,若线圈始终不动,则关于线圈受到的支持力FN及在水平方向运动趋势的正确判断是( )A.FN先小于mg后大于mg,运动趋势向左B.FN先大于mg后小于mg,运动趋势向左C.FN先小于mg后大于mg,运动趋势向右D.FN先大于mg后小于mg,运动趋势向右题号245368791011121D [条形磁铁从线圈正上方等高快速经过时,通过线圈的磁通量先增加后减小。当通过线圈的磁通量增加时,为阻碍其增加,在竖直方向上线圈有向下运动的趋势,所以线圈受到的支持力大于其重力,在水平方向上有向右运动的趋势;当通过线圈的磁通量减小时,为阻碍其减小,在竖直方向上线圈有向上运动的趋势,所以线圈受到的支持力小于其重力,在水平方向上有向右运动的趋势。综上所述,线圈所受到的支持力先大于重力后小于重力,运动趋势总是向右,故D正确。]题号245368791011121√6.如图所示,通电螺线管置于水平放置的光滑平行金属导轨MN和PQ之间,ab和cd是放在导轨上的两根金属棒,它们分别静止在螺线管的左右两侧,现使滑动变阻器的滑动触头向左滑动时,ab和cd棒的运动情况是( ) A.ab向左,cd向右 B.ab向右,cd向左C.ab、cd都向右运动 D.ab、cd保持静止题号245368791011121A [当滑动变阻器的滑动触头向左滑动时,电路中的总电阻变小,流过螺线管的电流将增大,周围的磁场变强,由楞次定律可知,感应电流的磁场应阻碍其变化,因此两棒应分别向外运动,增大回路的面积,以增大螺线管外部的磁通量来阻碍内部磁场的磁通量的增大,故A正确。]题号245376891011121√7.如图所示,条形磁铁从高h处自由下落,中途穿过一个固定的空心线圈。开关断开,条形磁铁至落地用时t1,落地时速度为v1;开关闭合,条形磁铁至落地用时t2,落地时速度为v2,则它们的大小关系正确的是( ) A.t1>t2,v1>v2 B.t1=t2,v1=v2C.t1<t2,v1<v2 D.t1<t2,v1>v2D [开关断开时,线圈中无感应电流,对条形磁铁无阻碍作用,条形磁铁自由下落,故a=g;当开关闭合时,线圈中有感应电流,对条形磁铁有阻碍作用,故a<g,所以t1<t2,v1>v2,D正确。]题号245386791011121√8.某课外研究性学习小组研究如何防止电梯坠落,所设计的防止电梯坠落的应急安全装置如图所示,在电梯轿厢上安装上永久磁铁,电梯的井壁上铺设线圈,该学习小组认为能在电梯突然坠落时减小对人员的伤害。关于该装置,下列说法正确的是( )A.该小组设计原理有问题,当电梯突然坠落时,该装置不可能起到阻碍电梯下落的作用B.当电梯突然坠落时,该安全装置可使电梯停在空中C.当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时,闭合线圈A、B中电流方向相反D.当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时,已经穿过A闭合线圈,所以线圈A不会阻碍电梯下落,只有闭合线圈B阻碍电梯下落题号245386791011121C [若电梯突然坠落时,线圈内的磁感应强度发生变化,将在线圈中产生感应电流,感应电流会阻碍磁铁的相对运动,可起到应急避险作用,故A错误;感应电流会阻碍磁铁的相对运动,但不能阻止磁铁的运动,故B错误;当电梯坠落至如图位置时,闭合线圈A中向上的磁场减弱,感应电流的方向从上向下看是逆时针方向,B中向上的磁场增强,感应电流的方向从上向下看是顺时针方向,可知A与B中感应电流方向相反,故C正确;结合A的分析可知,当电梯坠落至如图位置时,闭合线圈A、B都在阻碍电梯下落,故D错误。]题号924538671011121√9.如图所示,导体棒ab在匀强磁场中沿金属导轨向右加速运动,c为铜制圆线圈,线圈平面与螺线管中轴线垂直,圆心在螺线管中轴线上,则( ) A.导体棒ab中的电流由b流向aB.螺线管内部的磁场方向向左C.铜制圆线圈c被螺线管吸引D.铜制圆线圈c有收缩的趋势题号924538671011121D [由右手定则可知导体棒ab中的电流由a流向b,故A错误;由安培定则可知螺线管内部的磁场方向向右,故B错误;螺线管电流增大,铜制圆线圈c磁通量增大,根据楞次定律可知会被螺线管排斥,铜制圆线圈c有收缩的趋势,故C错误,D正确。]题号924538671011121√10.(多选)航母上飞机弹射起飞是利用电磁驱动来实现的,电磁驱动原理如图所示,在固定线圈左右两侧对称位置放置两个闭合金属圆环,铝环和铜环的形状、大小相同,已知铜的电阻率较小,则合上开关S的瞬间( )A.铝环向左运动,铜环向右运动B.两个金属环都向右运动C.铜环受到的安培力小于铝环受到的安培力D.从左侧向右看,铝环中感应电流沿顺时针方向√题号924538671011121AD [合上开关S的瞬间,穿过两个金属环的磁通量变大,根据楞次定律,为阻碍磁通量的增大,铝环向左运动,铜环向右运动,故A正确,B错误;由于铜环和铝环的形状、大小相同,铜的电阻率较小,故铜环的电阻较小,两环对称地放在固定线圈两侧,闭合S瞬间,穿过两环的磁通量的变化率相同,两环产生的感应电动势大小相同,铜环电阻较小,根据闭合电路欧姆定律可知,铜环中产生的感应电流较大,再根据安培力公式可知,铜环受到的安培力较大,故C错误;闭合S瞬间,由右手螺旋定则可知,穿过铝环的磁通量向左且增大,根据楞次定律可知,从左侧向右看,铝环中感应电流沿顺时针方向,故D正确。]题号92453867101112111.(多选)如图所示,通电螺线管N置于闭合金属环M的轴线上,当N中的电流突然减小时,则( )A.金属环M有缩小的趋势B.金属环M有扩张的趋势C.螺线管N有缩短的趋势D.螺线管N有伸长的趋势√√题号924538671011121AD [对通电螺线管,当通入的电流突然减小时,螺线管每匝间的相互吸引力也减小,所以匝间距有增大趋势;对金属环M,穿过的磁通量也随之减少,由于它包含内外磁场,只有减小面积才能阻碍磁通量的减少,金属环M有缩小的趋势,A、D正确。]题号924538671011121 √题号924538671011121
素养培优课(三) 楞次定律的应用第二章 电磁感应及其应用1.理解电磁感应中的“增反减同”,能利用“增离减靠”法判断导体受力或运动方向。2.理解电磁感应中的“来拒去留”,能利用“来拒去留”法判断导体所受安培力的方向。3.理解电磁感应中的“增缩减扩”,能利用“增缩减扩”法判断闭合线圈面积的变化趋势。4.理解安培定则、左手定则、右手定则和楞次定律的区别,知道它们的适用范围。关键能力·情境探究达成考点1 “增离减靠”法的应用1.若原磁通量增加,则通过远离磁场源起到阻碍的作用(“增离”)。2.若原磁通量减小,则通过靠近磁场源起到阻碍的作用(“减靠”)。【典例1】 如图所示,一水平放置的矩形闭合线框abcd,在细长磁铁的N极附近竖直下落。保持bc边在纸外,ad边在纸内。如图中的位置Ⅰ经过位置Ⅱ到位置Ⅲ,位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近Ⅱ,在这个过程中,线圈中感应电流( )A.沿abcd流动B.沿dcba流动C.由Ⅰ到Ⅱ是沿abcd流动,由Ⅱ到Ⅲ是沿dcba流动D.由Ⅰ到Ⅱ是沿dcba流动,由Ⅱ到Ⅲ是沿abcd流动√A [线圈从位置Ⅰ到位置Ⅱ的过程中,穿过线圈的向上的磁通量减小,根据楞次定律可知,产生感应电流的磁场方向向上,由右手定则知电流沿abcd方向;线圈从位置Ⅱ到位置Ⅲ的过程中,线圈内穿过的向下的磁通量增加,则感应电流的磁场方向向上,由右手定则知感应电流方向沿abcd方向,故A正确。]√[跟进训练]1.如图所示,要使金属环C向线圈A运动,导线ab在金属导轨上应( ) A.向右做减速运动B.向左做匀速运动C.向右做匀速运动D.向左做加速运动A [导线ab向右减速运动时,导线ab中产生的感应电动势和感应电流减小,线圈A产生的磁场减弱,穿过环C中的磁通量减小,则根据楞次定律可知环C将靠近线圈A,以阻碍磁通量的减小,故A正确;导线ab做匀速运动时,导线ab中产生的感应电动势和感应电流恒定不变,线圈A产生的磁场恒定,穿过环C中的磁通量不变,不产生感应电流,不受到安培力,则环C不动,故B、C错误;导线ab向左加速运动时,导线ab中产生的感应电动势和感应电流增加,线圈A产生的磁场增大,穿过环C中的磁通量增大,则根据楞次定律可知环C远离线圈A,以阻碍磁通量的增加,故D错误。]考点2 “来拒去留”法的应用由于磁场与导体的相对运动产生电磁感应现象时,产生感应电流的导体受到磁场的安培力,这种安培力会“阻碍”相对运动,用一句口诀就是“来拒去留”。【典例2】 如图所示,一个闭合矩形金属线框abcd,与一根绝缘轻杆相连,轻杆上端O点是一个固定转动轴,转动轴与线框平面垂直,线框静止时恰位于蹄形磁铁的正中间,线框平面与磁感线垂直、现将线框从左侧某一高度处由静止释放,在线框左右摆动过程中,线框受到磁场力的方向是( )√A.向左摆动的过程中,受力方向向左;向右摆动的过程中,受力方向向右B.向左摆动的过程中,受力方向向右;向右摆动的过程中,受力方向向左C.向左摆动的过程中,受力方向先向左后向右;向右摆动的过程中,受力方向先向右后向左D.向左、向右摆动过程中始终不受力B [从阻碍相对运动的角度来看,由于磁通量的变化是线框相对磁场运动引起的,因此感应电流的磁场总是阻碍线框相对磁场的运动。要阻碍相对运动,磁场对线框中感应电流的作用力一定和相对运动的方向相反,即线框向左摆动时受力方向向右,线框向右摆动时受力方向向左,故B正确,A、C、D错误。]解题技巧 [跟进训练]2.如图所示,右端为N极的磁铁置于粗糙水平桌面上并与轻质弹簧相连,弹簧一端固定在竖直墙面上,当弹簧处于原长时,磁铁的中心恰好是接有一盏小灯泡的竖直固定线圈的圆心。用力将磁铁向右拉到某一位置,撤去作用力后磁铁穿过线圈来回振动,有关这个振动过程,以下说法正确的是( )A.灯泡的亮暗不会发生变化B.磁铁接近线圈时,线圈对磁铁产生排斥力C.从左往右看线圈中的电流一直沿逆时针方向D.若忽略摩擦力和空气阻力,磁铁振动的幅度不会减小√B [以S极靠近线圈分析,速度增大,且靠近线圈时磁感应强度增大,则穿过线圈的磁通量变化率增大,感应电流增大,灯泡会变亮,故A错误;根据楞次定律“来拒去留”可知磁铁接近线圈时,线圈对磁铁产生排斥力,故B正确;当S极靠近线圈时,根据楞次定律可知,线圈中的电流沿逆时针方向,当S极向右运动远离线圈时,根据楞次定律可知,线圈中的电流沿顺时针方向,故C错误;磁铁的振幅越来越小,因为弹簧和磁铁的机械能逐渐转化为灯泡发光的能量,故D错误。]考点3 “增缩减扩”法的应用当闭合电路中有感应电流产生时,电路的各部分导线就会受到安培力作用,会使电路的面积有变化(或有变化趋势)。1.若原磁通量增加,则通过减小有效面积起到阻碍的作用(“增缩”)。2.若原磁通量减小,则通过增大有效面积起到阻碍的作用(“减扩”)。【典例3】 如图所示,圆环形导体线圈a平放在水平桌面上,在a的正上方固定一竖直螺线管b,二者轴线重合,螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路。若将滑动变阻器的滑片P向上滑动,下面说法中正确的是( )A.穿过线圈a的磁通量变大B.线圈a有收缩的趋势C.线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流D.线圈a对水平桌面的压力FN将增大√C [P向上滑动,回路电阻增大,电流减小,磁场减弱,穿过线圈a的磁通量变小,根据楞次定律,线圈a的面积有增大趋势,A、B错误;由于线圈a中磁通量减小,根据楞次定律知线圈a中感应电流应为俯视顺时针方向,C正确;由于线圈a中磁通量减小,可以用“等效法”,即将线圈a和b看作两个条形磁铁,不难判断此时两磁铁相互吸引,故线圈a对水平桌面的压力FN减小,D错误。]解题技巧 [跟进训练]3.如图所示,在载流直导线旁固定有两平行光滑导轨A、B,导轨与直导线平行且在同一水平面内,在导轨上有两可自由滑动的导体ab和cd。当载流直导线中的电流逐渐增强时,导体ab和cd的运动情况是( )A.一起向左运动B.一起向右运动C.ab和cd相向运动,相互靠近D.ab和cd相背运动,相互远离C [直导线中电流增强时,回路abdc中磁通量增大产生感应电流,根据“增缩减扩”原则知,回路abdc的面积减小,故C正确。]√考点4 “三定则一定律”的综合应用安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的适用情况如下表。综合运用这几个规律的关键是分清各个规律的适用情况,不能混淆。【典例4】 (多选)如图所示装置中,cd杆光滑且原来静止。当ab杆做如下哪些运动时,cd杆将向右移动(导体棒切割磁感线速度越大,感应电流越大)( ) A.向右匀速运动 B.向右加速运动C.向左加速运动 D.向左减速运动√√BD [ab杆向右匀速运动,在ab杆中产生恒定的电流,该电流在线圈L1中产生恒定的磁场,在L2中不产生感应电流,所以cd杆不动,故A错误;ab杆向右加速运动,根据右手定则,知在ab杆上产生增大的由a到b的电流,根据安培定则,在L1中产生方向向上且增强的磁场,该磁场向下通过L2,由楞次定律,在cd杆上产生c到d的感应电流,根据左手定则,cd杆受到向右的安培力,cd杆将向右运动,故B正确;同理可得C错误,D正确。]规律方法 左判“力”,右判“电”,安培定则“磁感线”。[跟进训练]4.图中T是绕有两组线圈的闭合铁芯,线圈的绕向如图所示,D是理想的二极管,金属棒ab可在两条平行的金属导轨上沿导轨滑行,磁场方向垂直纸面向里,若电流计G中有电流通过,则ab棒的运动可能是( )A.向左匀速运动 B.向右匀速运动C.向左匀加速运动 D.向右匀加速运动√C [ab棒若做匀速移动,ab棒产生稳定的感应电动势,在右边的回路中产生稳定的感应电流,则左边线圈中产生稳定的磁场,在左边线圈中不产生感应电流,故A、B错误;导体棒向左加速移动,感应电流逐渐增大,根据右手定则,感应电流的方向由a到b,根据右手螺旋定则,在右边线圈中产生从上到下的磁场,则在左侧线框中产生从下到上的磁场且不断增强,根据楞次定律,通过电流计的电流方向从上到下,正好正向通过二极管,故C正确;导体棒向右加速移动,感应电流逐渐增大,根据右手定则,感应电流的方向由b到a,根据右手螺旋定则,在右边线圈中产生从下到上的磁场,则在左侧线框中产生从上到下的磁场且不断增强,根据楞次定律,通过电流计的电流方向应该从下到上,但是由二极管反向电阻很大,因此电路中无电流,故D错误。故选C。]题号素养培优练(三) 楞次定律的应用135246879101112√1.研究人员发现一种具有独特属性的新型合金,只要略微提高其温度,这种合金就会变成强磁性合金,从而使它旁边的线圈中产生感应电流。如图所示,一圆形线圈放在圆柱形合金材料下方,现对合金材料进行加热,则( )A.线圈中将产生逆时针方向的电流B.线圈中将产生顺时针方向的电流C.线圈将有收缩的趋势D.线圈将有扩张的趋势C [提高温度,这种合金会由非磁性合金变成强磁性合金,穿过线圈的磁通量增大,从而在线圈中产生电流,由于原磁场的方向未知,所以不能判断出感应电流的方向,故A、B错误;当合金材料的磁场增大时,穿过线圈的磁通量增大,则线圈产生的感应电流磁场阻碍磁通量的增大,面积有缩小的趋势,故C正确,D错误。]题号135246879101112题号213456879101112√2.如图所示,一轻质长杆两侧各固定一铜环,左环M开口,右环N闭合,横杆可以绕中心自由转动,用一条形磁铁插向其中一个铜环,下列说法正确的是( )A.若磁铁插向M环,横杆会发生转动B.若磁铁插向N环,横杆会发生转动C.无论磁铁插向哪个环,横杆都不会发生转动D.无论磁铁插向哪个环,横杆都会发生转动B [左环不闭合,磁铁插向M环时,不产生感应电流,环不受力,横杆不转动;右环闭合,磁铁插向N环时,环内产生感应电流,环受到磁场的作用,横杆转动,故B正确,A、C、D错误。]题号324568791011121√3.如图所示,两轻质闭合金属圆环,穿挂在一根光滑水平绝缘直杆上,原来处于静止状态。当条形磁铁的N极自右向左插入圆环时,两环的运动情况是( )A.同时向左运动,两环间距变大B.同时向左运动,两环间距变小C.同时向右运动,两环间距变大D.同时向右运动,两环间距变小题号324568791011121B [将条形磁铁向左插入金属圆环的过程中,两个环中均产生感应电流,根据楞次定律,感应电流的效果是阻碍环与磁铁间的相对运动,所以两环均向左运动,靠近磁铁的环所受的安培力大于另一个,可判断两环在靠近,B正确。]题号423568791011121√4.如图所示,闭合螺线管固定在置于光滑水平面上的小车上,现将一条形磁铁从左向右插入螺线管的过程中,则( )A.小车将向右运动B.使条形磁铁向右插入时外力所做的功全部转化为电能,最终转化为螺线管的内能C.条形磁铁会受到向右的力D.小车会受到向左的力题号423568791011121A [磁铁向右插入螺线管中,根据楞次定律的扩展含义“来拒去留”,磁铁与小车相互排斥,条形磁铁会受到向左的力,小车在光滑水平面上受力向右运动,A正确,C、D错误;电磁感应现象中满足能量守恒,由于小车动能增加,外力做的功转化为小车的动能和螺线管中的内能,B错误。]题号245368791011121√5.如图所示,粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈,重力加速度为g。当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线AB正上方等高快速经过时,若线圈始终不动,则关于线圈受到的支持力FN及在水平方向运动趋势的正确判断是( )A.FN先小于mg后大于mg,运动趋势向左B.FN先大于mg后小于mg,运动趋势向左C.FN先小于mg后大于mg,运动趋势向右D.FN先大于mg后小于mg,运动趋势向右题号245368791011121D [条形磁铁从线圈正上方等高快速经过时,通过线圈的磁通量先增加后减小。当通过线圈的磁通量增加时,为阻碍其增加,在竖直方向上线圈有向下运动的趋势,所以线圈受到的支持力大于其重力,在水平方向上有向右运动的趋势;当通过线圈的磁通量减小时,为阻碍其减小,在竖直方向上线圈有向上运动的趋势,所以线圈受到的支持力小于其重力,在水平方向上有向右运动的趋势。综上所述,线圈所受到的支持力先大于重力后小于重力,运动趋势总是向右,故D正确。]题号245368791011121√6.如图所示,通电螺线管置于水平放置的光滑平行金属导轨MN和PQ之间,ab和cd是放在导轨上的两根金属棒,它们分别静止在螺线管的左右两侧,现使滑动变阻器的滑动触头向左滑动时,ab和cd棒的运动情况是( ) A.ab向左,cd向右 B.ab向右,cd向左C.ab、cd都向右运动 D.ab、cd保持静止题号245368791011121A [当滑动变阻器的滑动触头向左滑动时,电路中的总电阻变小,流过螺线管的电流将增大,周围的磁场变强,由楞次定律可知,感应电流的磁场应阻碍其变化,因此两棒应分别向外运动,增大回路的面积,以增大螺线管外部的磁通量来阻碍内部磁场的磁通量的增大,故A正确。]题号245376891011121√7.如图所示,条形磁铁从高h处自由下落,中途穿过一个固定的空心线圈。开关断开,条形磁铁至落地用时t1,落地时速度为v1;开关闭合,条形磁铁至落地用时t2,落地时速度为v2,则它们的大小关系正确的是( ) A.t1>t2,v1>v2 B.t1=t2,v1=v2C.t1<t2,v1<v2 D.t1<t2,v1>v2D [开关断开时,线圈中无感应电流,对条形磁铁无阻碍作用,条形磁铁自由下落,故a=g;当开关闭合时,线圈中有感应电流,对条形磁铁有阻碍作用,故a<g,所以t1<t2,v1>v2,D正确。]题号245386791011121√8.某课外研究性学习小组研究如何防止电梯坠落,所设计的防止电梯坠落的应急安全装置如图所示,在电梯轿厢上安装上永久磁铁,电梯的井壁上铺设线圈,该学习小组认为能在电梯突然坠落时减小对人员的伤害。关于该装置,下列说法正确的是( )A.该小组设计原理有问题,当电梯突然坠落时,该装置不可能起到阻碍电梯下落的作用B.当电梯突然坠落时,该安全装置可使电梯停在空中C.当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时,闭合线圈A、B中电流方向相反D.当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时,已经穿过A闭合线圈,所以线圈A不会阻碍电梯下落,只有闭合线圈B阻碍电梯下落题号245386791011121C [若电梯突然坠落时,线圈内的磁感应强度发生变化,将在线圈中产生感应电流,感应电流会阻碍磁铁的相对运动,可起到应急避险作用,故A错误;感应电流会阻碍磁铁的相对运动,但不能阻止磁铁的运动,故B错误;当电梯坠落至如图位置时,闭合线圈A中向上的磁场减弱,感应电流的方向从上向下看是逆时针方向,B中向上的磁场增强,感应电流的方向从上向下看是顺时针方向,可知A与B中感应电流方向相反,故C正确;结合A的分析可知,当电梯坠落至如图位置时,闭合线圈A、B都在阻碍电梯下落,故D错误。]题号924538671011121√9.如图所示,导体棒ab在匀强磁场中沿金属导轨向右加速运动,c为铜制圆线圈,线圈平面与螺线管中轴线垂直,圆心在螺线管中轴线上,则( ) A.导体棒ab中的电流由b流向aB.螺线管内部的磁场方向向左C.铜制圆线圈c被螺线管吸引D.铜制圆线圈c有收缩的趋势题号924538671011121D [由右手定则可知导体棒ab中的电流由a流向b,故A错误;由安培定则可知螺线管内部的磁场方向向右,故B错误;螺线管电流增大,铜制圆线圈c磁通量增大,根据楞次定律可知会被螺线管排斥,铜制圆线圈c有收缩的趋势,故C错误,D正确。]题号924538671011121√10.(多选)航母上飞机弹射起飞是利用电磁驱动来实现的,电磁驱动原理如图所示,在固定线圈左右两侧对称位置放置两个闭合金属圆环,铝环和铜环的形状、大小相同,已知铜的电阻率较小,则合上开关S的瞬间( )A.铝环向左运动,铜环向右运动B.两个金属环都向右运动C.铜环受到的安培力小于铝环受到的安培力D.从左侧向右看,铝环中感应电流沿顺时针方向√题号924538671011121AD [合上开关S的瞬间,穿过两个金属环的磁通量变大,根据楞次定律,为阻碍磁通量的增大,铝环向左运动,铜环向右运动,故A正确,B错误;由于铜环和铝环的形状、大小相同,铜的电阻率较小,故铜环的电阻较小,两环对称地放在固定线圈两侧,闭合S瞬间,穿过两环的磁通量的变化率相同,两环产生的感应电动势大小相同,铜环电阻较小,根据闭合电路欧姆定律可知,铜环中产生的感应电流较大,再根据安培力公式可知,铜环受到的安培力较大,故C错误;闭合S瞬间,由右手螺旋定则可知,穿过铝环的磁通量向左且增大,根据楞次定律可知,从左侧向右看,铝环中感应电流沿顺时针方向,故D正确。]题号92453867101112111.(多选)如图所示,通电螺线管N置于闭合金属环M的轴线上,当N中的电流突然减小时,则( )A.金属环M有缩小的趋势B.金属环M有扩张的趋势C.螺线管N有缩短的趋势D.螺线管N有伸长的趋势√√题号924538671011121AD [对通电螺线管,当通入的电流突然减小时,螺线管每匝间的相互吸引力也减小,所以匝间距有增大趋势;对金属环M,穿过的磁通量也随之减少,由于它包含内外磁场,只有减小面积才能阻碍磁通量的减少,金属环M有缩小的趋势,A、D正确。]题号924538671011121 √题号924538671011121
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