高中物理 4.4習(xí)題課 楞次定律的應(yīng)用課件 新人教版選修3-2.ppt

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目標(biāo)定位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 第4講習(xí)題課楞次定律的應(yīng)用 1 楞次定律感應(yīng)電流具有這樣的方向 即感應(yīng)電流的磁場總要引起感應(yīng)電流的磁通量的 2 應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向的一般步驟 1 明確所研究的 判斷的方向 2 判斷閉合電路內(nèi)原磁場的的變化情況 3 由判斷感應(yīng)電流的磁場方向 4 由根據(jù)感應(yīng)電流的磁場方向 判斷出感應(yīng)電流的方向 阻礙 變化 閉合電路 原磁場 磁通量 楞次定律 安培定則 3 安培定則 右手螺旋定則 右手定則 左手定則 1 判斷電流產(chǎn)生的磁場方向用定則 2 判斷磁場對通電導(dǎo)體作用力方向用定則 3 判斷導(dǎo)體切割磁感線運動產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向用定則 安培 左手 右手 一 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A化 1 當(dāng)原磁場磁通量增加時 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 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 經(jīng)過位置 到位置 位置 和位置 都很接近位置 這個過程中線圈的感應(yīng)電流 圖1 A 沿abcd流動B 沿dcba流動C 先沿abcd流動 后沿dcba流動D 先沿dcba流動 后沿abcd流動 解析由條形磁鐵的磁場可知 線圈在位置 時穿過閉合線圈的磁通量最少 為零 線圈從位置 到位置 從下向上穿過線圈的磁通量在減少 線圈從位置 到位置 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 答案A 二 來拒去留 法導(dǎo)體與磁場相對運動產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象時 產(chǎn)生的感應(yīng)電流的導(dǎo)體受到磁場的安培力 這個安培力會 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 A 向右擺動B 向左擺動C 靜止D 無法判定 圖2 解析本題可由兩種方法來解決 方法1 畫出磁鐵的磁感線分布 如圖甲所示 當(dāng)磁鐵向銅環(huán)運動時 穿過銅環(huán)的磁通量增加 由楞次定律判斷出銅環(huán)中的感應(yīng)電流方向如圖甲所示 分析銅環(huán)受安培力作用而運動時 可把銅環(huán)中的電流等效為多段直線電流元 取上 下兩小段電流元作為研究對象 由左手定則確定兩段電流元的受力 由此可推斷出整個銅環(huán)所受合力向右 則A選項正確 方法2 等效法 磁鐵向右運動 使銅環(huán)產(chǎn)生的感應(yīng)電流可等效為圖乙所示的條形磁鐵 兩磁鐵有排斥作用 故A正確 答案A 三 增縮減擴 法當(dāng)閉合電路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生時 閉合電路的各部分導(dǎo)線就會受到安培力作用 會使閉合電路的面積有變化 或有變化趨勢 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 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3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的導(dǎo)體ab和cd 當(dāng)載流直導(dǎo)線中的電流逐漸增強時 導(dǎo)體ab和cd的運動情況是 A 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 相互遠離 圖3 解析由于ab和cd電流方向相反 所以兩導(dǎo)體運動方向一定相反 排除選項A B 當(dāng)載流直導(dǎo)線中的電流逐漸增強時 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 達到阻礙磁通量增加的目的 故選C 答案C 四 增離減靠 法發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象時 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 可能是阻礙導(dǎo)體的相對運動 也可能是改變線圈的有效面積 還可能是通過遠離或靠近變化的磁場源來阻礙原磁通量的變化 即 1 若原磁通量增加 則通過遠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 M連接在如圖4所示的電路中 其中R為滑動變阻器 E1和E2為直流電源 S為單刀雙擲開關(guān) 下列情況中 可觀測到N向左運動的是 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的滑片向c端移動時D 在S已向a閉合的情況下 將R的滑片向d端移動時 圖4 解析金屬環(huán)N向左運動 說明穿過N的磁通量在減小 說明線圈M中的電流在減小 只有選項C符合 答案C 五 安培定則 左手定則 右手定則 楞次定律的區(qū)別1 右手定則是楞次定律的特殊情況 1 楞次定律的研究對象為整個閉合導(dǎo)體回路 適用于磁通量變化引起感應(yīng)電流的各種情況 2 右手定則的研究對象為閉合導(dǎo)體回路的一部分 適用于一段導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運動 2 區(qū)別安培定則 左手定則 右手定則的關(guān)鍵是抓住因果關(guān)系 1 因電而生磁 I B 安培定則 判斷電流周圍磁感線的方向 2 因動而生電 v B I感 右手定則 導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流 3 因電而受力 I B F安 左手定則 磁場對電流有作用力 例5如圖5所示 導(dǎo)軌間的磁場方向垂直于紙面向里 當(dāng)導(dǎo)線MN在導(dǎo)軌上水平向右加速滑動時 正對電磁鐵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 圖5 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 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的磁場方向水平向左 且大小逐漸增強 根據(jù)楞次定律知 B環(huán)中的感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向水平向右 B被A排斥 D正確 A B C錯誤 答案D 增反減同 法1 1931年 英國物理學(xué)家狄拉克從理論上預(yù)言 存在只有一個磁極的粒子 即 磁單極子 1982年 美國物理學(xué)家卡布萊拉設(shè)計了一個尋找磁單極子的實驗 他設(shè)想 如果一個只有N極的磁單極子從上向下穿過如圖6所示的超導(dǎo)線圈 那么 從上向下看 超導(dǎo)線圈將出現(xiàn) 圖6 A 先有逆時針方向的感應(yīng)電流 然后有順時針方向的感應(yīng)電流B 先有順時針方向的感應(yīng)電流 然后有逆時針方向的感應(yīng)電流C 始終有順時針方向持續(xù)流動的感應(yīng)電流D 始終有逆時針方向持續(xù)流動的感應(yīng)電流 解析在磁單極子運動的過程中 當(dāng)磁單極子位于超導(dǎo)線圈上方時 原磁場的方向向下 磁通量增加 則感應(yīng)電流的磁場方向向上 由安培定則可知 產(chǎn)生逆時針 俯視 方向的感應(yīng)電流 當(dāng)磁單極子位于超導(dǎo)線圈下方時 原磁場的方向向上 磁通量減小 則感應(yīng)電流的磁場方向向上 由安培定則可知 產(chǎn)生逆時針 俯視 方向的感應(yīng)電流 故選項D正確 答案D 來拒去留 法2 如圖7所示 甲是閉合銅線框 乙是有缺口的銅線框 丙是閉合的塑料線框 它們的正下方都放置一薄強磁鐵 現(xiàn)將甲 乙 丙移至相同高度H處同時釋放 各線框下落過程中不翻轉(zhuǎn) 則以下說法正確的是 圖7 A 三者同時落地B 甲 乙同時落地 丙后落地C 甲 丙同時落地 乙后落地D 乙 丙同時落地 甲后落地 解析在下落過程中 閉合銅線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流 由 來拒去留 可知 答案選D 答案D 增縮減擴 法3 如圖8所示 一個有彈性的金屬圓環(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 彈性圓環(huán)的面積S和橡皮繩的長度l將 A 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 圖8 解析當(dāng)通電直導(dǎo)線中電流增大時 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行阻礙 二是用遠離通電直導(dǎo)線的方法進行阻礙 故D正確 答案D 增離減靠 法4 如圖9所示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 A 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 圖9 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項正確 當(dāng)開關(guān)S已經(jīng)是閉合的時 只有左側(cè)線圈電流增大才會導(dǎo)致鉆頭M向右運動 故C項正確 答案AC 一定律三定則 的綜合應(yīng)用5 如圖10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 A 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 圖10 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不正確 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是正確的 同理可判斷選項B是正確的 選項D是錯誤的 答案BC