教科版高中物理选修3-2第一章电磁感应4楞次定律教案教学设计 下载本文

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例3 如图4所示,一平面线圈用细杆悬于P点,开始时细杆处于水平位置,释放后让它在如图所示的匀强磁场中运动.已知线圈平面始终与纸面垂直,当线圈第一次通过位置Ⅰ和位

置Ⅱ时,顺着磁场方向看去,线圈中感应电流的方向分别为 ( )

图4

A.逆时针方向,逆时针方向 B.逆时针方向,顺时针方向 C.顺时针方向,顺时针方向 D.顺时针方向,逆时针方向

解析 线圈在位置Ⅰ时,磁通量方向水平向右且在增加.根据楞次定律知,感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化,所以感应电流的磁场方向应水平向左.根据安培定则知,顺着磁场方向看去,线圈中的感应电流方向为逆时针方向.当线圈第一次通过位置Ⅱ时,穿过线圈的磁通量方向水平向右且在减小.根据楞次定律,感应电流的磁场方向水平向右.再根据安培定则,顺着磁场方向看去,线圈中感应电流的方向应为顺时针方向. 答案 B

针对训练 如图5所示,闭合金属圆环沿垂直于磁场方向放置在匀强磁场中,将它从匀强磁场中匀速拉出,以下各种说法中正确的是( )

图5

A.向左和向右拉出时,环中感应电流方向相反

B.向左和向右拉出时,环中感应电流方向都是沿顺时针方向 C.向左和向右拉出时,环中感应电流方向都是沿逆时针方向

D.将圆环拉出磁场的过程中,当环全部处在磁场中运动时,也有感应电流产生 答案 B

解析 圆环中感应电流的方向,取决于圆环中磁通量的变化情况,向左或向右将圆环拉出磁场的过程中,圆环中垂直纸面向里的磁感线的条数都要减少,根据楞次定律可知,感应电流产生的磁场的方向与原磁场方向相同,即都垂直纸面向里,应用安培定则可以判断出感应电流的方向沿顺时针方向.圆环全部处在磁场中运动时,虽然导线做切割磁感线运动,但环中磁通量不变,只有圆环离开磁场,环的一部分在磁场中,另一部分在磁场外时,环中磁通量

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才发生变化,环中才有感应电流.B选项正确.

1.(对楞次定律的理解)关于楞次定律,下列说法正确的是 ( ) A.感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化 B.闭合电路的一部分导体在磁场中运动时,必受磁场阻碍作用 C.原磁场穿过闭合回路的磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场同向 D.感应电流的磁场总是跟原磁场反向,阻碍原磁场的变化 答案 A

解析 感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化,选项A正确;闭合电路的一部分导体在磁场中平行磁感线运动时,不受磁场阻碍作用,选项B错误;原磁场穿过闭合回路的磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场反向,选项C错误;感应电流的磁场当原磁场增强时跟原磁场反向,当原磁场减弱时跟原磁场同向,选项D错误.

2.(楞次定律的应用)如图6所示,通电直导线L和平行直导线放置的闭合导体框abcd,当通电导线L运动时,以下说法正确的是 ( )

图6

A.当导线L向左平移时,导体框abcd中感应电流的方向为abcda B.当导线L向左平移时,导体框abcd中感应电流的方向为adcba

C.当导线L向右平移时(未到达ad),导体框abcd中感应电流的方向为abcda D.当导线L向右平移时(未到达ad),导体框abcd中感应电流的方向为adcba 答案 AD

解析 当导线L向左平移时,闭合导体框abcd中磁场减弱,磁通量减少,abcd回路中产生

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的感应电流的磁场将阻碍磁通量的减少,由于导线L在abcd中磁场方向垂直纸面向里,所以abcd中感应电流的磁场方向应为垂直纸面向里,由安培定则可知感应电流的方向为abcda,选项A正确;当导线L向右平移时,闭合电路abcd中磁场增强,磁通量增加,abcd回路中产生的感应电流的磁场将阻碍原磁通量的增加,可知感应电流的磁场为垂直纸面向外,再由安培定则可知感应电流的方向为adcba,选项D正确.

3.(楞次定律的应用)如图7所示,在水平面上有一个闭合的线圈,将一根条形磁铁从线圈的上方插入线圈中,在磁铁进入线圈的过程中,线圈中会产生感应电流,磁铁会受到线圈中电流的作用力,若从线圈上方俯视,关于感应电流和作用力的方向,以下判断正确的是 ( )

图7

A.若磁铁的N极向下插入,线圈中产生顺时针方向的感应电流 B.若磁铁的S极向下插入,线圈中产生顺时针方向的感应电流 C.无论N极向下插入还是S极向下插入,磁铁都受到向下的引力 D.无论N极向下插入还是S极向下插入,磁铁都受到向上的斥力 答案 BD

解析 若磁铁的N极向下插入,穿过线圈的磁通量增加,磁场方向向下,根据楞次定律可知,感应磁场方向向上,由右手螺旋定则知,线圈中产生逆时针方向的感应电流,故A错误;若磁铁的S极向下插入,穿过线圈的磁通量增加,磁场方向向上,根据楞次定律可知,感应磁场方向向下,由右手螺旋定则知,线圈中产生顺时针方向的感应电流,故B正确;通电线圈的磁场与条形磁铁相似,根据安培定则判断可知,当N极向下插入时,线圈上端相当于N极,当S极向下插入时,线圈上端相当于S极,存在斥力,故C错误,D正确.导体与磁体的作用力也可以根据楞次定律的另一种表述判断:感应电流的磁场总要阻碍导体与磁体间的相对运动,无论N极向下插入还是S极向下插入,磁体与线圈的相对位置都在减小,故磁体与线圈之间存在斥力.故C错误,D正确.所以选B、D.

4.(右手定则的应用)如图8 所示,光滑平行金属导轨PP′和QQ′,都处于同一水平面内,P和Q之间连接一电阻R,整个装置处于竖直向下的匀强磁场中.现在将垂直于导轨放置一根导体棒MN,用一水平向右的力F拉动导体棒MN,以下关于导体棒MN中感应电流方向和它所受安培力的方向的说法正确的是 ( )

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图8

A.感应电流方向是N→M B.感应电流方向是M→N C.安培力水平向左 D.安培力水平向右 答案 AC

解析 由右手定则知,MN中感应电流方向是N→M,再由左手定则可知,MN所受安培力方向垂直导体棒水平向左,C正确,故选A、C.

题组一 对楞次定律的理解

1.关于感应电流,以下说法中正确的是 ( ) A.感应电流的方向总是与原电流的方向相反 B.感应电流的方向总是与原电流的方向相同

C.感应电流的磁场总是阻碍闭合电路内原磁场的磁通量的变化 D.感应电流的磁场总是与原线圈内的磁场方向相反 答案 C

解析 由楞次定律可知,感应电流的磁场总是阻碍闭合电路内部原磁场的磁通量的变化,故C正确;如果原磁场中的磁通量是增大的,则感应电流的磁场就与它相反,来消弱它的增大,如果原磁场中的磁通量是减小的,则感应电流的磁场就与它相同,来阻碍它的减小,故A、B、D错误.

2.根据楞次定律可知,感应电流的磁场一定是 ( ) A.与引起感应电流的磁场反向 B.阻止引起感应电流的磁通量变化 C.阻碍引起感应电流的磁通量变化 D.使电路磁通量为零 答案 C

解析 由楞次定律可知,感应电流的磁场总是阻碍引起它的原磁通量的变化.具体来说就是“增反减同”.因此C正确. 题组二 楞次定律的应用

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