高考物理選修知識(shí)點(diǎn)知識(shí)講解 楞次定律和右手定則的應(yīng)用 提高
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1、 楞次定律和右手定則的應(yīng)用 編稿:張金虎 審稿:李勇康 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1.實(shí)驗(yàn)探究獲得感應(yīng)電流方向的決定因素,能熟練地運(yùn)用楞次定律以及右手定則判斷感應(yīng)電流的方向。 2.深入理解楞次定律的意義,能夠利用它判斷感應(yīng)電流產(chǎn)生的力學(xué)效果。 【要點(diǎn)梳理】 要點(diǎn)一、楞次定律的得出 要點(diǎn)二、楞次定律的內(nèi)容 感應(yīng)電流具有這樣的方向,即感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。 要點(diǎn)詮釋: (1)定律中的因果關(guān)系。閉合電路中磁通量的變化是產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因,而結(jié)果是出現(xiàn)了感應(yīng)電流的磁場(chǎng)。 (2)楞次定律符合能量守恒定律。感應(yīng)電流的磁場(chǎng)
2、在阻礙磁通量變化或阻礙磁體和螺線管(課本實(shí)驗(yàn))間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的過程中,機(jī)械能轉(zhuǎn)化成了電能。楞次定律中的“阻礙”正是能量守恒定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的體現(xiàn)。 (3)楞次定律中兩磁場(chǎng)間的關(guān)系。閉合電路中有兩個(gè)磁場(chǎng),一是引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng),即原磁場(chǎng);二是感應(yīng)電流的磁場(chǎng)。當(dāng)引起感應(yīng)電流的磁通量(原磁通量)要增加時(shí),感應(yīng)電流的磁場(chǎng)要阻礙它的增加,兩個(gè)磁場(chǎng)方向相反;原磁通量要減少時(shí),感應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙它的減少,兩個(gè)磁場(chǎng)方向相同。 (4)正確理解“阻礙”的含義。感應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙的是引起感應(yīng)電流的原因——原磁場(chǎng)磁通量的變化,而不是阻礙原磁場(chǎng),也不是阻礙原磁場(chǎng)的磁通量。“阻礙”的具體表現(xiàn)是:當(dāng)原
3、磁通量增加時(shí),感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向相反,當(dāng)原磁通量減少時(shí),兩磁場(chǎng)方向相同。阻礙不等于阻止,其作用是使磁通量增加或減少變慢,但磁通量仍會(huì)增加或減少。 要點(diǎn)三、楞次定律的應(yīng)用 應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向的一般步驟是: (1)明確所研究的閉合電路,判斷原磁場(chǎng)的方向; (2)判斷閉合電路內(nèi)原磁場(chǎng)的磁通量的變化情況; (3)由楞次定律判斷感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向; (4)由安培定則根據(jù)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向,判斷出感應(yīng)電流的方向。 以上步驟可概括為四句話:“明確增減和方向,增反減同切莫忘,安培定則來判斷,四指環(huán)繞是流向?!? 要點(diǎn)四、右
4、手定則 1.內(nèi)容:伸出右手,讓大拇指跟其余四指垂直,并且都跟手掌在同一平面內(nèi),讓磁感線從手心垂直進(jìn)入,并使拇指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)方向,這時(shí)其余四指所指方向就是感應(yīng)電流的方向。 2.適用范圍:適用于閉合電路部分導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流的情況,它是楞次定律的一種特殊情況。 要點(diǎn)五、楞次定律的另一種表述 感應(yīng)電流的效果總是要阻礙產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因,常見有以下四種表現(xiàn): (1)就磁通量而言,總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量(原磁通量)的變化。 (2)就相對(duì)運(yùn)動(dòng)而言,阻礙導(dǎo)體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng),簡(jiǎn)稱口訣:“來拒去留”。 (3)就閉合電路的面積而言,致使
5、電路的面積有收縮或擴(kuò)張的趨勢(shì)。收縮或擴(kuò)張是為了阻礙電路磁通量的變化。若穿過閉合電路的磁感線都朝同一方向,則磁通量增大時(shí),面積有收縮趨勢(shì),磁通量減少時(shí),面積有增大趨勢(shì),簡(jiǎn)稱口訣:“增縮減擴(kuò)”。 (4)就電流而言,感應(yīng)電流阻礙原電流的變化,即原電流增大時(shí),感應(yīng)電流方向與原電流方向相反;原電流減小時(shí),感應(yīng)電流方向與原電流方向相同,簡(jiǎn)稱口訣:“增反減同?!? 要點(diǎn)六、楞次定律與能量守恒 電磁感應(yīng)現(xiàn)象中,感應(yīng)電流的能量(電能)不是憑空產(chǎn)生的,而是從其他形式的能量轉(zhuǎn)化來的,如圖所示,當(dāng)條形磁鐵靠近線圈時(shí),線圈中產(chǎn)生圖示方向的電流,而這個(gè)感應(yīng)電流對(duì)條形磁鐵產(chǎn)生斥力,阻礙條形磁鐵的靠近,必須有
6、外力克服這個(gè)斥力做功,它才能移近線圈;當(dāng)條形磁鐵離開線圈時(shí),感應(yīng)電流方向與圖中所示方向相反,感應(yīng)電流對(duì)磁鐵產(chǎn)生吸引力,阻礙條形磁鐵的離開。這里外力做功的過程就是其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的過程。 由此可見,當(dāng)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),導(dǎo)體中由于出現(xiàn)感應(yīng)電流而受到的磁場(chǎng)力必然阻礙此導(dǎo)體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。所以楞次定律還可以表述為:當(dāng)磁體間因相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電流時(shí),感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙導(dǎo)體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 綜上所述,楞次定律是符合能量守恒定律的。 要點(diǎn)七、楞次定律與右手定則的關(guān)系 楞次定律與右手定則的關(guān)系表: 楞次定律 右手定則 研究對(duì)象 整個(gè)閉合
7、電路 閉合電路的一部分 適用范圍 磁通量變化引起感應(yīng)電流的各種情況 一段導(dǎo)線在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng) 關(guān)系 右手定則是楞次定律的特殊情況 要點(diǎn)詮釋: 1)右手定則僅適用于導(dǎo)體切割磁感線而產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向的判斷 2)右手定則和楞次定律的一致性:這主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面:第一,從電磁感應(yīng)的過程來看,電磁感應(yīng)現(xiàn)象的是指使通過外力做功,將其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能的過程,因而右手定則和楞次定律都是遵守能量的轉(zhuǎn)化和守恒制約的必然結(jié)果;第二,從電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生的結(jié)果所起的作用來看,總是跟引起電磁感應(yīng)的原因相對(duì)抗的,這就是右手定則和楞次定律的共同內(nèi)涵。 3)研究對(duì)象和適用范圍的不同:右手
8、定則研究的是切割磁感線的局部導(dǎo)體,而楞次定律得研究對(duì)象是磁通量發(fā)生變化的整個(gè)閉合回路。導(dǎo)體不切割時(shí),只能用楞次定律。 要點(diǎn)八、右手定則與左手定則的比較 右手定則與左手定則的比較表: 比較項(xiàng)目 左手定則 右手定則 應(yīng)用 磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷、對(duì)電流作用力方向判斷 因?qū)w切割磁感線而產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向的判斷 物理量方向間關(guān)系 磁場(chǎng)方向、電流方向(電荷運(yùn)動(dòng)方向)、安培力(洛倫茲力)方向 磁場(chǎng)方向、導(dǎo)體切割磁感線方向、感應(yīng)電流方向 圖例 因果關(guān)系 電流→運(yùn)動(dòng) 運(yùn)動(dòng)→電流 應(yīng)用實(shí)例 電動(dòng)機(jī) 發(fā)電機(jī) 要點(diǎn)詮釋: (1)左手定則和右手定則很容易混淆,為了
9、便于區(qū)分,可把兩定則簡(jiǎn)單地總結(jié)為“通電受力用左手,運(yùn)動(dòng)生電用右手”。 (2)用手判斷方向時(shí),首先確定伸出的手應(yīng)是左手還是右手,分清左、右手是不出錯(cuò)的關(guān)鍵。 要點(diǎn)九、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向的判斷方法 (1)存在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源,在電源內(nèi)部的電流方向與電動(dòng)勢(shì)方向相同。 (2)由楞次定律判斷出的感應(yīng)電流方向就是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向。 (3)當(dāng)電路不閉合時(shí),只要磁通量發(fā)生變化或部分導(dǎo)體切割磁感線,則必有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),此時(shí)可假設(shè)電路閉合,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向用楞次定律判定,或直接用右手定則判定。 【典型例題】 類型一、用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向 例
10、1.如圖所示,一水平放置的矩形線圈,在細(xì)長(zhǎng)的磁鐵的極附近豎直下落,保持邊在紙外,邊在紙內(nèi),從圖中的位置Ⅰ經(jīng)過位置Ⅱ到位置Ⅲ,位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近Ⅱ。在這個(gè)過程中,線圈中感應(yīng)電流( ) A.沿流動(dòng) B.沿流動(dòng) C.由Ⅰ到Ⅱ是沿流動(dòng),由Ⅱ到Ⅲ是沿流動(dòng) D.由Ⅰ到Ⅱ是沿流動(dòng),由Ⅱ到Ⅲ是沿流動(dòng) 【思路點(diǎn)撥】穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化是產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件,而不是有沒有磁通量。再用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向。 【答案】A 【解析】本題考查用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向,關(guān)鍵要分析清楚矩形線圈由位置Ⅰ到位置Ⅱ和由位置Ⅱ到位置Ⅲ
11、兩過程中,穿過線圈的磁感線方向相反。由條形磁鐵的磁場(chǎng)可知,線圈在位置Ⅱ時(shí)穿過閉合線圈的磁通量最少為零,線圈從位置Ⅰ到位置Ⅱ,從下向上穿過線圈的磁通量在減少,線圈從位置Ⅱ到位置Ⅲ,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。 【總結(jié)升華】產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化,而不是有磁通量。該題中當(dāng)線圈經(jīng)過Ⅱ位置時(shí),盡管穿過線圈的磁通量為零,但在穿過Ⅱ位置前后,磁通量由向上變成向下,即該過程中穿過線圈的磁通量有變化,因此有感應(yīng)電流。 舉一反三 【高清課堂:楞次定律和右手定則的應(yīng)用 例1】 【變式1】如圖所示,為一個(gè)閉合的金屬?gòu)椈蓤A圈,在它的中間插有一
12、根條形磁鐵,現(xiàn)在用力從四周拉彈簧圓圈,使圓圈的面積增大,從上向下看( ) A.穿過彈簧圓圈面的磁通量減少,彈簧圓中有逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流 B.穿過彈簧圓圈面的磁通量增加,彈簧圓中有逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流 C.穿過彈簧圓圈面的磁通量減少,彈簧圓中有順時(shí)針方向的感應(yīng)電流 D.穿過彈簧圓圈面的磁通量增加,彈簧圓中有順時(shí)針方向的感應(yīng)電流 【答案】A 【解析】如圖,從上向下看。穿過彈簧圓圈面的磁通量為彈簧圓圈內(nèi)條形磁鐵內(nèi)部、條形磁鐵外部磁通量的和,用力從四周拉彈簧圓圈,使圓圈的面積增大,則彈簧圓圈內(nèi)條形磁鐵外部磁通量增加,而條形
13、磁鐵內(nèi)部磁通量不變,總磁通量在減少。由楞次定律可知:彈簧圓中有逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流。所以A選項(xiàng)正確。 【高清課堂:楞次定律和右手定則的應(yīng)用 例10】 【變式2】如圖所示,螺線管置于閉合金屬圓環(huán)的軸線上,當(dāng)中通過的電流減小時(shí)( ) A、環(huán)有縮小的趨勢(shì) B、環(huán)有擴(kuò)張的趨勢(shì) C、螺線管有縮短的趨勢(shì) D、螺線管有伸長(zhǎng)的趨勢(shì) 【答案】A D 【變式3】如圖所示,在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,有一質(zhì)量為、阻值為的閉合矩形金屬線框用絕緣輕質(zhì)細(xì)桿懸掛在點(diǎn),并可繞點(diǎn)擺動(dòng)。金屬線框從右側(cè)某一位置靜止開始釋放,在擺動(dòng)到左側(cè)最高
14、點(diǎn)的過程中,細(xì)桿和金屬線框平面始終處于同一平面,且垂直紙面。則線框中感應(yīng)電流的方向是( ) A. B. C.先是,后是 D.先是,后是 【答案】B 【解析】金屬線框從右側(cè)某一位置靜止開始釋放,在擺動(dòng)到豎直位置的過程中:磁場(chǎng)自的右側(cè)面穿出,擺動(dòng)過程中磁通量在減少,根據(jù)右手定則得電流;金屬線框豎直位置在擺動(dòng)到左側(cè)最高點(diǎn)的過程中,根據(jù)右手定則不難得出感應(yīng)電流的方向?yàn)椤? 例2.如圖所示,為一根固定的通有恒定電流,的長(zhǎng)直導(dǎo)線,導(dǎo)線框與在同一豎直平面內(nèi)(彼此絕緣),當(dāng)導(dǎo)線框以豎直向下
15、的速度。經(jīng)過圖示位置時(shí),線框中感應(yīng)電流方向如何? 【答案】電流方向?yàn)? 【解析】本題考查用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向,關(guān)鍵是判斷線框經(jīng)過圖示位置時(shí),穿過線框的磁通量將怎樣變化。中電流在上方和下方產(chǎn)生的磁場(chǎng)如圖所示,線框經(jīng)過圖示位置時(shí),線框上面的部分和間所包圍的“·”的磁感線將要減少,線框下面的部分與間所包圍的“×”的磁感線將要增多,總的來說,線框所圍面積“·”將要減少,“×”將要增多,根據(jù)“增反減同”這一口訣,可知感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與“·”同向,由安培定則可知框中感應(yīng)電流方向?yàn)椤?
16、 【總結(jié)升華】當(dāng)有相反方向的磁感線穿過電路時(shí),應(yīng)進(jìn)行“抵消”看凈條數(shù),即穿過電路的合磁通量。 舉一反三 【高清課堂:楞次定律和右手定則的應(yīng)用 例4】 【變式1】如圖所示,當(dāng)變阻器R的滑片P向右移動(dòng)時(shí),流過電阻R′的電流方向是________。 【答案】 【變式2】如圖所示,同一平面內(nèi)的三條平行導(dǎo)線串有兩個(gè)電阻和,導(dǎo)體棒與三條導(dǎo)線接觸良好,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直紙面向里。導(dǎo)體棒的電阻可忽略。當(dāng)導(dǎo)體棒向左滑動(dòng)時(shí),下列說法正確的是( ) A.流過的電流為由到,流過的電流為由到 B.流過的電流為由
17、到,流過的電流為由到 C.流過的電流為由到,流過的電流為由到 D.流過的電流為由到,流過的電流為由到 【答案】B 【解析】根據(jù)右手定則可判斷中電流由到,處電勢(shì)最高,處電勢(shì)最低,由到電勢(shì)依次升高,外電路中的電流方向總是從高電勢(shì)流向低電勢(shì)處,因此流過的電流為由到,流過的電流由到。 類型二、運(yùn)用楞次定律判斷物體的運(yùn)動(dòng)情況 例3.如圖所示,是一個(gè)可繞垂直于紙面的軸轉(zhuǎn)動(dòng)的閉合矩形導(dǎo)線框,當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片自左向右滑動(dòng)時(shí),線框的運(yùn)動(dòng)情況是( ) A.保持靜止不動(dòng) B.逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) C.順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) D.發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng),但電源極性不明,無法
18、確定轉(zhuǎn)動(dòng)的方向 【思路點(diǎn)撥】由“感應(yīng)電流的效果總是阻礙引起感應(yīng)電流的原因”,能很快得出結(jié)論。 【答案】C 【解析】本題考查了楞次定律的另一種表述,關(guān)鍵是分析出穿過閉合導(dǎo)線框的磁通量如何變化。由圖示電路,當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向右滑動(dòng)時(shí),電路中電阻增大,電流減弱,則穿過閉合導(dǎo)線框的磁通量將減少,根據(jù)楞次定律,感應(yīng)電流磁場(chǎng)將阻礙原磁通量的變化,線框只有順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),才能使穿過線圈的磁通量增加。 【總結(jié)升華】 對(duì)于感應(yīng)電流產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)效果的題目可利用“感應(yīng)電流的效果總是阻礙引起感應(yīng)電流的原因”來判斷,能很快得出結(jié)論。 舉一反三 【高清課堂:楞次定律和右手定則的應(yīng)用 例5】 【
19、變式1】如圖所示,一電子以初速度沿金屬板平行方向飛入極板間,若突然發(fā)現(xiàn)電子向板偏轉(zhuǎn),則可能是( ) A、電鍵閉合瞬間 B、電鍵由閉合到斷開瞬間 C、電鍵是閉合的,變阻器滑片向左迅速滑動(dòng) D、電鍵是閉合的,變阻器滑片向右迅速滑動(dòng) 【答案】AC 【變式2】金屬環(huán)水平固定放置,現(xiàn)將一豎直的條形磁鐵,在圓環(huán)上方沿圓環(huán)軸線從靜止開始釋放,在條形磁鐵穿過圓環(huán)的過程中,條形磁鐵與圓環(huán)( ) A.始終相互吸引 B.始終相互排斥 C.先相互吸引,后相互排斥 D.先相互排斥,后相互吸引
20、 【答案】D 【解析】磁鐵靠近圓環(huán)的過程中,穿過圓環(huán)的磁通量增加,根據(jù)楞次定律可知,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙穿過圓環(huán)的原磁通量的增加,與原磁通量方向相反,如圖甲所示,二者之間是斥力;當(dāng)磁鐵穿過圓環(huán)下降離開圓環(huán)時(shí),穿過圓環(huán)的磁通量減小,根據(jù)楞次定律可知,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙穿過圓環(huán)的磁通量的減小,二者方向相同,如圖乙所示,磁鐵與圓環(huán)之間是引力。因此選項(xiàng)D正確。 例4.(2014 揚(yáng)州期末)如圖所示,水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動(dòng)的金屬棒PQ、MN,MN的左邊有一閉合電路,當(dāng)PQ在外力的作用下運(yùn)動(dòng)時(shí),MN向右運(yùn)動(dòng),則PQ所做的運(yùn)動(dòng)可能是( ) A
21、.向右加速運(yùn)動(dòng) B.向左加速運(yùn)動(dòng) C.向右減速運(yùn)動(dòng) D.向左減速運(yùn)動(dòng) 【思路點(diǎn)撥】 (1)如何判斷MN所在處的磁場(chǎng)方向?由MN的運(yùn)動(dòng)方向,如何進(jìn)一步判斷MN中的電流方向? 提示:根據(jù)安培定則判斷ab中電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向,進(jìn)而確定MN處的磁場(chǎng)方向?yàn)榇怪奔埫嫦蚶?,再由左手定則判斷MN中電流的方向,應(yīng)為由M到N。 (2)如何判斷線圈L1中的磁場(chǎng)方向和L2中磁場(chǎng)的方向及變化情況? 提示:根據(jù)安培定則判斷L1中的磁場(chǎng)方向,再由楞次定律判斷L2中磁場(chǎng)的方向及變化。 (3)如何判斷PQ的運(yùn)動(dòng)情況? 提示:已知L2中的磁場(chǎng)方向及變化情況,可根據(jù)安培定則和右手定則判斷PQ的運(yùn)動(dòng)情況。 【答
22、案】BC 【解析】MN向右運(yùn)動(dòng),說明MN受到向右的安培力,因?yàn)閍b在MN處的磁場(chǎng)垂直紙面向里MN中的感應(yīng)電流由M→NL1中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向上;若L2中磁場(chǎng)方向向上減弱PQ中電流為Q→P且減小向右減速運(yùn)動(dòng);若L2中磁場(chǎng)方向向下增強(qiáng)PQ中電流為P→Q且增大向左加速運(yùn)動(dòng)。 舉一反三 【高清課堂:楞次定律和右手定則的應(yīng)用 例7】 【變式1】如圖所示,水平放置的光滑桿上套有三個(gè)金屬環(huán),其中接電源.在接通電源的瞬間,兩環(huán)( ) A、都被吸引 B、都被排斥 C、被吸引, 被排斥 D、被排斥, 被吸引
23、 【答案】B 【高清課堂:楞次定律和右手定則的應(yīng)用 例8】 【變式2】如圖所示,小金屬環(huán)和大金屬環(huán)重疊在同一平面內(nèi),兩環(huán)相互絕緣,小環(huán)有一半面積在大環(huán)內(nèi),當(dāng)大環(huán)接通電源的瞬間,小環(huán)中感應(yīng)電流的情況是( ) A、無感應(yīng)電流 B、有順時(shí)針方向的感應(yīng)電流 C、有逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流 D、無法確定 【答案】C 例5.如圖所示,光滑固定導(dǎo)軌水平放置,兩根導(dǎo)體棒平行放置在導(dǎo)軌上,形成一個(gè)閉合回路,一條形磁鐵從高處下落接近回路時(shí)( ) A.將相互靠攏 B.將相互遠(yuǎn)離 C.磁鐵的加
24、速度仍為 D.磁鐵的加速度小于 【思路點(diǎn)撥】磁鐵靠近回路,感應(yīng)電流的效果總是要反抗產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因。 【答案】AD 【解析】本題考查用楞次定律判斷物體的運(yùn)動(dòng)情況。根據(jù)楞次定律的另一種表述——感應(yīng)電流的效果總是要反抗產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因,本題的“原因”是回路中磁通量增加,歸根結(jié)底是磁鐵靠近回路,“效果”是阻礙磁通量的增加和磁鐵的靠近,所以將互相靠近且磁鐵的加速度小于。 【總結(jié)升華】若感應(yīng)電流是由于導(dǎo)體與磁場(chǎng)相互靠近而產(chǎn)生的,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)存在相互作用的斥力,阻礙導(dǎo)體與磁場(chǎng)的相互靠近;若感應(yīng)電流是由于導(dǎo)體與磁場(chǎng)相互遠(yuǎn)離而產(chǎn)生的,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)間存在相互作用
25、的引力,阻礙導(dǎo)體與磁場(chǎng)相互遠(yuǎn)離。 舉一反三 【高清課堂:楞次定律和右手定則的應(yīng)用 例9】 【變式1】如圖所示,要使金屬環(huán)向線圈運(yùn)動(dòng),導(dǎo)線在金屬導(dǎo)軌上應(yīng)( ) A、向右作減速運(yùn)動(dòng) B、向左作減速運(yùn)動(dòng) C、向右作加速運(yùn)動(dòng) D 、向左作加速運(yùn)動(dòng) 【答案】AB 【高清課堂:楞次定律和右手定則的應(yīng)用 例12】 【變式2】金屬圓環(huán)的圓心為,金屬棒、可繞在環(huán)上轉(zhuǎn)動(dòng),如圖所示.當(dāng)外力使逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí), 將( ) A、不動(dòng) B、逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) C、順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) D、無法確定
26、 【答案】B 類型三、運(yùn)用右手定則判斷感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向 例6.如圖所示為地磁場(chǎng)磁感線的示意圖。在北半球地磁場(chǎng)的豎直分量向下,飛機(jī)在我國(guó)上空勻速巡航,機(jī)翼保持水平,飛行高度不變。由于地磁場(chǎng)的作用,金屬機(jī)翼上有電勢(shì)差,設(shè)飛行員左方機(jī)翼末端處的電勢(shì)為,右方機(jī)翼末端處的電勢(shì)為,則( ) A.若飛機(jī)從西往東飛,比高 B.若飛機(jī)從東往西飛,比高 C.若飛機(jī)從南往北飛,比高 D.若飛機(jī)從北往南飛,比高 【答案】AC 【解析】本題考查了用右手定則判斷感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向。要做好這道題,首先明確用哪只手判斷,其次要明確磁場(chǎng)方
27、向、手的放法,最后要明確拇指、四指應(yīng)各指什么方向,四指指向應(yīng)是正電荷積累的方向,該端電勢(shì)高于另一端。 我國(guó)地處北半球,地磁場(chǎng)有豎直向下的分量,用右手定則判知無論機(jī)翼向哪個(gè)水平方向切割磁感線,機(jī)翼中均產(chǎn)生白右向左的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),左側(cè)電勢(shì)高于右側(cè)。 【總結(jié)升華】磁場(chǎng)水平分量對(duì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)無貢獻(xiàn),可將飛機(jī)兩翼視為一垂直切割豎直向下磁感線的導(dǎo)體棒。 類型四、探究楞次定律的實(shí)驗(yàn) 例7.在研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)中, (1)為了能明顯地觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,請(qǐng)?jiān)谌鐖D所示的實(shí)驗(yàn)器材中,選擇必要的器材,在圖中用實(shí)線連接成相應(yīng)的實(shí)物電路圖。
28、 (2)將原線圈插入副線圈中,閉合開關(guān),副線圈中感應(yīng)電流與原線圈中電流的繞行方向________(填“相同”或“相反”)。 (3)將原線圈拔出時(shí),副線圈中的感應(yīng)電流與原線圈中電流的繞行方向________(填“相同”或“相反”)。 【答案】(1)如圖所示 (2)相反 (3)相同 【解析】(1)實(shí)驗(yàn)電路如圖所示。 (2)閉合開關(guān),磁通量增大,由楞次定律可判斷,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙原磁場(chǎng)的增加,即副線圈中感應(yīng)電流與原線圈中電流的繞行方向相反。 (3)將原線圈拔出時(shí),由楞次定律可判斷,副線圈中的感應(yīng)電流與原線圈中電
29、流的繞行方向相同。 【總結(jié)升華】要根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要正確選擇必要的實(shí)驗(yàn)儀器。 類型五、楞次定律與圖像 例8.(2015 懷化三模)如圖所示,以等腰直角三角形ABC為邊界的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直紙面向里。一個(gè)等腰直角三角形導(dǎo)體框abc的直角邊ab的長(zhǎng)是AB長(zhǎng)的一半,線框abc在平面內(nèi),線框的bc邊與磁場(chǎng)的邊界BC邊在同一直線上,現(xiàn)讓線框勻速向右通過磁場(chǎng)區(qū),速度方向始終平行于BC邊.則在線框穿過磁場(chǎng)區(qū)的過程中,線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的關(guān)系圖象是(設(shè)沿順時(shí)針方向?yàn)楦袘?yīng)電流的正方向) A a b c B C i i i i O t t O t O t
30、 O A B C D 【答案】D 【解析】當(dāng)線框進(jìn)磁場(chǎng)時(shí),根據(jù)楞次定律判斷知:感應(yīng)電流的方向沿逆時(shí)針,為負(fù)值;t時(shí)刻導(dǎo)線框的有效切割長(zhǎng)度:L=vt,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值:E=BLv=Bv2t,感應(yīng)電流瞬時(shí)值為:, 可知I∝t,當(dāng)時(shí),(式中a=BC);同理,線框出磁場(chǎng)時(shí),感應(yīng)電流的方向沿順時(shí)針,為正值;t時(shí)刻導(dǎo)線框的有效切割長(zhǎng)度:,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值:,感應(yīng)電流瞬時(shí)值為:,當(dāng)時(shí),, 當(dāng)線框完全磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),磁通量不變,沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生.根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)可知:D圖正確. 【總結(jié)升華】本題是圖象問題,根據(jù)楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律判斷感應(yīng)電流的方向,得到各段電流的解析式,再選擇圖象. 舉一反三 【變式】矩形導(dǎo)線框固定在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感線的方向與導(dǎo)線框所在平面垂直。規(guī)定磁場(chǎng)的正方向垂直紙面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所示。若規(guī)定順時(shí)針方向?yàn)楦袘?yīng)電流的正方向,圖中的圖正確的是( ) 【答案】D 【解析】磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻變化,產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電流,A錯(cuò)。第內(nèi),磁通量垂直于紙面向里均勻增強(qiáng),由楞次定律可以判定感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針,為負(fù),C錯(cuò)。同理可判定,第內(nèi)感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針,為負(fù),故B錯(cuò),D正確。
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