【物理】2019届一轮复习人教版楞次定律学案 7页

第12讲 楞次定律 ‎12.1 产生感应电流的条件 知识点睛 在学学习本章内容之前，我们先来认识一个与磁场有关的物理量——磁通量。‎ ‎1．磁通量 ‎⑴ 定义 如图，设在磁感应强度为的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，其面积为，我们把与的乘积叫做穿过这个面积的磁通量，简称 。用表示磁通量，则有。在国际单位制中，磁通量的单位是 ，符号是。‎ 如果研究的平面与磁场不垂直，那么磁通量的计算公式应为。其中是在垂直于磁感线方向上的投影面积，如图所示。‎ ‎ ]‎ ‎ ]‎ 由可以得到，这表示磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量，因此工程技术人员常把磁感应强度叫做磁通密度。‎ ‎⑵ 磁通量的“正负”‎ 磁通量是标量，数值有正负，这里正负的物理意义是什么呢？‎ 拿平面来说，它有上下两个面，我们可将其任意一面规定为“正面”，则另一面即为“反面”。人为做以下规定：如果磁感线从平面的正面穿过，磁通量记为“”；如果磁感线从平面的反面穿过，磁通量记为“”。‎ 原来磁通量的“正负”表示的是磁感线对某一平面的贯穿方向。‎ ‎⑶ 磁通量的变化量 末态时的磁通量减去初态时的磁通量，称为磁通量的变化量，即。‎ 引起磁通量变化的几种可能：‎ ‎①磁感应强度发学生了变化 ‎②面积发学生了变化 ‎③面与磁感线的夹角发学生了变化 ‎2．探究产学生感应电流的条件 实验一 实验二 实验三 整个电路上下平动时，无感应电流产 磁铁静止不动时，无感应电流产学生。‎ 磁铁插入或拔出线圈时，有感应电流产 开关接通或断开时，有感应电流产学生。‎ 学生。‎ 棒做切割磁感线运动时，有感应电流产学生。‎ 学生。‎ 移动滑动变阻器的触头时，有感应电流产学生。‎ 只要穿过闭合电路的磁通量发学生变化，闭合电路中就有感应电流。‎ 磁学生电是一种变化、运动的过程中才能出现的效应，我们把这种现象称为电磁感应现象，产学生的电流叫做感应电流。‎ ‎ ]‎ 例题精讲 磁通量 【例1】 如图所示是等腰直角三棱柱，其中底面为正方形，边长为，它们按图示位置放置并处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为。下面说法中正确的是 | | | | | ]‎ A．通过平面的磁通量大小为 B．通过平面的磁通量大小为 C．通过平面的磁通量大小为零 D．通过整个三棱柱的磁通量为零 【答案】 BCD 【例2】 如图所示，环形金属软弹簧，套在条形磁铁的中心位置。若将弹簧沿半径向里拉，使其面积减小，则穿过弹簧所包围面积的磁通量将 A．增大 B．减小 C．不变 D．无法确定如何变化 【答案】 A 【例3】 如图所示，匀强磁场的磁感应强度为，的方向与水平方向的夹角为，图中实线位置有一面积为的矩形线圈处于磁场中，并绕着它的一条边从水平位置转到竖直位置（图中虚线位置）。在此过程中磁通量的改变大小为 A． B． C． D．‎ 【答案】 C 【例4】 如图所示，通有恒定电流的直导线与闭合金属框共面，第一次将金属框由位置Ⅰ平移到位置Ⅱ，第二次将金属框由位置Ⅰ翻转到位置Ⅱ，设两次通过金属框截面的磁通量的变化的大小分别为，，则 A． B． C． D．无法比较 【解析】 设线圈在位置Ⅰ 时，通过线圈的磁通量为正，且数值为，在位置Ⅱ 时通过线圈的磁通量数值为，如图所示．‎ 第一次将金属框由位置Ⅰ平移到位置Ⅱ，磁通量的变化量大小为 第二次将金属框由位置Ⅰ翻转到位置Ⅱ，磁通量的变化量大小为 【答案】 B 产学生感应电流的条件 【例1】 用导线做成的圆形回路与一直导线构成如图所示的几种位置组合，切断或者闭合直导线中的电流，圆形回路中会有感应电流产学生的是 【答案】 BC 【例2】 如图所示，一有限范围的匀强磁场，宽度为，将一边长为的正方形导线框以速度匀速地通过该磁场区域。若，则在线框通过磁场区域的过程中不产学生感应电流的时间为 ；若，则在线框通过磁场区域的过程中不产学生感应电流的时间为 。‎ 【答案】 ‎；‎ ‎12.2 楞次定律 知识点睛 ‎1．感应电流方向的判断 通过实验，我们得到如下结论：感应电流具有这样的方向，感应电流产学生的磁场总是阻碍 ‎ ‎ ，这就是楞次定律。‎ ‎2．对楞次定律中“阻碍”的理解 ‎⑴ 谁阻碍谁？——是感应电流的磁通量阻碍原磁通量。‎ ‎⑵ 阻碍什么？——阻碍的是磁通量的变化，而不是阻碍磁通量本身。‎ ‎⑶ 如何阻碍？——当磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向 ；‎ 当磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向 。‎ ‎⑷ 结果如何？——阻碍并不是阻止，只是延缓了磁通量的变化。结果是增加的还是增加，减少的还是减少。‎ 使用楞次定律的步骤：‎ ‎①明确穿过闭合电路的原磁场方向 ‎②判断穿过闭合电路的磁通量是增加还是减少 ‎③根据楞次定律确定感应电流产学生磁场的方向 ‎④利用安培定则判断感应电流的方向 ‎3．右手定则 当闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，我们可以用右手定则来判断感应电流的方向。‎ 伸开右手，让大拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在同学一平面内，让磁感线从掌心穿入，大拇指指向导体切割的方向，其余四指所指的方向就是感应电流的方向。‎ 右手定则只适用于导体切割磁感线的情形，而楞次定律是普遍适用的。可以说，右手定则是楞次定律的特殊情况。‎ 例题精讲 楞次定律 【例1】 如图所示，用细弹簧构成一个闭合电路，中央放有一个条形磁铁，当弹簧收缩时，穿过电路的磁通量和电路中感应电流方向（从N极向S极看时）正确的是 A．减小，感应电流顺时针方向 B．减小，感应电流逆时针方向 C．增大，感应电流顺时针方向 D．增大，感应电流逆时针方向 【答案】 C 【例2】 为判断线圈绕向，可将灵敏电流计与线圈连接，如图所示。已知线圈由端开始绕至端；当电流从电流计左端流入时，指针向左偏转。‎ ⑴ 将磁铁极向下从线圈上方竖直插入时，发现指针向左偏转。俯视线圈，电流的流向为 ，其绕向为 （填“顺时针”或“逆时针”）。‎ ⑵ 当条形磁铁从图中虚线位置向右远离时，指针向右偏转。俯视线圈，电流的流向为 ，其绕向为 （填“顺时针”或“逆时针”）。 ‎ 【答案】 ⑴ 逆时针，顺时针 ⑵ 逆时针，逆时针 【例3】 如图所示，在方向竖直向上的匀强磁场中，有一闭合矩形铜制线框用绝缘轻质细杆悬挂在点，并可绕点摆动。线框从右侧某一位置静止开始释放，在摆动到左侧最高点的过程中，细杆和线框平面始终处于 同学一平面，并且垂直纸面，则线框中感应电流的方向是 A． ]‎ B．‎ C．先是，后是 D．先是，后是 【答案】 B 【例1】 如图所示，磁场垂直于纸面，磁感应强度在竖直方向均匀分布，水平方向非均匀分布。一铜制圆环用丝线悬挂于点，将圆环拉至位置后无初速释放，在圆环从摆向的过程中 A．感应电流的方向先逆时针后顺时针再逆时针 B．感应电流的方向一直是逆时针 C．安培力的方向始终与速度方向相反 D．安培力的方向始终沿水平方向 【答案】 AD 【例2】 如图所示，一载流长直导线和一矩形导线框固定在同学一平面内，线框在长直导线右侧，且其长边与长直导线平行。已知在到的时间间隔内，直导线中电流i发学生某种变化，而线框中感应电流总是沿顺时针方向；线框受到的安培力的合力先水平向左、后水平向右。设电流i正方向与图中箭头方向相同学，则i随时间t变化的图线可能是 ‎ ]‎ 【答案】 A 【例3】 如图所示，粗糙水平桌面上有一质量为的铜质矩形线圈，当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线的正上方等高快速经过时，线圈始终静止不动。此过程中，关于线圈受到的支持力及在水平方向上的运动趋势，下列判断中正确的是 A．先小于后大于，运动趋势向左 B．先大于后小于，运动趋势向左 C．先小于后大于，运动趋势向右 D．先大于后小于，运动趋势向右 【解析】 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大后又减小。‎ 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，在水平方向上有向右运动的趋势，所以线圈受到的支持力大于其重力；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，在水平方向上有向右运动的趋势。‎ 综上所述，线圈受到的支持力先大于重力后小于重力，运动趋势总是向右。‎ 【答案】 D 【例4】 ‎ ]‎ 插有铁芯的线圈（电阻不能忽略）直立在水平桌面上，铁芯上套一铝环，线圈与电源、开关相连。以下说法中正确的是 A．闭合开关的瞬间铝环跳起，开关闭合后再断开的瞬间铝环又跳起 B．闭合开关的瞬间铝环不跳起，开关闭合后再断开的瞬间铝环也不跳起 C．闭合开关的瞬间铝环不跳起，开关闭合后再断开的瞬间铝环跳起 D．闭合开关的瞬间铝环跳起，开关闭合后再断开的瞬间铝环不跳起 【答案】 D 右手定则 【例1】 如图所示，圆圈代表闭合线圈的部分导线的横截面，速度方向都在纸面内，关于感应电流的有无及方向的判断正确的是 A．甲图中有感应电流，方向垂直于纸面向里 B．乙图中有感应电流，方向垂直于纸面向外 C．丙图中无感应电流 D．丁图中的四个位置均有感应电流 【答案】 AC 【例2】 在北半球地磁场的竖直分量向下，飞机在我国上空匀速巡航，机翼保持水平，飞行高度不变。由于地磁场的作用，金属机翼上有电势差。设飞行员左方机翼末端处的电势为，右方机翼末端处的电势为，则 A．若飞机从西往东飞，比高 B．若飞机从东往西飞，比高 ]‎ C．若飞机从南往北飞，比高 D．若飞机从北往南飞，比高 【解析】 我国位于北半球，地磁场的竖直分量向下。根据右手定则可判断，无论飞机向什么方向飞，左方机翼的电势均高于右方机翼的电势。‎ 【答案】 AC 【例3】 如图所示，为使导体棒向纸外运动，应该使导体棒沿轨道向哪个方向运动？‎ 【解析】 受安培力向纸外运动，由左手定则可判断中电流方向应是由。‎ 再由右手定则可判断应向右运动。‎ 【答案】 向右