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- 2021-05-24 发布
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4.3 习题课:楞次定律的应用
【学习目标】
1.学习应用楞次定律的推论判断感应电流的方向.
2.理解安培定则、左手定则、右手定则和楞次定律的区别.
一、增反减同法
感应电流的磁场,总是阻碍引起感应电流的磁通量(原磁场磁通量)的变化.
(1)当原磁场磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反,
(2)当原磁场磁通量减少时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同.
口诀记为“增反减同”.
例1 如图1所示,一水平放置的矩形闭合线圈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,由图中位置Ⅰ经过位置Ⅱ到位置Ⅲ,位置Ⅰ和位置Ⅲ都很接近位置Ⅱ,这个过程中线圈的感应电流 ( )
图1
A.沿abcd流动 B.沿dcba流动
C.先沿abcd流动,后沿dcba流动 D.先沿dcba流动,后沿abcd流动
二、来拒去留法
导体与磁场相对运动产生电磁感应现象时,产生的感应电流与磁场间有力的作用,这种力的作用会“阻碍”相对运动,简称口诀“来拒去留”.
例2 如图2所示,当磁铁突然向铜环运动时,铜环的运动情况是( )
图2
A.向右摆动 B.向左摆动
C.静止 D.无法判定
三、增缩减扩法
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.
(2)若原磁通量减小,则通过增大有效面积起到阻碍的作用.
口诀记为“增缩减扩”.
注意:本方法适用于磁感线单方向穿过闭合回路的情况.
例3 如图3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 ( )
图3
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
四、增离减靠法
发生电磁感应现象时,通过什么方式来“阻碍”原磁通量的变化要根据具体情况而定.可能是阻碍导体的相对运动,也可能是改变线圈的有效面积,还可能是通过远离或靠近变化的磁场源来阻碍原磁通量的变化.即:(1)若原磁通量增加,则通过远离磁场源起到阻碍的作用.(2)若原磁通量减小,则通过靠近磁场源起到阻碍的作用.
口诀记为“增离减靠”.
例4
一长直铁芯上绕有一固定线圈M,铁芯右端与一木质圆柱密接,木质圆柱上套有一闭合金属环N,N可在木质圆柱上无摩擦移动,M连接在如图4所示的电路中,其中R为滑动变阻器,E1和E2为直流电源,S为单刀双掷开关,下列情况中,可观测到N向左运动的是 ( )
图4
A.在S断开的情况下,S向a闭合的瞬间
B.在S断开的情况下,S向b闭合的瞬间
C.在S已向a闭合的情况下,将R的滑片向c端移动时
D.在S已向a闭合的情况下,将R的滑片向d端移动时
五、安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的区别运用
1.右手定则是楞次定律的特殊情况
(1)楞次定律的研究对象为整个闭合导体回路,适用于磁通量变化引起感应电流的各种情况.
(2)右手定则的研究对象为闭合导体回路的一部分,适用于一段导线在磁场中做切割磁感线运动.
2.区别安培定则、左手定则、右手定则的关键是抓住因果关系
(1)因电而生磁(I→B)→安培定则.(判断电流周围磁感线的方向)
(2)因动而生电(v、B→I感)→右手定则.(导体切割磁感线产生感应电流)
(3)因电而受力(I、B→F安)→左手定则.(磁场对电流有作用力)
例5 如图5所示,导轨间的磁场方向垂直于纸面向里.圆形金属环B正对电磁铁A,当导线MN在导轨上向右加速滑动时,下列说法正确的是( )
图5
A.MN中电流方向N→M,B被A吸引
B.MN中电流方向N→M,B被A排斥
C.MN中电流方向M→N,B被A吸引
D.MN中电流方向M→N,B被A排斥
1.(来拒去留法)如图6所示,甲是闭合铜线框,乙是有缺口的铜线框,丙是闭合的塑料线框,它们的正下方都放置一薄强磁铁,现将甲、乙、丙拿至相同高度H处同时释放(各线框下落过程中不翻转),则以下说法正确的是( )
图6
A.三者同时落地 B.甲、乙同时落地,丙后落地
C.甲、丙同时落地,乙后落地 D.乙、丙同时落地,甲后落地
2.(增缩减扩及来拒去留法)如图7所示,水平桌面上放有一个闭合铝环,在铝环轴线上方有一个条形磁铁.当条形磁铁沿轴线竖直向下迅速移动时,下列判断正确的是 ( )
图7
A.铝环有收缩趋势,对桌面压力减小
B.铝环有收缩趋势,对桌面压力增大
C.铝环有扩张趋势,对桌面压力减小
D.铝环有扩张趋势,对桌面压力增大
3.(增离减靠法)如图8是某电磁冲击钻的原理图,若突然发现钻头M向右运动,则可能是( )
图8
A.开关S闭合瞬间
B.开关S由闭合到断开的瞬间
C.开关S已经是闭合的,滑动变阻器滑片P向左迅速滑动
D.开关S已经是闭合的,滑动变阻器滑片P向右迅速滑动
4.(安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的区别运用)如图9所示,水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN,当PQ在外力的作用下运动时,MN在磁场力的作用下向右运动,则PQ所做的运动可能是( )
图9
A.向右加速运动 B.向左加速运动
C.向右减速运动 D.向左减速运动
题组一 来拒去留法
1.如图1所示,线圈两端与电阻相连构成闭合回路,在线圈上方有一竖直放置的条形磁铁,磁铁的N极朝下.在磁铁的N极向下靠近线圈的过程中 ( )
图1
A.通过电阻的感应电流方向由a到b,线圈与磁铁相互排斥
B.通过电阻的感应电流方向由b到a,线圈与磁铁相互排斥
C.通过电阻的感应电流方向由a到b,线圈与磁铁相互吸引
D.通过电阻的感应电流方向由b到a,线圈与磁铁相互吸引
2.如图2所示,一质量为m的条形磁铁用细线悬挂在天花板上,细线从一水平金属圆环中穿过.现将环从位置Ⅰ释放,经过磁铁到达位置Ⅱ,设环经过磁铁上端和下端附近时细线的张力分别为FT1和FT2,重力加速度大小为g,则 ( )
图2
A.FT1>mg,FT2>mg B.FT1<mg,FT2<mg
C.FT1>mg,FT2<mg D.FT1<mg,FT2>mg
3.如图3所示,粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈.当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线AB正上方快速经过时,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 ( )
图3
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
4.如图4所示,两个相同的轻质铝环套在一根水平光滑绝缘杆上,当一条形磁铁向左运动靠近两环时,两环的运动情况是 ( )
图4
A.同时向左运动,间距变大 B.同时向左运动,间距变小
C.同时向右运动,间距变小 D.同时向右运动,间距变大
题组二 增缩减扩法
5.如图5所示,匀强磁场垂直于软导线回路平面,由于磁场发生变化,回路变为圆形.则磁场( )
图5
A.逐渐增强,方向向外 B.逐渐增强,方向向里
C.逐渐减弱,方向向外 D.逐渐减弱,方向向里
6.如图6所示,在水平面上有一固定的导轨,导轨为U形金属框架,框架上放置一金属杆ab,不计摩擦,在竖直方向上有匀强磁场,则( )
图6
A.若磁场方向竖直向上并增强时,杆ab将向右移动
B.若磁场方向竖直向上并减弱时,杆ab将向右移动
C.若磁场方向竖直向下并增强时,杆ab将向右移动
D.若磁场方向竖直向下并减弱时,杆ab将向右移动
7.如图7所示,光滑固定金属导轨M、N水平放置,两根导体棒P、Q平行放在导轨上,形成闭合回路.当一条形磁铁从上方向下迅速接近回路时,可动的两导体棒P、Q将
图7
A.保持不动 B.相互远离 C.相互靠近 D.无法判断
8.如图8所示,ab是一个可绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导线框,当滑动变阻器R的滑片自左向右滑动时,线框ab的运动情况是( )
图8
A.保持静止不动 B.逆时针转动
C.顺时针转动 D.发生转动,但电源极性不明,无法确定转动的方向
题组三 增离减靠法
9.如图9所示,一个有弹性的金属线圈被一根橡皮绳吊于通电直导线的正下方,直导线与线圈在同一竖直面内,当通电直导线中电流增大时,弹性线圈的面积S和橡皮绳的长度l将( )
图9
A.S增大,l变长 B.S减小,l变短 C.S增大,l变短 D.S减小,l变长
10.如图10所示,A为水平放置的胶木圆盘,在其侧面均匀分布着负电荷,在A的正上方用绝缘丝线悬挂一个金属圆环B,使B的环面水平且与圆盘面平行,其轴线与胶木盘A的轴线OO′重合,现使胶木盘A由静止开始绕其轴线OO′按箭头所示方向加速转动,则 ( )
图10
A.金属环B的面积有扩大的趋势,丝线受到的拉力增大
B.金属环B的面积有缩小的趋势,丝线受到的拉力减小
C.金属环B的面积有扩大的趋势,丝线受到的拉力减小
D.金属环B的面积有缩小的趋势,丝线受到的拉力增大
11.如图11所示,通电螺线管两侧各悬挂一个小铜环,铜环平面与螺线管截面平行,当开关S接通瞬间,两铜环的运动情况是 ( )
图11
A.同时向两侧推开 B.同时向螺线管靠拢
C.一个被推开,一个被吸引,但因电流正负极未知,无法具体判断
D.同时被推开或同时向螺线管靠拢,但因电源正负极未知,无法具体判断
题组四 安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的区别运用
12.如图12甲所示,长直导线与闭合金属线框位于同一平面内,长直导线中的电流i随时间t的变化关系如图乙所示.在0~时间内,直导线中电流向上,则在~T时间内,线框中感应电流的方向与所受安培力方向是 ( )
图12
A.感应电流方向为顺时针,线框所受安培力的合力方向向左
B.感应电流方向为逆时针,线框所受安培力的合力方向向右
C.感应电流方向为顺时针,线框所受安培力的合力方向向右
D.感应电流方向为逆时针,线框所受安培力的合力方向向左
13.如图13所示,在匀强磁场中放有平行铜导轨,它与大线圈M相连接,要使小导线圈N获得顺时针方向的感应电流,则放在导轨上的金属棒ab的运动情况(两线圈共面放置)是 ( )
图13
A.向右匀速运动 B.向左加速运动
C.向右减速运动 D.向右加速运动