2019-2020學(xué)年高中物理 第四章 電磁感應(yīng) 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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習(xí)題課 楞次定律的應(yīng)用 探究一 探究二 楞次定律的拓展應(yīng)用問題探究如圖所示 水平桌面上放一圓形金屬導(dǎo)體環(huán) 從導(dǎo)體環(huán)的中心上方釋放一條形磁鐵 在條形磁鐵向下靠近導(dǎo)體環(huán)的過程中 問 1 從上向下看導(dǎo)體環(huán)中的電流方向是逆時(shí)針還是順時(shí)針 2 導(dǎo)體環(huán)內(nèi)部感應(yīng)電流的磁感線方向與磁鐵磁場的方向相同還是相反 若磁鐵向上運(yùn)動(dòng)呢 3 磁鐵受到導(dǎo)體環(huán)的作用力向哪 若磁鐵向上運(yùn)動(dòng)呢 4 導(dǎo)體環(huán)有收縮的趨勢(shì)還是擴(kuò)張的趨勢(shì) 若磁鐵向上運(yùn)動(dòng)呢 5 導(dǎo)體環(huán)對(duì)桌面的壓力比重力大還是小 若磁鐵向上運(yùn)動(dòng)呢 6 磁鐵下落過程能量是如何轉(zhuǎn)化的 探究一 探究二 要點(diǎn)提示 1 逆時(shí)針 2 相反 相同 3 向上 向下 4 收縮 擴(kuò)張 5 比重力大 比重力小 6 重力勢(shì)能一部分轉(zhuǎn)化為磁鐵的動(dòng)能 一部分轉(zhuǎn)化為電能 探究一 探究二 知識(shí)歸納楞次定律的拓展楞次定律的主要內(nèi)容是研究引起感應(yīng)電流的磁場即原磁場和感應(yīng)電流的磁場二者之間的關(guān)系 根據(jù)這種關(guān)系可以得到如下推論 1 當(dāng)原磁場磁通量增加時(shí) 感應(yīng)電流的磁場與原磁場方向相反 當(dāng)原磁場磁通量減少時(shí) 感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相同 2 導(dǎo)體與磁場相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象時(shí) 產(chǎn)生的感應(yīng)電流的導(dǎo)體受到磁場的安培力 這個(gè)安培力會(huì) 阻礙 相對(duì)運(yùn)動(dòng) 3 當(dāng)閉合電路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生時(shí) 閉合電路的各部分導(dǎo)體就會(huì)受到安培力作用 會(huì)使閉合電路的面積有變化 或有變化趨勢(shì) 若原磁通量增加 則通過減小有效面積起到阻礙的作用 若原磁通量減少 則通過增大有效面積起到阻礙的作用 探究一 探究二 4 發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象時(shí) 還可能通過遠(yuǎn)離或靠近變化的磁場源來阻礙原磁通量的變化 即 若原磁通量增加 則通過遠(yuǎn)離磁場源起到阻礙的作用 若原磁通量減少 則通過靠近磁場源起到阻礙的作用 5 楞次定律中的 阻礙 是電磁感應(yīng)現(xiàn)象遵循能量守恒定律的必然結(jié)果 上述四種情況的記憶口訣為 增反減同 來拒去留 增縮減擴(kuò) 增離減靠 探究一 探究二 典例剖析 例題1 如圖所示 一水平放置的矩形閉合線框abcd在細(xì)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 都非常接近位置 這個(gè)過程中線框的感應(yīng)電流 A 沿abcd流動(dòng)B 沿dcba流動(dòng)C 先沿abcd流動(dòng) 后沿dcba流動(dòng)D 先沿dcba流動(dòng) 后沿abcd流動(dòng)解析 由條形磁鐵的磁場可知 線框在位置 時(shí)穿過閉合線框的磁通量最少 為零 線框從位置 到位置 從下向上穿過線框的磁通量在減少 線框從位置 到位置 從上向下穿過線框的磁通量在增加 根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流的方向是abcd 答案 A 探究一 探究二 本題應(yīng)用 增反減同 即可判斷 思路如下 探究一 探究二 例題2 如圖所示 一個(gè)閉合矩形金屬線圈A與一根絕緣輕桿B相連 輕桿上端O點(diǎn)是一個(gè)固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸 轉(zhuǎn)動(dòng)軸與線圈平面垂直 線圈靜止時(shí)恰位于蹄形磁鐵的正中 線圈平面與磁感線垂直 現(xiàn)使線圈左右擺動(dòng) 在擺動(dòng)過程中 線圈所受磁場力的方向是 A 向左擺動(dòng)過程中 受力方向向左 向右擺動(dòng)過程中 受力方向向右B 向左擺動(dòng)過程中 受力方向向右 向右擺動(dòng)過程中 受力方向向左C 向左擺動(dòng)過程中 受力方向先向左后向右 向右擺動(dòng)過程中 受力方向先向右后向左D 向左擺動(dòng)過程中 受力方向先向右后向左 向右擺動(dòng)過程中 受力方向先向左后向右 探究一 探究二 解析 感應(yīng)電流是由磁通量的變化引起的 而這個(gè)磁通量的變化是由于線圈和磁場的相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起的 故磁通量變化也就是阻礙線圈和磁場的相對(duì)運(yùn)動(dòng) 為了阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng) 磁場對(duì)線圈的作用力方向一定和相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反 即線圈向左擺動(dòng)時(shí) 受力方向向右 向右擺動(dòng)時(shí) 受力方向向左 答案 B本題應(yīng)用 來拒去留 即可判斷 思路如下 探究一 探究二 例題3 如圖所示 光滑固定金屬導(dǎo)軌M N水平放置 兩根導(dǎo)體棒P Q平行放在導(dǎo)軌上 形成閉合回路 當(dāng)一條形磁鐵從上方向下迅速接近回路時(shí) 可動(dòng)的兩導(dǎo)體棒P Q將 A 保持不動(dòng)B 相互遠(yuǎn)離C 相互靠近D 無法判斷解析 四根導(dǎo)體組成閉合回路 當(dāng)磁鐵迅速接近回路時(shí) 穿過回路的磁通量增加 閉合回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流 感應(yīng)電流將阻礙原磁通量的增加 回路面積減小 得到的結(jié)論是P Q相互靠近 選項(xiàng)C正確 答案 C 探究一 探究二 本題應(yīng)用 增縮減擴(kuò) 即可判斷 思路如下 探究一 探究二 例題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(dòng) M連接在如圖所示的電路中 其中R為滑動(dòng)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(cè)到N向左運(yùn)動(dòng)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(dòng)時(shí)D 在S已向a閉合的情況下 將R的滑片向d端移動(dòng)時(shí)解析 金屬環(huán)N向左運(yùn)動(dòng) 說明穿過N的磁通量在減少 說明線圈M中的電流在減少 只有選項(xiàng)C符合 答案 C 探究一 探究二 本題應(yīng)用 增離減靠 即可判斷 思路如下 探究一 探究二 三定則一定律 的綜合應(yīng)用問題探究如圖所示裝置中 線圈M和線圈N繞在同一個(gè)鐵芯上 分別與兩水平光滑導(dǎo)軌相連接 cd桿光滑且原來靜止在水平導(dǎo)軌上 當(dāng)ab桿由靜止向右加速運(yùn)動(dòng)時(shí) cd桿將向哪移動(dòng) 探究一 探究二 要點(diǎn)提示 向右運(yùn)動(dòng) 判斷方法如下 探究一 探究二 知識(shí)歸納安培定則 左手定則 右手定則 楞次定律的適用范圍及因果關(guān)系的比較 探究一 探究二 左手定則 右手定則和安培定則有時(shí)容易混淆 有人從判斷的結(jié)果加以區(qū)分 總結(jié)為左判 力 右判 電 安培定則 磁感線 探究一 探究二 典例剖析 例題5 如圖所示 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)軌上向右加速滑動(dòng)時(shí) 正對(duì)電磁鐵A的圓形金屬環(huán)B中 說明 導(dǎo)體棒切割磁感線速度越大 感應(yīng)電流越大 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(dòng) 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的磁場方向向左 且大小逐漸增強(qiáng) 根據(jù)楞次定律知 B環(huán)中的感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向向右 B被A排斥 D正確 A B C錯(cuò)誤 答案 D 探究一 探究二 抓因?qū)す?區(qū)別 三定則一定律 區(qū)別 三定則一定律 的關(guān)鍵是抓住其中的 因果 關(guān)系 才能選擇正確的規(guī)律處理問題 探究一 探究二 變式訓(xùn)練如圖所示 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 當(dāng)PQ在外力的作用下運(yùn)動(dòng)時(shí) MN在磁場力的作用下向右運(yùn)動(dòng) 說明 金屬棒切割磁感線的速度越大 感應(yīng)電流越大 則PQ所做的運(yùn)動(dòng)可能是 A 向右加速運(yùn)動(dòng)B 向左勻速運(yùn)動(dòng)C 向右減速運(yùn)動(dòng)D 向左減速運(yùn)動(dòng) 探究一 探究二 解析 當(dāng)PQ向右運(yùn)動(dòng)時(shí) 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(yùn)動(dòng) 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)電流方向是從N M的 用左手定則可判定MN受到向左的安培力 將向左運(yùn)動(dòng) A項(xiàng)錯(cuò)誤 若PQ向右減速運(yùn)動(dòng) 流過MN的感應(yīng)電流方向 感應(yīng)電流所受的安培力的方向均將反向 MN向右運(yùn)動(dòng) 所以C項(xiàng)正確 同理可判斷D項(xiàng)錯(cuò)誤 PQ勻速時(shí) MN中無感應(yīng)電流 MN不受安培力 B項(xiàng)錯(cuò)誤 答案 C 1 2 3 1 如圖所示 當(dāng)磁鐵突然向銅環(huán)運(yùn)動(dòng)時(shí) 銅環(huán)的運(yùn)動(dòng)情況是 A 向右擺動(dòng)B 向左擺動(dòng)C 靜止D 無法判定 1 3 解析 本題可用兩種方法來解決 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(yùn)動(dòng)時(shí) 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(yùn)動(dòng)時(shí) 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(duì)象 由左手定則確定兩段電流元的受力 由此可推斷出整個(gè)銅環(huán)所受合力向右 則A選項(xiàng)正確 方法2 等效法 磁鐵向右運(yùn)動(dòng) 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 1 2 3 2 如圖所示 ab是一個(gè)可以繞垂直于紙面的軸O轉(zhuǎn)動(dòng)的閉合矩形導(dǎo)體線圈 當(dāng)滑動(dòng)變阻器R的滑片P自左向右滑動(dòng)過程中 線圈ab將 A 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) 但因電源的極性不明 無法確定轉(zhuǎn)動(dòng)的方向解析 當(dāng)P向右滑動(dòng)時(shí) 電路中電阻減小 電流增大 穿過線圈ab的磁通量增大 根據(jù)楞次定律判斷 線圈ab將順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) C正確 答案 C 1 2 3 3 如圖所示 圓環(huán)形導(dǎo)體線圈a平放在水平桌面上 在a的正上方固定一豎直螺線管b 二者豎直軸線重合 螺線管與電源和滑動(dòng)變阻器連接成如圖所示的電路 若將滑動(dòng)變阻器的滑片P向上滑動(dòng) 下面說法中正確的是 A 穿過線圈a的磁通量變大B 線圈a有收縮的趨勢(shì)C 線圈a中將產(chǎn)生俯視順時(shí)針方向的感應(yīng)電流D 線圈a對(duì)水平桌面的壓力FN將增大解析 P向上滑動(dòng) 回路電阻增大 電流減小 磁場減弱 穿過線圈a的磁通量變小 根據(jù)楞次定律 線圈a面積有增大趨勢(shì) A B錯(cuò)誤 由于線圈a中磁通量減小 根據(jù)楞次定律知線圈a中感應(yīng)電流應(yīng)為俯視順時(shí)針方向 C正確 由于線圈a中磁通量減小 根據(jù)楞次定律 線圈a有阻礙磁通量減小的趨勢(shì) 可知線圈a對(duì)水平桌面的壓力FN減小 D錯(cuò)誤 答案 C