2022-2023年高考物理一轮复习 楞次定律的应用

楞次定律的应用\n一、楞次定律的重要结论1.“增反减同”法感应电流的磁场总要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”.\n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A.沿abcda流动B.沿dcbad流动C.先沿abcda流动,后沿dcbad流动D.先沿dcbad流动,后沿abcda流动解析由条形磁铁的磁场分布可知,线圈在位置Ⅱ时穿过闭合线圈的磁通量最小,为零,线圈从位置Ⅰ到位置Ⅱ,从下向上穿过线圈的磁通量在减少,线圈从位置Ⅱ到位置Ⅲ,从上向下穿过线圈的磁通量在增加,根据楞次定律可知感应电流的方向是abcda.√图1\n2.“来拒去留”法由于磁场与导体的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.口诀记为“来拒去留”.\n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2A.向右摆动B.向左摆动C.静止D.无法判定解析当磁铁突然向铜环运动时,穿过铜环的磁通量增加,为阻碍磁通量的增加,铜环远离磁铁向右摆动,故选A.√\n3.“增缩减扩”法就闭合电路的面积而言,收缩或扩张是为了阻碍穿过电路的原磁通量的变化.若穿过闭合电路的磁通量增加,面积有收缩趋势；若穿过闭合电路的磁通量减少,面积有扩张趋势.口诀记为“增缩减扩”.说明：此法只适用于回路中只有一个方向的磁感线的情况.\n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,在导轨上有两个可自由滑动的导体ab和cd.当载流直导线中的电流逐渐增大时,导体ab和cd的运动情况是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,相互远离解析由于在闭合回路abdc中,ab和cd电流方向相反,所以两导体运动方向一定相反,排除A、B；当载流直导线中的电流逐渐增大时,穿过闭合回路的磁通量增大,根据楞次定律,感应电流总是阻碍穿过回路的磁通量的变化,所以两导体相互靠近,减小面积,达到阻碍磁通量增大的目的.故选C.√图3\n4.“增离减靠”法当磁场变化且线圈回路可移动时,由于磁场增强使得穿过线圈回路的磁通量增加,线圈将通过远离磁体来阻碍磁通量增加；反之,由于磁场减弱使线圈中的磁通量减少时,线圈将靠近磁体来阻碍磁通量减少.口诀记为“增离减靠”.\n例4如图4所示,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,能观察到N向左运动的是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端移动时图4解析金属环N向左运动,说明穿过N的磁通量在减小,则线圈M中的电流在减小,只有选项C符合.√\n[学科素养]以上四种情况“殊途同归”,实质上都是以不同的方式阻碍磁通量的变化,拨开现象看本质,体现了“科学思维”的学科素养.\n二、“三定则一定律”的综合应用安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的适用场合及因果关系如下表：比较项目安培定则左手定则右手定则楞次定律适用场合判断电流周围的磁感线方向判断通电导线在磁场中所受的安培力方向判断导体切割磁感线时产生的感应电流方向判断回路中磁通量变化时产生的感应电流方向因果关系因电而生磁(I→B)因电而受力(I、B→F安)因动而生电(v、B→I感)因磁通量变而生电(ΔΦ→I感)综合运用这几个规律的关键是分清各个规律的适用场合,不能混淆.\n例5(多选)如图5所示装置中,cd杆光滑且原来静止.当ab杆做如下哪些运动时,cd杆将向右移动(导体棒切割磁感线速度越大,感应电流越大)图5A.向右匀速运动B.向右加速运动C.向左加速运动D.向左减速运动√√\n解析ab杆向右匀速运动,在ab杆中产生恒定的电流,该电流在线圈L1中产生恒定的磁场,在L2中不产生感应电流,所以cd杆不动,故A错误；ab杆向右加速运动,根据右手定则知,在ab杆上产生增大的由a到b的电流,根据安培定则,在L1中产生方向向上且增强的磁场,该磁场向下通过L2,由楞次定律,cd杆中的电流由c到d,根据左手定则,cd杆受到向右的安培力,向右运动,故B正确；同理可得C错误,D正确.\n[学科素养]本题通过对ab杆的各种运动情况进行分析,利用楞次定律或右手定则判断出ab杆中感应电流的方向,再利用安培定则确定L1、L2中磁场方向,然后利用楞次定律确定cd杆中电流方向,最后利用左手定则判断cd杆所受安培力方向,从而判断出cd杆的运动情况,这样的综合分析,较好地体现了物理“科学思维”的学科素养.\n1.(楞次定律的重要结论)如图6甲所示,有一闭合导线环,磁场方向垂直于环面向里,当磁感应强度随时间按如图乙所示规律变化时,顺着磁场方向看,导线环中感应电流的方向是A.一直顺时针B.一直逆时针C.先顺时针后逆时针D.先逆时针后顺时针解析由题图乙可知,0～t0内,穿过导线环的磁通量增加,由楞次定律的结论——“增反减同”可知,感应电流产生的磁场方向垂直环面向外,所以感应电流方向为逆时针；同理可得t0～2t0内感应电流方向为顺时针,D正确.√1234图6\n2.(楞次定律的重要结论)如图7所示,水平放置的光滑杆上套有A、B、C三个金属环,其中B接电源.在接通电源的瞬间,A、C两环A.都被B吸引B.都被B排斥C.A被吸引,C被排斥D.A被排斥,C被吸引解析在接通电源的瞬间,通过B环的电流从无到有,电流产生的磁场从无到有,穿过A、C两环的磁通量从无到有,A、C两环产生感应电流,由楞次定律可知,感应电流阻碍原磁通量的增加,A、C两环都被B环排斥而远离B环,故A、C、D错误,B正确.√图71234\n3.(楞次定律的重要结论)(多选)如图8所示,光滑固定导轨m、n水平放置,两根导体棒p、q平行放于导轨上,形成一个闭合回路,当一条形磁铁从高处下落接近回路时(不计空气阻力)A.p、q将互相靠拢B.p、q将互相远离C.磁铁下落的加速度仍为gD.磁铁下落的加速度小于g解析在磁铁下落接近回路的过程中,穿过回路的磁通量增加,根据楞次定律的结论——“增缩减扩”,可知p、q将互相靠拢；利用“来拒去留”可知磁铁受到向上的阻力,磁铁的加速度小于g,A、D正确.√图8√1234\n4.(“三定则一定律”的综合应用)(多选)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(导体切割磁感线速度越大,感应电流越大)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1234√√图9\n解析当PQ向右运动时,用右手定则可判定PQ中感应电流的方向是由Q→P,由安培定则可知穿过L1的磁场方向是自下而上的；若PQ向右加速运动,则穿过L1的磁通量增加,用楞次定律可以判断流过MN的感应电流是从N→M的,用左手定则可判定MN受到向左的安培力,将向左运动,选项A错误；若PQ向右减速运动,流过MN的感应电流方向、MN所受的安培力的方向均将反向,MN向右运动,所以选项C正确；同理可判断选项B正确,选项D错误.1234