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人教版 (2019)选择性必修 第二册第二章 电磁感应1 楞次定律习题课件ppt
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这是一份人教版 (2019)选择性必修 第二册第二章 电磁感应1 楞次定律习题课件ppt，共29页。PPT课件主要包含了探究一，探究二，随堂检测，答案A等内容，欢迎下载使用。
楞次定律的拓展应用情境探究如图所示,水平桌面上放一圆形金属导体环,从导体环的中心上方释放一条形磁铁,在条形磁铁向下靠近导体环的过程中,问:(1)从上向下看导体环中的电流方向是逆时针还是顺时针?(2)导体环内部感应电流的磁感线方向与磁铁磁场的方向相同还是相反?若磁铁向上运动呢?(3)磁铁受到导体环的作用力向哪?若磁铁向上运动呢?(4)导体环有收缩的趋势还是扩张的趋势?若磁铁向上运动呢?(5)导体环对桌面的压力比重力大还是小?若磁铁向上运动呢?(6)磁铁下落过程能量是如何转化的?
要点提示:(1)逆时针;(2)相反,相同;(3)向上,向下;(4)收缩,扩张;(5)比重力大,比重力小;(6)重力势能一部分转化为磁铁的动能,一部分转化为导体环的电能。
知识归纳楞次定律的拓展楞次定律的主要内容是研究引起感应电流的磁场即原磁场和感应电流的磁场二者之间的关系,根据这种关系可以得到如下推论:(1)当原磁场磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场方向相反。当原磁场磁通量减少时,感应电流的磁场与原磁场方向相同。(2)导体与磁场相对运动产生电磁感应现象时,产生感应电流的导体受到磁场的安培力,这个安培力会“阻碍”相对运动。(3)当闭合电路中有感应电流产生时,闭合电路的各部分导体就会受到安培力作用,会使闭合电路的面积有变化(或有变化趋势)。若原磁通量增加,则通过减小有效面积起到阻碍的作用。若原磁通量减少,则通过增大有效面积起到阻碍的作用。
(4)发生电磁感应现象时,还可能通过远离或靠近变化的磁场源来阻碍原磁通量的变化,即:若原磁通量增加,则通过远离磁场源起到阻碍的作用;若原磁通量减少,则通过靠近磁场源起到阻碍的作用。(5)楞次定律中的“阻碍”是电磁感应现象遵循能量守恒定律的必然结果。
上述四种情况的记忆口诀为“增反减同”“来拒去留”“增缩减扩”“增离减靠”。
实例引导例1 如图所示,一水平放置的矩形闭合线框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都非常接近位置Ⅱ,这个过程中线框的感应电流( )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
解析:由条形磁铁的磁场可知,线框在位置Ⅱ时穿过闭合线框的磁通量最少,为零,线框从位置Ⅰ到位置Ⅱ,从下向上穿过线框的磁通量在减少,线框从位置Ⅱ到位置Ⅲ,从上向下穿过线框的磁通量在增加,根据楞次定律可知感应电流的方向是abcd。答案:A
规律方法 本题应用“增反减同”即可判断。思路如下:
例2 如图所示,一个闭合矩形金属线圈A与一根绝缘轻杆B相连,轻杆上端O点是一个固定转动轴,转动轴与线圈平面垂直,线圈静止时恰位于蹄形磁铁的正中,线圈平面与磁感线垂直。现使线圈左右摆动,在摆动过程中,线圈所受磁场力的方向是( )A.向左摆动过程中,受力方向向左;向右摆动过程中,受力方向向右B.向左摆动过程中,受力方向向右;向右摆动过程中,受力方向向左C.向左摆动过程中,受力方向先向左后向右;向右摆动过程中,受力方向先向右后向左D.向左摆动过程中,受力方向先向右后向左;向右摆动过程中,受力方向先向左后向右
解析:感应电流是由磁通量的变化引起的,而这个磁通量的变化是由于线圈和磁场的相对运动引起的,故磁通量变化阻碍线圈和磁场的相对运动。为了阻碍相对运动,磁场对线圈的作用力方向一定和相对运动方向相反,即线圈向左摆动时,受力方向向右,向右摆动时,受力方向向左。答案:B
规律方法 本题应用“来拒去留”即可判断。思路如下:
例3 如图所示,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( )A.保持不动 B.相互远离C.相互靠近 D.无法判断
解析:四根导体组成闭合回路,当磁铁迅速接近回路时,穿过回路的磁通量增加,闭合回路中产生感应电流,感应电流将阻碍原磁通量的增加,回路面积减小,得到的结论是P、Q相互靠近,选项C正确。答案:C
规律方法 本题应用“增缩减扩”即可判断。思路如下:
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( )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
解析:金属环N向左运动,说明穿过N的磁通量在减少,说明线圈M中的电流在减少,只有选项C符合。答案:C
规律方法 本题应用“增离减靠”即可判断。思路如下:
“三定则一定律”的综合应用情境探究如图所示装置中,线圈M和线圈N绕在同一个铁芯上,分别与两水平光滑导轨相连接,cd杆光滑且原来静止在水平导轨上,当ab杆由静止向右加速运动时,cd杆将向哪移动?
要点提示:向右运动,判断方法如下:
知识归纳安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的适用范围及因果关系的比较
左手定则、右手定则和安培定则有时容易混淆,有人从判断的结果加以区分,总结为左判“力”,右判“电”,安培定则“磁感线”。
实例引导例5 如图所示,导轨间的磁场方向垂直于纸面向里,当导线MN在导轨上向右加速滑动时,正对电磁铁A的圆形金属环B中(说明:导体棒切割磁感线速度越大,感应电流越大)( )A.有感应电流,且B被A吸引B.无感应电流C.可能有,也可能没有感应电流D.有感应电流,且B被A排斥
解析:MN向右加速滑动,根据右手定则,MN中的电流方向从N→M,且大小在逐渐变大,根据安培定则知,电磁铁A的磁场方向向左,且大小逐渐增强,根据楞次定律知,B环中的感应电流产生的磁场方向向右,B被A排斥,D正确,A、B、C错误。答案:D
规律方法 “抓因寻果法”区别“三定则一定律”:区别“三定则一定律”的关键是抓住其中的“因果”关系,这样才能选择正确的规律处理问题。
变式训练如图所示,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(说明:金属棒切割磁感线的速度越大,感应电流越大),则PQ所做的运动可能是( )A.向右加速运动 B.向左匀速运动C.向右减速运动D.向左减速运动
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的感应电流方向是N→M,用左手定则可判定MN受到向左的安培力,将向左运动,A项错误;若PQ向右减速运动,流过MN的感应电流方向、感应电流所受的安培力的方向均将反向,MN向右运动,所以C项正确;同理可判断D项错误;PQ匀速运动时,MN中无感应电流,MN不受安培力,B项错误。答案:C
1.如图所示,当磁铁突然向铜环运动时,铜环的运动情况是( )A.向右摆动B.向左摆动C.静止D.无法判定
解析:本题可用两种方法来解决:方法1:画出磁铁的磁感线分布,如图甲所示,当磁铁向铜环运动时,穿过铜环的磁通量增加,由楞次定律判断出铜环中的感应电流方向如图甲所示。分析铜环受安培力作用而运动时,可把铜环中的电流等效为多段直线电流元。取上、下两小段电流元作为研究对象。由左手定则确定两段电流元的受力,由此可推断出整个铜环所受合力向右,则A选项正确。
方法2(等效法):磁铁向右运动,使铜环产生的感应电流产生的磁场可等效为图乙所示的条形磁铁,两磁铁有排斥作用,故A正确。
2.如图所示,ab是一个可以绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导体线圈,在滑动变阻器R的滑片P自左向右滑动过程中,线圈ab将( )A.静止不动B.逆时针转动C.顺时针转动D.发生转动,但因电源的极性不明,无法确定转动的方向
解析:当P向右滑动时,电路中电阻减小,电流增大,穿过线圈ab的磁通量增大,根据楞次定律判断,线圈ab将顺时针转动,C正确。答案:C
3.如图所示,圆环形导体线圈a平放在水平桌面上,在a的正上方固定一竖直螺线管b,二者竖直轴线重合,螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路。若将滑动变阻器的滑片P向上滑动,下面说法中正确的是( )A.穿过线圈a的磁通量变大B.线圈a有收缩的趋势C.线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流D.线圈a对水平桌面的压力FN将增大
解析:P向上滑动,回路电阻增大,电流减小,磁场减弱,穿过线圈a的磁通量变小,根据楞次定律,线圈a面积有增大的趋势,A、B错误;由于线圈a中磁通量减小,根据楞次定律知线圈a中感应电流应为俯视顺时针方向,C正确;由于线圈a中磁通量减小,根据楞次定律,线圈a有阻碍磁通量减小的趋势,可知线圈a对水平桌面的压力FN减小,D错误。答案:C
4.如图所示,在一水平、固定的闭合导体圆环上方,有一条形磁铁(N极朝上,S极朝下)由静止开始下落,磁铁从圆环中穿过且不与圆环接触。关于圆环中感应电流的方向(从上向下看),下列说法正确的是( )A.总是顺时针B.总是逆时针C.先顺时针后逆时针D.先逆时针后顺时针
解析:取导体圆环为研究对象,磁铁下落过程中原磁场方向是向上的,穿过圆环的磁通量先增加后减少,由楞次定律可判断出选项C正确。答案:C
楞次定律的拓展应用情境探究如图所示,水平桌面上放一圆形金属导体环,从导体环的中心上方释放一条形磁铁,在条形磁铁向下靠近导体环的过程中,问:(1)从上向下看导体环中的电流方向是逆时针还是顺时针?(2)导体环内部感应电流的磁感线方向与磁铁磁场的方向相同还是相反?若磁铁向上运动呢?(3)磁铁受到导体环的作用力向哪?若磁铁向上运动呢?(4)导体环有收缩的趋势还是扩张的趋势?若磁铁向上运动呢?(5)导体环对桌面的压力比重力大还是小?若磁铁向上运动呢?(6)磁铁下落过程能量是如何转化的?
要点提示:(1)逆时针;(2)相反,相同;(3)向上,向下;(4)收缩,扩张;(5)比重力大,比重力小;(6)重力势能一部分转化为磁铁的动能,一部分转化为导体环的电能。
知识归纳楞次定律的拓展楞次定律的主要内容是研究引起感应电流的磁场即原磁场和感应电流的磁场二者之间的关系,根据这种关系可以得到如下推论:(1)当原磁场磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场方向相反。当原磁场磁通量减少时,感应电流的磁场与原磁场方向相同。(2)导体与磁场相对运动产生电磁感应现象时,产生感应电流的导体受到磁场的安培力,这个安培力会“阻碍”相对运动。(3)当闭合电路中有感应电流产生时,闭合电路的各部分导体就会受到安培力作用,会使闭合电路的面积有变化(或有变化趋势)。若原磁通量增加,则通过减小有效面积起到阻碍的作用。若原磁通量减少,则通过增大有效面积起到阻碍的作用。
(4)发生电磁感应现象时,还可能通过远离或靠近变化的磁场源来阻碍原磁通量的变化,即:若原磁通量增加,则通过远离磁场源起到阻碍的作用;若原磁通量减少,则通过靠近磁场源起到阻碍的作用。(5)楞次定律中的“阻碍”是电磁感应现象遵循能量守恒定律的必然结果。
上述四种情况的记忆口诀为“增反减同”“来拒去留”“增缩减扩”“增离减靠”。
实例引导例1 如图所示,一水平放置的矩形闭合线框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都非常接近位置Ⅱ,这个过程中线框的感应电流( )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
解析:由条形磁铁的磁场可知,线框在位置Ⅱ时穿过闭合线框的磁通量最少,为零,线框从位置Ⅰ到位置Ⅱ,从下向上穿过线框的磁通量在减少,线框从位置Ⅱ到位置Ⅲ,从上向下穿过线框的磁通量在增加,根据楞次定律可知感应电流的方向是abcd。答案:A
规律方法 本题应用“增反减同”即可判断。思路如下:
例2 如图所示,一个闭合矩形金属线圈A与一根绝缘轻杆B相连,轻杆上端O点是一个固定转动轴,转动轴与线圈平面垂直,线圈静止时恰位于蹄形磁铁的正中,线圈平面与磁感线垂直。现使线圈左右摆动,在摆动过程中,线圈所受磁场力的方向是( )A.向左摆动过程中,受力方向向左;向右摆动过程中,受力方向向右B.向左摆动过程中,受力方向向右;向右摆动过程中,受力方向向左C.向左摆动过程中,受力方向先向左后向右;向右摆动过程中,受力方向先向右后向左D.向左摆动过程中,受力方向先向右后向左;向右摆动过程中,受力方向先向左后向右
解析:感应电流是由磁通量的变化引起的,而这个磁通量的变化是由于线圈和磁场的相对运动引起的,故磁通量变化阻碍线圈和磁场的相对运动。为了阻碍相对运动,磁场对线圈的作用力方向一定和相对运动方向相反,即线圈向左摆动时,受力方向向右,向右摆动时,受力方向向左。答案:B
规律方法 本题应用“来拒去留”即可判断。思路如下:
例3 如图所示,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( )A.保持不动 B.相互远离C.相互靠近 D.无法判断
解析:四根导体组成闭合回路,当磁铁迅速接近回路时,穿过回路的磁通量增加,闭合回路中产生感应电流,感应电流将阻碍原磁通量的增加,回路面积减小,得到的结论是P、Q相互靠近,选项C正确。答案:C
规律方法 本题应用“增缩减扩”即可判断。思路如下:
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( )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
解析:金属环N向左运动,说明穿过N的磁通量在减少,说明线圈M中的电流在减少,只有选项C符合。答案:C
规律方法 本题应用“增离减靠”即可判断。思路如下:
“三定则一定律”的综合应用情境探究如图所示装置中,线圈M和线圈N绕在同一个铁芯上,分别与两水平光滑导轨相连接,cd杆光滑且原来静止在水平导轨上,当ab杆由静止向右加速运动时,cd杆将向哪移动?
要点提示:向右运动,判断方法如下:
知识归纳安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的适用范围及因果关系的比较
左手定则、右手定则和安培定则有时容易混淆,有人从判断的结果加以区分,总结为左判“力”,右判“电”,安培定则“磁感线”。
实例引导例5 如图所示,导轨间的磁场方向垂直于纸面向里,当导线MN在导轨上向右加速滑动时,正对电磁铁A的圆形金属环B中(说明:导体棒切割磁感线速度越大,感应电流越大)( )A.有感应电流,且B被A吸引B.无感应电流C.可能有,也可能没有感应电流D.有感应电流,且B被A排斥
解析:MN向右加速滑动,根据右手定则,MN中的电流方向从N→M,且大小在逐渐变大,根据安培定则知,电磁铁A的磁场方向向左,且大小逐渐增强,根据楞次定律知,B环中的感应电流产生的磁场方向向右,B被A排斥,D正确,A、B、C错误。答案:D
规律方法 “抓因寻果法”区别“三定则一定律”:区别“三定则一定律”的关键是抓住其中的“因果”关系,这样才能选择正确的规律处理问题。
变式训练如图所示,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(说明:金属棒切割磁感线的速度越大,感应电流越大),则PQ所做的运动可能是( )A.向右加速运动 B.向左匀速运动C.向右减速运动D.向左减速运动
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的感应电流方向是N→M,用左手定则可判定MN受到向左的安培力,将向左运动,A项错误;若PQ向右减速运动,流过MN的感应电流方向、感应电流所受的安培力的方向均将反向,MN向右运动,所以C项正确;同理可判断D项错误;PQ匀速运动时,MN中无感应电流,MN不受安培力,B项错误。答案:C
1.如图所示,当磁铁突然向铜环运动时,铜环的运动情况是( )A.向右摆动B.向左摆动C.静止D.无法判定
解析:本题可用两种方法来解决:方法1:画出磁铁的磁感线分布,如图甲所示,当磁铁向铜环运动时,穿过铜环的磁通量增加,由楞次定律判断出铜环中的感应电流方向如图甲所示。分析铜环受安培力作用而运动时,可把铜环中的电流等效为多段直线电流元。取上、下两小段电流元作为研究对象。由左手定则确定两段电流元的受力,由此可推断出整个铜环所受合力向右,则A选项正确。
方法2(等效法):磁铁向右运动,使铜环产生的感应电流产生的磁场可等效为图乙所示的条形磁铁,两磁铁有排斥作用,故A正确。
2.如图所示,ab是一个可以绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导体线圈,在滑动变阻器R的滑片P自左向右滑动过程中,线圈ab将( )A.静止不动B.逆时针转动C.顺时针转动D.发生转动,但因电源的极性不明,无法确定转动的方向
解析:当P向右滑动时,电路中电阻减小,电流增大,穿过线圈ab的磁通量增大,根据楞次定律判断,线圈ab将顺时针转动,C正确。答案:C
3.如图所示,圆环形导体线圈a平放在水平桌面上,在a的正上方固定一竖直螺线管b,二者竖直轴线重合,螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路。若将滑动变阻器的滑片P向上滑动,下面说法中正确的是( )A.穿过线圈a的磁通量变大B.线圈a有收缩的趋势C.线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流D.线圈a对水平桌面的压力FN将增大
解析:P向上滑动,回路电阻增大,电流减小,磁场减弱,穿过线圈a的磁通量变小,根据楞次定律,线圈a面积有增大的趋势,A、B错误;由于线圈a中磁通量减小,根据楞次定律知线圈a中感应电流应为俯视顺时针方向,C正确;由于线圈a中磁通量减小,根据楞次定律,线圈a有阻碍磁通量减小的趋势,可知线圈a对水平桌面的压力FN减小,D错误。答案:C
4.如图所示,在一水平、固定的闭合导体圆环上方,有一条形磁铁(N极朝上,S极朝下)由静止开始下落,磁铁从圆环中穿过且不与圆环接触。关于圆环中感应电流的方向(从上向下看),下列说法正确的是( )A.总是顺时针B.总是逆时针C.先顺时针后逆时针D.先逆时针后顺时针
解析:取导体圆环为研究对象,磁铁下落过程中原磁场方向是向上的,穿过圆环的磁通量先增加后减少,由楞次定律可判断出选项C正确。答案:C
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