2019屆高考物理一輪復習 熱點題型 專題4.2 楞次定律的理解及應用學案.doc

專題4.2 楞次定律的理解及應用 1. 楞次定律中“阻礙”的含義 楞次定律中“阻礙”的含義可以推廣為：感應電流的效果總是阻礙引起感應電流的原因，列表說明如下： 內容 例證 阻礙原磁通量變化—“增反減同” 阻礙相對運動——“來拒去留” 使回路面積有擴大或縮小的趨勢——“增縮減擴” 阻礙原電流的變化——“增反減同” 2. 利用楞次定律判斷感應電流的方向 題型1 楞次定律的理解及應用 【典例1】大小不等的兩導電圓環(huán)P、Q均固定于水平桌面，Q環(huán)位于P環(huán)內。在兩環(huán)間的范圍內存在方向豎直向下、大小隨時間均勻增強的勻強磁場B，則(　　) A.Q環(huán)內有順時針方向的感應電流 B.Q環(huán)內有逆時針方向的感應電流 C.P環(huán)內有順時針方向的感應電流 D.P環(huán)內有逆時針方向的感應電流 【答案】　D 【解析】　由楞次定律可知P環(huán)內有逆時針方向的感應電流，Q環(huán)內沒有感應電流產生，故選項A、B、C錯誤，D正確。 【典例2】如圖所示，一水平放置的通以恒定電流的圓形線圈1固定，另一較小的圓形線圈2從線圈1的正上方下落，在下落過程中由線圈1的正上方下落到線圈1的正下方的過程中，從上往下看，線圈2中(　　) A．無感應電流 B．有順時針方向的感應電流 C．有先是順時針方向，后是逆時針方向的感應電流 D．有先是逆時針方向，后是順時針方向的感應電流 【答案】　C 【解析】　線圈1中恒定電流形成的磁場分布情況如圖所示． 當線圈2從線圈1的正上方下落，并處于線圈1的上方時，磁感線向上，且磁通量增大，根據(jù)楞次定律知，線圈2中產生的感應電流的磁場方向向下，由右手螺旋定則，俯視線圈2中感應電流應為順時針方向；同時，線圈2落至線圈1的正下方時，磁通量向上且是減小的，由楞次定律和右手螺旋定則，俯視線圈2中感應電流應為逆時針方向． 【跟蹤訓練】 1.1831年法拉第把兩個線圈繞在一個鐵環(huán)上，A線圈與電源、滑動變阻器R組成一個回路，B線圈與開關S及電流計G組成另一個回路。如圖所示，通過多次實驗，法拉第終于總結出產生感應電流的條件。關于該實驗下列說法正確的是(　　) A.閉合S的瞬間，G中有a→b的感應電流 B.閉合S的瞬間，G中有b→a的感應電流 C.閉合S后，R的滑片向左移動的過程，G中有a→b的感應電流 D.閉合S后，R的滑片向左移動的過程，G中有b→a的感應電流 【答案】　D 2.(多選)一個水平固定的金屬大圓環(huán)A，通有恒定的電流，方向如圖所示，現(xiàn)有一小金屬環(huán)B自A環(huán)上方落下并穿過A環(huán)，B環(huán)在下落過程中始終保持水平，并與A環(huán)共軸，那么在B環(huán)下落過程中(　　) A.B環(huán)中感應電流方向始終與A環(huán)中電流方向相反 B.B環(huán)中感應電流方向與A環(huán)中電流方向先相反后相同 C.經過A環(huán)所在平面的瞬間，B環(huán)中感應電流最大 D.經過A環(huán)所在平面的瞬間，B環(huán)中感應電流為零 【答案】　BD 題型2 楞次定律推論的應用 【典例3】如圖所示，光滑固定導軌M、N水平放置，兩根導體棒P、Q平行放置在導軌上，形成一個閉合回路，一條形磁鐵從高處下落接近回路時(　　) A．P、Q將相互靠近 B．P、Q將相互遠離 C．磁鐵的加速度仍為g D．磁鐵的加速度小于g 【答案】　AD 【解析】　方法一： 設磁鐵的下端為N極，如圖所示，根據(jù)楞次定律可判斷出P、Q中的感應電流方向，根據(jù)左手定則可判斷P、Q所受安培力的方向，可見，P、Q將相互靠近。由于回路所受安培力的合力向下，由牛頓第三定律知，磁鐵將受到向上的反作用力，從而使加速度小于g。當磁鐵的下端為S極時，根據(jù)類似的分析可得到相同的結論。故選項A、D正確。 方法二：根據(jù)楞次定律的另一種表述：感應電流的效果總是要反抗產生感應電流的原因。本題中“原因”是回路中磁通量的增加，歸根結底是磁鐵靠近回路，“效果”便是阻礙磁通量的增加和磁鐵的靠近。所以，P、Q將互相靠近且磁鐵的加速度小于g，故選項A、D正確。 【典例4】如圖所示，兩個相同的輕質鋁環(huán)套在一根水平光滑絕緣桿上，當一條形磁鐵向左運動靠近兩環(huán)時，兩環(huán)的運動情況是(　　) A．同時向左運動，間距增大 B．同時向左運動，間距不變 C．同時向左運動，間距變小 D．同時向右運動，間距增大 【答案】　C 【跟蹤訓練】 1. 如圖所示，絕緣光滑水平面上有兩個離得很近的導體環(huán)a、b。將條形磁鐵沿它們的正中向下移動(不到達該平面)，a、b將如何移動(　　) A.a、b將相互遠離 B.a、b將相互靠近 C.a、b將不動 D.無法判斷 【答案】　A 【解析】　根據(jù)Φ＝BS，磁鐵向下移動過程中B增大，所以穿過每個環(huán)中的磁通量都增大，a、b中產生同方向的感應電流，兩環(huán)間有斥力作用，所以a、b將相互遠離。選項A正確。 2. 如圖所示，質量為m的銅質小閉合線圈靜置于粗糙水平桌面上。當一個豎直放置的條形磁鐵貼近線圈，沿線圈中線由左至右從線圈正上方等高、勻速經過時，線圈始終保持不動。則關于線圈在此過程中受到的支持力FN和摩擦力Ff的情況，以下判斷正確的是(　　) A.FN先大于mg，后小于mg B.FN一直大于mg C.Ff先向左，后向右 D.線圈中的電流方向始終不變 【答案】　A 桌面有向右運動趨勢，受到桌面向左的靜摩擦力。綜上可知，F(xiàn)N先大于mg，后小于mg，F(xiàn)f始終向左，故選項B、C錯誤，A正確；當磁鐵靠近線圈時，穿過線圈向下的磁通量增加，線圈中產生感應電流從上向下看是逆時針方向；當磁鐵遠離線圈時，穿過線圈向下的磁通量減小，線圈中產生感應電流從上向下看是順時針方向，故選項D錯誤。 3. 如圖所示，圓環(huán)形導體線圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一豎直螺線管b，二者軸線重合，螺線管b與電源、滑動變阻器連接成如圖所示的電路。若將滑動變阻器的滑片P向下滑動，下列表述正確的是(　　) A.線圈a中將產生沿順時針方向(俯視)的感應電流 B.穿過線圈a的磁通量減小 C.線圈a有擴張的趨勢 D.線圈a對水平桌面的壓力FN將增大 【答案】　D 【解析】　當滑動變阻器的滑片P向下滑動時，螺線管中的電流將增大，使穿過線圈a的磁通量變大，選項B錯誤；由楞次定律可知，線圈a中將產生沿逆時針方向(俯視)的感應電流，并且線圈a有縮小和遠離螺線管的趨勢，線圈a對水平桌面的壓力FN將增大，故選項D正確，A、C錯誤。 題型3 楞次定律的應用 【典例5】(2017全國卷Ⅰ，18)掃描隧道顯微鏡(STM)可用來探測樣品表面原子尺度上的形貌。為了有效隔離外界振動對STM的擾動，在圓底盤周邊沿其徑向對稱地安裝若干對紫銅薄板，并施加磁場來快速衰減其微小振動，如圖16所示。無擾動時，按下列四種方案對紫銅薄板施加恒磁場；出現(xiàn)擾動后，對于紫銅薄板上下及其左右振動的衰減最有效的方案是(　　) 圖16 【答案】　A 【跟蹤訓練】 1. 磁懸浮高速列車在我國上海已投入運行數(shù)年。如圖所示就是磁懸浮的原理，圖中A是圓柱形磁鐵，B是用高溫超導材料制成的超導圓環(huán)。將超導圓環(huán)B水平放在磁鐵A上，它就能在磁力的作用下懸浮在磁鐵A的上方空中，則(　　) A.在B放入磁場的過程中，B中將產生感應電流；當穩(wěn)定后，感應電流消失 B.在B放入磁場的過程中，B中將產生感應電流；當穩(wěn)定后，感應電流仍存在 C.若A的N極朝上，B中感應電流的方向為順時針方向(從上往下看) D.若A的N極朝上，B中感應電流的方向為逆時針方向(從上往下看) 【答案】　BC 【解析】　在B放入磁場的過程中，穿過B的磁通量增加，B中將產生感應電流，因為B是超導體，沒有電阻，所以感應電流不會消失，故選項A錯誤，B正確；若A的N極朝上，在B放入磁場的過程中，磁通量增加，根據(jù)楞次定律可判斷B中感應電流的方向為順時針，選項C正確，D錯誤。 2. 阿明有一個磁浮玩偶，其原理是利用電磁鐵產生磁性，讓具有磁性的玩偶穩(wěn)定地飄浮起來，其構造如圖所示。若圖中電源的電壓固定，可變電阻為一可以隨意改變電阻大小的裝置，則下列敘述正確的是(　　) A.電路中的電源必須是交流電源 B.電路中的a端點須連接直流電源的負極 C.若增加環(huán)繞軟鐵的線圈匝數(shù)，可增加玩偶飄浮的最大高度 D.若將可變電阻的阻值調大，可減小玩偶飄浮的最大高度 【答案】　CD 3. 現(xiàn)代科學研究中常要用到高速電子，電子感應加速器就是利用感生電場使電子加速的設備。如圖所示，上面為側視圖，上、下為電磁鐵的兩個磁極，電磁鐵線圈中電流的大小可以變化；下面為磁極之間真空室的俯視圖。現(xiàn)有一電子在真空室中做圓周運動，從上往下看電子沿逆時針方向做加速運動。則下列判斷正確的是(　　) A.通入螺線管的電流在增強 B.通入螺線管的電流在減弱 C.電子在軌道中做圓周運動的向心力是電場力 D.電子在軌道中加速的驅動力是電場力 【答案】　AD 【解析】　從上往下看電子沿逆時針方向做加速運動，表明感應電場沿順時針方向。圖示電磁鐵螺線管電流產生的磁場方向豎直向上，根據(jù)楞次定律和右手定則，當磁場正在增強時，產生的感應電場沿順時針方向，故選項A正確，B錯誤；電子所受感應電場力方向沿切線方向，電子在軌道中做加速圓周運動是由電場力驅動的，選項C錯誤，D正確。 高考+模擬綜合提升訓練 1.(2016海南，4)如圖，一圓形金屬環(huán)與兩固定的平行長直導線在同一豎直面內，環(huán)的圓心與兩導線距離相等，環(huán)的直徑小于兩導線間距。兩導線中通有大小相等、方向向下的恒定電流。若(　　) A.金屬環(huán)向上運動，則環(huán)上的感應電流方向為順時針方向 B.金屬環(huán)向下運動，則環(huán)上的感應電流方向為順時針方向 C.金屬環(huán)向左側直導線靠近，則環(huán)上的感應電流方向為逆時針方向 D.金屬環(huán)向右側直導線靠近，則環(huán)上的感應電流方向為逆時針方向 【答案】　D 【解析】　根據(jù)楞次定律，當金屬圓環(huán)上、下移動時，穿過圓環(huán)的磁通量不發(fā)生變化，故沒有感應電流產生，故選項A、B錯誤；當金屬圓環(huán)向左移動時，則穿過圓環(huán)的磁場垂直紙面向外并且增強，根據(jù)楞次定律可以知道，產生的感應電流為順時針，故選項C錯誤；當金屬圓環(huán)向右移動時，則穿過圓環(huán)的磁場垂直紙面向里并且增強，根據(jù)楞次定律可以知道，產生的感應電流為逆時針，故選項D正確。 2．（2019屆廣西高三年級畢業(yè)班百校大聯(lián)考） 圖示是研究性學習小組的同學設計的防止電梯墜落的應急安全裝置,在電梯轎廂上安裝上水久磁鐵,電梯的井壁上鋪設線圈,能在電梯突然墜落時減小對人員的傷害。關于該裝置,下列說法正確的是 A． 當電梯突然墜落時,該安全裝置可起到阻礙電梯下落的作男 B． 當電梯突然墜落時,該安全裝置可使電梯停在空中 C． 當電梯墜落至永久磁鐵在圖示位置時,閉合線圈A、B中電流方向相同 D． 當電梯墜落至永久磁鐵在圖示位置時,閉合線圈A、B都在阻礙電梯下落 【答案】AD 3．（2019屆江蘇省蘇州市高三期初調研測試） 如圖所示，現(xiàn)有一匝數(shù)為n，面積為S，總電阻為R的閉合線圈，垂直放置于一勻強磁場中，磁場的磁感應強度B隨時間均勻增大，變化率，則　 A． 線圈中產生逆時針方向的感應電流 B． 線圈面積具有擴張的趨勢 C． 線圈中產生的感應電動勢為 D． 線圈中感應電流的大小為 【答案】AD 【解析】根據(jù)楞次定律可知，線圈中產生逆時針方向的感應電流，由左手定則可知每一小段線圈都受到向里的安培力作用，則線圈面積具有收縮的趨勢，選項A正確，B錯誤；線圈中產生的感應電動勢為，選項C錯誤；線圈中感應電流的大小為，選項D正確；故選AD. 4．（2019屆浙江省溫州九校高三上學期10月第一次聯(lián)考） 如圖所示，是研究安培力的演示儀，把正方形導線框掛在彈簧秤的下面，導線框平面與紙面垂直。當閉合開關時，導線框外側邊的電流向上（如圖所示），則下列說法正確的是（ ） A． 閉合開關時，彈簧秤的示數(shù)變小 B． 閉合開關后，當滑動變阻器向右滑動時，彈簧秤的示數(shù)變大 C． 若僅變換電源的正負極后，閉合開關，彈簧秤的示數(shù)變小 D． 若僅把馬蹄形磁鐵重新放置，使開口向右，N極在上S極在下，線框將受到向左的安培力 【答案】C 【解析】A項：由圖可知，磁場方向向左，線框下邊中的電流方向向外，由左手定則可知，下邊受到的安培力方向向下，所示彈簧秤示數(shù)增大，故A錯誤； B項：閉合開關后，當滑動變阻器向右滑動時，滑動變阻器接入電路中的電阻增大，通過線框的電流減小，線框下邊受到的安培力減小，彈簧秤示數(shù)減小，故B錯誤； C項：若僅變換電源的正負極后，線框下邊中的電流方向向里，由左手定則可知，下邊受到的安培力方向向上，所示彈簧秤示數(shù)變小，故C正確； D項：若僅把馬蹄形磁鐵重新放置，使開口向右，N極在上S極在下，，由左手定則可知，下邊受到的安培力方向向右，故D錯誤。 故應選C。 5．（2019屆青島市高三9月份調研檢測） 如圖甲，A、B為兩個相同的環(huán)形線圈，共軸并靠近放置。若A線圈中通有如圖乙所示的變化電流i，則下列說法正確的是 A． t1到t2時間內B線圈電流方向與A線圈內電流方向相反 B． t1到t3時間內B線圈電流方向一直沒有發(fā)生變化 C． t1時刻兩線圈間作用力最大 D． t2時刻兩線圈間作用力最大 【答案】B 以在t1到t3時間內B線圈電流方向一直沒有發(fā)生變化，故B正確；由題意可知，在t1時刻，線圈A中的電流最大，而磁通量的變化率是最小的，所以線圈B感應電流也是最小，因此兩線圈間作用力為零，故C錯誤；在t2時刻，線圈A中的電流最小，而磁通量的變化率是最大的，所以線圈B感應電流也是最大，但A、B間的相互作用力最小，故D錯誤。所以B正確，ACD錯誤。 6．（2018云南省昭通市高三五校聯(lián)合測試（三）） M和N是繞在一個環(huán)形鐵芯上的兩個線圈，繞法和線路如圖所示．現(xiàn)將變阻器R1的滑片從a端逐漸向b端移動的過程中，對通過電阻R2的電流分析正確的是（　?。? A． R2中有電流，方向由c流向d B． R2中有電流，方向由d流向c C． R2中無電流，原因是R2回路沒有接外電源 D． R2中無電流，原因是N線圈沒有切割磁感線 【答案】A 7．（2018河北省磁縣滏濱中學高二下期末） 如圖所示，一根條形磁鐵自左向右穿過一個閉合線圈，則流過靈敏電流計的感應電流方向是（　?。? A． 先向左，再向右 B． 先向右，再向左 C． 始終向右 D． 始終向左 【答案】A 【解析】條形磁鐵從左向右進入螺線管的過程中，原磁場方向向左，且磁通量在增加，根據(jù)楞次定律，感應電流的磁場阻礙原磁場磁通量的變化，所以感應電流的磁場向右，由安培定則，知感應電流的方向順時針方向，即向左。條形磁鐵從左向右離開螺線管的過程中，原磁場方向向左，且磁通量在減少，根據(jù)楞次定律，感應電流的磁場阻礙原磁場磁通量的變化，所以感應電流的磁場向左，由安培定則，知感應電流的方向逆時針方向，即向右，故A正確，B、C、D錯誤。故選A。 8．（2017-2018甘肅省隴南市徽縣第三中學高二上期末考試） 如圖所示，閉合線圈上方有一豎直放置的條形磁鐵當磁鐵向下運動但未插入線圈內部時，線圈中 A． 沒有感應電流 B． 感應電流的方向與圖中箭頭方向相反 C． 感應電流的方向與圖中箭頭方向相同 D． 感應電流的方向不能確定 【答案】C 9．（2018福建省福州市八縣（市）協(xié)作校高二下期末聯(lián)考） 如圖所示，A和B都是鋁環(huán)，環(huán)A是閉合的，環(huán)B是斷開的，兩環(huán)分別固定在一橫梁的兩端，橫梁可以繞中間的支點轉動。下列判斷正確的是( ) A． 用磁鐵的N極靠近A環(huán)，A環(huán)會有順時針方向的電流產生 B． 用磁鐵的N極靠近A環(huán)，A環(huán)會有逆時針方向的電流產生 C． 用磁鐵的N極靠近A環(huán)，A環(huán)會遠離磁鐵 D． 用磁鐵的N極靠近B環(huán)，B環(huán)會遠離磁鐵 【答案】BC 【解析】AB.用N極接近環(huán)A時，向里的磁通量最大，所以A環(huán)中感應電流的磁場的方向向外，環(huán)A能產生逆時針的感應電流，，故A錯誤，B正確； C. A環(huán)閉合，磁鐵插向A環(huán)時，產生感應電流，環(huán)受力，A環(huán)會遠離磁鐵。故C正確；故D. B環(huán)不閉合，磁鐵插向B環(huán)時，環(huán)內不產生感應電流，因此環(huán)不受到磁場的作用，橫桿不轉動，故D錯誤； 故選：BC 10．（2018山東省博興縣高二下期中考試） 如圖所示，在一固定的條形磁鐵上方有一鐵圈，讓鐵圈由靜止自由落下，若下落過程中鐵圈始終水平.不及空氣阻力.關于鐵圈下落過程下列說法正確的是（ ） A． 鐵圈下落到磁鐵中間位置時，加速度等于重力加速度 B． 鐵圈的加速度始終大于重力加速度 C． 整個下落過程中，鐵圈中的電流方向始終不變 D． 若把鐵圈換成塑料圈，下落相同高度所需的時間變短 【答案】AD 【解析】由楞次定律可知，感應電流總是阻礙磁鐵間的相對運動，在鐵圈靠近磁鐵的過程中為阻礙鐵圈的靠近，線圈對磁鐵的作用力豎直向上，在線圈穿過磁鐵遠離的過程中，為阻礙鐵圈的遠離，磁鐵對線圈的作用力豎直向上，則在整個過程中，磁鐵對線圈的作用力始終豎直向上，加速度小于或等于g，當鐵圈下落到磁鐵中間位置時，加速度等于重力加速度。故A正確，B錯誤；由圖示可知，在鐵圈下落過程中，穿過鐵圈的磁場方向向上，在鐵圈靠近磁鐵時，穿過鐵圈的磁通量變大，在鐵圈遠離磁鐵時穿過鐵圈的磁通量減小，由楞次定律可知，從上向下看，鐵圈中的感應電流先沿順時針方向，后沿逆時針方向，故C錯誤；若把鐵圈換成塑料圈，塑料圈中沒有電流，那么不會受到磁鐵的阻礙，下落相同高度所需的時間會變短。故D正確。故選AD。