内容正文:
习题课三 楞次定律的应用
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课堂 重点探究
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楞次定律的重要结论
[思维深化]
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.
要点 1
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如图所示,用一根长为L、质量不计的细杆与一个上弧长为l0、下弧长为d0的金属线框的中点连接并悬挂于O点,悬点正下方存在一个上弧长为2l0、下弧长为2d0的方向垂直于纸面向里的匀强磁场,且d0≪L.现将线框拉开到如图所示位置,松手后让线框进入磁场,忽略空气阻力和摩擦.下列说法正确的是( )
A.金属线框进入磁场时,感应电流的方向为a→b→c→d→a
B.金属线框离开磁场时,感应电流的方向为a→d→c→b→a
C.金属线框dc边进入磁场与ab边离开磁场的速度大小总是相等的
D.金属线框最终将在有界磁场中做往复运动
例 1
D
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【解析】 金属线框进入磁场时,由于电磁感应,产生感应电流,根据楞次定律可判断,电流的方向为a→d→c→b→a,故A错误.金属线框离开磁场时,由于电磁感应,产生感应电流,根据楞次定律可判断,电流的方向为a→b→c→d→a,故B错误.根据能量守恒定律,线框每次经过磁场边界时都会消耗机械能,故金属线框 dc边进入磁场与ab边离开磁场的速度大小不相等,如此往复摆动,最终金属线框在有界磁场内做往复运动,故C错误,D正确.
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2.“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.
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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】 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.
例 2
A
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3.“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.
说明:此法只适用于回路中只有一个方向的磁感线的情况.
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如图所示,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
例 3
C
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【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.
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4.“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.
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如图,水平放置的圆柱形光滑玻璃棒左边绕有一线圈,右边套有一金属圆环.圆环初始时静止.将图中开关S由断开状态拨至连接状态,电路接通的瞬间,可观察到( )
A.拨至M端或N端,圆环都向左运动
B.拨至M端或N端,圆环都向右运动
C.拨至M端时圆环向左运动,拨至N端时向右运动
D.拨至M端时圆环向右运动,拨至N端时向左运动
例 4
B
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【解析】 无论开关S拨至哪一端,当把电路接通一瞬间,左边线圈中的电流从无到有,电流在线圈轴线上的磁场从无到有,从而引起穿过圆环的磁通量