1、素养培优课素养培优课( (四四) )楞次定律的应用楞次定律的应用 培优目标培优目标：1.理解电磁感应中的理解电磁感应中的“增反减同增反减同”，能利用能利用“增离减靠增离减靠”法判断法判断 导体受力或运动方向。导体受力或运动方向。2.理解电磁感应中的理解电磁感应中的“来拒去留来拒去留”，能利用，能利用“来拒去来拒去 留留”法判断导体所受安培力的方向法判断导体所受安培力的方向。3.理解电磁感应中的理解电磁感应中的“增缩减扩增缩减扩”，能利能利 用用“增缩减扩增缩减扩”法判断闭合线圈面积的变化趋势法判断闭合线圈面积的变化趋势。 4.理解安培定则理解安培定则、 左手定则左手定则、 右手定则和楞次定律的
2、区别，知道它们的适用范围。右手定则和楞次定律的区别，知道它们的适用范围。 “增离减靠增离减靠”法的应法的应 用用 发生电磁感应现象时发生电磁感应现象时，通过什么方式来通过什么方式来“阻碍阻碍”原磁通量的变化要根据具原磁通量的变化要根据具 体情况而定体情况而定。可能是阻碍导体的相对运动可能是阻碍导体的相对运动，也可能是改变线圈的有效面积也可能是改变线圈的有效面积，还还 可能是通过远离或靠近变化的磁场源来阻碍原磁通量的变化可能是通过远离或靠近变化的磁场源来阻碍原磁通量的变化。即：即： 1若原磁通量增加若原磁通量增加，则通过远离磁场源起到阻碍的作用则通过远离磁场源起到阻碍的作用(“ “增离增离”)。
3、 2若原磁通量减小若原磁通量减小，则通过靠近磁场源起到阻碍的作用则通过靠近磁场源起到阻碍的作用(“减靠减靠”)。 【例【例 1】一长直铁芯上绕有一固定线圈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可在木质圆柱上无摩擦移动，M 连接在如连接在如 图所示的电路中图所示的电路中，其中其中 R 为滑动变阻器为滑动变阻器，E1和和 E2为直流电源为直流电源，S 为单刀双掷开为单刀双掷开 关关，下列情况中下列情况中，可观测到可观测到 N 向左运动的是向左运动的是() A在在 S
4、断开的情况下断开的情况下，S 向向 a 闭合的瞬间闭合的瞬间 B在在 S 断开的情况下断开的情况下，S 向向 b 闭合的瞬间闭合的瞬间 C在在 S 已向已向 a 闭合的情况下闭合的情况下，将将 R 的滑片向的滑片向 c 端移动时端移动时 D在在 S 已向已向 a 闭合的情况下闭合的情况下，将将 R 的滑片向的滑片向 d 端移动时端移动时 C根据题意知根据题意知，圆环圆环 N 向左运动向左运动，根据根据“增离减靠增离减靠”原则知原则知，线圈线圈 M 上上 的磁场在减弱，流过的磁场在减弱，流过 M 的电流在减小，故的电流在减小，故 C 正确。正确。 跟进训练跟进训练 1 如图所示如图所示， ab
5、是一个可以绕垂直于纸面的轴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转动的闭合矩形导体线圈， 在滑动变阻器在滑动变阻器 R 的滑片的滑片 P 自左向右滑动过程中自左向右滑动过程中，线圈线圈 ab 将将() A静止不动静止不动 B逆时针转动逆时针转动 C顺时针转动顺时针转动 D发生转动发生转动，但因电源的极性不明但因电源的极性不明，无法确定转动的方向无法确定转动的方向 C当当 P 向右滑动时向右滑动时，电路中电阻减小电路中电阻减小，电流增大电流增大，穿过线圈穿过线圈 ab 的磁通量的磁通量 增大，根据楞次定律判断，线圈增大，根据楞次定律判断，线圈 ab 将顺时针转动，将顺时针转动，C
6、 正确。正确。 “来拒去留来拒去留”法的应法的应 用用 由于磁场与导体的相对运动产生电磁感应现象时由于磁场与导体的相对运动产生电磁感应现象时，产生感应电流的导体受产生感应电流的导体受 到磁场的安培力到磁场的安培力，这种安培力会这种安培力会“阻碍阻碍”相对运动相对运动，用一句口诀就是用一句口诀就是“来拒去来拒去 留留”。 【例【例 2】如图所示如图所示，当磁铁突然向铜环运动时当磁铁突然向铜环运动时，铜环的运动情况是铜环的运动情况是() A向右运动向右运动B向左运动向左运动 C静止不动静止不动D不能判定不能判定 A解法一：阻碍相对运动法解法一：阻碍相对运动法 产生磁场的物体与闭合线圈之间的相互作用
7、力可概括为四个字：产生磁场的物体与闭合线圈之间的相互作用力可概括为四个字：“来拒去来拒去 留留”。磁铁向铜环运动时，铜环产生的感应电流总是阻碍磁铁与导体间的相对。磁铁向铜环运动时，铜环产生的感应电流总是阻碍磁铁与导体间的相对 运动，则磁铁和铜环间有排斥作用。故运动，则磁铁和铜环间有排斥作用。故 A 项正确。项正确。 解法二：电流元受力分析法解法二：电流元受力分析法 如图所示，当磁铁向铜环运动时，穿过铜环的磁通量增加，由楞次定律判如图所示，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 断出铜环中感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反，即向右，根据安培定则断出铜环中感应电流的磁场方向与原磁
8、场的方向相反，即向右，根据安培定则 可判断出感应电流方向，从左侧看为顺时针方向，把铜环的电流等效为多段直可判断出感应电流方向，从左侧看为顺时针方向，把铜环的电流等效为多段直 线电流元，取上、下两小段电流元进行研究，由左手定则判断出两段电流元的线电流元，取上、下两小段电流元进行研究，由左手定则判断出两段电流元的 受力，由此可判断整个铜环所受合力向右。故受力，由此可判断整个铜环所受合力向右。故 A 项正确。项正确。 解法三：等效法解法三：等效法 如图所示，磁铁向右运动，使铜环产生的感应电流可等效为条形磁铁，而如图所示，磁铁向右运动，使铜环产生的感应电流可等效为条形磁铁，而 两磁铁有排斥作用。故两磁
9、铁有排斥作用。故 A 项正确。项正确。 跟进训练跟进训练 2如图所示如图所示，螺线管螺线管 cd 的导线绕法不明的导线绕法不明，当磁铁当磁铁 ab 插入螺线管时插入螺线管时，闭合闭合 电路中有图示方向的感应电流产生电路中有图示方向的感应电流产生，下列关于螺线管磁场极性的判断下列关于螺线管磁场极性的判断，正确的正确的 是是() Ac 端一定是端一定是 N 极极 Bd 端一定是端一定是 N 极极 Cc 端的极性一定与磁铁端的极性一定与磁铁 b 端的极性相同端的极性相同 D因螺线管的绕法不明因螺线管的绕法不明，故无法判断极性故无法判断极性 C根据楞次定律的另一种表述：根据楞次定律的另一种表述：“感应
10、电流的效果总是阻碍引起感应电感应电流的效果总是阻碍引起感应电 流的原因流的原因”，本题中螺线管中产生感应电流的原因是磁铁本题中螺线管中产生感应电流的原因是磁铁 ab 的下降的下降，为了阻碍为了阻碍 该原因，感应电流的效果只能使磁铁与螺线管之间产生相斥的作用，即螺线管该原因，感应电流的效果只能使磁铁与螺线管之间产生相斥的作用，即螺线管 的的 c 端一定与磁铁的端一定与磁铁的 b 端极性相同端极性相同， 与螺线管的绕法无关与螺线管的绕法无关。 但因为磁铁但因为磁铁 ab 的的 N、 S 极性不明极性不明，所以螺线管所以螺线管 cd 的两端极性也不能明确的两端极性也不能明确，所以所以 A、B、D 错
11、误错误，C 正正 确。确。 “增缩减扩增缩减扩”法的应法的应 用用 当闭合电路中有感应电流产生时当闭合电路中有感应电流产生时，电路的各部分导线就会受到安培力作用电路的各部分导线就会受到安培力作用， 会使电路的面积有变化会使电路的面积有变化(或有变化趋势或有变化趋势)。 1若原磁通量增加若原磁通量增加，则通过减小有效面积起到阻碍的作用则通过减小有效面积起到阻碍的作用(“增缩增缩”)。 2若原磁通量减小若原磁通量减小，则通过增大有效面积起到阻碍的作用则通过增大有效面积起到阻碍的作用(“减扩减扩”)。 【例【例 3】如图所示如图所示，圆环形导体线圈圆环形导体线圈 a 平放在水平桌面上平放在水平桌面上
12、，在在 a 的正上方的正上方 固定一竖直螺线管固定一竖直螺线管 b，二者轴线重合二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所 示的电路示的电路。若将滑动变阻器的滑片若将滑动变阻器的滑片 P 向上滑动向上滑动，下面说法中正确的是下面说法中正确的是() A穿过线圈穿过线圈 a 的磁通量变大的磁通量变大 B线圈线圈 a 有收缩的趋势有收缩的趋势 C线圈线圈 a 中将产生俯视顺时针方向的感应电流中将产生俯视顺时针方向的感应电流 D线圈线圈 a 对水平桌面的压力对水平桌面的压力 FN将增大将增大 CP 向上滑动向上滑动，回路电阻增大回路电阻增大，电流减小电流减小
13、，磁场减弱磁场减弱，穿过线圈穿过线圈 a 的磁通的磁通 量变小量变小，根据楞次定律根据楞次定律，线圈线圈 a 的面积有增大趋势的面积有增大趋势，A、B 错误错误；由于线圈由于线圈 a 中中 磁通量减小，根据楞次定律知线圈磁通量减小，根据楞次定律知线圈 a 中感应电流应为俯视顺时针方向，中感应电流应为俯视顺时针方向，C 正确正确； 由于线圈由于线圈 a 中磁通量减小，根据楞次定律，线圈中磁通量减小，根据楞次定律，线圈 a 有阻碍磁通量减小的趋势，有阻碍磁通量减小的趋势， 可知线圈可知线圈 a 对水平桌面的压力对水平桌面的压力 FN减小，减小，D 错误。错误。 跟进训练跟进训练 3如图所示如图所示
14、，在载流直导线旁固定有两平行光滑导轨在载流直导线旁固定有两平行光滑导轨 A、B，导轨与直导导轨与直导 线平行且在同一水平面内线平行且在同一水平面内，在导轨上有两可自由滑动的导体在导轨上有两可自由滑动的导体 ab 和和 cd。当载流直当载流直 导线中的电流逐渐增强时导线中的电流逐渐增强时，导体导体 ab 和和 cd 的运动情况是的运动情况是() A一起向左运动一起向左运动 B一起向右运动一起向右运动 Cab 和和 cd 相向运动相向运动，相互靠近相互靠近 Dab 和和 cd 相背运动相背运动，相互远离相互远离 C直导线中电流增强时直导线中电流增强时， 回路回路 abdc 中磁通量增大产生感应电流
15、中磁通量增大产生感应电流， 根据根据“增增 缩减扩缩减扩”原则知，回路原则知，回路 abdc 的面积减小，即的面积减小，即 C 正确。正确。 “三定则一定律三定则一定律”的综合应的综合应 用用 安培定则安培定则、左手定则左手定则、右手定则右手定则、楞次定律的适用情况如下表楞次定律的适用情况如下表。 比较项目比较项目安培定则安培定则左手定则左手定则右手定则右手定则楞次定律楞次定律 适用场合适用场合 通电导线通电导线、圆圆 环产生磁场环产生磁场 时时，磁场方向磁场方向、 电流方向关系电流方向关系 通电导线在磁通电导线在磁 场中所受的安场中所受的安 培力方向培力方向、电电 流方向流方向、磁场磁场 方
16、向的关系方向的关系 导体切割磁感导体切割磁感 线时速度方线时速度方 向向、磁场方向磁场方向、 感应电流方向感应电流方向 的关系的关系 回路中磁通量回路中磁通量 变化产生感应变化产生感应 电流时电流时，原磁原磁 场方向场方向、感应感应 电流磁场方向电流磁场方向 的关系的关系 综合运用这几个规律的关键是分清各个规律的适用情况综合运用这几个规律的关键是分清各个规律的适用情况，不能混淆不能混淆。 【例【例 4】(多选多选)如图所示装置中如图所示装置中，cd 杆光滑且原来静止杆光滑且原来静止。当当 ab 杆做如下杆做如下 哪些运动时哪些运动时， cd 杆将向右移动杆将向右移动(导体棒切割磁感线速度越大导
17、体棒切割磁感线速度越大， 感应电流越大感应电流越大)() A向右匀速运动向右匀速运动B向右加速运动向右加速运动 C向左加速运动向左加速运动D向左减速运动向左减速运动 BDab 杆向右匀速运动，在杆向右匀速运动，在 ab 杆中产生恒定的电流，该电流在线圈杆中产生恒定的电流，该电流在线圈 L1 中产生恒定的磁场，在中产生恒定的磁场，在 L2中不产生感应电流，所以中不产生感应电流，所以 cd 杆不动，故杆不动，故 A 错误；错误；ab 杆向右加速运动杆向右加速运动，根据右手定则根据右手定则，知在知在 ab 杆上产生增大的由杆上产生增大的由 a 到到 b 的电流的电流，根根 据安培定则据安培定则，在在
18、 L1中产生方向向上且增强的磁场中产生方向向上且增强的磁场，该磁场向下通过该磁场向下通过 L2，由楞次由楞次 定律定律，在在 cd 杆上产生杆上产生 c 到到 d 的感应电流的感应电流，根据左手定则根据左手定则，cd 杆受到向右的安培杆受到向右的安培 力，力，cd 杆将向右运动，故杆将向右运动，故 B 正确；同理可得正确；同理可得 C 错误，错误，D 正确。正确。 几个规律的应用中，要抓住各个对应的因果关系：几个规律的应用中，要抓住各个对应的因果关系： 1 因电而生磁因电而生磁 IB 安培定则；安培定则； 2 因动而生电因动而生电 v、BI 右手定则；右手定则； 3 因电而受力因电而受力 I、
19、BF安 安 左手定则；左手定则； 4 因变而生电因变而生电 I 楞次定律。楞次定律。 跟进训练跟进训练 4.(多选多选)如图所示如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒 PQ、 MN，MN 的左边有一闭合电路的左边有一闭合电路，当当 PQ 在外力的作用下运动时在外力的作用下运动时，MN 向右运动 向右运动。 则则 PQ 所做的运动可能是所做的运动可能是() A向右加速运动向右加速运动B向左加速运动向左加速运动 C向右减速运动向右减速运动D向左减速运动向左减速运动 BCMN 向右运动向右运动，说明说明 MN 受到向右的安培力受到向右的安培
20、力，因为因为 ab 在在 MN 处处 的磁场垂直纸面向里的磁场垂直纸面向里 左手定则左手定则 MN 中的感应电流由中的感应电流由 MN 安培定则安培定则 L1中感应中感应 电流的磁场方向向上电流的磁场方向向上 楞次定律楞次定律 L2中磁场方向向上减弱中磁场方向向上减弱 L2中磁场方向向下增强中磁场方向向下增强 ；若若 L2中磁场方向向中磁场方向向 上减弱上减弱 安培定则安培定则 PQ 中电流为中电流为 QP 且减小且减小 右手定则右手定则 向右减速运动；若向右减速运动；若 L2中中 磁场方向向下增强磁场方向向下增强 安培定则安培定则 PQ 中电流为中电流为 PQ 且增大且增大 右手定则右手定则
21、 向左加速运向左加速运 动。动。 1如图所示如图所示，绝缘水平面上有两个离得很近的导体环绝缘水平面上有两个离得很近的导体环 a、 、b。将条形磁铁沿将条形磁铁沿 它们的正中向下移动它们的正中向下移动(不到达该平面不到达该平面)，a、b 的移动情况可能是的移动情况可能是() Aa、b 将相互远离将相互远离 Ba、b 将相互靠近将相互靠近 Ca、b 将不动将不动 D无法判断无法判断 A根据根据BS，条形磁铁向下移动过程中，条形磁铁向下移动过程中 B 增大，所以穿过每个环中的增大，所以穿过每个环中的 磁通量都有增大的趋势。由于磁通量都有增大的趋势。由于 S 不可改变，为阻碍磁通量增大，导体环会尽量不
22、可改变，为阻碍磁通量增大，导体环会尽量 远离条形磁铁，所以远离条形磁铁，所以 a、b 将相互远离。将相互远离。 2如图所示如图所示，通电螺线管两侧各悬挂一个小铜环通电螺线管两侧各悬挂一个小铜环， ，铜环平面与螺线管截面铜环平面与螺线管截面 平行平行。在开关在开关 S 接通瞬间接通瞬间，两铜环的运动情况是两铜环的运动情况是() A同时向两侧推开同时向两侧推开 B同时向螺线管靠拢同时向螺线管靠拢 C一个被推开一个被推开，一个被吸引一个被吸引，但因电源正负极未知但因电源正负极未知，无法具体判断无法具体判断 D同时被推开或同时向螺线管靠拢同时被推开或同时向螺线管靠拢，因电源正负极未知因电源正负极未知，
23、无法具体判断无法具体判断 A当电路接通瞬间，通电螺线管产生磁场，穿过两侧铜环的磁通量都增当电路接通瞬间，通电螺线管产生磁场，穿过两侧铜环的磁通量都增 加，由楞次定律可知，两环中感应电流的磁场与螺线管中磁场方向相反，即受加，由楞次定律可知，两环中感应电流的磁场与螺线管中磁场方向相反，即受 到螺线管磁场的排斥作用，使两铜环分别向外侧移动，选项到螺线管磁场的排斥作用，使两铜环分别向外侧移动，选项 A 正确。正确。 3如图所示如图所示，一个有界匀强磁场区域一个有界匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外 磁场方向垂直纸面向外，一个矩形一个矩形 闭合导线框闭合导线框 abcd，沿纸面由位置甲沿纸面由位置甲(左
24、左)匀速运动到位置乙匀速运动到位置乙(右右)，则则() A导线框进入磁场时导线框进入磁场时，感应电流方向为感应电流方向为 abcda B导线框离开磁场时导线框离开磁场时，感应电流方向为感应电流方向为 a dcba C导线框离开磁场时导线框离开磁场时，受到的安培力方向水平向右受到的安培力方向水平向右 D导线框进入磁场时导线框进入磁场时，受到的安培力方向水平向左受到的安培力方向水平向左 D 由 右 手 定 则 可 判 断 出 导 线 框 进 入 磁 场 时 ， 感 应 电 流 方 向由 右 手 定 则 可 判 断 出 导 线 框 进 入 磁 场 时 ， 感 应 电 流 方 向 为为 adcba，导
25、线框离开磁场时，感应电流方向为，导线框离开磁场时，感应电流方向为 a bcda。由左手。由左手 定则可判断导线框进入磁场时受到的安培力水平向左，导线框离开磁场时受到定则可判断导线框进入磁场时受到的安培力水平向左，导线框离开磁场时受到 的安培力水平向左，因此选项的安培力水平向左，因此选项 D 正确。正确。 4(多选多选)如图所示如图所示，光滑固定导轨光滑固定导轨 M、N 水平放置水平放置，两根导体棒两根导体棒 P、Q 平平 行放于导轨上行放于导轨上，形成一个闭合回路形成一个闭合回路，当一条形磁铁从某高处下落接近回路过程当一条形磁铁从某高处下落接近回路过程 中中(不计空气阻力不计空气阻力)() A
26、P、Q 将互相靠拢将互相靠拢 BP、Q 将互相远离将互相远离 C磁铁的加速度仍为磁铁的加速度仍为 g D磁铁的加速度小于磁铁的加速度小于 g AD从回路面积变化的角度看从回路面积变化的角度看：当磁铁靠近闭合回路时当磁铁靠近闭合回路时，磁通量增加磁通量增加，两两 导体棒由于受到磁场对其中感应电流的力的作用而互相靠拢以阻碍磁通量的增导体棒由于受到磁场对其中感应电流的力的作用而互相靠拢以阻碍磁通量的增 加，故加，故 A 项正确；从阻碍相对运动角度看：磁铁靠近回路时必受到阻碍其靠近项正确；从阻碍相对运动角度看：磁铁靠近回路时必受到阻碍其靠近 的向上的力的作用，因此磁铁的加速度小于的向上的力的作用，因此磁铁的加速度小于 g，故，故 D 项正确。项正确。
