备战高考二轮复习专题复习高考热点仿真练热点17 楞次定律的理解和应用
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考情透析命题点考频分析命题特点核心素养楞次定律的应用2023年:海南T6湖北T5江苏T8重庆T2天津T112022年:上海T15重庆T13江苏T5全国甲卷T3山东T12广东T10河北T5全国乙T11浙江1月T13北京T112021年:北京T11河北T7本专题主要讲解楞次定律及楞次定律的常用推论、法拉第电磁感应定律(包括感生电动势和动生电动势)的理解及基本应用,高考中主要侧重于考查法拉第电磁感应定律的理解与应用,经常以选择题或计算题的形式命题考查,试题注重基础性与综合性。
备考中应重视在应用中深化对相关概念、核心规律的理解,让学生掌握典型问题的解决方法的同时,深化理解,夯实双基。
物理观念:掌握楞次定律和法拉第电磁感应定律的概念。
科学思维:能综合应用磁通量、右手螺旋定则和安培力等分析电磁感应。
法拉第电磁感应定律的应用热点突破1楞次定律的应用▼考题示例1(2023·北京市·模拟题)在匀强磁场中放置一个金属圆环,磁场方向与圆环平面垂直。
规定图1所示磁场方向为正。
当磁感应强度B随时间t按图2所示的正弦规律变化时,下列说法正确的是()A.t2时刻,圆环中无感应电流B.t3时刻,圆环上各点受到的安培力最大C.t1~t3时间内,圆环中感应电流方向始终沿顺时针方向D.t2~t4时间内,圆环先出现扩张趋势,后出现收缩趋势答案:C解析:A.在t2时刻,磁感应强度为零,但是磁通量的变化率最大,根据B SEt tΦ∆∆⋅==∆∆可知此刻的感应电动势最大,故感应电流EIR=最大,故A错误;B.在t3时刻,磁感应强度最大,但是磁通量的变化率为零,则感应电流为零,圆环上各点受到的安培力为零,故B错误;C.t1~t2时间内,磁感应强度垂直圆环向里,磁通量逐渐减小,根据楞次定律可知感应电流的磁场也垂直纸面向里,根据右手螺旋定则可知圆环中感应电流方向沿顺时针方向;t2~t3时间内,磁感应强度垂直圆环向外,磁通量逐渐增大,根据楞次定律可知感应电流的磁场垂直纸面向里,故可知圆环中感应电流方向沿顺时针方向;因此t1~t3时间内圆环中感应电流方向始终沿顺时针方向,故C正确;D.t2~t4时间内,穿过圆环的磁通量先增大后减小,根据楞次定律可知圆环先出现收缩趋势,后出现扩张趋势,故D错误。
楞次定律的内容
楞次定律是一个重要的物理定律,对于描述目标的运动过程中动能和势能的转
换关系有着重要的作用。
这个定律的观念思想由工程师楞次提出,用以描述能量守恒定律的一个具体应用场景,即动能和势能在自然界相互转化的过程。
楞次定律在物理学中有着广泛的应用,例如在机械系统的运动分析中,我们常
常使用楞次定律来解释物体的运动状态以及能量的变化。
简单来说,楞次定律指出,物体的总机械能在不受外力作用时保持不变,即机械能守恒。
在具体应用中,我们可以通过楞次定律来解释各种物理现象。
例如,当一块物
体在一个光滑的斜坡上滑动时,根据楞次定律,物体的总机械能保持不变。
这意味着,当物体在滑动过程中失去动能时,它将获得一定量的势能,使得总能量保持恒定。
楞次定律的重要性不仅体现在静态系统中,同时也适用于动态系统。
在动态系
统中,楞次定律可以帮助我们分析物体在运动过程中的能量转化和变化。
例如,在一个摆动的物体系统中,楞次定律告诉我们,动能和势能之间存在着一种平衡关系,可以互相转化。
总的来说,楞次定律为我们提供了一个理解物体运动和能量转化的重要理论基础。
通过运用楞次定律,我们可以更好地理解自然界中的各种物理现象,并且在工程设计和科学研究中有着广泛的应用前景。
它的存在和发展为人类认识宇宙提供了强大的理论支撑,也拓展了我们对物理世界的认识和理解。
【创新设计】(山东专用)2015高考物理二轮专题辅导训练专题4 第10讲热点一楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用(含解析)热点一楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用1.(2014·南京一模)匀强磁场方向垂直纸面,规定垂直纸面向里的方向为正,磁感应强度B 随时间t变化规律如图4-10-5甲所示.在磁场中有一细金属圆环,圆环平面位于纸面内,如图乙所示.令I1、I2、I3分别表示Oa、ab、bc段的感应电流,f1、f2、f3分别表示I1、I2、I3时,金属环上很小一段受到的安培力,则( )图4-10-5A.I1沿逆时针方向,I2沿顺时针方向B.I2沿逆时针方向,I3沿顺时针方向C.f1方向指向圆心,f2方向指向圆心D.f2方向背离圆心向外,f3方向指向圆心解析在Oa段,磁场垂直纸面向里且均匀增强,根据楞次定律可判断产生的感应电流的方向是逆时针的,同理,ab、bc段产生的感应电流的方向是顺时针的,A正确,B错;根据左手定则可判断Oa、ab、bc段对应金属圆环上很小一段受到的安培力方向,即f1、f3方向指向圆心,而f2背离圆心向外,C错,D正确.(或采用“增缩减扩”的方法也可以直接判断)答案AD图4-10-62.(2014·陕西省质检二)如图4-10-6所示,用同种电阻丝制成的正方形闭合线框1的边长与圆形闭合线框2的直径相等.m和n是1线框下边的两个端点,p和q是2线框水平直径的两个端点.1和2线框同时由静止开始释放并进入上边界水平、足够大的匀强磁场中,进入过程中m、n和p、q连线始终保持水平.当两线框完全进入磁场以后,下面说法正确的是( ) A.m、n和p、q电势的关系一定有Φm<Φn,Φp<ΦqB.m、n和p、q间电势差的关系一定有U mn=U pqC.进入磁场过程中流过1和2线框的电荷量Q1>Q2D.进入磁场过程中流过1和2线框的电荷量Q1=Q2解析 当两线框完全进入磁场以后,根据右手定则知Φn >Φm ,Φq >Φp ,A 正确;两线框完全进入磁场后,由于两线框的速度关系无法确定,故不能确定两点间的电势差的关系,B 错误;设m 、n 间距离为a ,由q =ΔΦR ,R =ρl S 得进入磁场过程中流过1、2线框的电荷量都为BaS 4ρ,C 错误,D 正确.答案 AD3.图4-10-7(2014·山东泰安模拟,20)如图4-10-7所示,间距为L ,电阻不计的足够长平行光滑金属导轨水平放置,导轨左端用一阻值为R 的电阻连接,导轨上横跨一根质量为m ,电阻也为R 的金属棒,金属棒与导轨接触良好.整个装置处于竖直向上、磁感应强度为B 的匀强磁场中.现使金属棒以初速度v 0沿导轨向右运动,若金属棒在整个运动过程中通过的电荷量为q .下列说法正确的是( )A .金属棒在导轨上做匀减速运动B .整个过程中电阻R 上产生的焦耳热为mv 202C .整个过程中金属棒在导轨上发生的位移为qR BLD .整个过程中金属棒克服安培力做功为mv 202解析 设某时刻的速度为v ,则此时的电动势E =Blv ,安培力F 安=B 2L 2v R,由牛顿第二定律有F 安=ma ,则金属棒做加速度减小的减速运动,选项A 错误;由能量守恒定律知,整个过程中克服安培力做功等于电阻R 和金属棒上产生的焦耳热之和,即W 安=Q =12mv 20,选项B 错误,D 正确;整个过程中通过导体棒的电荷量q =ΔΦ2R =BS 2R =BLx 2R,得金属棒在导轨上发生的位移x =2qR BL,选项C 错误. 答案 D4.(2014·四川卷,6)如图4-10-8所示,不计电阻的光滑U 形金属框水平放置,光滑、竖直玻璃挡板H 、P 固定在框上,H 、P 的间距很小.质量为0.2 kg 的细金属杆CD 恰好无挤压地放在两挡板之间,与金属框接触良好并围成边长为1 m 的正方形,其有效电阻为0.1 Ω.此时在整个空间加方向与水平面成30°角且与金属杆垂直的匀强磁场,磁感应强度随时间变化规律是B =(0.4-0.2t )T ,图示磁场方向为正方向.框、挡板和杆不计形变.则( )图4-10-8A .t =1 s 时,金属杆中感应电流方向从C 到DB .t =3 s 时,金属杆中感应电流方向从D 到CC .t =1 s 时,金属杆对挡板P 的压力大小为0.1 ND .t =3 s 时,金属杆对挡板H 的压力大小为0.2 N解析 t =1 s 时,穿过闭合回路中的磁通量减少,由楞次定律可判断感应电流的方向从C →D ,选项A 正确;t =3 s 时,磁感应强度的方向斜向上,且穿过闭合回路中的磁通量增加,由楞次定律可以判断感应电流的方向仍是从C →D ,故选项B 错误;t =1 s 时,F 安=BIl ①E =ΔB Δt S ② I =E R③ 由①②③得:F 安=0.2 N对金属杆受力分析如图所示:由平衡条件得:F N1=F 安sin 30°=0.1 N ,选项C 正确;同理,可算出金属棒对挡板H 的压力大小为0.1 N ,选项D 错.答案 AC1.法拉第电磁感应定律E =n ΔΦΔt ,常有两种特殊情况,即E =n ΔB Δt S 和E =nB ΔS Δt ,其中ΔB Δt是B -t 图象中图线的斜率,若斜率不变则感应电动势是恒定不变的.2.楞次定律中的“阻碍”有三层含义(1)阻碍磁通量的变化;(2)阻碍物体间的相对运动;(3)阻碍原电流的变化.要注意灵活应用.。
电磁感应现象楞次定律1. 高考真题考点分布题型考点考查考题统计选择题楞次定律2024年江苏卷、广东卷实验题探究影响感应电流方向的因素2024年北京卷2. 命题规律及备考策略【命题规律】高考对楞次定律和右手定则的考查形式多以选择题的形式,题目较为简单,同时,这两部分内容会在某些有关电磁感应的综合性的计算题中会有应用。
【备考策略】1.理解和掌握楞次定律、右手定则。
2.能够利用楞次定律和右手定则判断感应电流的方向。
【命题预测】重点关注楞次定律和右手定则的应用。
一、磁通量1.概念:在磁感应强度为B的匀强磁场中,与磁场方向垂直的平面,其面积S与B的乘积叫作穿过这个面积的磁通量。
2.公式:Φ=BS,单位是韦伯,符号是Wb。
3.适用条件(1)匀强磁场。
(2)S为垂直于磁场的有效面积。
4.物理意义:相当于穿过某一面积的磁感线的条数。
5.磁通量的变化量:ΔΦ=Φ2-Φ1=B2S2-B1S1。
二、电磁感应现象1.定义:当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时,闭合导体回路中有感应电流产生,这种利用磁场产生电流的现象叫作电磁感应。
2.感应电流的产生条件(1)表述一:闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线的运动。
(2)表述二:穿过闭合电路的磁通量发生变化。
3.实质电磁感应现象的实质是产生感应电动势,如果电路闭合,则有感应电流。
如果电路不闭合,则只有感应电动势而无感应电流。
三、感应电流方向的判定1.楞次定律(1)内容:感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
(2)适用范围:一切电磁感应现象。
2.右手定则(1)内容:伸开右手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内;让磁感线从掌心进入,并使拇指指向导线运动的方向,这时四指所指的方向就是感应电流的方向。
(2)适用情况:导线切割磁感线产生感应电流。
考点一电磁感应现象1.磁通量的计算(1)公式:Φ=BS。
适用条件:①匀强磁场;②磁场与平面垂直。
第1页(共19页)2023年高考物理热点复习:电磁感应现象
楞次定律
【2023高考课标解读】
1.知道电磁感应现象以及产生感应电流的条件。
2.理解磁通量的定义,理解磁通量的变化、变化率以及净磁通量的概念。
3.理解棱次定律的实质,能熟练运用棱次定律来分析电磁感应现象中感应电流的方向。
4.理解右手定则并能熟练运用该定则判断感应电流的的方向。
【2023高考热点解读】
一、磁通量
1.概念:在磁感应强度为B 的匀强磁场中,与磁场方向垂直的面积S 与B 的乘积.2.公式:Φ=BS .
3.适用条件:
(1)匀强磁场.
(2)S 为垂直磁场的有效面积.
4.磁通量是标量(填“标量”或“矢量”).
5.物理意义:
相当于穿过某一面积的磁感线的条数.如图所示,矩形abcd 、abb ′a ′、a ′b ′cd 的面积分别为S 1、S 2、S 3,匀强磁场的磁感应强度B 与平面a ′b ′cd
垂直,则:
(1)通过矩形abcd 的磁通量为BS 1cos θ或BS 3.
(2)通过矩形a ′b ′cd 的磁通量为BS 3.
(3)通过矩形abb ′a ′的磁通量为0.
6.磁通量变化:ΔΦ=Φ2-Φ1.
二、电磁感应现象
1.定义:当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时,闭合导体回路中有感应电流产生,这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应.
2.条件
(1)条件:穿过闭合电路的磁通量发生变化.。
一对一个性化辅导教案楞次定律和右手定则的应用要点一、楞次定律的得出要点二、楞次定律的内容感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场..引起感应电流的磁通量的变化..。
..总要阻碍要点三、楞次定律的应用应用楞次定律判断感应电流方向的一般步骤是:(1)明确所研究的闭合电路,判断原磁场的方向......;(2)判断闭合电路内原磁场的磁通量的变化..........情况;(3)由楞次定律判断感应电流的磁场方向.........;(4)由安培定则根据感应电流的磁场方向,判断出感应电流的方向.......。
以上步骤可概括为四句话:“明确增减和方向,增反减同切莫忘,安培定则来判断,四指环绕是流向。
”要点四、右手定则1.内容:伸出右手,让大拇指跟其余四指垂直,并且都跟手掌在同一平面内,让磁感线从手心垂直进入,并使拇指指向导体运动方向,这时其余四指所指方向就是感应电流的方向。
2.适用范围:适用于闭合电路部分导体切割磁感线产生感应电流的情况,它是楞次定律的一种特殊情况。
【典型例题】类型一、理解楞次定律例1.根据楞次定律可知感应电流的磁场一定()A.阻碍引起感应电流的磁通量B.与引起感应电流的磁场反向C.阻碍引起感应电流的磁通量的变化D.与引起感应电流的磁场方向相同【答案】C【解析】本题考查楞次定律的理解,关键是真正理解楞次定律的内涵和外延。
感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁通量的变化,而不是阻碍磁通量,它和引起感应电流的磁场可以同向,也可以反向。
故选C。
类型二、用楞次定律判断感应电流的方向例2.(2014 苏北联考)如图所示,一条形磁铁从左向右匀速穿过线圈,当磁铁经过A、B两位置时,线圈中()A.感应电流方向相同,感应电流所受作用力的方向相同B.感应电流方向相反,感应电流所受作用力的方向相反C.感应电流方向相反,感应电流所受作用力的方向相同D.感应电流方向相同,感应电流所受作用力的方向相反【答案】C【变式1】如图所示,P为一个闭合的金属弹簧圆圈,在它的中间插有一根条形磁铁,现在用力从四周拉弹簧圆圈,使圆圈的面积增大,从上向下看()A.穿过弹簧圆圈面的磁通量减少,弹簧圆中有逆时针方向的感应电流B.穿过弹簧圆圈面的磁通量增加,弹簧圆中有逆时针方向的感应电流C.穿过弹簧圆圈面的磁通量减少,弹簧圆中有顺时针方向的感应电流D.穿过弹簧圆圈面的磁通量增加,弹簧圆中有顺时针方向的感应电流【答案】A【解析】如图,从上向下看。
电磁感觉现象楞次定律 ( 附参照答案 ) 1.自然界的电、热和磁等现象都是互相联系的,好多物理学家为找寻它们之间的联系做出了贡献。
以下说法正确的选项是()A.奥斯特发现了电流的磁效应,揭露了电现象和磁现象之间的联系B.欧姆发现了欧姆定律,说了然热现象和电现象之间存在联系C.法拉第发现了电磁感觉现象,揭露了磁现象和电现象之间的联系D.焦耳发现了电流的热效应,定量给出了电能和热能之间的变换关系2.一个金属薄圆盘水平搁置在竖直向上的匀强磁场中,以下做法中能使圆盘中产生感觉电流的是()A.圆环绕过圆心的竖直轴匀速转动B.圆盘以某一水平直径为轴匀速转动C.圆盘在磁场中向右匀速平移D.匀强磁场平均增添3. 如图 1 所示,在条形磁铁从图示地点绕O1O2轴转动90°的过程中,放在导轨右端邻近的金属棒ab 将()A.向左运动B.向右运动图1C.静止不动D.因不知道条形磁铁的哪一端为N 极,也不知道条形磁铁是顺时针转动仍是逆时针转动,故没法判断4.匀强磁场地区宽为d,一正方形线框abcd 的边长为 l 、且 l >d,线框以速度v 经过磁场地区以以下图所示,从线框进入到完整走开磁场的时间内,线框中没有感觉电流的时间是()l + d l - dA.vB.vl +2d l -2dC. D.v v分析:只有线框在进入磁场过程中( bc边未出磁场 ) 和线框在出磁场的过程中 ( 仅ad边在磁场中切割运动的过程中) ,穿过线框的磁通量才发生变化,产生感觉电流.ad 边和 bc 边都l - d 在磁场外时穿越磁场的过程中,穿过线圈的磁通量没有改变,因此没有感觉电流,则t=v.5.如图 3 所示,“ U”形金属框架固定在水平面上,金属杆ab 与框架间无摩擦,整个装置处于竖直方向的磁场中。
若因磁场的变化,使杆ab 向右运动,则磁感觉强度()A.方向向下并减小图 3B.方向向下并增大C.方向向上并增大D.方向向上并减小6.一足够长的铜管竖直搁置,将一截面与铜管的内截面同样,质量为m的永远磁铁块由管上端放入管内,不考虑磁铁与铜管间的摩擦,磁铁的运动速度()A.愈来愈大B.渐渐增大到必定值后保持不变C.渐渐增大到必定值时又开始减小,到必定值后保持不变D.渐渐增大到必定值时又开始减小到必定值,以后在必定区间改动7.物理课上,老师做了一个巧妙的“跳环实验”。
电学考点与难点:楞次定律的理解和应用,高考必考知识!楞次定律磁通量1.概念:在磁感应强度为B的匀强磁场中,与磁场方向垂直的面积S与B的乘积。
2.公式:Φ=BS。
3.适用条件(1)匀强磁场。
(2)S为垂直磁场的有效面积。
4.磁通量是标量。
5.物理意义:相当于穿过某一面积的磁感线的条数.如图所示,矩形abcd、abb′a′、a′b′cd的面积分别为S1、S2、S3,匀强磁场的磁感应强度B 与平面a′b′cd垂直,则:(1)通过矩形abcd的磁通量为BS1cosθ或BS3。
(2)通过矩形a′b′cd的磁通量为BS3。
(3)通过矩形abb′a′的磁通量为0。
6.磁通量变化:ΔΦ=Φ2-Φ1。
电磁感应现象1.定义当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时,闭合导体回路中有感应电流产生,这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应。
2.条件(1)条件:穿过闭合电路的磁通量发生变化。
(2)例如:闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线的运动。
3.实质产生感应电动势,如果电路闭合,则有感应电流.如果电路不闭合,则只有感应电动势而无感应电流。
3感应电流方向的判定1.楞次定律(1)内容:感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
(2)适用范围:一切电磁感应现象。
2.右手定则(1)内容:如图,伸开右手,使拇指与其余四个手指垂直并且都与手掌在同一平面内,让磁感线从掌心进入,并使拇指指向导线运动的方向,这时四指所指的方向就是感应电流的方向。
(2)适用情况:导线切割磁感线产生感应电流。
用右手定则时应注意①主要用于闭合回路的一部分导体做切割磁感线运动时,产生的感应电动势与感应电流的方向判定。
②右手定则仅在导体切割磁感线时使用,应用时要注意磁场方向、运动方向、感应电流方向三者互相垂直。
③当导体的运动方向与磁场方向不垂直时,拇指应指向切割磁感线的分速度方向。
④若形成闭合回路,四指指向感应电流方向;若未形成闭合回路,四指指向高电势。
⑤“因电而动”用左手定则;“因动而电”用右手定则。
如何解释电磁感应中的楞次定律电磁感应中的楞次定律是描述磁感线与导体相互作用时产生感应电动势的定律。
该定律由法国物理学家楞次于1831年提出,并被广泛应用于电磁学和电工学领域。
楞次定律的内容及其解释方式如下。
一、概述楞次定律是电磁感应定律的基本定律之一,它揭示了导体中感应电动势的产生机制。
根据楞次定律,当导体与磁场相互作用时,会在导体内部产生电场,导致电荷的移动。
这一现象成为电磁感应,也是电磁感应现象的核心原理。
二、数学表达式楞次定律可以用数学方程来描述。
当导体处于变化磁场中时,通过导体所围成的任意闭合回路上存在感应电动势。
该感应电动势的大小与导体回路的面积变化率以及磁感应强度变化率成正比。
数学表达式如下所示:ε = -dφ/dt其中,ε表示感应电动势,φ表示磁通量,t表示时间。
负号表示感应电动势的方向与磁通量的变化方向相反。
三、理解楞次定律楞次定律的解释可以从两个方面进行,即基于电场和基于磁场的解释。
基于电场的解释:根据法拉第电磁感应定律,当磁通量发生变化时,会在导体中产生感应电场。
由于感应电场的存在,导体内的自由电子会受到力的作用而发生位移,从而产生感应电流。
这就是楞次定律的电场解释。
基于磁场的解释:根据磁场的概念,磁感线是由北极到南极的闭合曲线。
当导体与磁场相互作用时,磁感线会剪切导体,导致磁场中的磁通量发生变化。
根据法拉第电磁感应定律,磁通量的变化会引起感应电动势的产生,从而导致感应电流的流动。
四、应用楞次定律和电磁感应相关的应用非常广泛。
以下简要介绍几个重要应用领域:1. 电动机原理:根据楞次定律,施加在电动机绕组上的电流会在磁场的作用下产生力矩,从而驱动电动机旋转。
2. 发电机原理:发电机是利用楞次定律的基本原理工作的。
当导体在磁场中运动时,磁通量的变化导致了感应电动势的产生,从而实现能量转换。
3. 变压器原理:变压器可以通过楞次定律来解释。
当变压器的初级线圈和次级线圈之间传递电流时,变压器的铁芯中的磁通量发生变化,从而在次级线圈中感应出电动势,实现电能的传输与转换。
取夺市安慰阳光实验学校狂刷42 右手定则、楞次定律的理解与应用1.如图所示,平行金属导轨与水平面成θ角,导线与固定电阻R 1和R 2相连,匀强磁场垂直穿过导轨平面。
有一导体棒ab ,质量为m ,长度为L ,导体棒的电阻与固定电阻R 1和R 2的阻值相等,都等于R ,导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ,导体棒ab 沿导轨向上滑动,当上滑的速度为v 时,有 A .棒中感应电流的方向由a 到bB .棒所受安培力的大小为2223B L v RC .棒两端的电压为3BLvD .棒动能的减小量等于其重力势能的增加量与电路上产生的电热之和 【答案】AC2.如图,虚线范围内为两个磁感应强度大小相同,方向相反的匀强磁场区域。
一闭合线框以恒定速度从图示位置匀速向右运动(所有尺寸见图),则线圈中感应电流随时间变化的关系图正确的是(取顺时针方向的电流为正)【答案】B3.要想在如图所示的虚线方框范围内有方向垂直纸面向里的磁场,以下哪些方法是可行的A .电子在框内顺时针旋转B .正离子在框内顺时针旋转C .电子沿a 到d 的方向运动D .正离子沿a 到b 的方向运动【答案】BCD【名师点睛】根据右手定则分析电子框内顺时针旋转,产生的电流为逆时针电流,所以产生的磁场为垂直纸面向外,正离子在框内顺时针旋转,产生的电流为顺时针电流,所以产生的磁场为垂直纸面向里,电子沿a 到d 的方向运动,产生的电流为从d 到a ,所以在框内产生的磁场为垂直纸面向里,正离子沿a 到b 的方向运动,产生的电流为从a 到b ,所以在框内产生的磁场为垂直纸面向里。
4.如图所示,带负电的金属环绕轴OO ′以角速度ω匀速旋转,在环左侧轴线上的小磁针最后平衡的位置是A .N 极竖直向上B .N 极竖直向下C .N 极沿轴线向左D .N 极沿轴线向右 【答案】C【解析】金属环向里转动,产生的环形电流向外,所以根据右手定则可得环的左端为S 极,所以小磁针最后平衡的位置是N 极沿轴线向右,C 正确。
高中物理学习材料桑水制作一、考查楞次定律的应用楞次定律的应用主要考查的内容主标题:楞次定律的应用副标题:剖析考点规律,明确高考考查重点,为学生备考提供简洁有效的备考策略。
关键词:楞次定律难度:3重要程度:5内容:考点剖析:楞次定律是高中物理的基本定律,从近几年的高考可以看出,对楞次定律的考查几乎每年都有,高考主要考查考生熟练运用楞次定律判断感应电流的方向,由感应电流的方向判断引起感应电流的原磁场方向及磁通量变化,出题以选择题为主。
楞次定律的文字表述简明扼要,初学时常常不能完全理解它的含义。
要正确理解楞次定律需要注意以下两点。
1.定律中有两个磁场——引起感应电流的磁场(原磁场)和感应电流的磁场。
原磁场的变化产生感应电流,感应电流的磁场阻碍原磁场的变化。
2.理解定律的关键在于理解“阻碍”的含义:“阻碍”不是“阻止”,不是使原磁场的变化停止,阻碍作用只是“延缓”原磁场的变化,没有原磁场的变化就不会有感应电流的产生;“阻碍”的对象是原磁场的变化而不是原磁场,不能把“阻碍”简单理解为“相反”;阻碍不仅有“反抗”原磁场增加的含义,还有“补偿”原磁场减弱的含义。
楞次定理可推广为:感应电流的效果总是“反抗”引起感应电流的原因。
常有以下几种表现:1.阻碍原磁通量的变化——“增反减同”。
如果原磁场的磁通量是增加的,感应电流就产生一个反向的磁场“反抗”原磁场的增加;如果原磁场的磁通量是减小的,感应电流就产生一个同向磁场对原磁场进行“补偿”。
2.阻碍导体的相对运动——“来拒去留”。
从运动效果上看,也可形象地表述为“敌进我退”、“敌逃我追”。
典型例题例1.(2014·全国卷) 很多相同的绝缘铜圆环沿竖直方向叠放,形成一很长的竖直圆筒。
一条形磁铁沿圆筒的中心轴竖直放置,其下端与圆筒上端开口平齐。
让条形磁铁从静止开始下落。
条形磁铁在圆筒中的运动速率( )A .均匀增大B .先增大,后减小C .逐渐增大,趋于不变D .先增大,再减小,最后不变【解析】C.本题考查楞次定律、法拉第电磁感应定律。
楞次定律的内容及其理解之答禄夫天创作1、内容:感应电流的磁场,总要阻碍引起感应电流的磁通量的变更2、四步理解楞次定律1.明白谁阻碍谁──感应电流的磁通量阻碍发生产感应电流的磁通量的变更。
2.弄清阻碍什么──阻碍的是穿过回路的磁通量的变更,而不是磁通量自己。
3.熟悉如何阻碍──原磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反;当原磁通量减少时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,即“增反减同”。
4.知道阻碍的结果──阻碍其实不是阻止,结果是增加的还增加,减少的还减少。
3、理解楞次定律的另一种表述1.表述内容:感应电流总是反抗发生它的那个原因。
2.表示形式有四种:a.阻碍原磁通量的变更;增反减同b.阻碍物体间的相对运动,有的人把它称为“来拒去留”;c.增缩减扩,磁通量增大,面积有收缩的趋势,磁通量减小,面积有扩大的趋势d.阻碍原电流的变更(自感)。
二、正确区分楞次定律与右手定则的关系导体运动切割磁感线发生感应电流是磁通量发生变更引起感应电流的特例,所以判定电流方向的右手定则也是楞次定律的特例。
用右手定则能判定的,一定也能用楞次定律判定,只是很多情况下,不如用右手定则判定来得方便简单。
反过来,用楞次定律能判定的,其实不是用右手定则都能判断出来。
如闭合圆形导线中的磁场逐渐增强,用右手定则就难以判定感应电流的方向;相反,用楞次定律就很容易判定出来三、楞次定律的应用1、应用楞次定律的步调a.明确原来的磁场方向b.判断穿过(闭合)电路的磁通量是增加还是减少c.根据楞次定律确定感应电流(感应电动势)的方向d.用安培定则(右手螺旋定则)来确定感应电流(感应电动势)的方向2、应用拓展(1)、增反减同。
当原磁通量增加时,感应电流的磁场方向就与原磁场方向相反,当原磁通量减少时,感应电流的磁场方向与原磁场方相同,例1、两圆环A、B置于同一水平面上,其中A为均匀带电绝缘环,B为导体环,当A以如图所示的方向绕中心转动的角速度发生变更时,B中发生如图所示方向的感应电流.则(A )A 可能带正电且转速减小(B )A 可能带正电且转速增大(C )A 可能带负电且转速减小(D )A 可能带负电且转速增大解:若A 带正电,则A 环中有顺时针方向的电流,则原磁场垂直A 环向里,而感应电流的磁场方向垂直B 环向外,由增反减同,说明原磁场在增加,转速在增大;若A 环带负电,,则则A 环中有逆时针方向的电流,则原磁场垂直A 环向外,而感应电流的磁场方向垂直B 环向外,说明原磁场在减小,原电流在减小,转速减小,所以B 、C 正确。
高考物理楞次定律综述高考物理楞次定律综述X4.3楞次定律[学习目标]1.了解楞次定律的内容,理解感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量变化的含义。
2.会用楞次定律来判断感应电流的方向。
3.会用右手定则来判断感应电流的方向。
[自主学习]注:感应电流的磁场总是阻碍感应电流磁通量的变化,这是“阻碍”和“改变”,不是阻止变化,而是阻碍的结果是逐渐改变磁通量。
如果感应电流的磁通量增加,感应电流的磁场与感应电流的磁场相反。
如果感应电流的磁通量减小,则感应电流的磁场与感应电流的磁场方向相同。
楞次定律也可以理解为“感应电流的磁场方向总是阻碍相对运动”。
1.磁感应强度随时间的变化如图1所示。
磁场方向垂直于线圈所在平面,垂直纸面朝内为正方向。
在时间t1,感应电流沿着方向,在时间t2,和在时间T3;在时间t4,感应电流的方向是沿。
2.如图2所示,当导体棒在垂直于磁场的磁场中切割磁感应线时,A、B两端的电位关系如下。
[典型示例]例1如图3所示,通电的螺线管放在闭合金属环A的轴上,环A在螺线管的中间;当电磁阀中的电流减小时,密封圈将:(a)有缩小的趋势,(b)有扩大的趋势。
向左移动分析:螺线管内电流减小,通过A环的磁通量减少,磁通量的减少受到楞次定律磁场的阻碍。
未来有两种分析:(1)感应电流的磁场与引起感应电流的磁场方向相同,感应电流的磁感应线也在左边,根据安培定律,感应电流为逆时针方向(从左向右看);但A环导线所在的磁场方向是向右的(因为A环在线圈的xx处),按照左手定则,安培力沿半径向内,A环有收缩的趋势。
(2)防止磁通量减少只能减少A环的面积,因为面积越小,磁通量越大,所以A环容易收缩。
正确的答案例2如图4所示,在O点挂一个轻的线环,拿一个条形磁铁,沿着线环的轴线方向突然插入环中,判断磁铁插入过程中线环如何移动。
分析:当磁铁移动到线圈时,通过线圈的磁通量增加。
楞次定律感应的电流磁场阻碍了磁通量的增加。
当线环向右移动时,也会阻碍磁通量的增加。
热点17楞次定律的理解和应用
1.如图1所示是某研究性学习小组的同学设计的电梯坠落的应急安全装置,在电梯挂厢上安装永久磁铁,并在电梯的井壁上铺设线圈,这样可以在电梯突然坠落时减小对人员的伤害.关于该装置,下列说法正确的是()
图1
A.当电梯突然坠落时,该安全装置可使电梯停在空中
B.当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时,闭合线圈A、B中的电流方向相反
C.当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时,只有闭合线圈A在阻碍电梯下落
D.当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时,只有闭合线圈B在阻碍电梯下落
答案 B
解析若电梯突然坠落,闭合线圈A、B内的磁感应强度发生变化,将在线圈中产生感应电流,感应电流会阻碍磁铁的相对运动,可起到应急避险作用,但不能阻止磁铁的运动,故A 错误;当电梯坠落至永久磁铁在题图所示位置时,闭合线圈A中向上的磁场减弱,感应电流的方向从上向下看是逆时针方向,闭合线圈B中向上的磁场增强,感应电流的方向从上向下看是顺时针方向,可知闭合线圈A与B中感应电流方向相反,故B正确;结合A的分析可知,当电梯坠落至永久磁铁在题图所示位置时,闭合线圈A、B都在阻碍电梯下落,故C、D 错误.
2.(多选)如图2,两个线圈绕在同一根铁芯上,其中一线圈通过开关与电源连接,另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路.将一小磁针悬挂在直导线正上方,开关未闭合时小磁针处于静止状态.下列说法正确的是()
图2
A.开关闭合后的瞬间,小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动
B.开关闭合并保持一段时间后,小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向
C.开关闭合并保持一段时间后,小磁针的N极指向垂直纸面向外的方向
D.开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间,小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动
答案AD
解析根据安培定则,开关闭合时铁芯上产生水平向右的磁场.开关闭合后的瞬间,根据楞次定律,直导线上将产生由南向北的电流,根据安培定则,直导线上方的磁场垂直纸面向里,故小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动,A项正确;开关闭合并保持一段时间后,直导线上没有感应电流,故小磁针的N极指北,B、C项错误;开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间,根据楞次定律,直导线上将产生由北向南的电流,这时直导线上方的磁场垂直纸面向外,故小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动,D项正确.
3.如图3所示,一个金属圆盘安装在竖直的转动轴上,置于蹄形磁铁之间,两块铜片A、O 分别与金属圆盘的边缘和转动轴接触.若使金属圆盘按图示方向(俯视顺时针方向)转动起来,下列说法正确的是()
图3
A.电阻R中有Q→R→P方向的感应电流
B.电阻R中有P→R→Q方向的感应电流
C.穿过圆盘的磁通量始终没有变化,电阻R中无感应电流
D.调换磁铁的N、S极同时改变金属圆盘的转动方向,R中感应电流的方向也会发生改变
答案 B
解析根据右手定则可判断出R中有P→R→Q方向的电流,B正确,A、C错误;D选项中流过R的感应电流方向不变,D错误.
4.如图4,在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨,导轨平面与磁场垂直.金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS,一圆环形金属线框T位于回路围成的区域内,线框与导轨共面.现让金属杆PQ突然向右运动,在运动开始的瞬间,关于感应电流的方向,下列说法正确的是()
图4
A.PQRS中沿顺时针方向,T中沿逆时针方向
B.PQRS中沿顺时针方向,T中沿顺时针方向
C.PQRS中沿逆时针方向,T中沿逆时针方向
D.PQRS中沿逆时针方向,T中沿顺时针方向
答案 D
解析金属杆PQ突然向右运动,在运动开始的瞬间,闭合回路PQRS中磁场方向垂直纸面向里,磁通量增大,由楞次定律可判断,闭合回路PQRS中感应电流产生的磁场垂直纸面向外,由安培定则可判断感应电流方向为逆时针;由于闭合回路PQRS中感应电流产生的磁场方向垂直纸面向外,与原磁场方向相反,则T中磁通量减小,由楞次定律可判断,T中感应电流产生的磁场方向垂直纸面向里,由安培定则可知T中感应电流方向为顺时针,选项D正确,A、B、C错误.
5.(多选)如图5所示,在一固定水平放置的闭合导体圆环正上方,有一条形磁铁从静止开始下落,下落过程中始终保持竖直,起始高度为h,最后落在水平地面上.若不计空气阻力,重力加速度取g,下列说法中正确的是()
图5
A.磁铁下落的整个过程中,圆环中的感应电流方向先逆时针后顺时针方向(俯视圆环) B.磁铁落地时的速率一定等于2gh
C.磁铁在整个下落过程中,它的机械能不变
D.磁铁在整个下落过程中,圆环受到它的作用力总是竖直向下的
答案AD
解析当条形磁铁靠近圆环时,穿过圆环的磁通量增加,根据楞次定律可判断圆环中感应电
流的方向为逆时针(俯视圆环),当条形磁铁远离圆环时,穿过圆环的磁通量减小,根据楞次定律可判断圆环中感应电流的方向为顺时针(俯视圆环),A正确;若磁铁从高度h处做自由落体运动,其落地时的速度v=2gh,但磁铁穿过圆环的过程中由于电磁感应要产生一部分电热,根据能量守恒定律可知,其落地速度一定小于2gh,B错误;磁铁在整个下落过程中,由于受到磁场力的作用,机械能不守恒,C错误;据楞次定律的推论“来拒去留”,可判断磁铁在整个下落过程中,圆环对它的作用力始终竖直向上,而圆环受到磁铁的作用力总是竖直向下的,故D正确.
6.(多选)如图6所示,通电导线MN与单匝矩形线圈abcd共面,MN固定不动,位置靠近ab且相互绝缘.当MN中电流突然增大时,则()
图6
A.线圈所受安培力的合力方向向左
B.线圈所受安培力的合力方向向右
C.感应电流方向为abcda
D.感应电流方向为adcba
答案AC
解析当MN中电流突然增大时,根据楞次定律可知,线圈中产生逆时针方向的感应电流,即abcda方向;由左手定则可知ab边和cd边受到的安培力方向均向左,可知线圈所受安培力的合力方向向左,选项A、C正确,B、D错误.
7.(多选)图7甲所示是工业上探测物件表面层内部是否存在缺陷的涡流探伤技术的原理图.其原理是用通电线圈使物件内产生涡电流,借助探测线圈测定涡电流的改变,从而获得物件内部是否断裂及位置的信息.如图乙所示是一个由带铁芯的线圈L、开关S和电源连接起来的跳环实验装置,将一个套环置于线圈L上且使铁芯穿过其中,闭合开关S的瞬间,套环将立刻跳起.对以上两个实例的理解正确的是()
图7
A.涡流探伤技术运用了电流的热效应,跳环实验演示了自感现象
B.能被探测的物件和实验所用的套环必须是导电材料
C.金属探伤时接的是交流电,跳环实验装置中接的是直流电
D.以上两个实例中的线圈所连接的电源也可以都是恒压直流电源
答案BC
解析涡流探伤技术的原理是用电流线圈使物件内产生涡电流,借助探测线圈测定涡电流的改变;跳环实验演示线圈接在直流电源上,闭合开关的瞬间,穿过套环的磁通量会改变,套环中会产生感应电流,会跳起,属于演示楞次定律,故A错误;无论是涡流探伤技术,还是演示楞次定律,都需要产生感应电流,而感应电流的产生需在导电材料内,故B正确;金属探伤时,是探测器中通过交变电流,产生变化的磁场,当金属处于该磁场中时,该金属中会感应出涡流;演示楞次定律的实验中,线圈接在直流电源上,闭合开关的瞬间,穿过套环的磁通量会改变,套环中会产生感应电流,会跳起,故C正确,D错误.。