6.解法指導: (1)楞次定律中的因果關聯(lián) 楞次定律所揭示的電磁感應過程中有兩個最基本的因果聯(lián)系.一是感應磁場與原磁場磁通量變化之間的阻礙與被阻礙的關系.二是感應電流與感應磁場間的產(chǎn)生和被產(chǎn)生的關系.抓住“阻礙 和“產(chǎn)生 這兩個因果關聯(lián)點是應用楞次定律解決物理問題的關鍵. (2)運用楞次定律處理問題的思路 (a)判斷感應電流方向類問題的思路 運用楞次定律判定感應電流方向的基本思路可歸結(jié)為:“一原.二感.三電流 .即為: ①明確原磁場:弄清原磁場的方向及磁通量的變化情況. ②確定感應磁場:即根據(jù)楞次定律中的"阻礙"原則.結(jié)合原磁場磁通量變化情況.確定出感應電流產(chǎn)生的感應磁場的方向. ③判定電流方向:即根據(jù)感應磁場的方向.運用安培定則判斷出感應電流方向. (b)判斷閉合電路相對運動類問題的分析策略 在電磁感應問題中.有一類綜合性較強的分析判斷類問題.主要講的是磁場中的閉合電路在一定條件下產(chǎn)生了感應電流.而此電流又處于磁場中.受到安培力作用.從而使閉合電路或電路中可動部分的導體發(fā)生了運動.對其運動趨勢的分析判斷可有兩種思路方法: ①常規(guī)法: 據(jù)原磁場(B原方向及ΔΦ情況)確定感應磁場(B感方向)判斷感應電流(I感方向)導體受力及運動趨勢. ②效果法 由楞次定律可知.感應電流的“效果 總是阻礙引起感應電流的“原因 .深刻理解“阻礙 的含義.據(jù)"阻礙"原則.可直接對運動趨勢作出判斷.更簡捷.迅速. [例1]一平面線圈用細桿懸于P點.開始時細桿處于水平位置.釋放后讓它在如圖所示的勻強磁場中運動.已知線圈平面始終與紙面垂直.當線圈第一次通過位置Ⅰ和位置Ⅱ時.順著磁場的方向看去.線圈中的感應電流的方向分別為 位置Ⅰ 位置Ⅱ (A)逆時針方向 逆時針方向 (B)逆時針方向 順時針方向 (C)順時針方向 順時針方向 (D)順時針方向 逆時針方向 命題意圖:考查對楞次定律的理解應用能力及邏輯推理能力. 錯解分析:由于空間想象能力所限.部分考生無法判定線圈經(jīng)位置Ⅰ.Ⅱ時刻磁通量的變化趨勢.從而無法依據(jù)楞次定律和右手螺旋定則推理出正確選項. 解題方法與技巧:線圈第一次經(jīng)過位置Ⅰ時.穿過線圈的磁通量增加.由楞次定律.線圈中感應電流的磁場方向向左.根據(jù)安培定則.順著磁場看去.感應電流的方向為逆時針方向.當線圈第一次通過位置Ⅱ時.穿過線圈的磁通量減小.可判斷出感應電流為順時針方向.故選項B正確. [例2]如圖所示.有兩個同心導體圓環(huán).內(nèi)環(huán)中通有順時針方向的電流.外環(huán)中原來無電流.當內(nèi)環(huán)中電流逐漸增大時.外環(huán)中有無感應電流?方向如何? 解:由于磁感線是閉合曲線.內(nèi)環(huán)內(nèi)部向里的磁感線條數(shù)和內(nèi)環(huán)外向外的所有磁感線條數(shù)相等.所以外環(huán)所圍面積內(nèi)(應該包括內(nèi)環(huán)內(nèi)的面積.而不只是環(huán)形區(qū)域的面積)的總磁通向里.增大.所以外環(huán)中感應電流磁場的方向為向外.由安培定則.外環(huán)中感應電流方向為逆時針. [例3]如圖.線圈A中接有如圖所示電源.線圈B有一半面積處在線圈A中.兩線圈平行但不接觸.則當開關S閉和瞬間.線圈B中的感應電流的情況是:( ) A.無感應電流 B.有沿順時針的感應電流 C.有沿逆時針的感應電流 D.無法確定 解:當開關S閉和瞬間.線圈A相當于環(huán)形電流.其內(nèi)部磁感線方向向里.其外部磁感線方向向外.線圈B有一半面積處在線圈A中.則向里的磁場與向外的磁場同時增大.這時就要抓住主要部分.由于所有向里的磁感線都從A的內(nèi)部穿過.所以A的內(nèi)部向里的磁感線較密. A的外部向外的磁感線較稀.這樣B一半的面積中磁感線是向里且較密.另一半面積中磁感線是向外且較稀.主要是以向里的磁感線為主.即當開關S閉和時.線圈B中的磁通量由零變?yōu)橄蚶?故該瞬間磁通量增加.則產(chǎn)生的感應電流的磁場應向外.因此線圈B有沿逆時針的感應電流.答案為C. [例4] 如圖所示.閉合導體環(huán)固定.條形磁鐵S極向下以初速度v0­沿過導體環(huán)圓心的豎直線下落的過程中.導體環(huán)中的感應電流方向如何? 解:從“阻礙磁通量變化 來看.原磁場方向向上.先增后減.感應電流磁場方向先下后上.感應電流方向先順時針后逆時針. 從“阻礙相對運動 來看.先排斥后吸引.把條形磁鐵等效為螺線管.根據(jù)“同向電流互相吸引.反向電流互相排斥 .也有同樣的結(jié)論. [例5] 如圖所示.O1O2是矩形導線框abcd的對稱軸.其左方有勻強磁場.以下哪些情況下abcd中有感應電流產(chǎn)生?方向如何? A.將abcd 向紙外平移 B.將abcd向右平移 C.將abcd以ab為軸轉(zhuǎn)動60° D.將abcd以cd為軸轉(zhuǎn)動60° 解:A.C兩種情況下穿過abcd的磁通量沒有發(fā)生變化.無感應電流產(chǎn)生.B.D兩種情況下原磁通向外.減少.感應電流磁場向外.感應電流方向為abcd. [例6]如圖所示裝置中.cd桿原來靜止.當ab 桿做如下那些運動時.cd桿將向右移動? A.向右勻速運動 B.向右加速運動 C.向左加速運動 D.向左減速運動 解:.ab 勻速運動時.ab中感應電流恒定.L1中磁通量不變.穿過L2的磁通量不變化.L2中無感應電流產(chǎn)生.cd保持靜止.A不正確,ab向右加速運動時.L2中的磁通量向下.增大.通過cd的電流方向向下.cd向右移動.B正確,同理可得C不正確.D正確.選B.D [例7] 如圖所示.當磁鐵繞O1O2軸勻速轉(zhuǎn)動時.矩形導線框?qū)⑷绾芜\動? 解:本題分析方法很多.最簡單的方法是:從“阻礙相對運動 的角度來看.導線框一定會跟著條形磁鐵同方向轉(zhuǎn)動起來.如果不計摩擦阻力.最終導線框?qū)⒑痛盆F轉(zhuǎn)動速度相同,如果考慮摩擦阻力導線框的轉(zhuǎn)速總比條形磁鐵轉(zhuǎn)速小些. [例8] 如圖所示.水平面上有兩根平行導軌.上面放兩根金屬棒a.b.當條形磁鐵如圖向下移動時.a.b將如何移動? 解:若按常規(guī)用“阻礙磁通量變化 判斷.則要根據(jù)下端磁極的極性分別進行討論.比較繁瑣.而且在判定a.b所受磁場力時.應該以磁極對它們的磁場力為主.不能以a.b間的磁場力為主(因為它們是受合磁場的作用).如果主注意到:磁鐵向下插.通過閉合回路的磁通量增大.由Φ=BS可知磁通量有增大的趨勢.因此S的相應變化應該使磁通量有減小的趨勢.所以a.b將互相靠近.這樣判定比較簡便. [例9] 如圖所示.絕緣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.a.b將如何移動? 解: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)中的磁通量都有增大的趨勢.由于S不可改變.為阻礙增大.導體環(huán)應該盡量遠離磁鐵.所以a.b將相互遠離. [例10]如圖所示.在條形磁鐵從圖示位置繞O1O2軸轉(zhuǎn)動90°的過程中.放在導軌右端附近的金屬棒ab將如何移動? 解:無論條形磁鐵的哪個極為N極.也無論是順時針轉(zhuǎn)動還是逆時針轉(zhuǎn)動.在轉(zhuǎn)動90°過程中.穿過閉合電路的磁通量總是增大的(條形磁鐵內(nèi).外的磁感線條數(shù)相同但方向相反.在線框所圍面積內(nèi)的總磁通量和磁鐵內(nèi)部的磁感線方向相同且增大.而該位置閉合電路所圍面積越大.總磁通量越小.所以為阻礙磁通量增大金屬棒ab將向右移動. [例11]如圖所示.a.b燈分別標有“36V 40W 和“36V 25W .閉合電鍵調(diào)節(jié)R.能使a.b都正常發(fā)光.斷開電鍵后重做實驗:電鍵閉合后看到的現(xiàn)象是什么?穩(wěn)定后那只燈較亮?再斷開電鍵.又將看到什么現(xiàn)象? 解:閉合瞬間.由于電感線圈對電流增大的阻礙作用.a將慢慢亮起來.b立即變亮.這時L的作用相當于一個大電阻,穩(wěn)定后兩燈都正常發(fā)光.a的功率大.較亮.這時L的作用相當于一只普通的電阻,斷開瞬間.由于電感線圈對電流減小的阻礙作用.通過a的電流將逐漸減小.a漸漸變暗到熄滅.而abRL組成同一個閉合回路.所以b燈也將逐漸變暗到熄滅.而且開始還會閃亮一下(因為原來有Ia>Ib).并且通過b的電流方向與原來的電流方向相反.這時L相當于一個電源. [例12]如圖所示.用絲線懸掛閉合金屬環(huán).懸于O點.虛線左邊有勻強磁場.右邊沒有磁場.金屬環(huán)的擺動會很快停下來.試解釋這一現(xiàn)象.若整個空間都有向外的勻強磁場.會有這種現(xiàn)象嗎? 解:只有左邊有勻強磁場.金屬環(huán)在穿越磁場邊界時.由于磁通量發(fā)生變化.環(huán)內(nèi)一定會有感應電流產(chǎn)生.根據(jù)楞次定律將會阻礙相對運動.所以擺動會很快停下來.這就是電磁阻尼現(xiàn)象.當然也可以用能量守恒來解釋:既然有電流產(chǎn)生.就一定有一部分機械能向電能轉(zhuǎn)化.最后電流通過導體轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.若空間都有勻強磁場.穿過金屬環(huán)的磁通量反而不變化了.因此不產(chǎn)生感應電流.因此也就不會阻礙相對運動.擺動就不會很快停下來. 查看更多

 

題目列表(包括答案和解析)

感應電流方向的判斷

(1)楞次定律:感應電流總具有這樣的方向,即感應電流的磁場總要________引起感應電流的________

(2)楞次定律關系到兩個磁場:感應電流的磁場(新產(chǎn)生的磁場)和引起感應電流的磁場(原來就有的磁場).前者和后者的關系不是“同向”或“反向”的簡單關系,而是前者“阻礙”后者“變化”的關系.

(3)用楞次定律判斷感應電流方向的步驟:①明確所研究的閉合回路中________的方向;②穿過回路的________如何變化(是增加還是減小);③由楞次定律判定出________;④根據(jù)感應電流的磁場方向,由________判定出感應電流方向.

(4)右手定則:(1)當閉合電路中的一部分導體做________磁感線運動時用右手定則判斷感應電流方向.(2)內(nèi)容:伸開右手,讓拇指跟其余四指垂直,并且都跟手掌在一個平面內(nèi),讓磁感線________從手心進入,拇指指向?qū)w運動的方向,其余四指指的就是感應電流的方向.(3)四指指向還可以理解為:感應電動勢的方向.

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右手定則、楞次定律

1.右手定則:伸開右手,讓大拇指跟其余四個手指________,并且都跟手掌在同一個________內(nèi),讓磁感線________穿過手心,拇指指向?qū)w________的方向,其余四指所指的方向就是________的方向.如圖所示

2.楞次定律

(1)楞次定律:感應電流具有這樣的方向,即感應電流的磁場總要________引起感應電流的________的變化.適用于所有電磁感應的情形.感應電流的磁場只是________而不是________原磁通量的變化.

(2)楞次定律的具體含義:

楞次定律可廣義的表述為:感應電流的作用效果總表現(xiàn)為要阻礙(反抗)引起感應電流的原因.常有這么幾種形式:

(1)從磁通量或電流(主要是自感)的角度看,其規(guī)律可總結(jié)為“________”.即若磁通量增加時,感應電流的磁場方向與原磁場方向________,若磁通量減小時,感應電流的磁場方向與原磁場方向________;

(2)從運動的角度看,會阻礙或引起相對運動,阻礙相對運動的規(guī)律表現(xiàn)為“來________________”.或閉合回路能過“擴大”或“減小”面積來實現(xiàn)對磁通量變化的阻礙,規(guī)律為“大小小大”.實質(zhì)是所受安培力的合力不為________

(3)從能量守恒的角度看,感應電流的存在必然導致其它形式的能量向________能及________能轉(zhuǎn)化.

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如圖甲所示,質(zhì)量為m=5g,長l=10cm的銅棒,用長度亦為l的兩根輕軟導線水平懸吊在豎直向上的勻強磁場中,磁感應強度B=
1
3
T.未通電時,輕線在豎直方向,通入恒定電流后,棒向外偏轉(zhuǎn)的最大角度θ=53°,求此棒中恒定電流的大。
精英家教網(wǎng)
某同學的解法如下:對銅棒進行受力分析,通電時導線向外偏轉(zhuǎn),說明安培力方向垂直電流和磁場方向向外,受力如圖乙所示(側(cè)視圖).
當最大偏轉(zhuǎn)角θ=53°時,棒受力平衡,有:tanθ=
F
mg
=
BIl
mg
               I=
mgtanθ
Bl
=
0.005×10×
4
3
1
3
×0.01
=20A

(1)請你判斷,他的解法是否正確?錯誤的請指出錯誤所在,并改正.
(2)此棒的最大動能是多少?

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(2008?湛江二模)已知萬有引力常量為G,地球半徑為R,同步衛(wèi)星距地面的高度為h,地球的自轉(zhuǎn)周期T,地球表面的重力加速度g.某同學根據(jù)以上條件,提出一種估算地球赤道表面的物體隨地球自轉(zhuǎn)的線速度大小的方法:地球赤道表面的物體隨地球作圓周運動,由牛頓運動定律有
GMm
R2
=m
v2
R
又因為地球上的物體的重力約等于萬有引力,有mg=
GMm
R2
由以上兩式得:v=
gR

(1)請判斷上面的結(jié)果是否正確,并說明理由.如不正確,請給出正確的解法和結(jié)果.
(2)由以上已知條件還可以估算出哪些物理量?(請估算兩個物理量,并寫出估算過程).

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有一個固定豎直放置的圓形軌道,半徑為R,由左右兩部分組成.如圖所示,右半部分AEB是光滑的,左半部分BFA是粗糙的.現(xiàn)在最低點A給一質(zhì)量為M的小球一個水平向右的初速度,使小球沿軌道恰好運動到最高點B,小球在B點又能沿BFA回到A點,到達A點時對軌道的壓力為4mg.
 (1)在求小球在A點的速度v0時,甲同學的解法是:由于小球恰好到達B點,故在B點小球的速度為零,
1
2
m
v
2
0
=2mgR
,所以v0=2
gR

(2)在求小球由BFA回到A點的速度時,乙同學的解法是:由于回到A點時對軌道的壓力為4mg,故4mg=
m
v
2
A
R
,所以vA=2
gR
. 你同意兩位同學的解法嗎?如果同意請說明理由;若不同意,請指出他們的錯誤之處,并求出結(jié)果.
(3)根據(jù)題中所描繪的物理過程,求小球由B經(jīng)F回到A的過程中克服摩擦力所做的功.

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