习题课:楞次定律的应用 [科学探究] 如图所示,当磁体N极靠近铝环时,穿过铝环的磁通量增加,根据楞次定律可知,铝环中产生的感应电流的方向为顺时针(从右往左看),将环形感应电流等效成小磁针(N极在左、S极在右),铝环与磁体相互排斥,铝环向右摆动;反之,当磁体N极远离铝环时,穿过铝环的磁通量减小,铝环中产生的感应电流的方向为逆时针(从右往左看),将环形感应电流等效成小磁针(S极在左、N极在右),铝环与磁体相互吸引,铝环向左摆动. 例1 C [解析] 将条形磁铁插入线圈或从线圈中抽出的过程,穿过线圈的磁通量发生了变化,线圈中产生了感应电流,线圈与条形磁铁会发生相互作用,根据楞次定律的推论“来拒去留”可知,在将磁铁插入线圈(无论是匀速、加速还是减速)的过程中,线圈与磁铁相互排斥,导致电子秤的示数大于m0,在抽出磁铁(无论是匀速、加速还是减速)的过程中,线圈与磁铁相互吸引,导致电子秤的示数小于m0,故A、B、D错误;根据楞次定律可判断,将一条形磁铁的N极加速插入线圈瞬间,线圈中产生的感应电流方向为逆时针方向(俯视),故C正确. 变式1 A [解析] 当滑片P向上滑动时,电阻增大,由闭合电路欧姆定律可知通过b的电流减小,b产生的磁场的磁感应强度减小,故穿过线圈a的磁通量减小,根据b中的电流方向和安培定则可知,b产生的磁场方向向下穿过线圈a,根据楞次定律可知,线圈a中的感应电流的磁场要阻碍磁通量的减小,故线圈a中的感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同,根据安培定则可知,线圈a中的感应电流方向俯视应为顺时针,故A正确,B错误;楞次定律的第二种描述为感应电流产生的效果总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化,滑片向上滑动导致穿过线圈a的磁通量减小,故只有线圈面积增大时才能阻碍磁通量的减小(即“增缩减扩”原理),故线圈a应有扩张的趋势,故C错误;开始时线圈a对水平桌面的压力大小等于线圈a的重力大小,当滑片向上滑动时,b中的电流减小,b产生的磁场的磁感应强度减小,根据楞次定律可知,此时线圈a和b中的电流方向相同,两线圈互相吸引,故线圈a对水平桌面的压力将减小,故D错误. 变式2 C [解析] 圆环N向左运动,根据“增离减靠”原则,说明线圈M上的磁场在减弱,流过M的电流在减小,故C正确. 例2 A [解析] 要使ab向右运动,即ab受到向右的安培力,根据左手定则可知,ab中电流方向为b→a,大线圈M中的感应电流方向为逆时针,与线圈N中的电流方向相反,根据楞次定律可知,穿过大线圈M的磁通量是增大的,即线圈N中的电流是增大的,故A正确,B、C、D错误. 变式3 B [解析] cd导线受到向下的安培力,对cd导线,根据左手定则可知,cd中的电流方向是由c到d,则ab棒中的电流方向是由b到a,根据右手定则可知,I是S极,a点为等效电源的正极,所以b点的电势低于a点的电势,由于ab棒向左运动,根据楞次定律的推广———来拒去留”可知,ab棒受到向右的安培力,故选项A、C、D错误,B正确. 随堂巩固 1.A [解析] 由于垂直于环面的磁通量先向里减小后向外增大,根据楞次定律可判断,感应电流产生的磁场方向一直垂直于环面向里,所以感应电流的方向一直是顺时针,选项B正确. 2.AD [解析] 穿过线圈的磁通量Φ=BS,根据楞次定律可知,为了阻碍磁通量的变化,当B增大时,面积S必须减小,当B减小时,面积S必须增大,原磁场方向向里或向外都可以,选项A、D正确. 3.D [解析] 磁铁对金属环的所有作用效果均是阻碍穿过金属环的磁通量变化,金属环从磁铁下端移动到上端,穿过金属环的磁通量先增大,后不变,再减小,根据楞次定律可知,感应电流的磁场先阻碍磁通量的增大,然后变为零,最后再阻碍磁通量的减小,即磁铁先是排斥金属环,阻碍磁通量增大,当金属环完全套入磁铁时,磁通量不变,此时磁铁对金属环没有作用力,而后吸引金属环,阻碍磁通量减小,因此细线的拉力的大小先小于G,后等于G,再小于G,故D正确. 4.D ... ...
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