2019届高三物理模块专题复习 专题一

一、楞次定律的理解
理解楞次定律中的“阻碍”的含义：
(1)谁在阻碍？感应电流的磁场.
(2)阻碍什么？阻碍的是磁通量的变化，而不是阻碍磁通量本身.
(3)如何阻碍？当磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；当磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，即“增反减同”.
(4)结果如何？阻碍并不是阻止，只是延缓了磁通量的变化过程，该增加的还是增加，该减少的还是减少.
[复习过关]
1.1834年，楞次在分析了许多实验事实后，用一句话巧妙地概括出感应电流方向遵循的规律.在做用条形磁铁穿过闭合导体线圈的探究实验中，以下描述符合客观事实的是()
A.线圈内感应电流产生的磁场方向总是与条形磁铁产生的磁场方向相反
B.线圈内感应电流产生的磁场方向总是与条形磁铁产生的磁场方向相同
C.线圈内感应电流产生的磁场方向总是与条形磁铁产生的磁场方向先相反后相同
D.线圈内感应电流产生的磁场方向总是与条形磁铁产生的磁场方向先相同后相反
答案 C
解析当条形磁铁靠近闭合线圈时，导致穿过线圈的磁通量大小增加，根据楞次定律，线圈中感应电流产生的磁场方向与条形磁铁产生的磁场方向相反；同理，当条形磁铁远离闭合线圈时，导致穿过线圈的磁通量大小减小，根据楞次定律，线圈中感应电流产生磁场方向与条形磁铁产生磁场的方向相同；故C正确，A、B、D错误；故选C.
2.根据楞次定律可知感应电流的磁场一定是()
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.与引起感应电流的磁场方向相同
D.阻碍引起感应电流的磁通量的变化
答案 D
解析根据楞次定律，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化.原磁场减小时，感应电流的磁场与原磁场的方向相同，原磁场增大时，感应电流的磁场与原磁场的方向
相反.故选项A、B、C错误，选项D正确.故选D.
二、楞次定律的应用
1.楞次定律的广义表述：感应电流的“效果”总是反抗(或阻碍)引起感应电流的“原因”.
常见方式有四种：
(1)阻碍原磁通量的变化，即Ф增加，B感与B原反向；Ф减小，B感与B原同向.
(2)阻碍导体和磁场的相对运动，即“来拒去留”.
(3)通过改变线圈面积来“反抗”，即线圈有收缩或扩张的趋势.
(4)阻碍原电流的变化，即自感现象的应用.
2.应用楞次定律判断感应电流的步骤
应用楞次定律的步骤可概括为：一原二变三感四螺旋.
(1)明确穿过闭合回路的原磁场方向；
(2)判断穿过闭合回路的磁通量是增加还是减少；
(3)利用楞次定律确定感应电流的磁场方向(增反减同)；
(4)利用安培定则判定感应电流的方向.
[复习过关]
3.已知一灵敏电流计，当电流从正接线柱流入时，指针向正接线柱一侧偏转，现把它与线圈串联接成如图1所示电路，当条形磁铁按如图所示情况运动时，以下判断不正确的是()
图1
A.甲图中电流表偏转方向向右
B.乙图中磁铁下方的极性是N极
C.丙图中磁铁的运动方向向下
D.丁图中线圈的绕制方向从上往下看为顺时针方向
答案 C
解析由图示可知，条形磁铁向下插入线圈时，穿过线圈的磁通量增大，由楞次定律可知，感应电流从电流计的右接线柱流入，电流计指针向右偏转，故A正确；
由图示可知，电流计指针向左偏转，说明电流从负接线柱流入，由安培定则可知，感应电流磁场向上，由图示可知，此时条形磁铁离开线圈，原磁通量减小，由楞次定律可知，原磁场方向向下，因此条形磁铁的下端是N极，故B正确；
由图示可知，电流计指针向右偏转，说明电流从正接线柱流入，由安培定则可知，感应电流磁场向上，由图示可知，原磁场方向向上，由楞次定律可知，原磁通量应减小，因此条形磁铁应向上运动，故C错误；
由图示可知，电流计指针向右偏转，说明电流从正接线柱流入，由图示可知，原磁场方向向下，磁铁离开线圈，穿过线圈的原磁通量减小，由楞次定律可知，感应电流磁场应向下，由安培定则可知，丁图中线圈的绕制方向从上往下看为顺时针方向，故D正确.
4.一平面线圈用细杆悬于P点，开始时细杆处于水平位置，释放后让它在如图2所示的匀强磁场中运动，已知线圈平面始终与纸面垂直，当线圈第一次通过位置Ⅰ和位置Ⅱ时，顺着磁场的方向看去，线圈中的感应电流的方向分别为()
图2
A.逆时针方向；逆时针方向
B.逆时针方向；顺时针方向
C.顺时针方向；顺时针方向
D.顺时针方向；逆时针方向
答案 B
解析线圈第一次经过位置Ⅰ时，穿过线圈的磁通量增加，由楞次定律“增反减同”原则，线圈中感应电流的磁场方向向左，根据右手定则，顺着磁场看去，感应电流的方向为逆时针方向.
当线圈第一次通过位置Ⅱ时，穿过线圈的磁通量减小，由楞次定律“增反减同”原则，线圈中感应电流的磁场方向向右，可判断出感应电流为顺时针方向，故选项B正确.
5.如图3所示，圆环形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路.若将滑动变阻器的滑片P 向下滑动，下列表述正确的是()
图3
A.线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流
B.穿过线圈a的磁通量变小
C.线圈a有扩张的趋势
D.线圈a对水平桌面的压力F N将增大
答案 D
解析当滑片P向下移动时电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知通过线圈b的电流增大，从而判断出穿过线圈a的磁通量增加且方向向下，所以B错误；根据楞次定律即可判断出线圈a中感应电流方向俯视应为逆时针，A错误.
再根据微元法将线圈a无限分割根据左手定则不难判断出线圈a应有收缩的趋势，或直接根据“增缩减扩”，因为滑片向下滑动导致穿过线圈a的磁通量增加，故只有线圈面积减小时才能阻碍磁通量的增加，故线圈a应有收缩的趋势，C错误；
开始时线圈a对桌面的压力等于线圈a的重力，当滑片向下滑动时，可以用“等效法”，即将线圈a和b看做两个条形磁铁，不难判断此时两磁铁的N极相对，互相排斥，故线圈a 对水平桌面的压力将增大，所以D正确.
6.如图4所示，一个金属圆环水平放置在竖直向上的匀强磁场中，若要使圆环中产生如箭头所示方向的感应电流，下列方法可行的是()
图4
A.使匀强磁场均匀增大
B.使圆环绕水平轴ab如图转动30°
C.使圆环绕水平轴cd如图转动30°
D.保持圆环水平并使其绕过圆心的竖直轴转动
答案 A
解析原磁场的方向向上，顺时针方向的感应电流的磁场的方向向下，与原磁场的方向相反，所以穿过线圈的磁通量增大.
使匀强磁场均匀增大，穿过线圈的磁通量增大.故A正确；
使圆环绕水平轴ab如图转动30°的过程中穿过线圈的磁通量减小.故B错误；
使圆环绕水平轴cd如图转动30°的过程中穿过线圈的磁通量减小.故C错误；
保持圆环水平并使其绕过圆心的竖直轴转动，穿过线圈的磁通量保持不变，不能产生感应电流.故D错误.
7.如图5所示，一个闭合三角形导线框ABC位于竖直平面内，其下方(略靠前)固定一根与线框平面平行的水平直导线，导线中通以图示方向的恒定电流.释放线框，它由实线位置下落到虚线位置未发生转动，在此过程中()
图5
A.线框中感应电流方向依次为顺时针→逆时针
B.线框的磁通量为零时，感应电流却不为零
C.线框所受安培力的合力方向依次为向上→向下→向上
D.线框所受安培力的合力为零，做自由落体运动
答案 B
解析通电直导线的磁场在上方向外，下方向里；离导线近的地方磁感应强度大，离导线远的地方磁感应强度小.线框从上向下靠近导线的过程，向外的磁感应强度增加，根据楞次定律，线框中产生顺时针方向的电流；穿越导线时，上方向外的磁场和下方向里的磁场叠加，先是向外的磁通量减小，之后变成向里的磁通量，并逐渐增大，直至最大；根据楞次定律，线框中产生逆时针方向的电流.向里的磁通量变成最大后，继续向下运动，向里的磁通量又逐渐减小，这时的电流方向又变成了顺时针.故A错误；
根据A中的分析，穿越导线时，上方向外的磁场和下方向里的磁场叠加，先是向外的磁通量减小，一直减小到0，之后变成向里的磁通量，并逐渐增大.这一过程是连续的，始终有感应电流存在，故B正确；
根据楞次定律，感应电流始终阻碍线框相对磁场的运动，故受安培力的方向始终向上，不是0，故C、D都错误.
三、右手定则的应用
1.右手定则与楞次定律一样用来判断感应电流的方向，只不过右手定则只适于判断闭合电路。