2010年高考物理重点难点16 楞次定律与因果关联

2010年高考物理重点难点16  楞次定律与因果关联 楞次定律与力和运动的综合命题，多次以选择、填空的题型出现在高考卷面尤其是上海试卷中，充分考查考生的综合分析能力. ●难点磁场? 1.（★★★★）如图16-1（a），圆形线圈P静止在水平桌面上，其正上方悬挂一相同的线圈Q、P和Q共轴.Q中通有变化电流，电流随时间变化的规律如图16-1（b）所示.P所受的重力为G，桌面对P的支持力为N，则 A.t1时刻N＞G                                              B.t2时刻N＞G C.t3时刻N＜G                                                     D.t4时刻N=G      图16—1                        图16—2 2.（★★★★）如图16-2所示，ab是一个可绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导线框，当滑动变阻器的滑片P自左向右滑动时，从纸外向纸内看，线框ab将 A.保持静止不动 B.逆时针转动 C.顺时针转动 D.发生转动，但电源极性不明，无法确定转动方向 ●案例探究 图16-3 ［例1］（★★★）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16-3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   位置Ⅰ                         位置Ⅱ （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 命题意图：考查对楞次定律的理解应用能力及逻辑推理能力.B级要求. 错解分析：由于空间想象能力所限，部分考生无法判定线圈经位置Ⅰ、Ⅱ时刻磁通量的变化趋势，从而无法依据楞次定律和右手螺旋定则推理出正确选项. 图16-4 解题方法与技巧：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，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，可判断出感应电流为顺时针方向，故选项B正确. ［例2］（★★★★）如图16-4甲所示，通电螺线管与电源相连，与螺线管同一轴线上套有三个轻质闭合铝环，b在螺线管中央，a在螺线管左端，c在螺线管右端.当开关S闭合时，若忽略三个环中感应电流的相互作用，则 A.a向左运动，c向右运动，b不动 B.a向右运动，c向左运动，b不动 C.a、b、c都向左运动 D.a、b、c都向右运动 命题意图：考查楞次定律、安培定则、左手定则的综合应用能力及逻辑推理能力.B级要求. 错解分析：找不到该题中现象间的因果关系，即感应磁场与原磁场磁通量变化之间的阻碍与被阻碍关系；感应电流与感应磁场间的产生和被产生的关系；寻找不到先行现象和后继现象间的关联点，从而无法顺利地推理判断出正确选项. 解题方法与技巧：首先应弄清楚，当开关S闭合时，由通电螺线管所产生的磁场在铝环a、b、c中的磁通量变化情况.电学知识告诉我们，通电后，该螺线管的磁场等效为一个N极在左、S极在右的条形磁铁的磁场（如图16-4乙所示），当开关S闭合时，向左通过各铝环的磁通量突然增大. 然后，由于向左通过各铝环的磁通量突然增大，根据楞次定律可知，各铝环的感应磁场方向必然与螺线管的磁场方向相反而向右. 接着，运用安培定则可确定，各铝环的感应电流方向如图16-4乙所示，从右向左看均为逆时针方向. 最后，根据图16-4丙所提供的感应电流和原磁场的分布情况，运用左手定则可判定a、b、c三个铝环所受的安培力分别如图16-4丙所示，于是a受安培力Fa作用，向左运动，c环受安培力Fc作用，向右运动，而由b环受力的对称性可知，b环所受的安培力Fb合力为零，b环仍然静止.因此正确答案为选项A. ●锦囊妙计 一、楞次定律中的因果关联 楞次定律所揭示的电磁感应过程中有两个最基本的因果联系，一是感应磁场与原磁场磁通量变化之间的阻碍与被阻碍的关系，二是感应电流与感应磁场间的产生和被产生的关系.抓住“阻碍”和“产生”这两个因果关联点是应用楞次定律解决物理问题的关键. 二、运用楞次定律处理问题的思路 1.判断感应电流方向类问题的思路 运用楞次定律判定感应电流方向的基本思路可归结为：“一原、二感、三电流”，即为： （1）明确原磁场：弄清原磁场的方向及磁通量的变化情况. （2）确定感应磁场：即根据楞次定律中的"阻碍"原则，结合原磁场磁通量变化情况，确定出感应电流产生的感应磁场的方向. （3）判定电流方向：即根据感应磁场的方向，运用安培定则判断出感应电流方向.（见例1） 2.判断闭合电路（或电路中可动部分导体）相对运动类问题的分析策略 在电磁感应问题中，有一类综合性较强的分析判断类问题，主要讲的是磁场中的闭合电路在一定条件下产生了感应电流，而此电流又处于磁场中，受到安培力作用，从而使闭合电路或电路中可动部分的导体发生了运动.（如例2）对其运动趋势的分析判断可有两种思路方法： （1）常规法： 据原磁场（B原方向及ΔΦ情况） 确定感应磁场（B感方向） 判断感应电流（I感方向） 导体受力及运动趋势.（见例2） （2）效果法 由楞次定律可知，感应电流的“效果”总是阻碍引起感应电流的“原因”，深刻理解“阻碍”的含义.据"阻碍"原则，可直接对运动趋势作出判断，更简捷、迅速. ●歼灭难点训练 1.（★★★）如图16-5所示，一闭合矩形金属线框，一半在匀强磁场中，一半在磁场外，要使线框中的感应电流为顺时针，线框应 A.沿x轴正方向平动                                          B.沿y轴正方向平动 C.沿x轴负方向平动                                            D.沿y轴负方向平动 图16—5                       图16—6 2.（★★★★）如图16-6所示，匀强磁场垂直于圆形线圈指向纸里，abcd为圆形线圈上等距离的四点，现用外力作用在上述四点，将线圈拉成正方形，设线圈导线不可伸长，且线圈仍处于原先所在的平面内，则在线圈发生形变的过程中： A.线圈中将产生abcd方向的感应电流 B.线圈中将产生adcb方向的感应电流 图16-7 3.（★★★★★）如图16-7所示，螺线管CD的导线绕法不明确，当磁铁AB插入螺线管时，电路中有图示方向的感应电流产生，下列关于螺线管极性的判断正确的是 A.C端一定是N极 B.C端一定是S极 C.C端的极性一定与磁铁B端的极性相同 D.无法判断极性的关系，因螺线的绕法不明确 4.（★★★★）如图16-8所示，A、B为两个相同的导线圈，共轴并靠近放置，若在线圈A中通有如图16-9所示的交流电，则 A.在t1~t2时间内，A、B相互吸引 B.在t2~t3时间内，A、B相互吸引 C.t1时刻两线圈间作用力为零 D.t2时刻两线圈间吸引力最大             图16—8           图16—9                    图16—10 5.（★★★★）如图16-10所示，A、B为大小形状均相同且内壁光滑，但用不同材料制成的圆管，竖直固定在相同高度.两个相同的磁性小球，同时从A、B管上端管口无初速释放，穿过A管的小球比穿过B管的小球先落到地面.下面对于两管的描述中可能正确的是 A.A管是用塑料制成的，B管是用铜制成的 B.A管是用铝制成的，B管是用胶木制成的 C.A管是用胶木制成的，B管是用塑料制成的 D.A管是用胶木制成的，B管是用铝制成的 6.（★★★★）如图16-11所示，光滑平行的两导轨水平放置，两根导体棒ab和cd平行地跨放在导轨上形成一个闭合回路，当一条形磁铁从回路正上方迅速插入回路时，导体ab和cd的运动情况 A.互相远离                                           B.相互靠拢 C.都不动                                                         D.都向右运动 图16—11                图16—12 7.（★★★★）（2001年科研，7）2000年底，我国宣布已研制成功一辆高温超导磁悬浮高速列车的模型车，该车的车速已达到每小时500千米，可载5人.如图16-12所示就是磁悬浮的原理，图中A是圆柱形磁铁，B是用高温超导材料制成的超导圆环.将超导圆环B水平放在磁铁A上，它就能在磁力的作用下悬浮在磁铁A上方的空中 A.在B放入磁场的过程中，B中将产生感应电流.当稳定后，感应电流消失 B.在B放入磁场的过程中，B中将产生感应电流.当稳定后，感应电流仍存在 C.如A的N极朝上，B中感应电流的方向如图中所示 D.如A的N极朝上，B中感应电流的方向与图中所示的相反                                       参考答案 ［难点磁场］ 1.AD  2.C ［歼灭难点训练］ 1A  2.A  3.C  4.AC  5.AD  6.B  7.BD