2019-2020年高中物理 4.3 楞次定律学案 新人教版选修3-2.doc

2019-2020年高中物理 4.3 楞次定律学案 新人教版选修3-2目标定位1.理解楞次定律的内容，并应用楞次定律判定感应电流的方向.2.通过实验探究，感受楞次定律的实验推导过程，逐渐培养自己观察实验，分析、归纳、总结物理规律的能力.3.掌握右手定则，并理解右手定则实际上是楞次定律的一种表现形式一、探究感应电流的方向1实验探究将螺线管与电流表组成闭合回路，分别将N极、S极插入、抽出线圈，如图1所示，记录感应电流方向如下：图12分析操作方法内容甲乙丙丁N极向下插入线圈N极向上抽出线圈S极向下插入线圈S极向上抽出线圈原来磁场的方向向下向下向上向上原来磁场的磁通量变化增大减小增大减小感应电流方向逆时针(俯视)顺时针(俯视)顺时针(俯视)逆时针(俯视)感应电流的磁场方向向上向下向下向上原磁场与感应电流的关系相反相同相反相同想一想比较甲、丙两种情况说明什么？比较乙、丁两种情况说明什么？什么情况下感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反？什么时候相同？答案甲、丙两种情况下，磁通量都增大，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；乙、丁两种情况下，磁通量都减小，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同二、楞次定律当线圈内磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，阻碍磁通量的增加；当线圈内磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，阻碍磁通量的减少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三、右手定则1使用范围：判定导线切割磁感线运动时感应电流的方向2使用方法：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.一、楞次定律中阻碍的含义1谁在阻碍？起阻碍作用的是感应电流的磁场2阻碍什么？感应电流的磁场阻碍的是引起感应电流的磁通量的变化，而不是阻碍原磁场，也不是阻碍原磁通量3如何阻碍？当引起感应电流的磁通量(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，感应电流的磁场“反抗”原磁通量的增加；原磁通量减小时，感应电流的磁场方向就与原磁场的方向相同，感应电流的磁场“补偿”原磁通量的减少，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，这种变化将继续进行5从相对运动的角度看，感应电流的磁场对原磁场的作用是阻碍相对运动如图1所示，甲图中螺线管上端为N极，下端为S极，感应电流对磁铁的靠近起阻碍作用；图乙中螺线管上端为S极，下端为N极，感应电流阻碍磁铁的远离例1关于楞次定律，下列说法中正确的是()A感应电流的磁场总是阻碍原磁场的增强B感应电流的磁场总是阻碍原磁场的减弱C感应电流的磁场总是和原磁场方向相反D感应电流的磁场总是阻碍原磁通量的变化解析楞次定律的内容：感应电流具有这样的方向，感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，故选D.答案D二、楞次定律的应用应用楞次定律判断感应电流方向的步骤：(1)明确研究对象是哪一个闭合电路；(2)确定原磁场的方向；(3)明确闭合回路中磁通量变化的情况；(4)应用楞次定律的“增反减同”，确定感应电流的磁场的方向；(5)应用安培定则，确定感应电流的方向例2图2如图2所示，试判定当开关S闭合和断开瞬间，线圈ABCD中的感应电流方向解析当S闭合的瞬间：穿过回路的磁场是电流I产生的磁场，方向垂直纸面向外(如图所示)，且磁通量增大；由楞次定律知感应电流磁场方向应和B原相反，即垂直纸面向里；由安培定则判知线圈ABCD中感应电流方向是ADCBA.当S断开时：穿过回路的原磁场仍是电流I产生的磁场，方向垂直纸面向外，且磁通量减小；由楞次定律得知感应电流磁场方向应和B原相同，即垂直纸面向外；由安培定则判知感应电流方向是ABCDA.答案S闭合时，感应电流方向为ADCBA；S断开时，感应电流方向为ABCDA.针对训练1某磁场磁感线如图3所示，有一铜线圈自图示A处落至B处，在下落过程中，自上向下看，线圈中感应电流的方向是()图3A始终顺时针B始终逆时针C先顺时针再逆时针D先逆时针再顺时针答案C解析自A落至图示位置时，穿过线圈的磁通量增加，磁场方向向上，则感应电流的磁场方向与之相反，即向下，故可由安培定则判断出线圈中感应电流的方向为顺时针；自图示位置落至B点时，穿过线圈的磁通量减少，磁场方向向上，则感应电流的磁场方向与之相同，即向上，故可由安培定则判断出线圈中感应电流的方向为逆时针，选C.三、右手定则的应用1导体运动切割磁感线产生感应电流是磁通量发生变化引起感应电流的特例，所以右手定则是楞次定律的特例(1)楞次定律适用于各种电磁感应现象，对于磁感应强度B随时间t变化而产生的电磁感应现象较方便(2)右手定则只适用于导体做切割磁感线运动的情况2当切割磁感线时四指的指向就是感应电流的方向，即感应电动势的方向(注意等效电源的正负极)例3下图表示闭合电路中的一部分导体ab在磁场中做切割磁感线运动的情景，其中能产生由a到b的感应电流的是()解析由右手定则判知，A中感应电流方向为ab，B、C、D中均为ba.答案A针对训练2如图4所示，一个有界匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外，一个矩形闭合导线框abcd，沿纸面由位置1(左)匀速运动到位置2(右)，则()图4A导线框进入磁场时，感应电流方向为abcdaB导线框离开磁场时，感应电流方向为adcbaC导线框离开磁场时，受到的安培力方向水平向右D导线框进入磁场时，受到的安培力方向水平向左答案D解析根据右手定则可知导线框进入磁场时，感应电流方向为adcba，离开磁场时感应电流为abcda，所以A、B均错误，再根据左手定则知，C错误，D正确楞次定律的应用1.如图5所示，闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的N极向下但未插入线圈内部当磁铁向下运动时()图5A线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互吸引B线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互排斥C线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互吸引D线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互排斥答案B解析由增反减同，N极向下运动，原磁通量增加，感应电流磁场方向与原磁场方向相反，由安培定则知感应电流方向与图中箭头方向相同，由来拒去留，知磁铁与线圈相互排斥，故B正确2.如图6所示，通电直导线L和平行直导线放置的闭合导体框abcd，当通电导线L运动时，以下说法正确的是()图6A当导线L向左平移时，导体框abcd中感应电流的方向为abcdaB当导线L向左平移时，导体框abcd中感应电流的方向为adcbaC当导线L向右平移时，导体框abcd中感应电流的方向为abcdaD当导线L向右平移时，导体框abcd中感应电流的方向为adcba答案AD解析当导线L向左平移时，闭合导体框abcd中磁场减弱，磁通量减少，abcd回路中产生的感应电流的磁场将阻碍磁通量的减少，由于导线L在abcd中磁场方向垂直纸面向里，所以abcd中感应电流的磁场方向应为垂直纸面向里，由安培定则可知感应电流的方向为abcda，选项A正确；当导线L向右平移时，闭合电路abcd中磁场增强，磁通量增加，abcd回路中产生的感应电流的磁场将阻碍磁通量的增加，可知感应电流的磁场为垂直纸面向外，再由安培定则可知感应电流的方向为adcba，选项D正确右手定则的应用3如图7所示，匀强磁场与圆形导体环所在平面垂直，导体ef与环接触良好，当ef向右匀速运动时()图7A圆环中磁通量不变，环上无感应电流产生B整个环中有顺时针方向的电流C整个环中有逆时针方向的电流D环的右侧有逆时针方向的电流，环的左侧有顺时针方向的电流答案D解析由右手定则知ef上的电流由ef，故右侧的电流方向为逆时针，左侧的电流方向为顺时针，选D.4.如图8所示，光滑平行金属导轨PP和QQ都处于同一水平面内，P和Q之间连接一电阻R，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，现在垂直于导轨放置一根导体棒MN，用一水平向右的力F拉动导体棒MN，以下关于导体棒MN中感应电流方向和它所受安培力的方向的说法正确的是()图8A感应电流方向是NMB感应电流方向是MNC安培力方向水平向左D安培力方向水平向右答案AC解析方法1：由右手定则知，MN中感应电流方向是NM，再由左手定则可判知，MN所受安培力方向垂直导体棒水平向左方法2：由楞次定律知，本题中感应电流是由于MN相对于磁场向右运动引起的，则安培力必然阻碍这种相对运动，由安培力方向既垂直于电流方向又垂直于磁场方向可判知，MN所受安培力方向垂直于MN水平向左，再由右手定则，判断出感应电流的方向是NM.故选A、C.(时间：60分钟)题组一对楞次定律的理解和应用1根据楞次定律知，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方向相反C阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化D与引起感应电流的磁场方向相同答案C解析感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化2.某实验小组用如图1所示的实验装置来验证楞次定律当条形磁铁自上而下穿过固定的线圈时，通过电流计的感应电流的方向是()图1AaGbB先aGb，后bGaCbGaD先bGa，后aGb答案D解析条形磁铁进入线圈的过程中：确定原磁场的方向：条形磁铁在穿入线圈的过程中，磁场方向向下明确闭合回路中磁通量变化的情况：向下的磁通量增加由楞次定律的“增反减同”可知：线圈中的感应电流产生的磁场方向向上应用安培定则可以判断感应电流的方向为逆时针(俯视)，即：电流的方向从bGa.同理可以判断出条形磁铁穿出线圈的过程中，向下的磁通量减小，由楞次定律可得：线圈中将产生顺时针的感应电流(俯视)，即：电流的方向从aGb.3.如图2所示，金属环所在区域存在着匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里当磁感应强度逐渐增大时，内、外金属环中感应电流的方向为()图2A外环顺时针、内环逆时针B外环逆时针，内环顺时针C内、外环均为逆时针D内、外环均为顺时针答案B解析首先明确研究的回路由外环和内环共同组成，回路中包围的磁场方向垂直纸面向里且内、外环之间的磁通量增加由楞次定律可知感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，垂直于纸面向外，再由安培定则判断出感应电流的方向是：在外环沿逆时针方向，在内环沿顺时针方向，故选项B正确41831年法拉第把两个线圈绕在一个铁环上，A线圈与电源、滑动变阻器R组成一个回路，B线圈与开关S、电流表G组成另一个回路，如图3所示通过多次实验，法拉第终于总结出产生感应电流的条件关于该实验，下列说法正确的是()图3A闭合开关S的瞬间，电流表G中有ab的感应电流B闭合开关S的瞬间，电流表G中有ba的感应电流C闭合开关S后，在增大电阻R的过程中，用电流表G中有ab的感应电流D闭合开关S后，在增大电阻R的过程中，电流表G中有ba的感应电流答案D解析在滑片不动的情况下，A线圈中通过的是恒定电流，产生的磁场是恒定的，所以B线圈中不产生感应电流，所以选项A、B错误；在滑片移动增大电阻R的过程中，A线圈中通过的是逐渐减弱的电流，即线圈B处于逐渐减弱的磁场中，由安培定则和楞次定律可判断得知，电流表中的电流从ba，故选项C错误，D正确5.如图4所示，AOC是光滑的金属轨道，AO沿竖直方向，OC沿水平方向，PQ是一根金属直杆立在导轨上，直杆从图示位置由静止开始在重力作用下运动，运动过程中Q端始终在OC上，空间存在着垂直纸面向外的匀强磁场，则在PQ杆滑动的过程中，下列判断正确的是()图4A感应电流的方向始终是由PQB感应电流的方向先是由PQ，后是由QPCPQ受磁场力的方向垂直于杆向左DPQ受磁场力的方向先垂直于杆向右，后垂直于杆向左答案B解析在PQ杆滑动的过程中，杆与导轨所围成的三角形面积先增大后减小，三角形POQ内的磁通量先增大后减小，由楞次定律可判断B项对，A项错再由PQ中电流方向及左手定则可判断C、D项错误故选B.6.如图5所示，闭合金属圆环沿垂直于磁场方向放置在匀强磁场中，将它从匀强磁场中匀速拉出，以下各种说法中正确的是()图5A向左拉出和向右拉出时，环中感应电流方向相反B向左或向右拉出时，环中感应电流方向都是沿顺时针方向C向左或向右拉出时，环中感应电流方向都是沿逆时针方向D将圆环拉出磁场的过程中，当环全部处在磁场中运动时，也有感应电流产生答案B解析圆环中感应电流的方向，取决于圆环中磁通量的变化情况，向左或向右将圆环拉出磁场的过程中，圆环中垂直纸面向里的磁感线的条数都要减少，根据楞次定律可知，感应电流产生的磁场的方向与原磁场方向相同，即都垂直纸面向里，可以判断出感应电流的方向沿顺时针方向圆环全部处在磁场中运动时，虽然导线做切割磁感线运动，但环中磁通量不变，只有圆环离开磁场，环的一部分在磁场中，另一部分在磁场外时，环中磁通量才发生变化，环中才有感应电流B选项正确7.如图6所示，金属线框与直导线AB在同一平面内，直导线中通有电流I，若将线框由位置1拉至位置2的过程中，线框中感应电流的方向是()图6A先顺时针，后逆时针，再顺时针B始终顺时针C先逆时针，后顺时针，再逆时针D始终逆时针答案C8.闭合线圈abcd在磁场中运动到如图7所示位置时，ab边受到的磁场力竖直向上，此线圈的运动情况可能是()图7A向右进入磁场B向左移出磁场C以ab为轴转动D以cd为轴转动答案BCD9北半球地磁场的竖直分量向下如图8所示，在北京某中学实验室的水平桌面上，放置一个边长为L的正方形闭合导体线圈abcd，线圈的ab边沿南北方向，ad边沿东西方向下列说法中正确的是()图8A若使线圈向东平动，则a点的电势比b点的电势低B若使线圈向北平动，则a点的电势比b点的电势低C若以ab为轴将线圈向上翻转，则线圈中感应电流方向为abcdaD若以ab为轴将线圈向上翻转，则线圈中感应电流方向为adcba答案AC解析线圈向东平动时，ba和cd两边切割磁感线，且两边切割磁感线产生的感应电动势大小相同，a点电势比b点电势低，A对；同理，线圈向北平动，则a、b电势相等，高于c、d两点电势，B错；以ab为轴将线圈向上翻转，向下的磁通量减小了，感应电流的磁场方向应该向下，再由安培定则知，感应电流的方向为abcda，则C对，D错题组二右手定则的应用10.两根相互平行的金属导轨水平放置于图9所示的匀强磁场中，在导轨上与导轨接触良好的导体棒AB和CD可以自由滑动当AB在外力F作用下向右运动时，下列说法中正确的是()图9A导体棒CD内有电流通过，方向是DCB导体棒CD内有电流通过，方向是CDC磁场对导体棒CD的作用力水平向左D磁场对导体棒AB的作用力水平向右答案B解析当导体棒AB向右运动时，由右手定则可以判断回路中感应电流方向为ACDBA，再根据左手定则进一步确定导体棒CD的受力方向水平向右，导体棒AB受力方向水平向左11.如图10所示，导体棒AB、CD可在水平轨道上自由滑动，且两水平轨道在中央交叉处互不相通当导体棒AB水平向左移动时()图10A导体棒AB中感应电流的方向为A到BB导体棒AB中感应电流的方向为B到AC导体棒CD水平向左移动D导体棒CD水平向右移动答案AD解析当导体棒AB向左移动时，由右手定则可判断回路中感应电流方向为ABCDA，故A项正确，B项错误；再根据左手定则可确定CD棒受力水平向右，故C项错误，D项正确12.如图11所示，MN、PQ为同一水平面的两平行导轨，导轨间有垂直于导轨平面的磁场(图中未画出)，导体ab、cd与导轨有良好的接触并能滑动，当导体ab沿轨道向右滑动时，则()图11Acd向右滑Bcd不动Ccd向左滑 D无法确定答案A解析对ab应用右手定则确定回路中电流方向，应用左手定则确定cd受力后的运动方向，与磁场的方向无关本题也可用“来拒去留”直接判断13如图12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12A电阻R中有QRP方向的感应电流B电阻R中有PRQ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PRQ方向的电流，B正确，A、C错D选项中流过R的感应电流方向不变，D错