新课标2018-2019学年高考物理主题三电磁感应及其应用3.1电磁感应3.1.3第1课时楞次定律学案新人教版选修3 .doc

第1课时楞次定律学习目标核心提炼1.通过实验探究归纳出判断感应电流方向的规律楞次定律。2个规律楞次定律和右手定则3个定则的区别左手定则、右手定则、安培定则的区别2.理解楞次定律中“阻碍”的含义，能熟练运用楞次定律和右手定则判断感应电流的方向。3.理解楞次定律符合能量守恒定律，明确能量转化的方向。一、楞次定律1.实验探究根据如图1甲、乙、丙、丁所示进行电路图连接与实验操作，并填好实验现象。图1甲乙丙丁条形磁铁运动的情况N极向下插入线圈S极向下插入线圈N极向上拔出线圈S极向上拔出线圈原磁场方向(向上或向下)向下向上向下向上穿过线圈的磁通量变化情况(增加或减少)增加增加减少减少感应电流的方向(在螺线管上俯视)逆时针顺时针顺时针逆时针感应电流的磁场方向(向上或向下)向上向下向下向上原磁场与感应电流磁场的方向关系相反相反相同相同请根据上表所填内容理解：甲、乙两种情况下，磁通量都增加，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；丙、丁两种情况下，磁通量都减少，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同。2.楞次定律(1)内容：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。(2)理解：当磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场方向相反，当磁通量减少时，感应电流的磁场与原磁场方向相同，即增反减同。思考判断(1)感应电流的磁场总是与引起感应电流的磁场方向相反。()(2)感应电流的磁场可能与引起感应电流的磁场方向相同。()(3)感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。()二、右手定则1.当导体做切割磁感线运动时，可以用右手定则判断感应电流的方向。右手定则：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。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(注意等效电源内部感应电流方向，由负极指向正极)。思维拓展(1)右手定则与楞次定律有什么关系？两定律各在什么情况下使用较方便？(2)什么情况下应用右手定则，什么情况下应用左手定则？答案(1)导体运动切割磁感线产生感应电流是磁通量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。楞次定律适用于所有电磁感应现象，对于磁通量发生变化而产生的电磁感应现象较方便。右手定则只适用于导体做切割磁感线运动的情况。(2)因动而生电时用右手定则；因电而受力时用左手定则。楞次定律的理解和应用要点归纳1.因果关系闭合导体回路中原磁通量的变化是产生感应电流的原因，而感应电流的磁场的产生是感应电流存在的结果，即只有当闭合导体回路中的磁通量发生变化时，才会有感应电流的磁场出现。2.楞次定律中“阻碍”的含义精典示例例1 关于楞次定律，下列说法正确的是()A.感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化B.闭合电路的一部分导体在磁场中运动时，必受磁场阻碍作用C.原磁场穿过闭合回路的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场同向D.感应电流的磁场总是跟原磁场反向，阻碍原磁场的变化解析感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，选项A正确；闭合电路的一部分导体在磁场中平行磁感线运动时，不受磁场阻碍作用，选项B错误；原磁场穿过闭合回路的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场反向，选项C错误；当原磁场增强时感应电流的磁场跟原磁场反向，当原磁场减弱时感应电流的磁场跟原磁场同向，选项D错误。答案A例2 (多选)如图2所示，闭合金属圆环垂直于磁场方向放置在有界匀强磁场中，将它从匀强磁场中匀速拉出，以下各种说法正确的是()图2A.向左拉出和向右拉出时，环中的感应电流方向相反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的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的D.将圆环左右拉动，当环全部处在磁场中运动时，圆环中无感应电流解析将金属圆环不管从哪边拉出磁场，穿过闭合圆环的磁通量都要减少，根据楞次定律可知，感应电流的磁场要阻碍原磁通量的减少，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，应用安培定则可以判断出感应电流的方向是顺时针方向的，选项B正确，A、C错误；在圆环离开磁场前，穿过圆环的磁通量没有改变，该种情况无感应电流，选项D正确。答案BD应用楞次定律判断感应电流方向的步骤针对训练1 小管同学为了探究感应电流的方向与什么因素有关，他把一灵敏电流计与一个线圈相连构成闭合电路，然后将条形磁铁插入或拔出线圈，如图3所示。其中线圈中所标箭头方向为感应电流方向。则下列判断正确的是()图3A.甲图磁铁正在向下运动B.乙图磁铁正在向上运动C.丙图磁铁正在向上运动D.丁图磁铁正在向上运动解析根据线圈中感应电流的方向，由右手螺旋定则可知，甲和丙中的线圈上端为感应电流磁场的S极，乙和丁中的线圈上端为N极，由楞次定律的“阻碍”含义知，甲和丁图中磁铁正在向上运动，乙和丙图中磁铁正在向下运动，故选项A、B、C错误，D正确。答案D右手定则的应用要点归纳1.适用范围：闭合电路的部分导体切割磁感线产生感应电流方向的判断。2.右手定则反映了磁场方向、导体运动方向和电流方向三者之间的相互垂直关系。(1)大拇指的方向是导体相对磁场切割磁感线的运动方向，既可以是导体运动而磁场未动，也可以是导体未动而磁场运动，还可以是两者以不同速度同时运动。(2)四指指向电流方向，即为电动势方向，切割磁感线的导体相当于电源。精典示例例3 下列图中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，导体ab上的感应电流方向为ab的是()解析题中四图都属于闭合电路的一部分导体切割磁感线，应用右手定则判断可得：A中电流方向为ab，B中电流方向为ba，C中电流方向沿adcba，D中电流方向为ba。故选项A正确。答案A针对训练2 如图4所示，CDEF是一个矩形金属框，当导体棒AB向右移动时，回路中会产生感应电流，则下列说法正确的是()图4A.导体棒中的电流方向由BAB.电流表A1中的电流方向由FEC.电流表A1中的电流方向由EFD.电流表A2中的电流方向由DC解析根据右手定则，导体棒内部电流方向为A到B，所以电流表A1中的电流方向由FE，选项A、C错误，B正确，同理电流表A2中的电流方向由CD，选项D错误。答案B1.(楞次定律的应用)(多选)如图5所示，在竖直通电导线旁同一平面内有矩形线圈abcd。则()图5A.若线圈竖直向下平动，其中感应电流方向是abcdB.若线圈竖直向下平动，无感应电流产生C.若线圈向右平动，其中感应电流方向是abcdD.当线圈向导线靠近时(仍在导线右侧)，其中感应电流方向是abcd解析若线圈竖直向下平动，穿过线圈的磁通量不变，无感应电流产生，选项A错误，B正确；若线圈向右平动，穿过线圈向里的磁通量减少，根据楞次定律可知，感应电流方向是adcb，选项C错误；当线圈向导线靠近时，穿过线圈向里的磁通量增大，根据楞次定律可知，产生感应电流的方向为abcd，选项D正确。答案BD2.(楞次定律的应用)如图6所示，一根条形磁铁自左向右穿过一个闭合螺线管，则电路中()图6A.始终有感应电流自a向b流过电流表B.始终有感应电流自b向a流过电流表C.先有ab方向的感应电流，后有ba方向的感应电流D.将不会产生感应电流解析当条形磁铁进入螺线管时，闭合线圈中的磁通量增加，产生感应电流方向为ab；当条形磁铁穿出螺线管时，闭合线圈中的磁通量减少，产生感应电流方向为ba，选项C正确。答案C3.(右手定则的应用)(多选)如图7所示，竖直向下的匀强磁场中，有一个带铜轴的铜盘，用铜刷把盘缘和轴连接，外接一电流表，当铜盘按图示匀速转动，则()图7A.中有ab的电流B.中有ba的电流C.盘面磁通量不变，不产生感应电流D.有从盘缘向盘中心的电流解析沿铜盘半径方向的“铜棒”切割磁感线，由右手定则可判定选项B、D正确。答案BD4.(右手定则的应用)(2018莱州一中高二检测)如图8所示，同一平面内的三条平行导线串有两个电阻R和r，导体棒PQ与三条导线接触良好，匀强磁场的方向垂直纸面向里。导体棒的电阻可忽略，当导体棒向左滑动时，下列说法正确的是()图8A.流过R的电流为由d到c，流过r的电流为由b到aB.流过R的电流为由c到d，流过r的电流为由b到aC.流过R的电流为由d到c，流过r的电流为由a到bD.流过R的电流为由c到d，流过r的电流为由a到b解析根据磁场方向和导体棒的运动方向，用右手定则可以判断出在导体棒PQ中产生的感应电动势的方向由P指向Q，即导体棒下端电势高、上端电势低，所以在接入R的闭合电路中，电流由c流向d，在接入r的闭合电路中，电流由b流向a。选项B正确。答案B5.(楞次定律和右手定则的综合应用)(2017全国卷，15)如图9所示，在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨，导轨平面与磁场垂直，金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS，一圆环形金属线框T位于回路围成的区域内，线框与导轨共面。现让金属杆PQ突然向右运动，在运动开始的瞬间，关于感应电流的方向，下列说法正确的是()图9A.PQRS中沿顺时针方向，T中沿逆时针方向B.PQRS中沿顺时针方向，T中沿顺时针方向C.PQRS中沿逆时针方向，T中沿逆时针方向D.PQRS中沿逆时针方向，T中沿顺时针方向解析金属杆PQ突然向右运动，由右手定则可知，PQRS中有沿逆时针方向的感应电流，穿过圆环形金属线框T中的磁通量减小，由楞次定律可知，T中有沿顺时针方向的感应电流，故选项D正确，A、B、C错误。答案D基础过关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.阻碍引起感应电流磁场的磁通量的变化D.与引起感应电流的磁场方向相同解析由楞次定律可知，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化，并不是阻碍原磁场的磁通量，感应电流的磁场可能与原磁场的方向相同，也可与原磁场方向相反，故选项C正确。答案C2.如图1所示，一根条形磁铁从左向右靠近闭合金属环的过程中，环中的感应电流(自左向右看)()图1A.沿顺时针方向B.先沿顺时针方向后沿逆时针方向C.沿逆时针方向D.先沿逆时针方向后沿顺时针方向解析条形磁铁从左向右靠近闭合金属环的过程中，向右的磁通量一直增加，根据楞次定律，环中的感应电流(自左向右看)为逆时针方向。选项C正确。答案C3.某磁场磁感线如图2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，线圈中的感应电流方向是()图2A.始终顺时针 B.始终逆时针C.先顺时针再逆时针 D.先逆时针再顺时针解析自a点落至图示位置时，穿过线圈的磁通量增加，由楞次定律判断知线圈中感应电流方向为顺时针，自图示位置落至b点时，穿过线圈的磁通量减少，由楞次定律判断知，线圈中感应电流方向为逆时针，选项C正确。答案C4.(多选)两根互相平行的金属导轨水平放置于如图3所示的匀强磁场中，在导轨上导体棒ab和cd可以自由滑动。当ab在外力F作用下向右运动时，下列说法正确的是()图3A.cd内有电流通过，方向是dcB.cd向左运动C.磁场对cd作用力向左D.磁场对ab作用力向左解析为了判断cd内电流方向，首先判断ab内的电流方向，因为ab在外力F作用下向右做切割磁感线运动，根据右手定则判断可知电流的方向是ba，ab起着电源作用，电流从a端流出，回路的电流方向是badcb，所以A是正确的；由左手定则可知，cd受安培力向右，ab受安培力向左，所以选项D是正确的。答案AD5.某实验小组用如图4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，通过电流表的感应电流方向是()图4A.a bB.先ab，后baC.baD.先ba，后ab解析(1)条形磁铁在穿入线圈的过程中，原磁场方向向下。(2)穿过线圈向下的磁通量增加。(3)由楞次定律可知：感应电流的磁场方向向上。(4)应用安培定则可判断：感应电流的方向为逆时针(俯视)，即ba。同理可以判断：条形磁铁穿出线圈的过程中，向下的磁通量减小，感应电流产生的磁场方向向下，感应电流的方向为顺时针(俯视)，即由ab。答案D6.(2018金华高二检测)如图5所示，导线框abcd与直导线在同一平面内，直导线通有恒定电流I，当线框由左向右匀速通过直导线的过程中，线框中感应电流的方向是()图5A.先abcd，后dcba，再abcdB先abcd，后dcbaC.始终dcbaD.先dcba，后abcd，再dcba解析线框在直导线左侧时，随着线框向右运动，磁通量增加，根据楞次定律线框中感应电流的方向为dcba。当线框的cd边跨过直导线后，如图所示，根据右手定则，ab边产生的感应电流方向为ab，cd边产生的感应电流方向为cd。线框全部跨过直导线后，随着向右运动，磁通量减少，根据楞次定律知线框中感应电流的方向为dcba。故选项D正确。答案D能力提升7.如图6所示，一圆形金属线圈放置在水平桌面上，匀强磁场垂直桌面竖直向下，过线圈上A点作切线OO，OO与线圈在同一平面上。在线圈以OO为轴翻转180的过程中，线圈中电流方向()图6A.始终为ABCAB.始终为ACBAC.先为ACBA再为ABCAD.先为ABCA再为ACBA解析在线圈以OO为轴翻转090的过程中，穿过线圈正面向里的磁通量逐渐减少，由楞次定律可知感应电流方向为ABCA；线圈以OO为轴翻转90180的过程中，穿过线圈反面向里的磁通量逐渐增加，由楞次定律可知感应电流方向仍然为ABCA，选项A正确。答案A8.当航天飞机在环绕地球的轨道上飞行时，从中释放一颗卫星，卫星与航天飞机保持相对静止，两者用导电缆绳相连，这种卫星称为“绳系卫星”。现有一颗卫星在地球赤道上空运行，卫星位于航天飞机正上方，卫星所在位置地磁场方向由南向北。下列说法正确的是()图7A.航天飞机和卫星从西向东飞行时，图中B端电势高B.航天飞机和卫星从西向东飞行时，图中A端电势高C.航天飞机和卫星从南向北飞行时，图中B端电势高D.航天飞机和卫星从南向北飞行时，图中A端电势高解析由题意知情景如图(注意电缆与磁场垂直)，若向东运动，由右手定则知电流流向A点，对于电源外部来说，电流相当于从A端流出，即A为电源正极，因此电势高，选项B正确；若向北运动，电缆没有切割磁感线，故选项A、C、D错误。答案B9.如图8所示，一水平放置的矩形闭合线圈abcd，在细长磁铁的N极附近竖直下落，由图示位置经过位置到位置，位置和位置都很靠近位置。在这个过程中，线圈中感应电流()图8A.沿abcd流动B.沿dcba流动C.从到是沿abcd流动，从到是沿dcba流动D.从到是沿dcba流动，从到是沿abcd流动解析如图所示，从到向上的磁通量减少，据楞次定律可知，线圈中感应电流产生的磁场方向向上，用安培定则可以判断感应电流的方向为逆时针(俯视)，即沿abcd流动。同理可以判断从到向下磁通量增加，由楞次定律可得，线圈中感应电流产生的磁场方向向上，感应电流的方向沿abcd流动，故选项A正确。答案A10.(多选)绕有线圈的铁芯直立在水平桌面上，铁芯上套着一个铝环，线圈与电源、开关相连，如图9所示，线圈上端与电源正极相连，闭合开关的瞬间，铝环向上跳起。则下列说法正确的是()图9A.若保持开关闭合，则铝环不断升高B.若保持开关闭合，则铝环停留在跳起后的某一高度C.若保持开关闭合，则铝环跳起到某一高度后将回落D.如果电源的正、负极对调，观察到的现象不变解析铝环跳起是开关闭合时铝环上产生的感应电流与通电螺线管上的电流相互作用而引起的，故选项C、D正确。答案CD11.电阻R、电容C与一线圈连成闭合回路，条形磁铁静止于线圈的正上方，N极朝下，如图10所示。现使磁铁开始自由下落，在N极接近线圈上端的过程中，流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是()图10A.从a到b，上极板带正电 B.从a到b，下极板带正电C.从b到a，上极板带正电 D.从b到a，下极板带正电解析穿过线圈的磁场方向向下，磁铁接近时，线圈中磁通量增加，由楞次定律知，产生感应电流的磁场方向向上，由安培定则可知，流过R的电流方向是从a到b，a电势高于b，对电容器充电，故电容器下极板带正电，选项B正确。答案B