沪科版选修32 2.2探究感应电流的方向 学案.docx

学案2探究感应电流的方向目标定位 1.正确理解楞次定律的内容及其本质.2.掌握右手定则，并理解右手定则实际上为楞次定律的一种具体表现形式.3.能够熟练运用楞次定律和右手定则判断感应电流的方向一、探究感应电流的方向1用如图1所示的装置探究感应电流的方向图1(1)当磁铁的n极移近铝环时，观察到的现象是什么？磁铁的s极远离铝环时，观察到的现象是什么？(2)铝环是非铁磁性物体，它怎么会被磁铁排斥和吸引呢？答案(1)移近时，铝环被排斥；远离时，铝环被吸引(2)磁铁相对铝环运动的过程中，穿过铝环的磁通量发生了变化，铝环中产生了感应电流感应电流也会产生磁场磁铁和铝环之间的排斥和吸引，都是缘于感应电流磁场对磁铁的作用2如图2所示，思考并回答下列问题，图2(1)n极移近铝环时穿过铝环的磁通量是增加还是减少？远离时情况如何？(2)铝环中产生的感应电流的磁场对原磁通量的变化有什么影响？答案(1)移近时磁通量增加；远离时磁通量减少(2)原磁通量增加时，两种磁场方向相反，感应电流的磁场阻碍原磁通量的增加；原磁通量减少时，两种磁场方向相同，感应电流的磁场阻碍原磁通量的减少要点总结1楞次定律：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楞次定律中“阻碍”的含义：(1)谁在阻碍感应电流的磁场(2)阻碍什么阻碍的是穿过回路的磁通量的变化，而不是磁通量本身(3)如何阻碍当原磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；当原磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，“阻碍”不一定是感应电流的磁场与原磁场的方向相反，而是“增反减同”(4)阻碍效果阻碍并不是阻止，最终增加的还增加，减少的还减少，只是延缓了原磁场的磁通量的变化3从相对运动的角度看，感应电流的磁场总是阻碍相对运动(来拒去留)延伸思考电磁感应过程中有电能产生，该电能是否凭空增加？从能量守恒的角度如何解释？答案从能量守恒的角度来看，感应电流的磁场总是在阻碍着它自己的产生，为了维持感应电流，就必须克服这个阻碍作用做功，使其他形式能量转化成电能，这就是感应电流能量的来源例1如图3所示，在一水平、固定的闭合导体圆环上方，有一条形磁铁(n极朝上，s极朝下)由静止开始下落，磁铁从圆环中穿过且不与圆环接触关于圆环中感应电流的方向(从上向下看)，下列说法正确的是()图3a总是顺时针 b总是逆时针c先顺时针后逆时针 d先逆时针后顺时针答案c解析磁铁下落过程中原磁场是向上的，穿过圆环的磁通量先增大后减小，由楞次定律可判断出选项c正确二、楞次定律的应用在长直通电导线附近有一闭合线圈abcd，如图4所示当直导线中的电流强度i逐渐减小时，试判断线圈中感应电流的方向请从解答此题的实践中，体会用楞次定律判定感应电流方向的具体思路图4答案线圈abcd中感应电流方向为顺时针若要判定感应电流方向，需先弄清楚感应电流的磁场方向根据楞次定律“阻碍”的含义，则要先明确原磁场的方向及其磁通量的变化情况要点总结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)明确原磁场的方向(3)判断闭合回路内原磁场的磁通量是增加还是减少(4)由楞次定律判断感应电流的磁场方向(5)由安培定则判断感应电流的方向例2(多选)如图5所示，通电导线旁边同一平面有矩形线圈abcd，则()图5a若线圈向右平动，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当线圈以ad边为轴转动时(转动角度小于90)，其中感应电流方向是abcdd当线圈向导线靠近时，其中感应电流方向是abcd答案bd解析先由右手螺旋定则判断出导线产生的原磁场在线圈处垂直线圈向里，当线圈向右平动时，通过线圈的磁通量减小，感应电流的磁场与原磁场方向相同，感应电流的方向为adcb，a错若线圈竖直向下平动时，磁通量不变，无感应电流产生，b正确当线圈以ad边为轴转动时，感应电流方向是adcb，c错当线圈向导线靠近时，磁通量增大，感应电流的磁场与原磁场的方向相反，感应电流的方向是abcd，d正确，故选b、d.针对训练如图6所示，闭合金属圆环垂直于磁场方向放置在匀强磁场中，现将它从匀强磁场中匀速拉出，以下各种说法中正确的是()图6a向左和向右拉出时，环中感应电流方向相反b向左和向右拉出时，环中感应电流方向都是沿顺时针方向c向左和向右拉出时，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，应用安培定则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选项正确三、右手定则如图7所示，导体棒ab向右做切割磁感线运动图7(1)请用楞次定律判断感应电流的方向(2)能否找到一种更简单的方法来判断闭合回路中部分导体切割磁感线产生的电流的方向呢？(提示：研究电流i的方向、原磁场b的方向、导体棒运动的速度v的方向三者之间的关系)答案(1)感应电流的方向adcba.(2)可以用右手定则来判断要点总结1内容：伸开右手，使拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，让磁感线垂直从手心进入，拇指指向导体运动的方向，其余四指所指的方向就是感应电流的方向2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在磁场中做切割磁感线运动的情况3当导体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(在等效电源内，从负极指向正极)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()答案a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中电流沿adcba方向，d中电流方向为ba.故选a.1(对楞次定律的理解)关于楞次定律，下列说法正确的是 ()a感应电流的磁场总是能阻止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，不一定受磁场阻碍作用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，阻碍原磁场的变化答案b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错误；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正确；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；感应电流的磁场当原磁场增强时跟原磁场反向，当原磁场减弱时跟原磁场同向，选项d错误2(楞次定律的应用)(多选)磁场垂直穿过一个圆形线框，由于磁场的变化，在线框中产生顺时针方向的感应电流，如图8所示，则以下说法正确的是()图8a若磁场方向垂直线框向里，则此磁场的磁感应强度是在增强b若磁场方向垂直线框向里，则此磁场的磁感应强度是在减弱c若磁场方向垂直线框向外，则此磁场的磁感应强度是在增强d若磁场方向垂直线框向外，则此磁场的磁感应强度是在减弱答案bc解析所产生的感应电流为顺时针方向，由安培定则知感应电流的磁场垂直纸面向里，由楞次定律中的“增反减同”可知，原因可能是方向垂直纸面向里的磁场正在减弱或是方向垂直纸面向外的磁场正在增强，故选b、c.3.(楞次定律的应用)(多选)如图9所示，在水平面上有一个闭合的线圈，将一根条形磁铁从线圈的上方插入线圈中，在磁铁进入线圈的过程中，线圈中会产生感应电流，磁铁会受到线圈中电流的作用力，若从线圈上方俯视，关于感应电流和作用力的方向，以下判断正确的是 ()图9a若磁铁的n极向下插入，线圈中产生顺时针方向的感应电流b若磁铁的s极向下插入，线圈中产生顺时针方向的感应电流c无论n极向下插入还是s极向下插入，磁铁都受到向下的引力d无论n极向下插入还是s极向下插入，磁铁都受到向上的斥力答案bd解析若磁铁的n极向下插入，穿过线圈的磁通量增加，磁场方向向下，根据楞次定律可知，感应磁场方向向上，由右手螺旋定则知，线圈中产生逆时针方向的感应电流，故a错误；若磁铁的s极向下插入，穿过线圈的磁通量增加，磁场方向向上，根据楞次定律可知，感应磁场方向向下，由右手螺旋定则知，线圈中产生顺时针方向的感应电流，故b正确；通电线圈的磁场与条形磁铁相似，根据安培定则判断可知，当n极向下插入时，线圈上端相当于n极，当s极向下插入时，线圈上端相当于s极，存在斥力，故c错误，d正确导体与磁体的作用力也可以根据楞次定律的另一种表述判断：感应电流的磁场总要阻碍导体与磁体间的相对运动，无论n极向下插入还是s极向下插入，磁体与线圈的相对位置都在减小，故磁体与线圈之间存在斥力，故c错误，d正确4(右手定则的应用)(多选)如图10 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10a感应电流方向是nmb感应电流方向是mnc安培力水平向左d安培力水平向右答案ac解析由右手定则知，mn中感应电流方向是nm，再由左手定则可知，mn所受安培力方向垂直导体棒水平向左，故选a、c.题组一对楞次定律的理解1关于感应电流，以下说法中正确的是 ()a感应电流的方向总是与原电流的方向相反b感应电流的方向总是与原电流的方向相同c感应电流的磁场总是阻碍闭合电路内原磁场的磁通量的变化d感应电流的磁场总是与原线圈内的磁场方向相反答案c解析由楞次定律可知，感应电流的磁场总是阻碍闭合电路内部原磁场的磁通量的变化，故c正确；如果原磁场中的磁通量是增大的，则感应电流的磁场就与它相反，来消弱它的增大，如果原磁场中的磁通量是减小的，则感应电流的磁场就与它相同，来阻碍它的减小，故a、b、d错误2根据楞次定律可知，感应电流的磁场一定是 ()a与引起感应电流的磁场反向b阻止引起感应电流的磁通量变化c阻碍引起感应电流的磁通量变化d使电路磁通量为零答案c解析由楞次定律可知，感应电流的磁场总是阻碍引起它的原磁通量的变化具体来说就是“增反减同”因此c正确题组二楞次定律的应用3(多选)如图是验证楞次定律实验的示意图，竖直放置的线圈固定不动，将磁铁从线圈上方插入或拔出，线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流，各图中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况，其中表示正确的是()答案cd解析先根据楞次定律“来拒去留”判断线圈的n极和s极a中线圈上端应为n极，b中线圈上端应为n极，c中线圈上端应为s极，d中线圈上端应为s极，再根据安培定则确定感应电流的方向，a、b错误，c、d正确4矩形导线框abcd与长直导线mn放在同一水平面上，ab边与mn平行，导线mn中通入如图1所示的电流，当mn中的电流增大时，下列说法正确的是 ()图1a导线框abcd中没有感应电流b导线框abcd中有顺时针方向的感应电流c导线框所受的安培力的合力方向水平向左d导线框所受的安培力的合力方向水平向右答案d解析直导线中的电流增大时，根据安培定则知，通过线框的磁场方向垂直纸面向里，且增强，根据楞次定律知感应电流的方向为逆时针方向，故a、b错误根据左手定则知，ab边所受安培力方向水平向右，cd边所受安培力方向水平向左，离导线越近，磁感应强度越大，所以ab边所受的安培力大于cd边所受的安培力，则导线框所受安培力的合力方向水平向右，故c错误，d正确故选d.5如图2所示，匀强磁场垂直于圆形线圈指向纸里，a、b、c、d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()图2a线圈中将产生adcb方向的感应电流b线圈中将产生abcd方向的感应电流c线圈中产生感应电流的方向先是abcd，后是adcbd线圈中无感应电流产生答案b解析将线圈拉成正方形其面积减小，穿过线圈的磁通量减少，由楞次定律可判知线圈中产生沿顺时针方向的感应电流，b选项正确6.如图3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3a始终有感应电流自a向b流过电流表gb始终有感应电流自b向a流过电流表gc先有agb方向的感应电流，后有bga方向的感应电流d将不会产生感应电流答案c解析当条形磁铁进入螺线管时，闭合线圈中的磁通量增大，当条形磁铁穿出螺线管时，闭合线圈中的磁通量减小，由楞次定律可知c正确7长直导线与矩形线框abcd处在同一平面中静止不动，如图4甲所示长直导线中通以大小和方向都随时间做周期性变化的交流电，it图像如图乙所示规定沿长直导线方向向上的电流为正方向关于最初一个周期内矩形线框中感应电流的方向，下列说法正确的是()图4a由顺时针方向变为逆时针方向b由逆时针方向变为顺时针方向c由顺时针方向变为逆时针方向，再变为顺时针方向d由逆时针方向变为顺时针方向，再变为逆时针方向答案d解析0时间内，直导线中的电流增大，通过线框中的磁通量增大，线框中产生逆时针方向的电流.时间内，直导线中的电流减小，通过线框中的磁通量减小，线框中产生顺时针方向的电流，同样判断出第3个、第4个周期时间内的电流方向分别为顺时针和逆时针8.如图5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，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5a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c解析在靠近直导线至直导线处于线框中间位置的过程中，线框中磁通量先增大后减小，原磁场方向垂直纸面向里，感应电流的磁场方向应先垂直纸面向外后垂直纸面向里，由右手螺旋定则可判断电流方向为先逆时针后顺时针，同理在线框继续运动到线框完全越过直导线的过程中，感应电流方向为顺时针，在远离导线的过程中，感应电流方向为逆时针，故选c.9.如图6所示，一对大磁极，中间处可视为匀强磁场，上、下边缘处为非匀强磁场，一矩形导线框abcd保持水平，从两磁极间中心上方某处开始下落，并穿过磁场，则()图6a线框中有感应电流，方向是先abcda后dcbadb线框中有感应电流，方向是先dcbad后abcdac受磁场的作用，线框要发生转动d线框中始终没有感应电流答案d解析由于线框从两极间中心上方某处开始下落，根据对称性知，下落过程中穿过线框abcd的磁通量始终是零，没有变化，所以始终没有感应电流，因此不会受磁场的作用，故选项d正确10.(多选)北半球地磁场的竖直分量向下如图7所示，在北京某中学实验室的水平桌面上，放置边长为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7a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解析用楞次定律判断产生的感应电流的方向线圈向东平动时，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，再由右手螺旋定则知，感应电流的方向为abcda，则c对，d错题组三右手定则的应