人教物理选修32 第4章 3　楞次定律 学案 (1).doc

3楞次定律学 习 目 标知 识 脉 络1理解楞次定律的内容，能运用楞次定律判断感应电流的方向(重点)2理解楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象中的体现(难点)3掌握右手定则，并理解右手定则的实质(重点)自 主 预 习探 新 知知识梳理一、楞次定律1探究感应电流的方向(1)实验器材：条形磁铁、电流表、线圈、导线、一节干电池(用来查明线圈中电流的流向与电流表中指针偏转方向的关系)(2)实验现象：如图431所示，在四种情况下，将实验结果填入下表图431线圈内磁通量增加时的情况图号磁场方向感应电流的方向感应电流的磁场方向甲向下逆时针(俯视)向上乙向上顺时针(俯视)向下线圈内磁通量减少时的情况图号磁场方向感应电流的方向感应电流的磁场方向丙向下顺时针(俯视)向下丁向上逆时针(俯视)向上(3)实验结论表述一：当穿过线圈的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场的方向相反；当穿过线圈的磁通量减少时，感应电流的磁场与原磁场的方向相同表述二：当磁铁靠近线圈时，两者相斥；当磁铁远离线圈时，两者相吸2楞次定律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二、右手定则1内容伸开右手，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如图432所示图4322适用范围适用于闭合电路部分导体切割磁感线产生感应电流的情况基础自测1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)楞次定律表明感应电流的效果总是与引起感应电流的原因相对抗()(3)右手定则只适用于导体切割磁感线产生感应电流的情况()(4)使用右手定则时必须让磁感线垂直穿过掌心()(5)任何感应电流方向的判断既可使用楞次定律，又可使用右手定则()2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】a3如图433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()【导学号：57272008】图433a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环在磁场中运动时，就已经有感应电流了【解析】将环拉出时，穿过圆环的磁通量减少，由楞次定律即可判断出感应电流的方向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沿顺时针方向的，选项b正确，选项a、c错误；另外，圆环在磁场中运动时，穿过圆环的磁通量没有改变，该情况无感应电流，故选项d错误【答案】b合 作 探 究攻 重 难用楞次定律判断感应电流的方向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”的含义电阻r、电容c与一线圈连成闭合电路，条形磁铁静止于线圈的正上方，n极朝下，如图434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434a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，下极板带正电思路点拨：【解析】在磁体自由下落，n极接近线圈上端的过程中，通过线圈的磁通量方向向下且在增大，根据楞次定律可判断出线圈中感应电流的磁场方向向上，利用安培定则可判知线圈中感应电流方向为逆时针绕向(由上向下看)，流过r的电流方向从b到a，电容器下极板带正电选项d正确【答案】d楞次定律的使用步骤针对训练1(多选)如图435所示，足够长的通电导线旁边同一平面有矩形线圈abcd，则()【导学号：57272009】图435a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【解析】根据安培定则知，线圈所在处的磁场垂直纸面向里，当线圈向右平动、以ad边为轴转动时，磁通量减少，感应电流产生的磁场方向与原磁场方向同向，感应电流方向为adcb，a、c错误；若线圈竖直向下平动，无感应电流产生，b正确；若线圈向导线靠近时，磁通量增加，感应电流产生的磁场方向与原磁场方向反向，垂直纸面向外，感应电流方向为abcd，d正确【答案】bd右手定则的应用1.三个定则的区别应用对象使用方法安培定则电流产生磁场右手握住导线或螺线管左手定则判断安培力、洛伦兹力的方向左手，四个手指指向电流方向或正电荷运动方向右手定则导体切割磁感线产生感应电流右手，大拇指指向导体切割磁感线的运动方向2.相互联系(1)电流可以产生磁场，当电流的磁场发生变化时，也会产生电磁感应现象(2)感应电流在原磁场中也要受安培力，这是确定感应电流阻碍“相对运动”的依据(3)综合问题中，可能同时应用三个定则图436(多选)如图436所示，光滑平行金属导轨pp和qq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，下列关于导体棒mn中感应电流的方向和它所受安培力的方向的说法正确的是()a感应电流的方向是nmb感应电流的方向是mnc安培力水平向左d安培力水平向右思路点拨：本题可按以下思路进行分析：【解析】以导体棒为研究对象，导体棒所处位置磁场的方向向下，运动方向向右，根据右手定则可知，导体棒中感应电流的方向是nm，再根据左手定则可知，导体棒所受安培力的方向水平向左，选项a、c正确【答案】ac如图437所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒pq、mn，当pq在外力的作用下运动时，mn在磁场力的作用下向右运动，则pq所做的运动可能是()a向右加速运动b向左匀速运动c向右减速运动d向左减速运动图437【解析】当pq向右运动时，用右手定则可判定pq中感应电流的方向是由qp，由安培定则可知穿过l1的磁场方向是自下而上的；若pq向右加速运动，则穿过l1的磁通量增加，用楞次定律可以判断流过mn的感应电流方向是从nm的，用左手定则可判定mn受到向左的安培力，将向左运动，a项错误；若pq向右减速运动，流过mn的感应电流方向、感应电流所受的安培力的方向均将反向，mn向右运动，c项正确；同理可判断d项错误；pq匀速时，mn中无感应电流，mn不受安培力，b项错误【答案】c注意事项三个定则容易相混，特别是左、右手定则易错，关键是抓住因果关系：因电而生磁(ib)安培定则；因动而生电(v、bi安)右手定则；因电而受力(i、bf安)左手定则.针对训练2(多选)如图438所示，导体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向左移动时()【导学号：57272010】aab中感应电流的方向为a到bbab中感应电流的方向为b到accd向左移动dcd向右移动图438【解析】由右手定则可判断ab中感应电流方向是ab，cd中电流方向是cd，由左手定则可判定，cd受到向右的安培力作用而向右移动，故a、d正确【答案】ad当 堂 达 标固 双 基1(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()【解析】先根据楞次定律“来拒去留”判断线圈的n极和s极，a中线圈上端为n极，b中线圈上端为n极，c中线圈上端为s极，d中线圈上端为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【答案】cd2(多选)(2018全国卷)如图439所示，两个线圈绕在同一根铁芯上，其中一线圈通过开关与电源连接，另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路将一小磁针悬挂在直导线正上方，开关未闭合时小磁针处于静止状态下列说法正确的是()【导学号：57272011】图439a开关闭合后的瞬间，小磁针的n极朝垂直纸面向里的方向转动b开关闭合并保持一段时间后，小磁针的n极指向垂直纸面向里的方向c开关闭合并保持一段时间后，小磁针的n极指向垂直纸面向外的方向d开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，小磁针的n极朝垂直纸面向外的方向转动ad由电路可知，开关闭合瞬间，右侧线圈环绕部分的电流向下，由安培定则可知，铁芯中产生水平向右的磁场，由楞次定律可知，左侧线圈环绕部分产生向上的电流，则直导线中的电流方向由南向北，由安培定则可知，直导线在小磁针所在位置产生垂直纸面向里的磁场，则小磁针的n极朝垂直纸面向里的方向转动，a正确；开关闭合并保持一段时间后，穿过左侧线圈的磁通量不变，则左侧线圈中的感应电流为零，直导线不产生磁场，则小磁针静止不动，b、c错误；开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，穿过左侧线圈向右的磁通量减少，则由楞次定律可知，左侧线圈环绕部分产生向下的感应电流，则流过直导线的电流方向由北向南，直导线在小磁针所在处产生垂直纸面向外的磁场，则小磁针的n极朝垂直纸面向外的方向转动，d正确3如图4310所示，当磁场的磁感应强度b增强时，内、外金属环上的感应电流的方向应为()a内环顺时针，外环逆时针b外环顺时针，内环逆时针c内、外环均为顺时针d内、外环均为逆时针图4310【解析】当磁场增强时，根据楞次定律，感应电流的磁场要阻碍原磁场的增强，其方向必然与正在增强的磁场方向相反，即垂直纸面向外，再应用安培定则可得，回路中的感应电流方向为：外环逆时针，内环顺时针正确选项为a.【答案】a4如图4311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()a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图4311【解析】根据右手定则可判断pq中电流由p到q，q处电势最高，p处电势最低，由p到q电势依次升高，外电路中的电流方向总是从高电势流向低电势处，因此流过电阻r的电流为由c到d，流过电阻r的电流为由b到a.【答案】b5如图4312所示，ab为一金属杆，它处在垂直于纸面向里的匀强磁场中，可绕a点在纸面内转动；s是以a为圆心位于纸面内的金属圆环在杆转动过程中，杆的b端与金属环保持良好接触；a