2018-2019学度高中创新设计物理教科版3-2学案：第一章4楞次定律

1、2018-2019学度高中创新设计物理教科版 3-2学案:第一章4楞次定律一、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：将右手手掌伸平，使大拇指与其余并拢的四指垂直，并与手掌在同一平面内，让 磁感线从手心穿入,大拇指指向导体运动方向,这时四指的指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 ）.【例1】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 a-b, B、C、D中

2、均为b-a.T总结提升Ij闭合电路的一部分导体切割磁感线时，应用右手定则比较方便二、楞次定律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、拔出螺线管，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极向卜插入线圈N极向上拔出线圈S极向卜 插入线圈S极向上拔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的方向与感应电流的磁场方向的关系相反相同相反相同3.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

3、碍引起感应电流的磁通量的变 化.(2)简化表述：磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场方向相反增反减同磁通量减少时，感应电流的磁场与原磁场方向相同(3)适用情况：所有电磁感应现象 .【深度思考感应电流的磁场与原磁场的方向，是相同还是相反？感应电流的磁场起到什么作用？砂2 如图2所示，是“研究电磁感应现象”的实验装置图2(1)将实物电路中所缺的导线补充完整.(2)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么闭合开关后，将线圈Li迅速插入线圈L2中，灵敏电流计的指针将 偏转.(选填“向左” “向右”或“不”)(3)线圈Li插入线圈L2后，将滑动变阻器的滑片迅速向右移动时，灵敏电流计的指针将

4、偏转.(选填“向左” “向右”或“不”)解析(1)补充的实物电路如图所示.(2)已知闭合开关瞬间，线圈L2中的磁通量增加，产生的感应电流使灵敏电流计的指针向右偏转.当开关闭合后，将线圈 Li迅速插入线圈L2中时，线圈L2中的磁通量增加，由已知条件可知产生的感应电流也应使灵敏电流计的指针向右偏转滑动变阻器的滑片迅速向右移动，线圈Li中的电流变小，线圈 L2中的磁场方向不变，磁通量减少，则灵敏电流计的指针向左偏转.在“研究电磁感应现象”的实验中，用线圈产生的磁场模拟条形磁铁的磁场，要注意三点：1线圈L2与灵敏电流计直接相连，了解灵敏电流计指针的偏转方向与电流方向之间的关系.2明确线圈L1中电流的变

5、化.3明确线圈L2中磁通量的变化及磁场方向.三、楞次定律的理解及应用1 .楞次定律的理解(1)因果关系：磁通量发生变化是原因，产生感应电流是结果，原因产生结果，结果又反过来影响原因.（2）楞次定律中“阻碍”的含义谁阻碍谁|人陛应电流的磁通量阻碍引起感应电流的磁场原磁场 的磁通量的变化阻碍什么阻碍的是磁通量的变化，而不是阻碍磁通量本身（ 当磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反；当磁通 如何阻碍量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同，即“增反减同”|阻碍效果|-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-2 .应用楞次定律判断感应电流方向的步骤：【深度思考】（

6、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？楞次定律适用于所有电磁感应现象，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.右手定则只适用于导体做切割磁感线运动的情况（2）判断感应电流的方向（即因动而生电）时用右手定则； 判断通电导线受到的安培力（即因电而受力）时用左手定则.眇31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

7、的方向，即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，故选D.4下列各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，由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，其中正确的是 （）解析 根据楞次定律可确定感应电流的方向：以C选项为例，当磁铁向下运动时：（1）闭合线增加；（3）感应电流产生圈中的原磁场的方向向上；（2）穿过闭合线圈的磁通量的变化的磁场方向向下；（4）利用安培定则判断感应电流的方向与图中箭头方向相同.线圈的上端为 S 极，磁铁与线圈相互排斥.运用以上

8、分析方法可知，C、 D 正确 .1.（楞次定律的应用）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3 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3A.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 点电势高于b点电势，对电容器充电，故电容器下极板带正电，B 正确 .2 .（楞次定律的应用

9、）（多选）如图4 所示，通电直导线L 和平行直导线放置的闭合导体框abcd，L 运动时，以下说法正确的是（）A. 当导线L 向左平移时，导体框B. 当导线L 向左平移时，导体框C. 当导线L 向右平移时，导体框D.当导线L向右平移时，导体框图4abcd 中感应电流的方向为abcdaabcd 中感应电流的方向为adcbaabcd 中感应电流的方向为abcdaabcd 中感应电流的方向为adcba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

10、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.3 .（右手定则的应用）如图5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5A. 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解析 由右手定则

11、知ef上的电流由 门f,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 （右手定则的应用）如图 6 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6A.导线框进入磁场时，感应电流方向为a-bfc-dfaB.导线框离开磁场时，感应电流方向为a-dfcfb-aC.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a-d-c- b-a,离开磁场时感应电流为a-b-c-d-a,所以A、B均错误，再根据左手定则知，C错

12、误，D正确.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1A. ar Gf bB.先 arGf b, 后 bf Gf aC.bf Gf aD.先 bf Gf a, 后 arGf b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

13、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 bGf a.同理可以判断出条形磁铁穿出线圈的过程中，向下的磁通量减少，由楞次定律可得：线圈中将产生顺时针方向的感应电流(俯视)，即：电流的方向从 a-Gb.3.1931 年，英国物理学家狄拉克从理论上预言：存在只有一个磁极的粒子，即“磁单极子” .1982 年， 美国物理学家卡布莱设计了一个寻找磁单极子的实验.他设想， 如果一个只有S极的磁单极子从上向下穿过如图2 所

14、示的超导线圈，那么从上向下看，超导线圈的感应电流是()图2A. 先顺时针方向，后逆时针方向的感应电流B. 先逆时针方向，后顺时针方向的感应电流C. 顺时针方向持续流动的感应电流D.逆时针方向持续流动的感应电流解析 S 磁单极子靠近超导线圈时，线圈中磁通量向上增加，由楞次定律可以判断，从上向下看感应电流为顺时针方向；当S 磁单极子远离超导线圈时，线圈中磁通量向下减少，感应C 正确 .4.1831年法拉第把两个线圈绕在一个铁环上，A线圈与电源、11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

15、的是(A. 闭合开关S 的瞬间，电流表G中有a-b的感应电流B. 闭合开关S 的瞬间，电流表G中有b-a的感应电流C. 闭合开关S 后，在增大电阻R 的过程中，电流表G 中有a-b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b-a的感应电流A 线圈中通过的是恒定电流，产生的磁场是恒定的，所以解析 在滑片不动的情况下，圈中不产生感应电流，所以选项A、B错误；在增大电阻 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bfa,故选项C错误，D正确.5 .如图 4 所示，金属环所在区域存在着匀强磁场

16、，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4A.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 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两环之间的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

17、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

18、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8.如图 7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7A.感应电流的方向始终是由P-Q8 .感应电

19、流的方向先是由 P-Q,后是由QfPC PQ 受磁场力的方向垂直于杆向左D PQ 受磁场力的方向先垂直于杆向右，后垂直于杆向左解析 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.9 .（多选）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框 abcd,线框的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. 若使线框向东平动，则a 点的电势比b 点的电势低B.

20、 若使线框向北平动，则a 点的电势比b 点的电势低C.若以ab为轴将线框向上翻转，则线框中感应电流方向为a-b-c-d-aD.若以ab为轴将线框向上翻转，则线框中感应电流方向为a-d-c-b-a解析 线框向东平动时，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，线框向北平动，则a、 b 电势相等，高于c、 d两点电势，B 错；以 ab 为轴将线框向上翻转，向下的磁通量减少了，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a-b-c-d-a,则C对，D错.题组二右手定则的应用10 .（多选）如图9所示，光滑平行金属

21、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9A.感应电流方向是 NfMB.感应电流方向是 MfNC.安培力水平向左D.安培力水平向右解析 由右手定则易知，MN中感应电流方向是 N-M,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11 .（多选）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