第2課時楞次定律研究選考把握考情知識內容楞次定律考試要求加試c教學要求1.通過探究，初步了解決定感應電流方向的因素2.能區(qū)別原磁場與感應電流的磁場3.知道楞次定律是確定感應電流方向的規(guī)律4.會用右手定則判定感應電流的方向5.經(jīng)歷楞次定律的探究過程，了解引入“中介”的意義6.理解楞次定律的內容，掌握操作步驟，能運用楞次定律判斷感應電流的方向7.認識右手定則與楞次定律判斷感應電流方向的等效性說明在用楞次定律判斷感應電流方向時，只要求閉合回路中磁通量變化容易確定的情形知識點一實驗：探究感應電流方向的規(guī)律基 礎 梳 理1.實驗設計將螺線管與電流表組成閉合回路，分別將N極、S極插入、抽出線圈，如圖1所示，記錄感應電流方向如下：圖12.分析論證操作方法內容甲乙丙丁N極向下插入線圈N極向上抽出線圈S極向下插入線圈S極向上抽出線圈原來磁場的方向向下向下向上向上原來磁場的磁通量變化增大減小增大減小感應電流方向(俯視)逆時針順時針順時針逆時針感應電流的磁場方向向上向下向下向上原磁場方向與感應電流的磁場方向的關系相反相同相反相同3.歸納總結當穿過線圈的磁通量增加時，感應電流的磁場與原磁場的方向相反，這種情況如圖2甲所示；當穿過線圈的磁通量減少時，感應電流的磁場與原磁場的方向相同，這種情況如圖2乙所示。圖2典 例 精 析【例1】 我們可以通過實驗探究電磁感應現(xiàn)象中感應電流方向的決定因素和遵循的物理規(guī)律。以下是實驗探究過程的一部分。(1)如圖3甲所示，當磁鐵的N極向下運動時，發(fā)現(xiàn)電流表指針偏轉，若要探究線圈中產生感應電流的方向，必須知道_。圖3(2)如圖乙所示，實驗中發(fā)現(xiàn)閉合開關時，電流表指針向右偏。電路穩(wěn)定后，若向左移動滑片，此過程中電流表指針向_偏轉；若將線圈A抽出，此過程中電流表指針向_偏轉。(均選填“左”或“右”)解析(1)電流表沒有電流通過時，指針在中央位置，要探究線圈中電流的方向，必須知道電流從正(負)接線柱流入時，指針的偏轉方向。(2)閉合開關時，線圈A中的磁場增強，線圈B中產生的感應電流使電流表向右偏，則當向左移滑片時，會使線圈A中的磁場增強，電流表指針將向右偏；當線圈A抽出，在線圈B處的磁場減弱，線圈B中產生的感應電流將使電流表指針向左偏。答案(1)電流從正(負)接線柱流入時，電流表指針的偏轉方向(2)右左名師點睛在“研究電磁感應現(xiàn)象”實驗中，用線圈產生的磁場模擬條形磁鐵的磁場，要注意三點：(1)線圈L2與靈敏電流計直接相連，了解靈敏電流計指針的偏轉方向與電流方向之間的關系。(2)明確線圈L1中電流的變化。(3)明確線圈L2中磁通量的變化及磁場方向?！纠?】 (2017浙江慈溪中學檢測)如圖4所示為做探究感應電流產生條件實驗的器材。圖4(1)在圖中用實線代替導線把它們連成實驗電路。(2)哪些操作可以使電流計的指針發(fā)生偏轉？_；_。(3)假設在開關閉合的瞬間，靈敏電流計的指針向左偏轉，則當螺線管A向上拔出的過程中，靈敏電流計的指針向_(填“左”或“右”)偏轉。解析(1)如圖所示(2)將開關S閉合(或者斷開)將螺線管A插入(或拔出)螺線管B(3)右知識點二楞次定律及應用基 礎 梳 理當線圈內磁通量增加時，感應電流的磁場方向與原磁場方向相反，阻礙磁通量的增加；當線圈內磁通量減少時，感應電流的磁場方向與原磁場方向相同，阻礙磁通量的減少。感應電流具有這樣的方向，即感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化。要 點 精 講要點1楞次定律的理解(1)因果關系：應用楞次定律實際上就是尋求電磁感應中的因果關系，磁通量發(fā)生變化是原因，產生感應電流是結果，原因產生結果，結果又反過來影響原因。(2)楞次定律中“阻礙”的含義誰阻礙誰感應電流的磁場阻礙引起感應電流的磁場(原磁場)的磁通量的變化阻礙什么阻礙的是磁通量的變化，而不是磁通量本身如何阻礙當磁通量增加時，感應電流的磁場方向與原磁場方向相反；當磁通量減小時，感應電流的磁場方向與原磁場方向相同，即“增反減同”阻礙效果阻礙并不是阻止，只是延緩了磁通量的變化，這種變化仍將繼續(xù)進行(3)從磁通量變化的角度來看，感應電流總要阻礙磁通量的變化；從導體和磁體相對運動的角度來看，感應電流的效果總要阻礙相對運動。因此產生感應電流的過程實質上是其他形式的能量轉化為電能的過程?！纠?】 關于楞次定律，下列說法中正確的是()A.感應電流的磁場總是阻礙原磁場的增強B.感應電流的磁場總是阻礙原磁場的減弱C.感應電流的磁場總是和原磁場方向相反D.感應電流的磁場總是阻礙原磁通量的變化解析楞次定律的內容：感應電流具有這樣的方向，感應電流的磁場總是阻礙引起感應電流的磁通量的變化，故選D。答案D要點2楞次定律的應用應用楞次定律判斷感應電流方向的步驟：(1)明確研究對象是哪一個閉合電路；(2)確定原磁場的方向；(3)明確閉合回路中磁通量變化的情況；(4)應用楞次定律的“增反減同”，確定感應電流的磁場的方向；(5)應用安培定則，確定感應電流的方向?！纠?】 如圖5所示，試判定當開關S閉合和斷開瞬間，線圈ABCD中的感應電流方向。圖5解析當S閉合的瞬間：穿過回路的磁場是電流I產生的磁場，方向垂直紙面向外(如圖所示)，且磁通量增大；由楞次定律知感應電流的磁場方向應和B原相反，即垂直紙面向里；由安培定則知線圈ABCD中感應電流方向是ADCBA。當S斷開時：穿過回路的原磁場仍是電流I產生的磁場，方向垂直紙面向外，且磁通量減小；由楞次定律得知感應電流的磁場方向應和B原相同，即垂直紙面向外；由安培定則判知感應電流方向是ABCDA。答案S閉合時，感應電流方向為ADCBAS斷開時，感應電流方向為ABCDA名師點睛判斷感應電流的三部曲“一原”：確定原磁場的方向及磁通量變化情況；“二感”：根據(jù)楞次定律確定感應電流的磁場的方向；“三螺旋”：由安培定則確定感應電流的方向?！纠?】 (2017浙江蒼南期中)如圖6所示，光滑固定導軌M、N水平放置，兩根導體棒P、Q平行放置在導軌上，形成一個閉合回路，一條形磁鐵從高處下落接近回路時()圖6A.P、Q將相互靠近 B.P、Q將相互遠離C.磁鐵的加速度仍為g D.磁鐵的加速度小于g解析方法一：設磁鐵的下端為N極，如圖所示，根據(jù)楞次定律可判斷出P、Q中的感應電流方向，根據(jù)左手定則可判斷P、Q所受安培力的方向，可見，P、Q將相互靠近。由于回路所受安培力的合力向下，由牛頓第三定律知，磁鐵將受到向上的反作用力，從而使加速度小于g。當磁鐵的下端為S極時，根據(jù)類似的分析可得到相同的結論。故選項A、D正確。方法二：根據(jù)楞次定律的另一種表述：感應電流的效果總是要反抗產生感應電流的原因。本題中“原因”是回路中磁通量的增加，歸根結底是磁鐵靠近回路，“效果”便是阻礙磁通量的增加和磁鐵的靠近。所以，P、Q將互相靠近且磁鐵的加速度小于g，故選項A、D正確。答案AD名師點睛楞次定律的兩種表述(1)“阻礙”表述法：感應電流的磁場總是阻礙引起感應電流的原磁通量的變化，即“增反減同”。(2)“效果”表述法：感應電流的效果總是阻礙引起感應電流的原因。如：“來拒去留”：阻礙導體的相對運動；“增縮減擴”：磁通量增加，則回路面積有收縮的趨勢；磁通量減少，則回路有擴張的趨勢。知識點三右手定則及應用基 礎 梳 理1.使用范圍：判定導線切割磁感線運動時感應電流的方向。2.使用方法：伸開右手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內；讓磁感線從掌心進入，并使拇指指向導線運動的方向，這時四指所指的方向就是感應電流的方向。即 學 即 練如圖所示，用導線做成圓形或正方形回路，這些回路與一直導線構成幾種位置組合(彼此絕緣)，下列組合中，切斷直導線中的電流時，閉合回路中會有感應電流產生的是()解析利用安培定則判斷直導線電流產生的磁場，其磁感線是一些以直導線為軸的無數(shù)組同心圓，即磁感線所在平面均垂直于導線，且直導線電流產生的磁場分布情況是靠近直導線處磁場強，遠離直導線處磁場弱。A中穿過圓環(huán)線圈的磁場如圖甲所示，其有效磁通量為A出進0，且始終為0，即使切斷導線中的電流，A也始終為0，A中不可能產生感應電流。B中線圈平面與導線的磁場平行，穿過B的磁通量也始終為0，B中也不能產生感應電流。C中穿過線圈的磁通量如圖乙所示，進>出，即C0，當切斷導線中的電流后，穿過線圈的磁通量C減小為0，所以C中有感應電流產生。D中穿過線圈的磁通量D不為0，當電流切斷后，D最終也減小為0，所以D中也有感應電流產生。答案 CD1.下列各圖是驗證楞次定律實驗的示意圖，豎直放置的線圈固定不動，將條形磁鐵從線圈上方插入或拔出，線圈和電流表構成的閉合回路中就會產生感應電流。各圖中分別標出了條形磁鐵的極性、條形磁鐵相對線圈的運動方向以及線圈中產生的感應電流的方向等情況，其中正確的是()解析根據(jù)楞次定律可確定感應電流的方向：以選項C為例，當條形磁鐵向下運動時，線圈原磁場的方向向上，穿過線圈的磁通量增加，感應電流產生的磁場方向向下，利用安培定則判斷感應電流的方向與圖中箭頭方向相同，線圈的上端為S極，條形磁鐵與線圈相互排斥。運用以上分析方法可知，選項C、D正確，選項A、B錯誤。答案CD2.關于楞次定律和感應電流，下列說法正確的是()A.應用楞次定律時，需要明確兩個磁場，即原磁場和感應電流的磁場，且感應電流的磁場總是要阻礙原磁場磁通量的變化B.應用楞次定律時，需要明確閉合回路中的磁通量是增加了還是減少了，進而判斷感應電流的磁場方向C.楞次定律是用來判斷感應電流方向的一個實驗定律D.感應電流的磁場阻礙磁通量的變化，經(jīng)歷足夠長的時間最終會阻止磁通量的變化解析楞次定律是用來判斷感應電流方向的一個實驗定律，選項C正確；在應用楞次定律時，需要明確兩個磁場，即原磁場和感應電流的磁場，明確磁通量的變化情況，感應電流的磁場總是要阻礙磁通量的變化，但不能阻止磁通量的變化，選項A、B正確，選項D錯誤。答案ABC3.如圖7所示，在同一鐵芯上繞兩線圈，單刀雙擲開關原來連接觸點1，現(xiàn)在把它扳向觸點2，則在此過程中，流過電流R的感應電流的方向是()圖7A.先由P到Q，再由Q到PB.先由Q到P，再由P到QC.始終由Q到PD.始終由P到Q解析從觸點1到觸點2，分為兩個物理過程：其一，離開觸點1而未接觸點2，左邊線圈中電流從有到無，穿過右邊線圈的磁通量在減少，由楞次定律可知感應電流方向為由Q到P；其二，與觸點2接觸而電路尚未穩(wěn)定，左邊線圈電流反向且從無到有，由楞次定律可知感應電流方向仍由Q到P，故選C。答案C4.如圖8所示，勻強磁場與圓形導體環(huán)所在平面垂直，導體ef與環(huán)接觸良好，當ef向右勻速運動時()圖8A.圓環(huán)中磁通量不變，環(huán)上無感應電流產生B.整個環(huán)中有順時針方向的電流C.整個環(huán)中有逆時針方向的電流D.環(huán)的右側有逆時針方向的電流，環(huán)的左側有順時針方向的電流解析由右手定則知ef上的電流由ef，故右側的電流方向為逆時針，左側的電流方向為順時針，選D。答案D5.我國高溫超導磁懸浮高速列車的車速已達到500 km/h，如圖是磁懸浮的原理，圖9中A是圓柱形磁鐵，B是用高溫超導材料制成的超導圓環(huán)，將超導圓環(huán)B放在磁鐵A上，它就能在磁力作用下懸浮在磁鐵A上方的空中，則下列說法正確的是()圖9A.在B放入磁場過程中，將產生感應電流，當穩(wěn)定后，感應電流消失B.在B放入磁場的過程中，B中將產生感應電流，當穩(wěn)定后，感應電流仍存在C.如果A的N極朝上，B中感應電流的方向如圖所示D.如果A的N極朝上，B中感應電流的方向與圖示方向相反解析B進入磁場時，磁通量增加，將產生感應電流，這一電流在超導體中不會消失，A錯誤，B正確；如果A的N極朝上，在B放入磁場過程中，B中的磁通量增加，根據(jù)楞次定律可知，感應電流的磁場方向向下，根據(jù)安培定則可知，B中感應電流的方向與圖示方向相反，C錯誤，D正確。答案 BD一、選擇題(在每小題給出的四個備選項中至少有一個是符合題目要求的。)1.某實驗小組用如圖1所示的實驗裝置來驗證楞次定律。當條形磁鐵自上而下穿過固定的線圈時，通過靈敏電流計的感應電流的方向是()圖1A.aGbB.先aGb，后bGaC.bGaD.先bGa，后aGb解析條形磁鐵在穿入線圈的過程中，磁場方向向下，向下的磁通量增加，由楞次定律可知，線圈中的感應電流產生的磁場方向向上，應用安培定則可以判斷感應電流的方向為逆時針(俯視)，即電流的方向為bGa，選項A、B錯誤；條形磁鐵穿出線圈的過程中，磁場方向向下，磁通量減小，由楞次定律和安培定則可得線圈中將產生順時針方向的感應電流(俯視)，即電流的方向為aGb，選項C錯誤，選項D正確。答案D2.現(xiàn)將電池組、滑動變阻器、帶鐵芯的線圈A、線圈B、電流計及開關按如圖2所示連接。把開關閉合，將線圈A放在線圈B中，待電路穩(wěn)定后，某同學發(fā)現(xiàn)，當他將滑動變阻器的滑片P向左加速滑動時，電流計的指針向右偏轉。則下列說法中正確的是()圖2A.線圈A向上移動或滑動變阻器的滑片P向右加速滑動，都能引起電流計的指針向左偏轉B.線圈A中鐵芯向上拔出或斷開開關，都能引起電流計的指針向右偏轉C.滑動變阻器的滑片P勻速向左或勻速向右滑動時，電流計的指針都靜止在中央位置D.因為線圈A、線圈B的繞線方向未知，故無法判斷電流計指針偏轉的方向解析由題意知，穿過B線圈的磁通量在減小時，電流計指針向右偏轉。A選項中，線圈A向上移動時，使得穿過B線圈的磁通量減少，電流計指針向右偏轉，故A選項錯誤，同理B選項正確；C選項中，滑片P勻速向左滑動時，穿過B線圈的磁通量減少，電流計指針向右偏轉，同理滑片P勻速向右滑動時，指針向左偏轉，故C、D選項均錯誤。答案B3.如圖3所示，閉合金屬圓環(huán)垂直于磁場方向放置在勻強磁場中，將它從勻強磁場中沿垂直于磁場方向勻速拉出，以下說法中正確的是()圖3A.向左拉出和向右拉出時，環(huán)中感應電流方向相反B.向左或向右拉出時，環(huán)中感應電流方向都是沿順時針方向C.向左或向右拉出時，環(huán)中感應電流方向都是沿逆時針方向D.將圓環(huán)拉出磁場的過程中，當環(huán)全部處在磁場中運動時，也有感應電流產生解析圓環(huán)中感應電流的方向，取決于圓環(huán)中磁通量的變化情況，向左或向右將圓環(huán)拉出磁場的過程中，圓環(huán)中垂直紙面向里的磁感線的條數(shù)都要減少，根據(jù)楞次定律可知，感應電流產生的磁場的方向與原磁場方向相同，即都垂直紙面向里，可以判斷出感應電流的方向沿順時針方向。圓環(huán)全部處在磁場中運動時，雖然導線做切割磁感線運動，但環(huán)中磁通量不變，只有圓環(huán)離開磁場，環(huán)的一部分在磁場中，另一部分在磁場外時，環(huán)中磁通量才發(fā)生變化，環(huán)中才有感應電流。B選項正確。答案B4.如圖4所示，一扁平條形磁鐵的軸線與圓形線圈在同一平面內，磁鐵中心與圓心重合，為了在磁鐵開始運動時在線圈中得到逆時針方向的感應電流，磁鐵的運動方式應是()圖4A.磁鐵在線圈平面內順時針轉動B.磁鐵在線圈平面內逆時針轉動C.N極向紙內，S極向紙外，使磁鐵繞O點轉動D.N極向紙外，S極向紙內，使磁鐵繞O點轉動解析根據(jù)楞次定律可知，必須使通過線圈向外的磁通量減少或向里的磁通量增加，故選C。答案C5.如圖5所示，矩形閉合線圈abcd豎直放置，OO是它的對稱軸，通電直導線AB與OO平行，且AB、OO所在平面與線圈平面垂直。若要在線圈中產生abcda方向的感應電流，可行的做法是()圖5A.AB中電流I逐漸增大B.AB中電流I先增大后減小C.AB正對OO，逐漸靠近線圈D.線圈繞OO軸逆時針轉動90(俯視)解析選項A、B、C的做法，通電直導線電流產生的磁場穿過線圈的磁通量始終為零，不會產生感應電流；選項D中線圈繞OO軸逆時針轉動90(俯視)，穿過線圈的磁通量增大，線圈中會產生abcda方向的感應電流，選項D正確。答案D6.閉合線圈abcd在磁場中運動到如圖6所示位置時，ab邊受到的磁場力豎直向上，此線圈的運動情況可能是()圖6A.向右進入磁場 B.向左移出磁場C.以ab為軸轉動 D.以cd為軸轉動解析ab邊受磁場力豎直向上，由左手定則知，通過ab的電流方向是由a指向b，由右手定則可知當線圈向左移出磁場時，bc邊切割磁感線可產生順時針方向的電流，選項A錯誤，選項B正確；當以ab或cd為軸轉動時，在題圖所示位置，導線不切割磁感線，無感應電流產生，選項C、D錯誤。答案B7.關于右手定則的應用，下列說法正確的是()A.應用右手定則時，四指指的方向就是感應電流的方向，拇指所指的方向為導體運動的方向B.應用右手定則時，切割磁感線的導體相當于電源，電源的正極即四指所指的方向C.切割磁感線的導體只有做勻速直線運動時，才能應用右手定則判斷D.只要閉合導線框在勻強磁場中切割磁感線，就會產生感應電流，就能用右手定則來判斷解析根據(jù)右手定則的內容知道，四指指的方向就是感應電流的方向，拇指所指的方向為導體運動的方向，選項A正確；從等效電路的角度看，切割磁感線的導體相當于電源，電源的正極即四指所指的方向，選項B正確；應用右手定則判斷感應電流的方向，與導體的運動情況無關，選項C錯誤；閉合導線框在勻強磁場中切割磁感線，不一定產生感應電流，選項D錯誤。答案AB8.如圖7所示，小圓圈表示處于勻強磁場中的閉合電路一部分導線的橫截面，速度v在紙面內。關于感應電流的有無及方向的判斷正確的是()圖7A.圖中有感應電流，方向向外B.圖中有感應電流，方向向外C.圖中無感應電流D.圖中a、b、c、d四位置上均無感應電流解析圖中導線切割磁感線，根據(jù)右手定則，可知電流方向向里，A項錯誤；圖、中導線不切割磁感線，無電流，B項錯誤，C項正確；圖中導線在b、d位置切割磁感線，有感應電流，在a、c位置速度與磁感線方向平行，不切割磁感線，無電流，D項錯誤。答案C9.(2017寧波高二月考)如圖8所示，金屬環(huán)所在區(qū)域存在勻強磁場，磁場方向垂直紙面向里。當磁感應強度逐漸增大時，內、外金屬環(huán)中感應電流的方向為()圖8A.外金屬環(huán)順時針、內金屬環(huán)逆時針B.外金屬環(huán)逆時針，內金屬環(huán)順時針C.內、外金屬環(huán)均為逆時針D.內、外金屬環(huán)均為順時針解析回路由外金屬環(huán)和內金屬環(huán)共同組成，回路中包圍的磁場方向垂直紙面向里且內、外金屬環(huán)之間的磁通量增加，由楞次定律可知兩金屬環(huán)之間的感應電流的磁場方向與原磁場方向相反，垂直于紙面向外，由安培定則可知，在外金屬環(huán)沿逆時針方向，在內金屬環(huán)沿順時針方向，故選項B正確。答案B10.(2018華南師大附中)如圖9所示，一金屬圓環(huán)水平放置在豎直向上的勻強磁場中，若要使圓環(huán)中產生如箭頭所示方向的感應電流，下列方法可行的是()圖9A.使勻強磁場均勻增大B.使圓環(huán)繞水平軸ab如圖轉動30C.使圓環(huán)繞水平軸cd如圖轉動30D.保持圓環(huán)水平并使其繞過圓心的豎直軸轉動解析由安培定則可知感應電流產生的磁場方向與原磁場方向相反，由楞次定律可知通過圓環(huán)的磁通量一定是增加的，由磁通量定義可知，選項A正確。答案A11.(2017臺州高二檢測)如圖10所示，光滑絕緣水平面上有兩個離得很近的導體環(huán)a、b。將條形磁鐵沿它們的正中間向下移動(不到達該平面)，a、b將如何移動()圖10A.a、b將相互遠離 B.a、b將相互靠近C.a、b將不動 D.無法判斷解析條形磁鐵向下移動的過程中，穿過每個導體環(huán)的磁通量都有增大的趨勢。由于導體環(huán)面積不可改變，為阻礙磁通量增大，導體環(huán)會盡量遠離條形磁鐵，所以a、b將相互遠離，選項A正確。答案A二、非選擇題12.如圖11所示，在水平桌面上有一金屬圓環(huán)，當用一條形磁鐵由上向下插向圓環(huán)時，試問：圖11(1)圓環(huán)對桌面的壓力怎樣變化？(2)圓環(huán)有收縮的趨勢還是擴張的趨勢？解析(1)根據(jù)楞次定律的推廣含義“來拒去留”，圓環(huán)與磁鐵之間相互排斥，從而使圓環(huán)對桌面的壓力變大。(2)根據(jù)楞次定律的推廣含義“增縮減擴”，磁鐵插向圓環(huán)時，穿過圓環(huán)的磁通量增加，所以圓環(huán)有收縮的趨勢。答案(1)壓力變大(2)收縮趨勢13.如圖12所示，在兩根平行長直導線M、N中，通以同方向同大小的電流，導線框abcd和兩導線在同一平面內，線框沿著與兩導線垂直的方向，自右向左在兩導線間勻速運動，在移動過程中，線框中感應電流方向是怎樣的？圖12解析如圖所示，線框在兩電流中線OO的右側時，穿過線框的合磁場垂直紙面向外，線框左移，磁通量變小，為阻礙這個方向的磁通量減小，感應電流的磁場方向也垂直紙面向外，所以感應電流的方向就是abcd。當線框跨越兩電流中線OO時，線框的合磁通量由穿出變?yōu)榇┻M，且合磁通量增加，感應電流的磁場方向與原磁場方向相反，即垂直紙面向外，所以感應電流還是abcd。答案始終是abcd