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2019-2020年高中物理 第一章 第三節(jié) 探究感應電流的方向學案 粵教版選修3-2 1．理解楞次定律的內容，理解楞次定律中“阻礙”二字的含義，能初步應用楞次定律判定感應電流的方向． 2．知道右手定則，并能用右手定則判斷導線切割磁感線產生的感應電流的方向． 1．楞次定律：感應電流具有這樣的方向，即感應電流磁場總是要阻礙引起感應電流的磁通量的變化． 2．(1)右手定則：伸開右手，讓拇指跟其余四個手指垂直，并且都跟手掌在同一個平面內，讓磁感線垂直從手心進入，拇指指向導體運動的方向，其余四指所指的方向就是感應電流的方向． (2)適用條件：電路中部分導體做切割磁感線的運動． 電磁感應現(xiàn)象中，感應電流的能量(電能)不是憑空產生的，而是從其他形式的能量轉化而來的，如圖所示，當條形磁鐵靠近線圈時，線圈中產生圖示方向的電流，而這個感應電流對條形磁鐵產生斥力，阻礙條形磁鐵的靠近，必須有外力來克服這個斥力做功，它才能移近線圈；當條形磁鐵離開線圈時，感應電流方向與圖中所示的方向相反，感應電流對磁鐵產生吸引力，阻礙條形磁鐵的離開．這里外力做功的過程就是其他形式的能轉化為電能的過程． 由此可見，當導體在磁場中運動時，導體中由于出現(xiàn)感應電流而受到的磁場力必然阻礙此導體的相對運動．所以楞次定律還可以表述為：當磁體間因相對運動產生感應電流時，感應電流的磁場總是要阻礙導體間的相對運動． 綜上所述，楞次定律是符合能量守恒定律的． 一、單項選擇題 1．如圖所示，兩個大小相等互相絕緣的導體環(huán)，B環(huán)與A環(huán)有一很小部分面積重疊，當開關S斷開時(B) A．B環(huán)內有順時針方向的感應電流 B．B環(huán)內有逆時針方向的感應電流 C．B環(huán)內沒有感應電流 D．條件不足，無法判定 解析：由楞次定律中“增反減同”可知答案選B. 2．如右圖所示，兩個相同的鋁環(huán)套在一根光滑桿上，將一條形磁鐵向左插入鋁環(huán)的過程中兩環(huán)的運動情況是(C) A．同時向左運動，間距增大 B．同時向左運動，間距不變 C．同時向左運動，間距變小 D．同時向右運動，間距增大 解析：在條形磁鐵插入鋁環(huán)的過程中，穿過鋁環(huán)的磁通量增加，兩環(huán)為了阻礙磁通量的增加，應朝條形磁鐵左端運動，由于兩環(huán)上感應電流方向相同，故將相互吸引，而使間距變小． 3．如圖所示，ab是一個可繞垂直于紙面的軸O轉動的閉合矩形線框，當滑動變阻器的滑片P自左向右滑動時，從紙外向紙內看，線框ab將(C) A．保持靜止不動 B．逆時針轉動 C．順時針轉動 D．發(fā)生轉動，但因電源極性不明，無法確定轉動方向 解析：滑動變阻器R的滑片P向右滑動時，接入電路的電阻變大，電流強度變小，由這個電流產生的磁場減弱，穿過線框磁通量變?。鶕?jù)楞次定律，感應電流的磁場總是阻礙引起感應電流磁場的變化，所以線框ab應順時針方向轉動，增大其垂直于磁感線方向的投影面積，才能阻礙線框的磁通量減?。? 4．如圖所示為一個圓環(huán)形導體，圓心為O，有一個帶正電的粒子沿如圖所示的直線從圓環(huán)表面勻速飛過，則環(huán)中的感應電流情況是(D) A．沿逆時針方向 B．沿順時針方向 C．先沿逆時針方向后沿順時針方向 D．先沿順時針方向后沿逆時針方向 解析：由于帶正電的粒子沒有沿圓環(huán)的直徑運動，所以它產生的磁場的磁感線穿過圓環(huán)時不能抵消，穿過圓環(huán)的磁通量開始時向外增加，然后向外減少，根據(jù)楞次定律，圓環(huán)中感應電流的方向是先沿順時針方向，后沿逆時針方向，故D項正確． 二、多項選擇題 5．根據(jù)楞次定律可知感應電流的磁場一定是(CD) A．與引起感應電流的磁場方向相同 B．與引起感應電流的磁場方向相反 C．阻礙引起感應電流的磁通量的變化 D．感應電流的磁場方向取決于磁通量是增大還是減小 解析：根據(jù)楞次定律的內容，感應電流的磁通量阻礙產生感應電流的磁通量的變化，原磁通量增加時，感應電流的磁場方向與原磁場方向相反；當原磁通量減少時，感應電流的磁場方向與原磁場方向相同，即“增反減同”． 6．如圖所示，光滑固定導軌M、N水平放置．兩根導體P、Q平行放于導軌上，形成一個閉合電路．當一條形磁鐵從高處下落接近回路時(AD) A．P、Q將互相靠攏 B．P、Q將互相遠離 C．磁鐵的加速度仍為g D．磁鐵的加速度小于g 解析：從阻礙回路面積變化的角度看：當磁鐵靠近閉合回路時，磁通量增加，兩導體棒由于受到磁場對其中感應電流力的作用而互相靠攏以阻礙磁通量的增加，故A項正確；從阻礙相對運動角度看：磁鐵靠近回路時必受到阻礙靠近的向上的力的作用，因此磁鐵的加速度小于g，故D項正確． 7．水平桌面上放一個閉合鋁環(huán)，在鋁環(huán)軸線上放一條形磁鐵，如右圖所示，當條形磁鐵沿軸線豎直向下迅速運動時，下列說法正確的是(AC) A．鋁環(huán)有收縮的趨勢 B．鋁環(huán)有擴張的趨勢 C．鋁環(huán)對桌面的壓力增大 D．鋁環(huán)對桌面的壓力減小 解析：從阻礙回路面積變化的角度看：當磁鐵靠近鋁環(huán)時，磁通量增加，鋁環(huán)面積收縮以阻礙磁通量的增加，故A項正確；從阻礙相對運動角度看：磁鐵靠近鋁環(huán)時，鋁環(huán)必受到阻礙其靠近的向下的力的作用，使桌面壓力增大，故C項正確． 8．如圖所示，質量為m的銅質小閉合線圈靜置于粗糙水平桌面上．當一個豎直放置的條形磁鐵貼近線圈，沿線圈中線由左至右從線圈正上方等高、快速經過時，線圈始終保持不動．則關于線圈在此過程中受到的支持力FN和摩擦力Ff的情況，以下判斷正確的是(AD) A．FN先大于mg，后小于mg B．FN一直大于mg C．Ff先向左，后向右 D．Ff一直向左 解析：條形磁鐵貼近線圈，沿線圈中線由左至右從線圈正上方等高、快速經過時，線圈中磁通量先增大后減小，由楞次定律中“來拒去留”關系可知A、D項正確，B、C兩項錯誤． 9．如圖所示，要使Q線圈產生圖示方向的電流，可采用的方法有(AD) A．閉合電鍵K B．閉合電鍵K后，把R向右滑動 C．閉合電鍵K后，把P中的鐵芯從左邊抽出 D．閉合電鍵K后，把Q靠近P 解析：根據(jù)圖中電流的方向，用右手定則知P中磁場方向向右，Q中感應電流的磁場向左，兩者反向．由楞次定律“增反減同”，引起感應電流的磁場即穿過Q中P的磁場是增大．判斷A、D正確． 三、非選擇題(按題目要求作答．解答題應寫出必要的文字說明、方程和重要演算步驟，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位．) 10．一靈敏電流計(電流表)，當電流從它的正接線柱流入時，指針向正接線柱一側偏轉．現(xiàn)把它與一個線圈串聯(lián)，試就如圖中各圖指出： (1)圖(a)中靈敏電流計指針的偏轉方向為____________(填“偏向正極”或“偏向負極”)． (2)圖(b)中磁鐵下方的極性是________(填“N極”或“S極”)． (3)圖(c)中磁鐵的運動方向是________(填“向上”或“向下”)． (4)圖(d)中線圈從上向下看的電流方向是______(填“順時針”或“逆時針”)． 解析：(1)磁鐵向下運動，穿過線圈的磁通量增加，原磁場方向向下，根據(jù)楞次定律感應電流方向俯視為逆時針方向，從正接線柱流入電流計，指針偏向正極． (2)由圖可知，電流從負接線柱流入電流計，根據(jù)安培定則，感應電流的磁場方向向下，又磁通量增加，根據(jù)楞次定律可知，磁鐵下方為S極． (3)磁場方向向下，電流從負接線柱流入電流計，根據(jù)安培定則，感應電流的磁場方向向下，根據(jù)楞次定律可知，磁通量減小，磁鐵向上運動． (4)磁鐵向下運動，穿過線圈的磁通量增加，原磁場方向向上，根據(jù)楞次定律感應電流方向俯視為順時針方向． 答案：(1)偏向正極　(2)S極　(3)向上　(4)順時針 11．如圖所示，金屬環(huán)A用輕線懸掛，與長直螺線管共軸，并位于其左側．若變阻器滑片P向左移動，則金屬環(huán)A將向______(填“左”或“右”)運動，并有______(填“收縮”或“擴張”)趨勢． 解析：本題考查楞次定律的理解及應用．滑片P向左移動時，電阻減小，電流增大，穿過金屬環(huán)A的磁通量增加，根據(jù)楞次定律，金屬環(huán)將向左運動，并有收縮趨勢． 答案：左　收縮