学年高中物理第四章电磁感应第3讲楞次定律教学案新人教版选修32.docx
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学年高中物理第四章电磁感应第3讲楞次定律教学案新人教版选修32
3 楞次定律
知识内容
楞次定律
考试要求
必考
加试
c
课时要求
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、楞次定律
[导学探究] 根据如图1甲、乙、丙、丁所示进行电路图连接与实验操作，并填好实验现象．
图1
甲
乙
丙
丁
条形磁铁运动的情况
N极向下插入线圈
S极向下插入线圈
N极向上拔出线圈
S极向上拔出线圈
原磁场方向（向上或向下）
向下
向上
向下
向上
穿过线圈的磁通量变化情况
（增加或减少）
增加
增加
减少
减少
感应电流的方向
（在螺线管上俯视）
逆时针
顺时针
顺时针
逆时针
感应电流的磁场方向
（向上或向下）
向上
向下
向下
向上
原磁场与感应电流磁场的方向关系
相反
相反
相同
相同
[知识梳理]
1．楞次定律的内容：
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．
2．楞次定律的理解：
当磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场方向相反，当磁通量减少时，感应电流的磁场与原磁场方向相同，即增反减同．
[即学即用] 判断下列说法的正误．
（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）感应电流的磁场可能与引起感应电流的磁场方向相同．（ ）
（3）感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化．（ ）
（4）所有的电磁感应现象都可以用楞次定律判断感应电流方向．（ ）
答案
（1）×
（2）√ （3）√ （4）√
二、右手定则
[导学探究] 如图2所示，导体棒ab向右做切割磁感线运动．
图2
（1）请用楞次定律判断感应电流的方向．
（2）感应电流I的方向、原磁场B的方向、导体棒运动的速度v的方向三者之间满足什么关系？
根据课本右手定则，自己试着做一做．
答案
（1）感应电流的方向a→d→c→b→a.
（2）满足右手定则．
[知识梳理]
右手定则：
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．
[即学即用] 判断下列说法的正误．
（1）右手定则只能用来判断导体垂直切割磁感线时的感应电流方向．（ ）
（2）所有的电磁感应现象，都可以用右手定则判断感应电流方向．（ ）
（3）当导体不动，而磁场运动时，不能用右手定则判断感应电流方向．（ ）
答案
（1）×
（2）× （3）×
一、楞次定律的理解
1．因果关系：
楞次定律反映了电磁感应现象中的因果关系，磁通量发生变化是原因，产生感应电流是结果．
2．“阻碍”的含义：
（1）谁阻碍——感应电流产生的磁场．
（2）阻碍谁——阻碍引起感应电流的磁通量的变化．
（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．
（4）阻碍效果——阻碍并不是阻止，结果增加的还是增加，减少的还是减少．
注：
从相对运动的角度看，感应电流的效果是阻碍相对运动．
例1
（多选）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反向
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 AC
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正确；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．
二、楞次定律的应用
例2
（多选）如图3所示，闭合金属圆环沿垂直于磁场方向放置在有界匀强磁场中，将它从匀强磁场中匀速拉出，以下各种说法中正确的是（ ）
图3
A．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．将圆环左右拉动，当环全部处在磁场中运动时，圆环中无感应电流
答案 BD
解析 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顺时针方向的，选项B正确，A、C错误；另外在圆环离开磁场前，穿过圆环的磁通量没有改变，该种情况无感应电流，D正确．
楞次定律应用四步曲
（1）确定原磁场方向；
（2）判定产生感应电流的磁通量如何变化（增大还是减小）；
（3）根据楞次定律确定感应电流的磁场方向（增反减同）；
（4）判定感应电流的方向．
该步骤也可以简单地描述为“一原二变三感四螺旋”，一原——确定原磁场的方向；二变——确定磁通量是增加还是减少，三感——判断感应电流的磁场方向；四螺旋——用右手螺旋定则判断感应电流的方向．
针对训练 （2015·宁波高二月考）如图4所示，金属环所在区域存在着匀强磁场，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4
A．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
答案 B
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．
三、右手定则的应用
1．右手定则和楞次定律实质是等效的，但在判断闭合电路的部分导体切割磁感线产生感应电流方向时较为方便．
2．右手定则反映了磁场方向、导体运动方向和电流方向三者之间的相互垂直关系．
（1）大拇指的方向是导体相对磁场切割磁感线的运动方向，既可以是导体运动而磁场未动，也可以是导体未动而磁场运动，还可以是两者以不同速度同时运动．
（2）四指指向电流方向，切割磁感线的导体相当于电源．
例3
（多选）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b→a的是（ ）
答案 BCD
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a→b，B中电流方向为b→a，C中电流方向沿a→d→c→b→a，D中电流方向为b→a.故选B、C、D.
1．（多选）磁场垂直穿过一个圆形线圈，由于磁场的变化，在线圈中产生顺时针方向的感应电流，如图5所示，则以下说法正确的是（ ）
图5
A．若磁场方向垂直线圈向里，则此磁场的磁感应强度是在增强
B．若磁场方向垂直线圈向里，则此磁场的磁感应强度是在减弱
C．若磁场方向垂直线圈向外，则此磁场的磁感应强度是在增强
D．若磁场方向垂直线圈向外，则此磁场的磁感应强度是在减弱
答案 BC
解析 线圈所产生的感应电流方向为顺时针方向，由安培定则知感应电流的磁场方向垂直纸面向里，由楞次定律中“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.
2．（2016·诸暨市期末）（多选）如图6所示，线圈放置在水平桌面上，S极向下的条形磁铁沿线圈轴线向桌面运动，此过程中，以下判断正确的是（ ）
图6
A．穿过线圈的磁通量变大
B．穿过线圈的磁通量变小
C．从上向下看，线圈感应电流方向为顺时针
D．从上向下看，线圈感应电流方向为逆时针
答案 AC
3.（多选）如图7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7
A．感应电流方向是N→M
B．感应电流方向是M→N
C．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N→M，A正确，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，C正确，故选A、C.
4．如图8所示，匀强磁场与圆形导体环平面垂直，导体ef与环接触良好，当ef向右匀速运动时（ ）
图8
A．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
答案 D
解析 由右手定则知ef上的电流由e→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.
一、选择题
1．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原磁通量的变化
C．阻碍引起感应电流的原磁通量的变化
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．
2.如图1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1
A．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
3．如图2所示，CDEF是一个矩形金属框，当导体棒AB向右移动时，回路中会产生感应电流，则下列说法中正确的是（ ）
图2
A．导体棒中的电流方向由B→A
B．电流表A1中的电流方向由F→E
C．电流表A1中的电流方向由E→F
D．电流表A2中的电流方向由D→C
答案 B
解析 根据右手定则，电源内部电流方向为A到B，所以电流表A1中的电流方向由F→E，A、C错，B对．同理电流表A2中的电流方向由C→D，D错．
4.如图3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3
A．线框中有感应电流，方向是先a→b→c→d→a后d→c→b→a→d
B．线框中有感应电流，方向是先d→c→b→a→d后a→b→c→d→a
C．受磁场力的作用，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，因此不会受磁场力的作用．故选项D正确．
5．（2015·嘉兴高二期末）（多选）如图4所示，当磁铁运动时，电路上会产生由A经R到B的电流，则磁铁的运动可能是（ ）
图4
A．向下运动
B．向上运动
C．向左平移
D．以上都不可能
答案 BC
解析 由安培定则知感应电流在线圈中产生的磁场与磁铁磁场方向相同，由楞次定律知螺线管内的磁通量是减少的，选项B、C会引起上述变化，故B、C正确．
6.1931年，英国物理学家狄拉克曾经从理论上预言：
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拉设计了一个寻找磁单极子的实验．他设想，如果一个只有N极的磁单极子从上向下穿过如图5所示的超导线圈，那么，从上向下看，超导线圈上将出现（ ）
图5
A．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
答案 D
解析 N极磁单极子从上向下通过时，穿过线圈的磁通量先向下增加，接着突变为向上减少．故由楞次定律知，感应电流的磁场一直向上，故电流始终为逆时针．
7．（2015·绍兴上虞高二检测）（多选）如图6所示，相距较近的a、b线圈，要使b线圈中产生图示I方向的电流，可采用的办法有（ ）
图6
A．闭合S瞬间
B．S闭合后把R的滑动片向右移动
C．闭合S后把a中铁芯从左边抽出
D．闭合S后把b向a靠近
答案 AD
解析 闭合开关，b中的磁场从无到有，根据楞次定律，b中的感应电流方向与图示相同，A正确；闭合开关S后，把R的滑片右移，b中的磁场方向从左向右，且在减小，根据楞次定律，b中的感应电流方向与图示相反，B错误；闭合开关S后，将a中的铁芯从左边抽出，b中的磁场方向从左向右，且在减小，根据楞次定律，b中的感应电流方向与图示相反，C错误；闭合开关，将b靠近a，b中的磁场方向从左向右，且在增强，根据楞次定律，b中的感应电流方向与图示相同，D正确．
8．（多选）如图7所示，通电直导线L和平行直导线放置的闭合导体框abcd，当通电导线L运动时，以下说法正确的是（ ）
图7
A．当导线L向左平移时，导体框abcd中感应电流的方向为abcda
B．当导线L向左平移时，导体框abcd中感应电流的方向为adcba
C．当导线L向右平移时（未到达ad），导体框abcd中感应电流的方向为abcda
D．当导线L向右平移时（未到达ad），导体框abcd中感应电流的方向为adcba
答案 AD
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原磁通量的减少，由于导线L在导体框abcd中磁场方向垂直纸面向里，所以abcd中感应电流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（未到达ad），闭合导体框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原磁通量的增加，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．
9.（多选）如图8所示，导体棒AB、CD可在水平轨道上自由滑动，当导体棒AB向左移动时（ ）
图8
A．AB中感应电流的方向为A到B
B．AB中感应电流的方向为B到A
C．CD向左移动
D．CD向右移动
答案 AD
解析 由右手定则可判断AB中感应电流方向为A→B，CD中电流方向为C→D，由左手定则可判定CD受到向右的安培力作用而向右运动．
10．（多选）如图9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轨道上，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，则在杆PQ滑动的过程中，下列判断正确的是（ ）
图9
A．感应电流的方向始终是P→Q
B．感应电流的方向先是由P→Q，后是由Q→P
C．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左，后垂直于杆向右
答案 BD
解析 在杆PQ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项错误，D项正确．
二、非选择题
11．如图10所示，试探究在以下四种情况中小磁针N极的偏转方向．
图10
（1）开关S闭合时．
（2）开关S闭合后．
（3）开关S闭合后，调节滑动变阻器使电流增强．
（4）开关S断开时．
答案 见解析
解析 开关S闭合时，左边线圈的电流及磁场情况和穿过右边线圈磁通量方向如图所示．
（1）S闭合时，穿过右边线圈的磁通量Φ增加，由楞次定律可知，感应电流b→a，再由安培定则可知，N极指向垂直纸面向外的方向．
（2）S闭合后，穿过右边线圈的磁通量Φ不变，不产生感应电流，小磁针不偏转．
（3）此种情况同
（1）现象相同，即N极指向垂直纸面向外的方向．
（4）此种情况与
（1）现象相反，即N极指向垂直纸面向里的方向．
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