第一章 4楞次定律学案.docx

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第一章4楞次定律学案

4　楞次定律

[学科素养与目标要求]　

物理观念：

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是楞次定律的一种具体表现形式．

科学思维：

1.通过对实验现象的观察、归纳、概括，抽象得出影响感应电流方向的因素.

2.掌握运用楞次定律和右手定则判断感应电流方向的方法和步骤．

科学探究：

1.经历探究导体切割磁感线运动产生的感应电流方向的实验，归纳出右手定则.

2.经历探究螺线管中感应电流方向的实验，记录、分析实验现象，交流讨论，归纳出普遍的规律．

科学态度与责任：

参与实验、多角度分析和逐步明确归纳感应电流方向的过程，领略楞次定律的表述因高度抽象和概括而表现出的简洁美．

一、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，让从手心穿入，指向导体运动方向，这时的指向就是感应电流的方向，也就是感应电动势的方向．

二、楞次定律

感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总是要引起感应电流的的变化．

1．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止引起感应电流的磁通量的变化．（　　）

（4）右手定则和楞次定律都适用于所有电磁感应现象中感应电流方向的判断．（　　）

2．如图所示，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．现垂直于导轨放置一根导体棒MN，MN向右运动时，MN中的电流方向为________，MN向左运动时，MN中的电流方向为________．（填“M→N”或“N→M”）

一、右手定则的理解和应用

1．实验：

探究导体切割磁感线运动产生的感应电流方向

如图所示的电路中，G为电流计（已知电流由左接线柱流入，指针向左偏，由右接线柱流入，指针向右偏），当ab在磁场中切割磁感线运动时，指针的偏转情况如下表，根据指针的偏转情况，判断电流方向．

导体棒ab的运动

指针偏转方向

回路中电流方向（俯视）

ab段中电流方向

向右

向左

从b向a

向左

向右

从a向b

2．对右手定则的理解

（1）适用范围：

闭合电路的部分导体切割磁感线产生感应电流方向的判断．

（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大拇指所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不动，也可以是导体不动而磁场运动，还可以是两者以不同速度同时运动．

②四指指向电流方向，切割磁感线的那部分导体相当于电源．

例1　下列图中表示闭合电路中的一部分导体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a→b的是（　　）

针对训练（多选）如图所示，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），下列说法中正确的是（　　）

A．导线框进入磁场时，感应电流方向为a→b→c→d→a

B．导线框离开磁场时，感应电流方向为a→d→c→b→a

C．导线框离开磁场时，受到的安培力方向水平向左

D．导线框进入磁场时，受到的安培力方向水平向左

二、对楞次定律的理解

1．实验：

探究影响感应电流方向的因素

根据如图3甲、乙、丙、丁所示进行实验操作，并填好实验现象．

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”）

穿过线圈的磁通量变化情况（“增加”或“减少”）

感应电流的方向（在螺线管上方俯视）

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”）

原磁场与感应电流磁场的方向关系

请根据上表所填内容理解：

甲、乙两种情况下，磁通量都________，感应电流的磁场方向与原磁场方向________；丙、丁两种情况下，磁通量都________，感应电流的磁场方向与原磁场方向________．

2．对楞次定律的理解

（1）楞次定律中的因果关系

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）楞次定律中“阻碍”的含义

①“阻碍”的理解

谁阻碍——感应电流产生的磁场．

阻碍谁——阻碍引起感应电流的磁通量的变化．

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．

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．

②“阻碍”的表现形式

从磁通量变化的角度看：

感应电流的效果是阻碍磁通量的变化．

从相对运动的角度看：

感应电流的效果是阻碍相对运动．

例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．感应电流的磁场总是阻止磁通量的变化

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

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（增加还是减少）；

（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．

例3　（多选）如图所示，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（　　）

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

例4　如图所示，一根条形磁铁自左向右穿过一个闭合螺线管，则电路中（　　）

A．始终有感应电流自a向b流过电流表

B．始终有感应电流自b向a流过电流表

C．先有a→→b方向的感应电流，后有b→→a方向的感应电流

D．将不会产生感应电流

[学科素养]　楞次定律既适用于闭合电路的一部分导体切割磁感线产生的感应电流方向的判断，又适用于因磁场变化在闭合电路中产生的感应电流方向的判断，通过例3、例4中楞次定律的应用，使学生熟练掌握运用楞次定律处理问题的步骤，很好地体现了“科学思维”的学科素养.

1．（右手定则的应用）（多选）闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，如图所示，能正确表示磁感应强度B的方向、导体运动速度方向与产生的感应电流方向间关系的是（　　）

2．（楞次定律的理解）在电磁感应现象中，下列说法正确的是（　　）

A．感应电流的磁场方向可能与引起感应电流的磁场方向相同

B．感应电流的磁场方向总是与引起感应电流的磁场方向相同

C．感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量

D．感应电流的磁场阻止了引起感应电流的磁通量的变化

3．（楞次定律的应用）如图所示，一水平放置的圆形通电线圈1固定，另一较小的圆形线圈2从线圈1的正上方下落，在下落过程中，两线圈平面始终保持平行且共轴，则线圈2从线圈1的正上方下落至正下方的全过程中，从上往下看，线圈2中（　　）

A．无感应电流

B．有顺时针方向的感应电流

C．有先顺时针后逆时针方向的感应电流

D．有先逆时针后顺时针方向的感应电流

4．（楞次定律的应用）小管同学为了探究感应电流的方向与什么因素有关，他把一灵敏电流计与一个线圈相连构成闭合电路，然后将条形磁铁插入或拔出线圈，如图所示．其中线圈中所标箭头方向为感应电流方向．则下列判断正确的是（　　）

A．甲图磁铁正在向下运动B．乙图磁铁正在向上运动

C．丙图磁铁正在向上运动D．丁图磁铁正在向上运动

考点一　楞次定律的理解

1．（多选）关于感应电流，下列说法正确的是（　　）

A．根据楞次定律知，感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁通量

B．感应电流的磁场总是阻碍原磁场的变化

C．感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向可能相同，也可能相反

D．当导体切割磁感线运动时，必须用安培定则确定感应电流的方向

考点二　楞次定律的应用

2．（多选）如图1所示，通电直导线L和平行于直导线放置的闭合导体框abcd，当通电导线L运动时（不与导体框接触且始终在导体框的左侧），以下说法正确的是（　　）

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，导体框abcd中感应电流的方向为abcda

D．当导线L向右平移时，导体框abcd中感应电流的方向为adcba

3.电阻R、电容器C与一线圈连成闭合电路，条形磁铁位于线圈的正上方，N极朝下，如图所示.在使磁铁N极远离线圈上端的过程中，流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是（　　）

A．从b到a，下极板带正电

B．从a到b，下极板带正电

C．从b到a，上极板带正电

D．从a到b，上极板带正电

4．（多选）如图所示，有界匀强磁场竖直向下穿过光滑的水平桌面，一椭圆形导体框平放在桌面上．使导体框从左边进入磁场，从右边穿出磁场．下列说法正确的是（　　）

A．导体框进入磁场过程中，感应电流的方向为顺时针方向

B．导体框离开磁场过程中，感应电流的方向为顺时针方向

C．导体框全部在磁场中运动时，感应电流的方向为顺时针方向

D．导体框全部在磁场中运动时，无感应电流产生

5．如图所示，一线圈用细杆悬于P点，开始时细杆处于水平位置，释放后让它在匀强磁场中运动，磁场的方向如图所示，已知线圈平面始终与纸面垂直，当线圈第一次通过位置Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ时（位置Ⅱ正好是细杆竖直时线圈所处的位置），线圈内的感应电流（顺着磁场方向看去）（　　）

A．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ位置均是顺时针方向

B．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ位置均是逆时针方向

C．Ⅰ位置是顺时针方向，Ⅱ位置为零，Ⅲ位置是逆时针方向

D．Ⅰ位置是逆时针方向，Ⅱ位置为零，Ⅲ位置是顺时针方向

6．如图所示，一圆形金属线圈放置在水平桌面上，匀强磁场垂直桌面竖直向下，过线圈上A点作切线OO′，OO′与线圈在同一平面上．在线圈以OO′为轴翻转180°的过程中，线圈中电流方向（　　）

A．始终为A→B→C→A

B．始终为A→C→B→A

C．先为A→C→B→A再为A→B→C→A

D．先为A→B→C→A再为A→C→B→A

7．长直导线与矩形线框abcd处在同一平面中静止不动，如图6甲所示．长直导线中通以大小和方向都随时间做周期性变化的电流，I－t图像如图乙所示．规定沿长直导线方向向上的电流为正方向．关于0～T时间内矩形线框中感应电流的方向，下列说法正确的是（　　）

A．由顺时针方向变为逆时针方向

B．由逆时针方向变为顺时针方向

C．由顺时针方向变为逆时针方向，再变为顺时针方向

D．由逆时针方向变为顺时针方向，再变为逆时针方向

8．如图所示，两条互相平行的导线M、N中通有大小相等、方向相同的电流，矩形导线框abcd和两条导线在同一平面内且ad边与导线M平行，线框沿着与两导线垂直的方向自右向左在两导线间匀速移动，则在移动过程中，线框中的感应电流的方向为（　　）

A．先顺时针后逆时针B．先逆时针后顺时针

C．一直是逆时针D．一直是顺时针

9．通电长直导线中有恒定电流I，方向竖直向上，矩形线框与直导线在同一竖直面内，现要使线框中产生如图所示方向的感应电流，则应使线框（　　）

A．稍向左平移　B．稍向右平移　

C．稍向上平移　D．以直导线为轴匀速转动

考点三　右手定则的应用

10．如图所示，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（　　）

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

11．如图所示，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（　　）

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

12.如图所示，MN、PQ为同一水平面的两平行光滑导轨，导轨间有垂直于导轨平面的磁场（图中未画出），导体ab、cd与导轨有良好的接触并能自由滑动，当导体ab沿轨道向右滑动时，则（　　）

A．cd向右滑　　　　　　B．cd不动

C．cd向左滑D．无法确定

13．1831年10月28日，法拉第在一次会议上展示了他发明的圆盘发电机，它是利用电磁感应的原理制成的，是人类历史上的第一台发电机．图示是这个圆盘发电机的示意图：

铜盘安装在水平的铜轴上，铜片甲、乙分别与转动轴、铜盘边缘接触．下列四幅图中的图A、B中磁场方向与铜盘平行；图C、D中磁场方向与铜盘垂直，C图中磁场区域仅在甲、丙之间，D图中磁场区域仅在甲、乙之间．从右向左看铜盘以相同的角速度逆时针方向转动，电阻R上有电流且方向沿纸面向上的是（　　）

14．（多选）如图12所示，导体棒AB、CD可在水平光滑轨道上自由滑动，下列说法正确的是（　　）

A．将导体棒CD固定，当AB向左移动时，AB中感应电流的方向为A到B

B．将导体棒CD固定，当AB向右移动时，AB中感应电流的方向为A到B

C．将导体棒AB固定，当CD向左移动时，AB中感应电流的方向为A到B

D．将导体棒AB固定，当CD向右移动时，AB中感应电流的方向为A到B