【2019最新】精选教科版高中物理选修3-2学案：第一章电磁感应4楞次定律

1、【 2019最新】精选教科版高中物理选修 3-2学案：第一章电磁感应 4楞次定律 学习目标定位 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1安培定则 ( 适用于直导线 ) ：用右手握住通电直导线， 让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致， 那么弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向2安培定则 ( 适用于环形电流及通电螺线管) ：用右手握住导线， 让弯曲的四指所指的方向跟环形电流的方向一致，那么伸直的大拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方向一、右手定则将右手手掌伸平，

2、使大姆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，也就是感应电动势的方向二、楞次定律1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阻碍引起感应电流的磁通量的变化2利用楞次定律判断感应电动势和感应电流方向的方法步骤：(1) 分辨引起电磁感应的原磁场 B0 的方向(2) 确定 B0 通过闭合回路磁通量的增减(3) 根据楞次定律，确定感应电流的磁场 B方向(4) 用安培定则判断能够形成上述磁场 B的感应电流的方向 . 一、右手定则 问题设计 如图 1 所示的电路中， G为电流计 ( 已知电流由左接线柱流入

3、， 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图 1导体棒 ab 的运动指针偏转方向回路中电流方向向右向左顺时针向左向右逆时针欢迎下载。分析磁场方向、导体切割磁感线运动方向和感应电流方向之间的关系并总结规律答案磁场方向、导体切割磁感线运动方向和感应电流方向之间的关系满足右手定则 要点提炼 1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， 也就是感应电动势的方向 ( 注意等效电源的正、负极 )2适用条件：只适用于导体在磁场中做

4、切割磁感线运动的情况3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 ( 注意等效电源的正负极 ) 二、楞次定律 问题设计 根据如图 2 甲、乙、丙、丁所示进行电路图连接与实验操作，并填好实验现象记录表格图 2操作方法甲乙丙丁S 极插入S 极拔出N 极插N 极拔出填写内容线圈线圈入线圈线圈原来磁场的方向向上向上向下向下原来磁场的磁通量变化增大减小增大减小感应电流方向顺时针逆时针逆时针顺时针(俯视 )(俯视 )(俯视 )(俯视 )感应电流的磁场方向向下向上向上向下原磁场与感应电流的磁相反相同相反相同场方向的关系(1) 请根据上表所填内容分析，感应电流的磁场方向是否总是与原磁场方向

5、相反或相同？什么时候相反？什么时候相同？感应电流的磁场对原磁场磁通量变化有何影响？答案 不一定，有时相反，有时相同；闭合回路中原磁场的磁通量增加时，感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相反； 闭合回路中原磁场的磁通量减少时， 感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相同； 感应电流的磁场总是阻碍原磁场磁通量的变化【2019最新】精选教科版高中物理选修3-学案：第一章电磁感应楞次定律(2) 分析当磁铁靠近或远离线圈时两者的相互作用有什么规律？答案 当条形磁铁插入时， 磁铁与线圈的磁极是同名磁极相对； 当条形磁铁拔出时，磁铁与线圈的磁极是异名磁极相对 即：两者靠近时，相互排斥；两者远离时，相互吸引感应电流

6、总要阻碍原磁场的相对运动 要点提炼 1楞次定律：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楞次定律中“阻碍”的含义：(1) 谁起阻碍作用感应电流的磁场(2) 阻碍什么阻碍的是穿过回路的磁通量的变化，而不是磁通量本身(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，“阻碍”不是感应电流的磁场与原磁场的方向相反， 而是“增反减同”(4) 阻碍效果阻碍并不是阻止，结果是增加的还增加，减少的还减少，只是延缓了原磁场的磁通量的变化3(1) 楞次定律是普遍适用的 既可判断因磁场变化在闭合电路中产生的感应电流的方向， 又可判

7、断在磁场中运动的一段导体中产生的感应电流的方向(2) 右手定则只能判断在磁场中运动的一段导体中产生的感应电流的方向三、楞次定律的应用 问题设计 在长直通电导线附近有一闭合线圈 abcd，如图 3 所示当直导线中的电流强度 I 逐渐减小时，试判断线圈中感应电流的方向图 3请从解答此题的实践中， 总结出用楞次定律判定感应电流方向的具体思路答案 线圈 abcd 中感应电流方向为顺时针若要判定感应电流方向， 需先弄清楚感应电流的磁场方向 根据楞次定律“阻碍”的含义， 则要先明确原磁场的方向及其磁通量的变化情况3/123/12 要点提炼 应用楞次定律判断感应电流方向的步骤：(1) 明确研究对象是哪一个闭

8、合电路(2) 明确原磁场的方向(3) 判断闭合回路内原磁场的磁通量是增加还是减少(4) 由楞次定律判断感应电流的磁场方向(5) 由安培定则判断感应电流的方向一、右手定则的应用例 1 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 ab的是 ()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 ab，B中电流方向为 ba，C 中电流沿 adcba方向， D中电流方向为 ba. 故选 A. 答案 A二、对楞次定律的理解例 2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

9、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阻碍原磁场的变化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：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，故选D.答案D三、楞次定律的应用例 3 如图 4 所示，一平面线圈用细杆悬于 P 点，开始时细杆处于水平位置，释放后让它在如图所示的匀强磁场中运动 已知线圈平面始终与纸面垂直，当线圈第一次通过位置和位置时，顺着磁场方向看去，线圈中感应电流的方向分别为()图 4A逆时针方向，逆时针方向B逆时针方向，顺时针方向C顺时针方向，顺时针方向D顺时针方向，逆时针方向解析线圈在位置时， 磁通量方向水平向右且在增加根据楞次定【20

10、19最新】精选教科版高中物理选修3-学案：第一章电磁感应楞次定律律知，感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化， 所以感应电流的磁场方向应水平向左 根据安培定则知， 顺着磁场方向看去，线圈中的感应电流方向为逆时针方向 当线圈第一次通过位置时，穿过线圈的磁通量方向水平向右且在减小根据楞次定律，感应电流的磁场方向水平向右再根据安培定则，顺着磁场方向看去，线圈中感应电流的方向应为顺时针方向答案B针对训练 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向左和向右拉出时，环中感应电流方向相反B向左和向右拉出时，环中感应电

11、流方向都是沿顺时针方向C向左和向右拉出时，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， 也有感应电流产生答案B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， 应用安培定则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，环中磁通量才发生变化，环中才有感应电流 B 选项

12、正确1( 对楞次定律的理解 ) 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，阻碍原磁场的变化答案A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5/125/12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错误；感应电流的磁场当原磁场增强时跟原磁场反向， 当原磁场减弱时跟原

13、磁场同向， 选项 D错误2( 楞次定律的应用 ) 如图 6 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 6A当导线 L 向左平移时，导体框abcd 中感应电流的方向为abcdaB当导线 L 向左平移时，导体框abcd 中感应电流的方向为adcbaC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 abcdaD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

14、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3( 楞次定律的应用 ) 如图 7 所示，在水平面上有一个闭合的线圈， 将一根条形磁铁从线圈的上方插入线圈中，在磁铁进入线圈的过程中，线圈中会产生感应电流， 磁铁会

15、受到线圈中电流的作用力，若从线圈上方俯视，关于感应电流和作用力的方向， 以下判断正确的是()图 7A若磁铁的 N 极向下插入，线圈中产生顺时针方向的感应电流B若磁铁的 S 极向下插入，线圈中产生顺时针方向的感应电流C无论 N极向下插入还是S 极向下插入，磁铁都受到向下的引力D无论 N极向下插入还是S 极向下插入，磁铁都受到向上的斥力答案BD解析若磁铁的 N 极向下插入，穿过线圈的磁通量增加， 磁场方向向下，根据楞次定律可知，感应磁场方向向上，由右手螺旋定则知，线圈中产生逆时针方向的感应电流， 故 A 错误；若磁铁的 S极向下插入，【2019最新】精选教科版高中物理选修3-学案：第一章电磁感应楞

16、次定律穿过线圈的磁通量增加，磁场方向向上，根据楞次定律可知，感应磁场方向向下，由右手螺旋定则知，线圈中产生顺时针方向的感应电流，故 B 正确；通电线圈的磁场与条形磁铁相似， 根据安培定则判断可知，当 N极向下插入时，线圈上端相当于 N极，当 S 极向下插入时，线圈上端相当于 S 极，存在斥力，故 C错误， D正确导体与磁体的作用力也可以根据楞次定律的另一种表述判断： 感应电流的磁场总要阻碍导体与磁体间的相对运动， 无论 N极向下插入还是 S极向下插入， 磁体与线圈的相对位置都在减小， 故磁体与线圈之间存在斥力 故 C错误， D正确所以选 B、D.4.( 右手定则的应用 ) 如图 8 所示，光滑

17、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 现在将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 8A感应电流方向是NMB感应电流方向是MNC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 NM，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.题组一对楞次定律的理解1关于感应电流，以下说法中正确的是()A感应电流的方向总是与原电流的方向相反B感应电流的方向总是与原电流

18、的方向相同C感应电流的磁场总是阻碍闭合电路内原磁场的磁通量的变化D感应电流的磁场总是与原线圈内的磁场方向相反答案C解析 由楞次定律可知，感应电流的磁场总是阻碍闭合电路内部原磁场的磁通量的变化，故 C正确；如果原磁场中的磁通量是增大的，则感应电流的磁场就与它相反， 来消弱它的增大， 如果原磁场中的磁通量是减小的，则感应电流的磁场就与它相同， 来阻碍它的减小， 故 A、B、D错误7/127/122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磁通量变化C阻碍引起感应电流的磁通量变化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

19、磁通量的变化具体来说就是“增反减同”因此 C正确题组二楞次定律的应用3矩形导线框 abcd 与长直导线 MN放在同一水平面上， ab 边与 MN平行，导线 MN中通入如图 1 所示的电流，当 MN中的电流增大时，下列说法正确的是 ()图 1A导线框 abcd 中没有感应电流B导线框 abcd 中有顺时针方向的感应电流C导线框所受的安培力的合力方向水平向左D导线框所受的安培力的合力方向水平向右答案D解析直导线中通有向上均匀增大的电流，根据安培定则知， 通过线框的磁场方向垂直纸面向里，且均匀增大， 根据楞次定律知感应电流的方向为逆时针方向故A、B错误根据左手定则知，ab 边所受安培力方向水平向右，

20、 cd 边所受安培力方向水平向左， 离导线越近，磁感应强度越大， 所以 ab 边所受的安培力大于cd 边所受的安培力， 则线框所受安培力的合力方向水平向右，故C错误， D正确故选 D.4. 如图 2 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 PQ杆滑动的过程中， 下列判断正确的是()图 2A感应电流的方向始终是PQB感应电流的方向先是由PQ，后是由 QPCPQ受磁场力的方向垂直于杆向左DPQ受磁场力的方向先垂直于杆向右，后垂

21、直于杆向左答案B【2019最新】精选教科版高中物理选修3-学案：第一章电磁感应楞次定律解析在 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.5. 如图 3 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 ()图 3A始终有感应电流自a 向 b 流过电流表 GB始终有感应电流自b 向 a 流过电流表 GC先有 aGb方向的感应电流，后有 bGa方向的感应电流D将不会产生感应电流答案C解析 当条形磁铁进入螺线管时， 闭合线圈中的磁通量增加，

22、 当条形磁铁穿出螺线管时， 闭合线圈中的磁通量减少， 由楞次定律可知 C正确6. 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 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：外环沿逆时针方向，内环沿顺时针方向，故选项B 正确7. 如图 5 所示

23、，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 5A线框中有感应电流，方向是先abcda后 dcbad9/129/12B线框中有感应电流，方向是先dcbad后 abcdaC受磁场的作用，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，因此不会受磁场的作用故选项D正确8. 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 ，将线框由位置 1

24、 拉至位置 2 的过程中，线框的感应电流的方向是 ()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始终逆时针答案C解析 在靠近直导线直到处于中间位置的过程中， 磁通量先增大后减小，原磁场方向垂直纸面向里， 感应电流的磁场方向应先垂直纸面向外后垂直纸面向里， 由右手螺旋定则可判断电流方向为先逆时针后顺时针，同理当处于中间位置到线框全穿过直导线的过程中， 感应电流方向为顺时针， 当远离导线的过程中，感应电流方向为逆时针，故选C.9如图 7 所示，在水平地面下有一条沿东西方向铺设的水平直导线，导线中通有自东向西稳定、 强大的直流电流 现用一闭合的检测线圈 ( 线圈中串有灵敏的检流计，图中未画出 ) 检测此通电直导线的位置，若不考虑地磁场的影响， 在检测线圈位于水平面内， 从距直导线很远处由北向南沿水平地面通过导线的上方并移至距直导线很远处的过程中，俯视检测线圈，其中的感应电流的方向是()图 7A先顺时针后逆时针B先逆时针后顺时针C先逆时针后顺时针，然后再逆时针D先顺时针后逆时针，然后再顺时针答案C【2019最新】精选教科版高中物理选修3-学案：第一章电磁感应楞次定律解析根据通电直导线周围