新教材人教版高中物理选择性必修第二册 2.1楞次定律 教学讲义

1、精品文档 精心整理精品文档 可编辑的精品文档第二章电磁感应第1节楞次定律【素养目标】体验楞次定律的实验探究过程;理解楞次定律的内容能运用楞次定律判断感应电流的方向,解答有关问题理解楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象中的反映。掌握右手定则;认识右手定则是楞次定律的一种具体表现形式能运用右手定则判断因导体做切割磁感线运动而产生的感应电流的方向。【必备知识】知识点一、实验：探究感应电流的方向(1)实验准备用试触的方法明确电流方向与电流表指针偏转方向之间的关系。(2)实验装置将螺线管与电流计组成闭合电路,如图所示。(3)实验记录分别将条形磁铁的N极、S极插入或抽出线圈,如图所示,记录感应电流的方向如

2、下。探究感应电流方向的实验记录(4)实验分析线圈内磁通量增加时的情况图号磁场方向感应电流的方向（俯视）感应电流的磁场方向归纳总结甲向下逆时针向上感应电流的磁场阻碍磁通量的增加乙向上顺时针向下线圈内磁通量减少时的情况图号磁场方向感应电流的方向（俯视）感应电流的磁场方向归纳总结丙向下顺时针向下感应电流的磁场阻碍磁通量的减少丁向上逆时针向上知识点二、楞次定律内容：感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。对楞次定律的进一步理解引起感应电流的磁通量是指原磁通量。“阻碍”并不一定是相反，“阻碍”的是磁通量的变化。“阻碍”也不是“阻止”，而是延缓了磁通量的变化过程。楞次定

3、律是能量守恒定律在电磁感应现象中的具体体现。应用楞次定律解题的一般步骤明确研究对象判断原磁场方向判断磁通量的变化情况判断感应电流的磁场方向判断感应电流的方向知识点三、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。【点睛】右手定则、楞次定律、安培定则、左手定则的应用比较 【课堂检测】1.如图所示的电路中，A1和A2是两个相同的灯泡，线圈L自感系数足够大，电阻可以忽略不计。下列说法中正确的是（） A.合上开关S时，A2先亮，A1后亮，最后一样亮B.合上开关S时，A1和A2同时亮C.断开开

4、关S时，A2闪亮一下再熄灭D.断开开关S时，流过A2的电流方向向右【答案】 A 【解析】AB合上开关S时，灯A2立即发光。通过线圈L的电流增大，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律线圈产生的感应电动势与原来电流方向相反，阻碍电流的增大，电路的电流只能逐渐增大，灯A1逐渐亮起来。当电流逐渐稳定时，线圈不产生感应电动势，通过两灯的电流相等，亮度相同，A符合题意，B不符合题意； CD稳定后断开开关S时，由于自感，线圈中的电流只能慢慢减小，其相当于电源，线圈L、灯A2与灯A1构成闭合回路放电，两灯都过一会儿熄灭，由于两灯泡完全相同，线圈的电阻又不计，则灯A2不会出现闪亮一下，且流过灯A2的电流方向向左，

5、CD不符合题意。故答案为：A。【分析】当电键K闭合时,通过线圈L的电流增大,穿过线圈的磁通量增大,根据楞次定律判断感应电动势的方向和作用,分析哪个灯先亮。断开瞬间也可以按照同样的思路分析。2.现代科学研究中常要用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。它的基本原理如图甲所示，上、下为电磁体的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室。图乙为真空室的俯视图，电子在真空室中做圆周运动。电磁体线圈中电流可以变化，产生感生电场使电子加速。某时刻电磁体线圈中电流如图所示，电子逆时针方向运动。下列说法中正确的是（） A.此时真空室中磁场方向由上向下B.感生电场对电子的作用力给电子提供向心力C.

6、电子做圆周运动的向心加速度大小始终不变D.为使电子加速，图中电流应该由小变大【答案】 D 【解析】A根据图中电流，结合右手螺旋定则可知，真空室中磁场方向由下向上，A不符合题意； B由于电磁体线圈中电流可以变化，可在真空室中产生感应磁场，电子在洛伦兹力的作用下做圆周运动，B不符合题意；C由于感生电场使电子加速，电子的速度变大，所以电子运动的向心加速度大小会发生变化，C不符合题意；D电磁体线圈中电流变大，产生的磁感应强度变大，由楞次定律可知，进而产生的感应电场强度变大，使得电子的速度变大，D符合题意。故答案为：D。【分析】利用右手螺旋定则可以判别磁场的方向；电子在洛伦兹力的作用下做圆周运动；由于感

7、生电场对电子加速所以其电子的线速度和向心加速度会产生变化；当线圈电流变大时产生的磁感应强度变大则对应产生的感应电场强度变大则会使电子的速度变大。【素养作业】1.如图所示，一水平放置的矩形闭合线圈abcd，在细长磁铁的N极附近竖直下落，保持bc边在纸外，ad边在纸内，从图中位置经过位置到达位置，位置和都很靠近.在这个过程中，线圈中感应电流（ ） A.沿abcd流动B.沿dcba流动C.由到是沿abcd流动，由到是沿dcba流动D.由到是沿dcba流动，由到是沿abcd流动【答案】 A 【解析】由条形磁铁的磁场分布情况可知，线圈在位置时穿过矩形闭合线圈的磁通量最少线圈从位置到，穿过abcd自下而上

8、的磁通量减少，感应电流的磁场阻碍其减少，则在线框中产生的感应电流的方向为abcd，线圈从位置到，穿过abcd自上而下的磁通量在增加，感应电流的磁场阻碍其增加，由楞次定律可知感应电流的方向仍然是abcd.。 故答案为：A【分析】闭合电路中的磁通量发生改变，回路中就会产生感应电流，利用楞次定律判断电流的流向。2.如图所示，MN、PQ是间距为L的平行光滑金属导轨，置于磁感应强度为B、方向垂直导轨所在平面向里的匀强磁场中，M、P间接有一阻值为R的电阻.一根与导轨接触良好、有效阻值为 R2 的金属棒ab垂直导轨放置，并在水平外力F作用下以速度v向右匀速运动，不计导轨电阻，则（ ） A.通过电阻R的电流方

9、向为PRMB.a端电势比b端高C.a、b两点间电压为BLvD.外力F做的功等于电阻R产生的焦耳热【答案】 B 【解析】AB.金属棒匀速向右运动切割磁感线产生感应电动势和感应电流，根据右手定则，判断感应电流的方向为由b到a，金属棒产生的感应电动势为BLv，金属棒本身相当于电源，a为正极，b为负极，a端电势比b端高，通过电阻R的电流方向为MRP，A不符合题意，B符合题意； C.电阻的阻值为R，金属棒的阻值为 R2 ，所以ab两点间电压为 Uab=ER+12RR=23BLv ，C不符合题意；D.根据能量守恒定律，外力F做的功转化为电能，再通过电阻R和金属棒转化为焦耳热，D不符合题意.故答案为：B【分

10、析】闭合电路中的磁通量发生改变，回路中就会产生感应电流，利用楞次定律判断电流的流向，结合选项分析求解即可。3.楞次定律是下列哪个定律在电磁感应现象中的具体体现（ ） A.法拉第电磁感应定律B.库仑定律C.能量守恒定律D.欧姆定律【答案】 C 【解析】楞次定律指感应电流的磁场阻碍引起感应电流的原磁场的磁通量的变化，这种阻碍作用做功将其他形式的能转变为感应电流的电能，所以楞次定律的阻碍过程实质上就是能量转化的过程，楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象中的体现，C符合题意，A、B、D不符合题意； 故答案为：C。【分析】能量是守恒的，只能从一个物体转移到另一个物体，或从一种形式转化成另一种形式，能量的

11、转移和转化具有方向性。4.如图所示，将条形磁铁从相同的高度分别以速度 v 和2 v 插入线圈，电流表指针偏转角度较大的是（ ） A.以速度 v 插入B.以速度2 v 插入C.一样大D.不能确定【答案】 B 【解析】根据法拉第电磁感应定律，磁通量变化越快，感应电动势越大，回路的感应电流也会越大，所以将条形磁铁以较大的速度插入线圈时，电流表指针偏转角度较大，B符合题意，ACD不符合题意。 故答案为：B。【分析】产生感应电流的条件是，对于闭合回路中的某一部分，磁通量发生改变，磁通量变化越快，产生的感应电动势就越大；闭合回路中的磁通量不变，回路就不会有电流。5.A为水平放置的胶木圆盘，在其侧面均匀分布

12、着负电荷，在A的正上方用绝缘丝线悬挂一个金属圆环B，使B的环面水平且与圆盘面平行，其轴线与胶木盘A的轴线OO重合，如图所示现使胶木盘A由静止开始绕其轴线OO按箭头所示方向加速转动，则（ ） A.金属环B的感应电流方向与箭头所示方向相同，丝线受到的拉力减小B.金属环B的感应电流方向与箭头所示方向相同，丝线受到的拉力增大C.金属环B的感应电流方向与箭头所示方向相反，丝线受到的拉力减小D.金属环B的感应电流方向与箭头所示方向相反，丝线受到的拉力增大【答案】 A 【解析】胶木盘A由静止开始绕其轴线OO按箭头所示方向加速转动，形成环形电流，环形电流的大小增大，根据右手螺旋定则知，通过B线圈的磁通量向下，

13、且增大，根据楞次定律可知，金属环B的感应电流方向与箭头所示方向相同；根据楞次定律的另一种表述，引起的机械效果阻碍磁通量的增大，知金属环的面积有缩小的趋势，且有向上的运动趋势，所以丝线的拉力减小，A符合题意，BCD不符合题意。 故答案为：A。【分析】闭合电路中的磁通量发生改变，回路中就会产生感应电流，利用楞次定律判断电流的流向和圆环的受力方向。6.如图所示，在垂直于纸面足够大范围内的匀强磁场中，有一个矩形线圈 abcd，线圈平面与磁场垂直，O1O2是线圈的对称轴。应使线圈怎样运动才能使其中产生感应电流（ ） A.向左或向右平动B.向上或向下平动C.垂直于纸面向里平动D.绕 O1O2 转动【答案】

14、 D 【解析】ABC由题可知该磁场是匀强磁场，线圈的磁通量为：=BS，S为垂直于磁场的有效面积，无论线圈向左或向右平动，还是向上或向下平动，或者垂直于纸面向里平动，线圈始终与磁场垂直，有效面积不变，因此磁通量一直不变，所以无感应电流产生，ABC不符合题意； D当线圈绕O1O2轴转动时，在转动过程中，线圈与磁场垂直的有效面积在不断变化，因此磁通量发生变化，故有感应电流产生，D符合题意。故答案为：D。【分析】产生感应电流的条件是，对于闭合回路中的某一部分，磁通量发生改变，磁通量变化越快，产生的感应电动势就越大。7.老师做了一个物理小实验让学生观察：一轻质横杆两侧各固定一金属环，横杆绕中心点自由转动

15、，老师拿一条形磁铁插向其中一个小环，后又取出插向另一个小环，同学们看到的现象是（ ） A.磁铁插向左环，横杆发生转动，从上方向下看，横杆顺时针转动；B.磁铁插向右环，横杆发生转动，从上方向下看，横杆逆时针转动；C.无论磁铁插向左环还是右环，横杆都不发生转动；D.无论磁铁插向左环还是右环，横杆都发生转动。【答案】 B 【解析】左环不闭合，磁铁插向左环时，不产生感应电流，环不受力，横杆不转动；右环闭合，磁铁插向右环时，环内产生感应电流，环受到磁场的作用，横杆转动，根据“来拒去留”可知，从上方向下看，横杆逆时针转动。 故答案为：B。【分析】产生感应电流的条件是，对于闭合回路中的某一部分，磁通量发生改变，如果圆环不是闭合的，就不会产生电流，那么圆环就不会与磁铁发生作用。8.两圆环A、B置于同一水平面上，其中A为均匀带正电的绝缘环，B为导体环，当A以如图所示的方向绕中心转动的角速度发生变化时，B中产生的感应电流有（） A.A的转速减小，B中产生逆时针方向的电流B.A的转速增大，B中产生顺时针方向的电流C.A的转速增大，B中产生逆时针方向的电流D.无法判断B中产生的感应电流【答案】 C 【解析】AD若A的转速减小，因A为均匀带正电的绝缘环，依据右手螺旋定则，原磁场向里，且大小减小，由楞次定律可知，B导体环中感应电流产生的内部磁场向里，由右手螺旋定则可知，B导体环中感应电流