2022-2023学年粤教版选择性必修第二册 2.1 感应电流的方向 学案

第二章电磁感应学习目标物理与STSE1.通过实验探究，归纳概括出影响感应电流方向的因素.2.理解楞次定律中“阻碍”的含义，掌握运用楞次定律和右手定则判断感应电流方向.3.理解楞次定律符合能量守恒定律，明确能量转化的方向eq\a\vs4\al(人类历史上第一台发电机是,利用电磁感应原理制成的)eq\a\vs4\al(电子天平是利用,了电磁感应原理)知识点一影响感应电流方向的因素1.实验探究.将螺线管与电流表组成闭合回路，分别将N极、S极插入、抽出线圈，如图所示，记录感应电流方向.2.分析.（1）线圈内磁通量增加时的情况（表内选填“向上”或“向下”）：图序磁场方向感应电流的方向（俯视）感应电流的磁场方向甲①向下逆时针②向上乙③向上顺时针④向下（2）线圈内磁通量减少时的情况（表内选填“向上”或“向下”）：图序磁场方向感应电流的方向（俯视）感应电流的磁场方向丙⑤向下顺时针⑥向下丁⑦向上逆时针⑧向上3.实验结论.（1）当线圈内磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场方向相反，阻碍磁通量的增加.（2）当线圈内磁通量减少时，感应电流的磁场与原磁场方向相同，阻碍磁通量的减少.知识点二楞次定律1.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.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”.知识点三右手定则1.内容.伸开右手，让拇指跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在同一个平面内，让磁感线垂直从手心进入，拇指指向导体运动的方向，其余四指所指的方向就是感应电流的方向，如图所示.2.实质.右手定则实质上是楞次定律在导体运动情况下的特殊运用.3.适用范围.适用于闭合电路部分导体切割磁感线产生感应电流的情况.小试身手1.根据楞次定律知，感应电流的磁场一定是（）A.阻碍引起感应电流的磁通量B.与引起感应电流的磁场方向相反C.阻碍引起感应电流磁场的磁通量的变化D.与引起感应电流的磁场方向相同解析：由楞次定律知，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化，不是阻碍磁通量，感应电流的磁场可能与原磁场的方向相反，也可能与原磁场的方向相同，故C正确.答案：C2.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.（均填“M→N”或“N→M”）解析：由右手定则知，当MN向右运动时感应电流方向N→M，当MN向左运动时感应电流方向M→N.答案：N→MM→N探究一楞次定律的理解和应用1.因果关系.闭合导体回路中原磁通量的变化是产生感应电流的原因，而感应电流的磁场的产生是感应电流存在的结果，即只有当闭合导体回路中的磁通量发生变化时，才会有感应电流的磁场出现.2.楞次定律中“阻碍”的含义.3.判断感应电流方向的“四步法”.【典例1】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解析：当条形磁铁进入闭合螺线管时，通过闭合螺线管的磁通量增加，产生感应电流方向为a→Ⓖ→b；当条形磁铁穿出螺线管时，通过闭合螺线管的磁通量减少，产生感应电流方向为b→Ⓖ→a，选项C正确.答案：C1.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；阻碍并不是阻止，只起延缓的作用，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；当原磁通量增加时感应电流的磁场跟原磁场反向，当原磁通量减少时感应电流的磁场跟原磁场同向，选项D错误.答案：A2.电阻R、电容C与一线圈连成闭合电路，条形磁铁静止于线圈的正上方，N极朝下，如图所示.现使磁铁开始自由下落，在N极接近线圈上端的过程中，流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是（）A.从a到b，上极板带正电B.从a到b，下极板带正电C.从b到a，上极板带正电D.从b到a，下极板带正电解析：在磁体自由下落，N极接近线圈上端的过程中，通过线圈的磁通量方向向下且在增大，根据楞次定律可判断出线圈中感应电流的磁场方向向上，利用安培定则可判知线圈中感应电流方向为逆时针绕向（由上向下看），流过R的电流方向从b到a，电容器下极板带正电.选项D正确.答案：D3.现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关按下图所示连接.在开关闭合、线圈A放在线圈B中的情况下，某同学发现当他将滑动变阻器的滑片P向左加速滑动时，电流计指针向右偏转.由此可以推断（）A.滑动变阻器的滑动端P匀速向左或匀速向右滑动，都能使电流计指针静止在中央B.因为线圈A、线圈B的绕线方向未知，故无法判断电流计指针偏转的方向C.线圈A向上移动或滑动变阻器的滑动端P向右加速滑动，都能引起电流计指针向左偏转D.线圈A中铁芯向上拔出或断开开关，都能引起电流计指针向右偏转解析：由题意可知滑动变阻器的滑动端P匀速向左或匀速向右滑动，线圈A中的电流发生改变，则其磁场发生改变，此时线圈B中磁通量发生改变，线圈B中产生了感应电流使指针向右或向左偏转，选项A错误；因为由题意无须确切知道线圈A、B的绕行方向，选项B错误；由于将滑动变阻器的滑动端P向左加速滑动时，线圈A中的电流减小，则其磁场减弱，此时线圈B中磁通量减小，线圈B中产生了感应电流使电流计指针向右偏转，当线圈A向上移动，则其磁场减弱，此时线圈B中磁通量减弱，线圈B中产生了感应电流能引起电流计指针向右偏转，选项C错误；线圈A中铁芯向上拔出或断开开关，则其磁场减小，此时线圈B中磁通量减小，线圈B中产生了感应电流使电流计指针向右偏转，选项D正确.答案：D探究二右手定则的理解和应用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时方向的判断.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，即为电动势方向，切割磁感线的导体相当于电源.【典例2】（多选）如图所示，光滑平行金属导轨PP′和QQ′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，用一水平向右的力F拉动导体棒MN，下列关于导体棒MN中感应电流的方向和它所受安培力的方向的说法正确的是（）A.感应电流的方向是N→MB.感应电流的方向是M→NC.安培力水平向左D.安培力水平向右解析：以导体棒为研究对象，导体棒所处位置磁场的方向向下，运动方向向右，根据右手定则可知，导体棒中感应电流的方向是N→M，再根据左手定则可知，导体棒所受安培力的方向水平向左，选项A、C正确.答案：AC“三定则一定律”的比较适用的基本物理现象应用的定则或定律判断电流（运动电荷）产生的磁场的方向安培定则判断安培力、洛伦兹力的方向左手定则判断闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时产生的感应电流的方向右手定则判断穿过闭合电路的磁通量发生变化时产生的感应电流的方向楞次定律4.如图所示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是（）解析：由右手定则知，A中的电流方向a→b，B、C、D中的电流方向b→a，故选A.答案：A5.（多选）如图所示，导体ab、cd可在水平轨道上自由滑动，且两水平轨道在中央交叉处互不相通.当导体棒ab向左移动时（）A.ab中感应电流的方向为a到bB.ab中感应电流的方向为b到aC.cd向左移动D.cd向右移动解析：由右手定则可判断ab中感应电流方向为从a到b，从而cd中电流方向为从c到d，根据左手定则可判定导体cd中安培力方向水平向右，即向右移动，A、D正确.答案：AD6.如图所示，在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨，导轨平面与磁场垂直，金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS，一圆环形金属线框T位于回路围成的区域内，线框与导轨共面.现让金属杆PQ突然向右运动，在运动开始的瞬间，关于感应电流的方向，下列说法正确的是（）A.PQRS中沿顺时针方向，T中沿逆时针方向B.PQRS中沿顺时针方向，T中沿顺时针方向C.PQRS中沿逆时针方向，T中沿逆时针方向D.PQRS中沿逆时针方向，T中沿顺时针方向解析：金属杆PQ突然向右运动，由右手定则可知，PQRS中有沿逆时针方向的感应电流，穿过圆环形金属线框T中的磁