物理人教版高中选择性必修二（2019年新编）2-1楞次定律 课件

第1节楞次定律第二章电磁感应知识点实验：探究感应电流的方向实验探究将螺线管与电流计组成闭合回路，分别将N极、S极插入、抽出线圈，如图所示，记录感应电流方向如下：1新知探究知识点实验：探究感应电流的方向实验探究1新知探究知识点实验：探究感应电流的方向分析(1)线圈内磁通量增加时的情况1新知探究图号磁场方向感应电流的方向感应电流的磁场方向甲向下逆时针(俯视)向上乙向上顺时针(俯视)向下知识点实验：探究感应电流的方向分析(2)线圈内磁通量减少时的情况1新知探究图号磁场方向感应电流的方向感应电流的磁场方向丙向下顺时针(俯视)向下丁向上逆时针(俯视)向上知识点实验：探究感应电流的方向归纳结论当线圈内磁通量增加时，感应电流的磁场阻碍磁通量的增加；当线圈内磁通量减少时，感应电流的磁场阻碍磁通量的减少．1新知探究知识点楞次定律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新知探究知识点楞次定律对楞次定律的理解(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，原因产生结果，结果反过来影响原因．2新知探究知识点楞次定律(2)对“阻碍”的理解2新知探究知识点楞次定律楞次定律中的“阻碍”作用，正是能的转化和守恒定律的反映，在克服这种阻碍的过程中，其他形式的能转化为电能．2新知探究阻碍不是“阻止”，阻碍也不是“相反”，就磁通量而言，感应电流的磁场总是阻碍原磁场磁通量的变化(增反减同)．知识点楞次定律例：如图所示，磁场垂直于纸面，磁感应强度在竖直方向均匀分布，水平方向非均匀分布．一铜制圆环用丝线悬挂于O点，将圆环拉至位置a后无初速度释放，在圆环从a摆向b的过程中()A．感应电流方向先逆时针后顺时针再逆时针B．感应电流方向一直是逆时针C．感应电流方向先顺时针后逆时针再顺时针D．感应电流方向一直是顺时针2新知探究知识点楞次定律【解析】在竖直虚线左侧，圆环向右摆时磁通量增加，由楞次定律可判断，感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相反，由安培定则可知感应电流方向为逆时针方向；摆过竖直虚线时，环中磁通量左减右增相当于方向向外的增大，因此感应电流方向为顺时针方向；在竖直虚线右侧向右摆动时，环中磁通量减小，感应电流的磁场与原磁场同向，可知感应电流为逆时针方向，因此只有A项正确．【答案】A2新知探究知识点楞次定律运用楞次定律判定感应电流方向的步骤(1)首先弄清原磁场的方向及闭合电路中磁通量的变化情况．(2)根据“阻碍”原则，判断出感应磁场的方向．(3)由感应磁场的方向，利用安培定则判断出感应电流的方向．2新知探究知识点楞次定律例：如图所示，两个大小不同的绝缘金属圆环叠放在一起，小圆环有一半面积在大圆环内，当大圆环通上顺时针方向电流的瞬间，小圆环中感应电流的方向是()A．顺时针方向B．逆时针方向C．左半圆顺时针，右半圆逆时针D．无感应电流2新知探究知识点楞次定律解析：根据安培定则得，当大圆环中电流为顺时针方向时，圆环所在平面内的磁场是垂直于纸面向里的，而环外的磁场方向垂直于纸面向外，虽然小圆环在大圆环里外的面积一样，但环里磁场比环外磁场要强，所以净磁通量还是垂直于纸面向里的．由楞次定律知，感应电流的磁场阻碍垂直纸面向里方向的磁通量的增加，应垂直于纸面向外，再由安培定则得出小圆环中感应电流的方向为逆时针方向，B选项正确．答案：B2新知探究知识点右手定则内容伸开右手，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，如图所示．3新知探究知识点右手定则适用情况适用于闭合电路中部分导体切割磁感线产生感应电流的情况．3新知探究右手定则与楞次定律的结果一致，在导体切割磁感线时，用右手定则判断感应电流方向更简便．知识点右手定则楞次定律与三个定则的比较在研究电磁感应现象时，经常用到右手螺旋定则、左手定则，右手定则及楞次定律等规律．要想灵活运用“三定则一规律”，就必须明确这些规律的区别与联系．3新知探究知识点右手定则(1)“三定则一规律”应用于不同的现象3新知探究基本现象应用的定则或规律运动电荷、电流产生的磁场右手螺旋定则磁场对运动电荷、电流的作用力左手定则电磁感应导线切割磁感线右手定则闭合回路磁通量变化楞次定律知识点右手定则(2)左手定则与右手定则的区别3新知探究比较项目右手定则左手定则作用判断磁场B、速度v、感应电流I方向关系判断磁场B、电流I、磁场力F方向已知条件运动方向、磁场方向、感应电流方向任知其中二个电流方向、磁场方向、磁场力方向任知二个图例因果关系因动而电因电而动应用实例发电机电动机知识点右手定则3新知探究使用时左手定则和右手定则很容易混淆，为了便于区分，可把两个定则简单地总结为“通电受力用左手，运动生电用右手”．简称为“通电左，生电右”．知识点右手定则(3)楞次定律与右手定则的比较3新知探究楞次定律右手定则区别研究对象整个闭合回路闭合回路的一部分，即做切割磁感线运动的导体适用范围各种电磁感应现象只适用于导体在磁场中做切割磁感线运动的情况应用用于磁感应强度B随时间变化而产生的电磁感应现象较方便用于导体切割磁感线产生的电磁感应现象较方便联系右手定则是楞次定律的特例知识点右手定则例：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3新知探究知识点右手定则3新知探究【解析】由右手定则可判断AB中感应电流A→B，CD中电流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．【答案】AD知识点右手定则3新知探究【方法总结】对于导体切割磁感线产生电磁感应的现象，应用右手定则判断比较方便；对于磁感应强度B随时间变化所产生的电磁感应现象，应用楞次定律判断比较方便．知识点右手定则3新知探究例：如图所示，导线框abcd和通电直导线在同一平面内，直导线通有恒定电流并通过ad和bc的中点，当线框向右运动的瞬间，则()A．线框中有感应电流，且按顺时针方向B．线框中有感应电流，且按逆时针方向C．线框中有感应电流，但方向难以判断D．由于穿过线框的磁通量为零，所以线框中没有感应电流知识点右手定则3新知探究解析：此题可用两种方法求解，借此感受右手定则和楞次定律分别在哪种情况下更便捷．解法一：首先由安培定则判断通电直导线周围的磁场方向(如图所示)，因ab导线向右做切割磁感线运动，由右手定则判断感应电流由a→b，同理可判断cd导线中的感应电流方向由c→d，ad、bc两边不做切割磁感线运动，所以整个线框中的感应电流是逆时针方向的．知识点右手定则3新知探究解法二：同样由安培定则判断通电直导线周围的磁场方向，由对称性可知合磁通量Φ＝0；当导线框向右运动时，穿过线框的磁通量增大(方向垂直向里)，由楞次定律可知感应电流的磁场方向垂直纸面向外，再由安培定则判断出感应电流按逆时针方向．故B选项正确．答案：B1．如图，两个线圈绕在同一根铁芯上，其中一线圈通过开关与电源连接，另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路。将一小磁针悬挂在直导线正上方，开关未闭合时小磁针处于静止状态。下列说法正确的是（）课堂训练A．开关闭合后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动B．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向C．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向外的方向D．开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动课堂训练【答案】D【详解】A．开关闭合后的瞬间，通过左边线圈的磁感应强度向右增大，由于磁通量增大，由楞次定律和安培定则可知，直导线有通以由南指向北的感应电流，根据安培定则可知直导线上方的磁场方向垂直纸面向里，所以小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动，A错误；BC．开关闭合并保持一段时间后，电流稳定，左边线圈没有感应电流，所以小磁针的N极不会转动，BC错误；课堂训练【答案】D【详解】D．开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，通过左边线圈的磁感应强度向右减小，由于磁通量减小，由楞次定律和安培定则可知，直导线有通以由北指向南的感应电流，根据安培定则可知直导线上方的磁场方向垂直纸面向外，所以小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动，D正确。故选D。课堂训练2．如图所示，圆形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成闭合回路。若将滑动变阻器的滑片P向下滑动，下列表述正确的是（）A．圈a中将产生顺时针方向的感应电流（俯视）B．穿过线圈a的磁通量变小C．线圈a的面积有增大的趋势D．线圈a对水平桌面的压力将增大课堂训练【答案】D【详解】A．穿过线圈a的磁通量增加，方向向下，根据楞次定律可以判断出线圈a中感应电流产生的磁场方向向上，感应电流方向为逆时针（俯视），故A错误；B．滑动变阻器的滑片P向下滑动时电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知通过线圈b的电流增大，则b产生的磁场增大，根据安培定则可知磁场方向向下，所以线圈a的磁通量向下增加，故B错误；课堂训练【答案】D【详解】CD．开始时，线圈a对桌面的压力等于线圈a的重力，当滑片P向下移动时，穿过线圈a的磁通量向下增加，据楞次定律的推广：“感应电流产生的效果总是阻碍引起感应电流的原因”可知只有线圈a面积减小或远离线圈b时才能阻碍磁通量的增加，即线圈a有远离b的趋势，故线圈a对桌面的压力增大，线圈a有缩小的趋势，故C错误，D正确。故选D。课堂训练3．玩滑板车是小朋友们最喜爱的一项运动，滑板车的竖梁和车把均由金属材料制成。如图所示，辽宁某女孩正在从南往北沿直线滑行，不考虑地磁偏角的存在，下列结论正确的是（）A．竖梁上A点比B点电势低 B．竖梁上A点比B点电势高C．车把左端的电势比车把右端的电势高 D．车把左右两端的电势差的大小与车速无关课堂训练【答案】C【详解】AB．因在辽宁地磁场有竖直向下的竖直分量，有由南向北的水平分量，则从南往北沿直线滑行时，AB不切割磁感线，即AB两点电势相等，选项AB错误；CD．根据右手定则可知，车把左端的电势比车把右端的电势高，且车速越大，电势差越大，选项C正确，D错误。故选C。课堂训练4．2020年9月1日消息，广东清远磁浮列车圆满完成整车静态调试运行试验如图1，图2是磁浮的原理图，图2中甲是圆柱形磁铁，乙是用高温超导材料制成的超导圆环，将超导圆环乙水平放在磁铁甲上，它就能在磁力的作用下悬浮在磁铁甲的上方空中，若甲的N极朝上，在乙放入磁场向下运动的过程中（）课堂训练A．俯视，乙中感应电流的方向为顺时针方向；当乙稳定后，感应电流消失B．俯视，乙中感应电流的方向为顺时针方向；当乙稳定后，感应电流仍存在C．俯视，乙中感应电流的方向为逆时针方向；当乙稳定后，感应电流消失D．俯视，乙中感应电流的方向为逆时针方向；当乙稳定后，感应电流仍存在课堂训练【答案】B【详解】磁悬浮是利用了同性磁极相互排斥的原理，在乙放入磁场向下运动的过程中，圆环内的磁通量是增大的，由楞次定律可知图2中超导圆环乙中的感应电流所激发的磁场的N极是向下的，由右手螺旋定则可知俯视时感应电流沿着顺时针方向；由于超导体电阻为零，所以当乙稳定后感应电流将仍然存在。故ACD错误，B正确。故选B。课堂训练5．据新闻报道：2020年5月16日，广西玉林一在建工地发生了一起事故，一施工电梯突然失控从高处坠落，此次电梯坠落事故导致了一些人员伤亡。为了防止类似意外发生，某课外研究性学习小组积极投入到如何防止电梯坠落的设计研究中，所设计的防止电梯坠落的应急安全装置如图所示，在电梯轿厢上安装上永久磁铁，电梯的井壁上铺设线圈，该学习小组认为能在电梯突然坠落时减小对人员的伤害。关于该装置，下列说法正确的是（）课堂训练A．该小组设计原理有问题，当电梯突然坠落时，该装置不可能起到阻碍电梯下落的作用B．当电梯突然坠落时，该安全装置可使电梯停在空中C．当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时，闭合线圈A、B中电流方向相反D．当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时，已经穿过A闭合线圈，所以线圈A不会阻碍电