新人教版12.1电磁感应现象楞次定律学案

第十二章电磁感应第1讲电磁感应现象楞次定律课程标准探究影响感应电流方向的因素，理解楞次定律．素养目标物理观念：知道磁通量和楞次定律的概念．科学思维：利用楞次定律结合安培定则判断感应电流方向，从能量转化和守恒理解阻碍含义．必备知识·自主落实一、磁通量1．定义：设在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个与磁场方向________的平面，面积为S(如图所示)，我们把B与S的乘积叫作穿过这个面积的磁通量，简称磁通，用字母Φ表示． 是标量，有正负2．物理意义：可表示穿过某一面积的磁感线净条数(磁通量的代数和)．3．表达式：Φ＝BS．适于匀强磁场4．单位：韦伯(weber)，简称________，符号Wb.________＝1T·m2.二、电磁感应现象1．电磁感应现象当穿过闭合导体回路的________发生变化时，闭合导体回路中有________产生的现象．2．产生感应电流的条件(1)________导体回路；(2)________发生变化．三、感应电流的方向判断1．楞次定律本质是能量守恒不是阻止(1)内容：感应电流的________总要阻碍引起感应电流的________的变化．(2)适用范围：一切电磁感应现象．2．右手定则(1)内容：如图所示，伸开右手，使拇指与其余四个手指________，并且都与手掌在同一个平面内；让________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____________的方向．(2)适用情况：判断导线____________产生的感应电流方向．走进科技法拉第圆盘发电机中穿过圆盘的磁通量不发生变化是如何发电的？关键能力·精准突破考点一电磁感应现象的理解和判断判断是否产生感应电流的流程(1)确定研究的回路．(2)弄清楚回路内的磁场分布，并确定穿过该回路的磁通量Φ.(3)Φ不变→无感应电流Φ变化→不闭合，无感应电流，但有感应电动势针对训练1.[2023·安徽合肥市模拟](多选)如图甲所示，把一个闭合线圈放在蹄形磁铁的两磁极间，蹄形磁铁和闭合线圈都可以绕OO′轴转动，不计摩擦；如图乙所示，闭合金属环从曲面上h高处滚下，又沿曲面的另一侧上升，设环的初速度为零，不计摩擦，整个曲面处在垂直纸面的磁场中(图中未画出)，下列说法正确的是()A．图甲中，当线圈不动，转动蹄形磁铁时，线圈中没有感应电流B．图甲中，当蹄形磁铁不动，转动线圈时，线圈中有感应电流C．图乙中，若磁场为非匀强磁场，圆环滚上的高度仍为hD．图乙中，若磁场为非匀强磁场，圆环滚下的过程中，圆环内有感应电流2．[2023·湖北荆州模拟]如图甲所示，一长直导线AB中通有如图乙所示的变化电流，在导线附近的正下方放置一闭合线圈，线圈与导线在同一平面内，则下列说法正确的是()A．在t1时刻，线圈内有感应电流B．在t2时刻，线圈内没有感应电流C．t＞0的任意时刻，线圈内都有感应电流D．以上说法都不对3．[2022·广东卷](多选)如图所示，水平地面(Oxy平面)下有一根平行于y轴且通有恒定电流I的长直导线．P、M和N为地面上的三点，P点位于导线正上方，MN平行于y轴，PN平行于x轴．一闭合的圆形金属线圈，圆心在P点，可沿不同方向以相同的速率做匀速直线运动，运动过程中线圈平面始终与地面平行．下列说法正确的有()A．N点与M点的磁感应强度大小相等，方向相同B．线圈沿PN方向运动时，穿过线圈的磁通量不变C．线圈从P点开始竖直向上运动时，线圈中无感应电流D．线圈从P到M过程的感应电动势与从P到N过程的感应电动势相等考点二判断感应电流方向的两种方法1．判断感应电流的方法(1)楞次定律．(2)右手定则．2．用楞次定律判断感应电流方向的“四步法”针对训练4.ab为一金属杆，它处在如图所示的垂直于纸面向里的匀强磁场中，可绕a点在纸面内转动；S为以a为圆心位于纸面内的金属圆环；在杆转动过程中，杆的b端与金属环保持良好接触；A为电流表，其一端与金属环相连，一端与a点良好接触．当杆沿逆时针方向转动时，某时刻ab杆的位置如图，则此时刻()A．有电流通过电流表，方向c→d；作用于ab的安培力向右B．有电流通过电流表，方向c→d；作用于ab的安培力向左C.有电流通过电流表，方向d→c；作用于ab的安培力向左D．无电流通过电流表，作用于ab的安培力为零5.[2022·北京卷]如图所示平面内，在通有图示方向电流I的长直导线右侧，固定一矩形金属线框abcd，ad边与导线平行．调节电流I使得空间各点的磁感应强度随时间均匀增加，则()A．线框中产生的感应电流方向为a→b→c→d→aB．线框中产生的感应电流逐渐增大C．线框ad边所受的安培力大小恒定D．线框整体受到的安培力方向水平向右6．如图甲所示，在同一平面内有两个相互绝缘的金属圆环A、B.圆环A将圆环B平分为面积相等的两部分，图甲中A环所示的电流方向为正，当圆环A中的电流按如图乙所示规律变化时，下列说法正确的是()A．B中始终没有感应电流B．B中有顺时针方向的感应电流C．B中有逆时针方向的感应电流D．B中先有顺时针方向的感应电流，后有逆时针方向的感应电流考点三楞次定律的推广及三定则一定律的综合应用考向1楞次定律的推广应用楞次定律中“阻碍”的含义可以推广为：感应电流的效果总是阻碍引起感应电流的原因，列表说明如下：内容阻碍原磁通量的变化—“增反减同”阻碍相对运动—“来拒去留”使回路面积有扩大或缩小的趋势—“增缩减扩”阻碍原电流的变化—“增反减同”例1如图所示，两个相互绝缘的闭合圆形线圈P、Q放在同一个水平面内，当线圈P中通有不断增大的顺时针方向的电流时，下列说法中正确的是()A．线圈Q内有顺时针方向的电流且有收缩的趋势B．线圈Q内有顺时针方向的电流且有扩张的趋势C.线圈Q内有逆时针方向的电流且有收缩的趋势D.线圈Q内有逆时针方向的电流且有扩张的趋势[解题心得]考向2三定则、一定律的综合应用“三定则、一定律”的比较定则或定律适用的现象因果关系安培定则电流的磁效应——电流、运动电荷产生的磁场因电生磁左手定则(1)安培力——磁场对电流的作用力；(2)洛伦兹力——磁场对运动电荷的作用力因电受力右手定则导体做切割磁感线运动产生的电磁感应现象因动生电楞次定律闭合回路磁通量变化产生的电磁感应现象因磁生电例2(多选)如图所示，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()A．开关闭合后的瞬间，小磁针的N极朝垂直于纸面向里的方向转动B．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直于纸面向里的方向C．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直于纸面向外的方向D．开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，小磁针的N极朝垂直于纸面向外的方向转动[解题心得]针对训练7.(多选)如图所示，矩形闭合线圈放置在水平薄板上，有一块蹄形磁铁置于平板的正下方(磁极间距略大于矩形线圈的宽度)．当磁铁匀速向右通过线圈正下方时，线圈仍静止不动，那么线圈受到薄板的摩擦力方向和线圈中产生感应电流的方向(从上向下看)是()A．摩擦力方向一直向左B．摩擦力方向先向左、后向右C．感应电流的方向为顺时针→逆时针→顺时针D．感应电流的方向为顺时针→逆时针8．[2023·福州一中质检]如图甲所示，绝缘的水平桌面上放置一金属圆环，在圆环的正上方放置一个螺线管，在螺线管中通入如图乙所示的电流，电流从螺线管a端流入为正，以下说法正确的是()A．从上往下看，0～1s内圆环中的感应电流沿顺时针方向B．t＝1s时圆环对桌面的压力小于圆环所受的重力C．0～1s内圆环有扩张的趋势D．1～2s内和2～3s内圆环中的感应电流方向相反第十二章电磁感应第1讲电磁感应现象楞次定律必备知识·自主落实一、1．垂直4．韦1Wb二、1．磁通量感应电流2．(1)闭合(2)磁通量三、1．(1)磁场磁通量2．(1)垂直磁感线感应电流(2)切割磁感线走进科技提示：接触点CD之间的半径切割磁感线．关键能力·精准突破1．解析：题图甲中，当线圈不动，转动蹄形磁铁时，以及当蹄形磁铁不动，转动闭合线圈时，穿过线圈的磁通量均变化，线圈中有感应电流，故A错误，B正确；题图乙中，若磁场是非匀强磁场，则圆环滚动过程中，穿过圆环的磁通量变化，由于电磁感应，圆环内产生感应电流，则圆环的一部分机械能转化为内能，圆环滚上的高度小于h，故C错误，D正确．答案：BD2．解析：t1时刻，导线中电流的变化率为零，穿过线圈的磁通量不变，线圈内感应电流为零，A、C错误；t2时刻导线中电流的变化率不为零，穿过线圈的磁通量在发生变化，线圈内有感应电流，B错误，D正确．答案：D3．解析：由于水平地面下的导线为通有恒定电流I的长直导线，且平行于y轴，而MN也平行于y轴，所以N点与M点的磁感应强度大小相等，方向相同，A正确；由于PN平行于x轴，故线圈沿PN方向运动时，穿过线圈的磁通量始终变化，B错误；线圈从P点开始竖直向上运动时，穿过线圈的磁通量一直为零，磁通量不变，线圈中无感应电流，C正确；线圈从P到M过程和从P到N过程，线圈中磁通量变化量相同，而sPM>sPN，又速率相同，所以tPM>tPN，根据法拉第电磁感应定律可知，线圈从P到M过程产生的感应电动势小于从P到N过程产生的感应电动势，D错误．答案：AC4．解析：当杆沿逆时针方向转动时，根据右手定则，判断出ab杆中感应电流方向b→a，有电流通过电流表，方向d→c，根据左手定则，作用于ab的安培力向左，C正确，A、B、D错误．答案：C5．解析：根据安培定则可知，通电直导线右侧的磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度随时间均匀增加，根据楞次定律可知线框中产生的感应电流方向为a→d→c→b→a，A错误；线框中产生的感应电流为I＝ER＝nΔΦRΔt＝nSR·ΔBΔt，空间各点的磁感应强度随时间均匀增加，故线框中产生的感应电流不变，B错误；线框ad边感应电流保持不变，磁感应强度随时间均匀增加，根据安培力表达式F安＝BIL，故所受的安培力变大，C错误；线框所处空间的磁场方向垂直纸面向里，线框中产生的感应电流方向为a→d→c→b→a，根据左手定则可知，线框ad边所受的安培力水平向右，线框bc边所受的安培力水平向左．通电直导线的磁场分布特点可知ad边所处的磁场较大，根据安培力表达式F安＝答案：D6．解析：由安培定则可知，环A产生的磁场在环内垂直纸面向里，环外垂直纸面向外，由于内部的磁场大于外部的磁场，由矢量的叠加原理可知B环中的总磁通量向里；当圆环A中的电流I逐渐减小时，导致圆环B产生感应电流，根据楞次定律，则圆环B中有顺时针方向的感应电流；同理，当圆环A中的电流I反向逐渐增大时，导致圆环B中有顺时针方向的感应电流，故B正确，A、C、D错误．答案：B例1解析：当线圈P中通有不断增大的顺时针方向的电流时，知穿过线圈Q的磁通量垂直向里且不断增大，根据楞次定律知，线圈Q产生逆时针方向的电流，且线圈Q有扩张的趋势，以阻碍磁通量的增大．故选D.答案：D例2解析：开关闭合后的瞬间，根据安培定则可知，两线圈内的磁场方向水平向右．因为线圈内的磁通量增加，根据楞次定律可判断直导线内的电流方向由南到北，再根据安培定则可知直导线内的电流在其正上方产生的磁场方向垂直于纸面向里，则小磁针的N极朝垂直于纸面向里的方向转动，故选项A正确；开关闭合并保持一段时间后，与直导线相连的线圈内磁通量不变，则直导线内没有感应电流，故小磁针N极指北，故选项B、C错误；开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，与直导线相连的线圈内磁通量减少，根据楞次定律可判断直导线内的电流方向由北到南，小磁针的N极朝垂直于纸面向外的方向转动，故选项D正确．答案：AD7．解析：在磁铁N极刚运动至线圈下方到线圈处在磁铁中间的这段过程中，线圈所在位置的磁场向上，先增强，后减弱，当线圈处在磁铁中间以后，线圈所在位置的磁场向下，先增强，后减弱，所以感应电流的方向为顺时针→逆时针→顺时针，故选项C正确，D错误；根据楞次定律可以判断：磁铁向右移动过程中，磁铁对线圈有向右的安培力作用，所以线圈受到薄板的