新教材2021-2022人教版物理选择性必修第二册学案：第二章电磁感应

电磁感应

,■©血鲁扇信湿I

1.在探究楞次定律的实验过程中，会提出物理问题、获取

和处理信息、得出结论并作出解释，提高自身“科学探

究”“科学态度与责任”的物理学科核心素养。

2.正确理解楞次定律的内容及其本质。

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。

麻通总遁亘唯誉至装■预习基础知识，培养自学能力

知识点一影响感应电流方向的因素楞次定律

I情境导学］

线圈与电流表相连，把磁体的某一个磁极向线圈中插入、或从线圈中

抽出，两种情况电流表的指针都发生了偏转，但两种情况下偏转的方向不

同，这说明感应电流的方向并不相同。感应电流的方向与哪些因素有关？

提示：感应电流的方向与磁场方向及磁场变化的情况有关。

［知识梳理I

1.产生感应电流的条件：穿过闭合回路的磁通量发生变化。

2.探究影响感应电流方向的因素

(1)实验器材：条形磁铁、电流表、线圈、导线、一节干电池(用来查明线图中电流的流

向与电流表中指针偏转方向的关系)、电阻(10k。)。

(2)实验现象：如图所示，在四种情况下，将实验结果填入下表。

(3)实验分析

①线圈内磁通量增大时的情况

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

②线圈内磁通量减小时的情况

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

T向上逆时针（俯视）向上

（4）实验结论

表述一：当穿过线圈的磁通量增大时，感应电流的磁场与原磁场的方向相反；当穿过

线圈的磁通量减小时，感应电流的磁场与原磁场的方向相同。

表述二：当磁铁靠近线圈时，两者相斥;当磁铁远离线圈时，两者相吸。

3.楞次定律：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。

［初试小题］

1.判断正误。

（1）有磁场就会产生电流。（X）

（2）感应电流的磁场方向总是与原磁场方向相反。（义）

（3）感应电流的磁场总是阻碍原磁场的磁通量。（X）

（4）感应电流的磁场有可能阻止原磁通量的变化。（X）

（5）楞次定律表明感应电流的效果总是与引起感应电流的原因相对抗。（V）

2.现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流表及开关依次连接，如

图所示。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，电流表指针向右偏转。由此可以推断（）

A.线圈A向上移动或滑动变阻器的滑片P向右加速滑动，都能引起电流表指针向左

偏转

B,线圈A向上移动或断开开关，都能引起电流表指针向右偏转

C.滑动变阻器的滑片P匀速向左或匀速向右滑动，都能使电流表指针静止在中央

D.因为线圈A、线圈B的绕线方向未知，所以无法判断电流表指针偏转的方向

详细分析：选B线图A向上移动或断开开关时，穿过线圈B的磁通量减小，电流表

指针向右偏转，故A错误，B正确。滑片P匀速向左滑动时，穿过线圈B的磁通量减少，

电流表指针向右偏转；滑片P匀速向右滑动时，穿过线圈B的磁通量增大，电流表指针向

左偏转。故C错误。由以上分析可知，D错误。

知识点二右手定则

［情境导学］

如图所示，假定导体棒向右运动，若判定感应电流的方向，请结合楞次定律，回答

下列问题。

X

X

X

.X

X

⑴我们研究的是哪部分电路？

(2)当导体棒向右运动时，穿过这个闭合回路的磁通量是增大还是减小？

(3)感应电流的磁场应该是沿哪个方向的？

(4)导体棒CD中的感应电流是沿哪个方向的？

提示：(1)研究的是C&E尸闭合电路。

(2)导体棒向右运动，回路的磁通量增大。

(3)感应电流的磁场垂直纸面向外。

(4)导体棒中的感应电流由C到Do

I知识梳理I

1.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。

2.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。

［初试小题I

1.判断正误。

(1)使用右手定则时必须让磁感线垂直穿过掌心。(X)

(2)右手定则中拇指指向为导线运动的方向。(J)

(3)右手定则中四指所指的方向就是感应电流的方向。(V)

(4)任何感应电流方向的判断既可以用楞次定律，又可使用右手定则。(X)

Lf

2.如图所示，边长为d的正方形线圈，从位置A开始向右运动，并xx一

xxx'一

xxx.V广

xxxx:不

穿过宽为〃L>rf)的匀强磁场区域到达位置8,贝!!()_„x:

_><:

A.整个过程中，线圈中始终有感应电流

B.整个过程中，线圈中始终没有感应电流

C.线圈进入磁场和离开磁场的过程中，有感应电流，方向都是逆时针方向

D.线圈进入磁场的过程中，感应电流的方向为逆时针方向；离开磁场的过程中，感应

电流的方向为顺时针方向

详细分析：选D在线圈进入或离开磁场的过程中，穿过线图的磁通量发生变化，有

感应电流产生；线圈完全在磁场中时，穿过线圈的磁通量不变，没有感应电流产生。选项A,

B错误。由右手定则可知，线圈进入磁场的过程中，线圈中感应电流的方向沿逆时针方向；

线圈离开磁场的过程中，感应电流的方向沿顺时针方向。选项C错误，D正确。

课堂精研精练，突破核心要点

E用楞次定律判断感应电流的方向

［问题探究］

甲乙丙丁

请根据上图中条形磁铁的运动方向及线圈中产生的感应电流的方向，分析感应电流的

磁场方向是否总是与原磁场方向相反或相同？什么时候相反？什么时候相同？

提示：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。

［要点归纳］

1.因果关系

闭合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，即只有当闭合回路中的原磁通量发生变化时，才会有感应电流的磁场出

现。

2.楞次定律中“阻碍”的含义

怎——在加应最海）旋直面而诵施赢而薪初届拓7

/施阻碍选/车（原磁场）的磁通员的变化

/康箫么又洞画向亮面金矗而爨石厂而示真面面藤通基

V।当磁通最增大时，感应电流的磁场方向与原磁

/如何i且碍左场的方向相反；当磁通电减小时，感应电流的

z—『一":磁场方向与原磁场的方向相同，即“增反减同.

陶焉虱养血瓦笄示巨瓦百五其近凌f低而后M南在「

/阳这种变化将继续进行

［例题1］如图所示，在磁感应强度大小为3、方向竖直向上的匀强磁场中，有一质量

为，〃、阻值为K的闭合矩形金属线框Hcd用绝缘轻质细杆悬挂在。点，并可绕。点摆动。

金属线框从右侧某一位置由静止开始释放，在摆动到左侧最高点的过程中，细杆和金属线

框平面始终处于同一平面，且垂直纸面。则线框中感应电流的方向是（）

A.a-b-^c-d-^a

B.d-c-~b-^a-d

C.先是d-^c-^b-^a-^d,后是afbfcfdfa

D.先是a—c—d-*a,后是dfc—bfa—d

［思路点拨］

1.选用什么方法判断感应电流方向？

2.线框的运动过程可分为两段，什么地方为分界线？

3.线框运动时，磁感线从哪个面进入？磁通量是增加还是减少？

［详细分析］线框从右侧开始由静止释放，穿过线框平面的磁通量逐渐减少，由楞次定

律可得感应电流的方向为dfc-过最低点所在的竖直线后继续向左摆动过程中，

穿过线框平面的磁通量逐渐增大，由楞次定律可得感应电流的方向仍为dfc-b-a-d,故

B选项正确。

［答案］B

楞次定律的使用步骤

确

明

研

该回路磁场

对象

究

方向如何增反判断感应判断感

一

哪

是

合应电流

闭

个=＞电流的磁

减同场方向定则

路

网■=>该回路磁通的方向

地如何变化

［针对训练1

1.［多选］验证楞次定律实验的示意图如选项图所示，竖直放置的线圈固定不动，将磁

铁从线圈上方插入或拔出，线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流。各选项图

中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等

情况，其中表示正确的是（）

详细分析：选CDA选项中磁铁N极向下插入线圈，线圈中原磁场方向向下，磁通量

增加，由楞次定律知，感应电流产生的磁场方向向上，根据安培定则可知，A项错误；B

选项，S极向下，线圈中原磁场方向向上，从线圈中拔出磁铁，磁通量减小，由楞次定律知，

感应电流产生的磁场方向向上，再根据安培定则知，B项错误；同理可判断C、D项正确。

2.［多选］如图所示，足够长的通电导线旁边同一平面内有矩形线圈而cd,,—

A.若线圈向右平动，其中感应电流的方向是

B.若线圈竖直向下平动，无感应电流产生

C.当线圈以ad边为轴转动时（转动角度小于9（）。），其中感应电流的方向是

D,当线圈向导线靠近时，其中感应电流的方向是

详细分析：选BD线圈所在处的磁场垂直纸面向里，当线圈向右平动、以ad边为轴

转动时，穿过线图的磁通量减少，感应电流产生的磁场与原磁场同向，根据安培定则知，

感应电流方向为a—dfc—6,A、C错误；若线圈竖直向下平动，无感应电流产生，B正确；

若线圈向导线靠近时，穿过线图的磁通量增大，感应电流产生的磁场与原磁场反向，垂直

纸面向外，感应电流方向为a—6—c-d,D正确。

3.某磁场的磁感线如图所示，有一闭合铝质线圈自图示位置A落至位置B,\

在下落的过程中，自上向下看，铝质线圈中的感应电流方向是（）'午:

A.先沿顺时针方向，再沿逆时针方向

B.先沿逆时针方向，再沿顺时针方向

C.始终沿顺时针方向

D.始终沿逆时针方向

详细分析：选A在下落过程中，磁感应强度先增大后减小，所以穿过线圈的磁通量

先增大后减小。线圈从A处落到中间位置处的过程，穿过线圈的磁通量增大，感应电流产

生的磁场方向向下，所以感应电流的方向为顺时针方向；线圈从中间位置处落到〃处的过

程，穿过线圈的磁通量减小，感应电流产生的磁场方向向上，所以感应电流的方向为逆时

针方向。由以上的分析可知，A正确，B、C、D错误。

右手定则的理解和应用

［问题探究］

如图所示，磁场刚好处于矩形线框C0E尸内。当磁场不动，导体棒

EAD

A6向右运动时，48中的电流方向向哪？当导体棒和矩形线框固定不动，磁场向右运动时,

AB中的电流方向向哪？

提示：导体棒向右运动时，电流从4流向5;导体棒不动时，磁场向右运动，电流从8

流向Ao

［要点归纳I

1.右手定则应用的两点说明

(1)当导体不动而磁场运动时，拇指的指向是导体相对磁场的运动方向。

(2)做“切割”运动的那段导体中，感应电流方向就是感应电动势方向，由低电势指向

高电势，因为这段导体相当于电源的内电路。

2.楞次定律与右手定则的比较

规律

楞次定律右手定则

比较

研究闭合回路的一部分，即切割磁感线的导

整个闭合回路

对象体

适用只适用于部分导体在磁场中做切割磁

各种电磁感应现象

区别范围感线的运动的情况

用于磁感应强度B随时间变化而用于导体切割磁感线产生的电磁感应

应用

产生的电磁感应现象较方便现象较方便

联系右手定则是楞次定律的特例

3.右手定则与左手定则的比较

比较项目右手定则左手定则

作用判断感应电流方向判断通电导体所受磁场力的方向

已知条件已知导体运动方向和磁场方向已知电流方向和磁场方向

V

(因)

（因

(果)由

图例______________B

____________tf

.1（果）

因果关系运动一电流电流f受力

应用实例发电机电动机

［例题2］［多选］如图所示，光滑平行金属导轨尸产'和QQ'处于同

一水平面内，尸和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NfM

B.感应电流的方向是M-N

C.安培力水平向左

D.安培力水平向右

［思路点拨］本题可按以下思路进行分析：

磁场方向右手定则，感应电流左手定则安培力

切割方向一*的方向的方向

［详细分析］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

关于选用楞次定律还是选用右手定则，要具体问题具体分析。

（1）如果导体不动，回路中的磁通量变化，要用楞次定律判断感应电流方向，而不能用

右手定则判断。

（2）如果回路中的一部分导体做切割磁感线运动产生感应电流，用右手定则判断较为简

便，用楞次定律也能进行判断，但较为麻烦。

（3）如果导体不动，而磁场相对导体运动，此时仍可用右手定则判断感应电流的方向，

但是右手定则中拇指所指的方向不是磁场运动的方向，而是磁场运动的反方向，即仍然是

导体相对磁场做切割磁感线运动的方向。

［针对训练］

1.如图所示，匀强磁场与圆形导体环平面垂直，导体力•与环接触良.

好，当班向右匀速运动时（）.

A.圆环中磁通量不变，环上无感应电流产生.

B.整个环中有顺时针方向的电流

C.整个环中有逆时针方向的电流

D.环的右侧有逆时针方向的电流，环的左侧有顺时针方向的电流

详细分析：选D由右手定则知，导体以'上的电流由e-f,故环的右侧的电流方向为

逆时针，环的左侧的电流方向为顺时针，故D正确。

2.下列选项图中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境，导

体ab上的感应电流方向为a-b的是（

向纸外运动

B

详细分析：选AA选项中导体打上电流方向为“f儿B、C、D选项中导体血中电

流方向为。一。，故A正确。

3.为了测量列车运行的速度和加速度的大小，可采用如图甲所示的装置，它由一块安

装在列车车头底部的强磁体和埋设在轨道地面的一组线圈及电流测量记录仪组成（测量记录

仪未画出）。当列车经过线圈上方时，线圈中产生的电流被记录下来，P、Q为接测量仪器

的端口。若俯视轨道平面，磁场垂直地面向里，如图乙所示，则在列车经过测量线圈的过

程中，流经线圈的电流（）

强磁体线।列车前

进方向

□□o'

接测技仪器

甲乙

A.始终沿逆时针方向

B.先沿逆时针方向，再沿顺时针方向

C.先沿顺时针方向，再沿逆时针方向

D.始终沿顺时针方向

详细分析：选B列车带着磁场向右运动，进入线圈的过程中，线圈左边的一段导线

向左切割磁感线，根据右手定则，线圈中的电流沿逆时针方向；线圈离开磁场时，线圈右

边的一段导线向左切割磁感线，这一过程中线圈中的感应电流沿顺时针方向。故线圈中的

电流先沿逆时针方向，再沿顺时针方向，选项B正确。

黑1般睢港善言目后深化知识建模，聚焦“STSE”问题

楞次定律的应用

1.楞次定律的一般表述

电磁感应的效果总要阻碍引起电磁感应的原因。

2.“阻碍”的表现形式

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“阻碍”的过

程中，其他形式的能转化为电能，常见的情况有以下四种：

（1）阻碍原磁通量的变化（增反减同）。

（2）阻碍导线的相对运动（来拒去留）。

（3）通过改变线圈面积来“反抗”（增缩减扩）。

（4）阻碍自身电流的变化（自感现象将在后面学习到）。

考法一阻碍原磁通量的变化（增反减同）

［示例1］如图甲所示的闭合圆线圈放在匀强磁场中，，=0时磁感

应强度垂直线圈平面向里，磁感应强度随时间变化的关系图像如图乙

所示。则在0〜2s内线圈中感应电流的方向为（）

A.逆时针

B.先逆时针后顺时针

C.顺时针

D.先顺时针后逆时针

［详细分析］将0〜2s时间段划分为两段：0〜1s内，线圈中磁场的磁感应强度为正，

磁感应强度垂直线圈平面向里且磁通量减小，由''增反减同”可知，感应电流产生的磁场

垂直线圈平面向里，根据安培定则可知，感应电流的方向为顺时针；1〜2s内，线圈中磁场

的磁感应强度为负，磁感应强度垂直线图平面向外且磁通量增大，由“增反减同”可知，

感应电流产生的磁场垂直线圈平面向里，根据安培定则可知，感应电流的方向仍为顺时针。

所以选项C正确。

I答案IC

考法二阻碍导体间的相对运动（来拒去留）

［示例2］如图所示，当条形磁铁突然向闭合铜环运动时，铜环的运

动情况是（）

A.向右摆动B.向左摆动

C.静止D.竖直向上运动

［详细分析］方法一：（等效法）磁铁向右运动，铜环中产生的感应电

流可等效为如图所示的小磁针。显然，由于两磁体间的排斥作用，铜环将

向右摆动，选项A正确。

方法二：由于磁铁相对铜环向右运动而产生电磁感应，由楞次定律可知，铜环中的感

应电流的磁场将阻碍由于磁铁的靠近而引起的磁通量的增加，铜环将向右运动而阻碍这种

相对运动，选项A正确。

方法三：如图所示，当磁铁向铜环运动时，穿过铜环的磁通量增加，

由楞次定律判断出铜环中感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反，即向

右，根据安培定则可判断出感应电流方向，从左侧看为顺时针方向，把铜

环中的电流等效为若干段非常短的直线电流元，取上、下两小段电流元进行研究，由左手

定则判断出两段电流元的受力，由此可判断整个铜环所受合力方向向右，故A项正确。

［答案］A

考法三通过改变线圈面积来“阻碍”原磁通■的变化（增缩减扩）

［示例3］如图所示，一个有弹性的闭合金属圆环被一根橡皮绳吊于通电直导线的正下

方，直导线与圆环在同一竖直面内。当通电直导线中的电流增大时，弹性圆环的面积S和

橡皮绳的长度,将（）

A.S增大，/变长B.5减小，/变短

C.S增大，/变短D.S减小，/变长

［详细分析］当通电直导线中电流增大时，穿过金属圆环的磁通量增大，金属圆环中产

生感应电流；根据楞次定律可知，感应电流要阻碍磁通量的增大：一是用缩小面积的方式

进行阻碍；二是用远离直导线的方式进行阻碍，选项D正确。

［答案ID

课堂强化训练，巩固学习效果

1.在电磁感应现象中，下列说法正确的是（）

A.感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流原磁场的磁通量的变化

B.感应电流的磁场方向总是与引起感应电流的磁场方向相反

C.感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流原磁场的磁通量

D.感应电流的磁场阻止了引起感应电流原磁场磁通量的变化

详细分析：选A根据楞次定律，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流原磁场的磁

通量的变化，选项A正确，C错误。当原磁场增强时，感应电流的磁场方向与引起感应电

流的磁场方向相反；当原磁场减弱时，感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向相

同。选项B错误。感应电流的磁场阻碍引起感应电流原磁场磁通量的变化，但不是阻止，

选项D错误。

2.如图所示，一水平放置的圆形通电线圈1固定，另一较小的圆形线圈229

I

从线圈I的正上方下落，在下落过程中，两线圈平面始终保持平行且共轴，则线

圈2从线圈1的正上方下落至正下方的全过程中，从上往下看，线圈2中（）’

A.无感应电流

B.有顺时针方向的感应电流

C.有先顺时针方向后逆时针方向的感应电流

D.有先逆时针方向后顺时针方向的感应电流

详细分析：选C根据安培定则判断可知，线图1产生的磁场方向在线图轴线处向上。

当线圈2靠近线圈1时，穿过线圈2的磁通量增大，根据楞次定律可知，线图2中产生顺

时针方向的感应电流；当线图2远离线圈1时，穿过线圈2的磁通量减小，根据楞次定律

可知，线圈2中产生逆时针方向的感应电流。所以线图2中感应电流的方向先是顺时针方

向后是逆时针方向，故选项C正确。

3.在如图所示的电路中，若将滑动变阻器滑片向上移动，则