第3节　 楞次定律

第页第3节楞次定律eq\a\vs4\al(►►)见学生用书P005学习目标练法指导1.正确理解楞次定律的内容和本质。2．能够熟练运用楞次定律和右手定则判断感应电流的方向。3．理解楞次定律是能量守恒在电磁感应现象中的反映。4．体验楞次定律实验探究过程，提高分析、归纳、概括及表述能力。1.通过反复练习熟练应用楞次定律判断感应电流的方向。2．在练习中加深对定律中“阻碍”一词的理解。3．在练习中深刻理解楞次定律的广义表述：感应电流的“效果”总是阻碍引起感应电流的“原因”。4．熟练使用右手定则判断闭合导体回路中一部分导体切割磁感线运动时产生的感应电流的方向。———课/前/预/习·轻/松/搞/定———要点辨析1．感应电流的磁场一定与引起感应电流的磁场方向相反(×)2．感应电流的磁场总是阻碍原磁场的变化(×)3．感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化(√)4．回路不闭合，穿过回路的磁通量变化时，也会产生“阻碍”作用(×)5．只要闭合回路中的一部分导体在磁场中运动，就一定会产生感应电流(×)预习自检1．现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关按如图所示连接。把开关闭合，将线圈A放在线圈B中，待电路稳定后，某同学发现，当他将滑动变阻器的滑片P向左加速滑动时，电流计的指针向右偏转。则下列说法中正确的是()A．线圈A向上移动或滑动变阻器的滑片P向右加速滑动，都能引起电流计的指针向左偏转B．线圈A中铁芯向上拔出或断开开关，都能引起电流计的指针向右偏转C．滑动变阻器的滑片P匀速向左或匀速向右滑动时，电流计的指针都静止在中央位置D．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解析由题意知，穿过B线圈的磁通量在减小时，电流计指针向右偏转。A选项中，线圈A向上移动时，使得穿过B线圈的磁通量减少，电流计指针向右偏转，故A选项错误，同理B选项正确；C选项中，滑片P匀速向左滑动时，穿过B线圈的磁通量减少，电流计指针向右偏转，同理滑片P匀速向右滑动时，指针向左偏转，故C、D选项均错误。答案B2.如图所示，闭合金属圆环沿垂直于磁场方向放置在匀强磁场中，将它从匀强磁场中匀速拉出，以下各种说法中正确的是()A．向左拉出和向右拉出时，环中感应电流方向相反B．向左或向右拉出时，环中感应电流方向都是沿顺时针方向C．向左或向右拉出时，环中感应电流方向都是沿逆时针方向D．将圆环拉出磁场的过程中，当环全部处在磁场中运动时，也有感应电流产生解析圆环中感应电流的方向，取决于圆环中磁通量的变化情况，向左或向右将圆环拉出磁场的过程中，圆环中垂直纸面向里的磁感线的条数都要减少，根据楞次定律可知，感应电流产生的磁场的方向与原磁场方向相同，即都垂直纸面向里，可以判断出感应电流的方向沿顺时针方向。圆环全部处在磁场中运动时，虽然导线做切割磁感线运动，但环中磁通量不变，只有圆环离开磁场，环的一部分在磁场中，另一部分在磁场外时，环中磁通量才发生变化，环中才有感应电流。B选项正确。答案B3．(多选)关于右手定则的应用，下列说法正确的是()A．应用右手定则时，四指指的方向就是感应电流的方向，拇指所指的方向为导体运动的方向B．应用右手定则时，切割磁感线的导体相当于电源，电源的正极即四指所指的一端C．切割磁感线的导体只有做匀速直线运动时，才能应用右手定则判断D．只要闭合导线框在匀强磁场中切割磁感线，就会产生感应电流，就能用右手定则来判断解析根据右手定则的内容可知，四指指的方向就是感应电流的方向，拇指所指的方向为导体运动的方向，选项A正确；从等效电路的角度看，切割磁感线的导体相当于电源，电源的正极即四指所指的一端，选项B正确；应用右手定则判断感应电流的方向，与导体是否做匀速直线运动无关，选项C错误；闭合导线框在匀强磁场中切割磁感线，不一定产生感应电流，选项D错误。答案AB4．如图所示，小圆圈表示处于匀强磁场中的闭合电路一部分导线的横截面，速度v在纸面内。关于感应电流的有无及方向的判断正确的是()A．图①中有感应电流，方向向外B．图②中有感应电流，方向向外C．图③中无感应电流D．图④中a、b、c、d四位置上均无感应电流解析图①中导线切割磁感线，根据右手定则，可知电流方向向里，A项错误；图②、③中导线不切割磁感线，无电流，B项错误，C项正确；图④中导线在b、d位置切割磁感线，有感应电流，在a、c位置速度与磁感线方向平行，不切割磁感线，无电流，D项错误。答案C5．如图所示，A、B都是很轻的铝环，分别吊在绝缘细杆的两端，杆可绕竖直轴在水平面内转动，环A是闭合的，环B是断开的。若用磁铁分别靠近这两个圆环，则下列说法正确的是()A．图中磁铁N极接近A环时，A环被吸引，而后被推开B．图中磁铁N极远离A环时，A环被排斥，而后随磁铁运动C．用磁铁N极接近B环时，B环被排斥，远离磁铁运动D．用磁铁的任意一磁极接近A环时，A环均被排斥解析用磁铁的任意一磁极接近A环，A环被排斥；远离A环，A环被吸引。接近或远离B环，则B环无任何反应。因为在磁铁的任意一磁极接近或远离A环时，由于A环闭合，环中产生了感应电流，阻碍磁极和A环间的相对运动；而B环不闭合，无感应电流产生。答案D6．(多选)如图所示，光滑固定导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放置于导轨上，形成一个闭合回路，一条形磁铁从高处下落接近回路时()A．P、Q将相互靠拢 B．P、Q将相互远离C．磁铁的加速度仍为g D．磁铁的加速度小于g解析根据楞次定律，感应电流的磁场是总要阻碍产生感应电流的原因，本题中“原因”是回路中磁通量的增加，P、Q可通过缩小面积的方式进行阻碍，故A正确。由“来拒去留”得回路电流受到向下的力的作用，由牛顿第三定律知磁铁受向上的作用力，所以磁铁的加速度小于g，故D正确。答案AD———课/堂/效/果·题/组/检/测———题组一楞次定律1.某实验小组用如图所示的实验装置来验证楞次定律。当条形磁铁自上而下穿过固定的线圈时，通过灵敏电流计的感应电流的方向是()A．a→G→bB．先a→G→b，后b→G→aC．b→G→aD．先b→G→a，后a→G→b解析条形磁铁在穿入线圈的过程中，磁场方向向下，向下的磁通量增加，由楞次定律可知，线圈中的感应电流产生的磁场方向向上，应用安培定则可以判断感应电流的方向为逆时针(俯视)，即电流的方向为b→G→a，选项A、B错误；条形磁铁穿出线圈的过程中，向下的磁通量减小，由楞次定律和安培定则可得，线圈中产生顺时针方向的感应电流(俯视)，即电流的方向为a→G→b，选项C错误，选项D正确。答案D2．如图所示，一扁平条形磁铁的轴线与圆形线圈在同一平面内，磁铁中心与圆心重合，为了在磁铁开始运动时在线圈中得到逆时针方向的感应电流，磁铁的运动方式应是()A．磁铁在线圈平面内顺时针转动B．磁铁在线圈平面内逆时针转动C．N极向纸内，S极向纸外，使磁铁绕O点转动D．N极向纸外，S极向纸内，使磁铁绕O点转动解析根据楞次定律可知，必须使通过线圈向外的磁通量减少或向里的磁通量增加，故选C。答案C3．(多选)如图所示，通电直导线L和平行直导线放置的闭合导体框abcd，当通电导线L运动时，以下说法正确的是()A．当导线L向左平移时，导体框abcd中感应电流的方向为abcdaB．当导线L向左平移时，导体框abcd中感应电流的方向为adcbaC．当导线L向右平移时，导体框abcd中感应电流的方向为abcdaD．当导线L向右平移时，导体框abcd中感应电流的方向为adcba解析当导线L向左平移时，闭合导体框abcd中磁场减弱，磁通量减少，abcd回路中产生的感应电流的磁场将阻碍磁通量的减少，由于导线L在abcd中产生的磁场方向垂直纸面向里，所以abcd中感应电流的磁场方向应为垂直纸面向里，由安培定则可知感应电流的方向为abcda，选项A正确；当导线L向右平移时，闭合导体框abcd中磁场增强，磁通量增加，abcd回路中产生的感应电流的磁场将阻碍磁通量的增加，可知感应电流的磁场为垂直纸面向外，再由安培定则可知感应电流的方向为adcba，选项D正确。答案AD题组二右手定则4.如图所示，当导体棒MN在外力作用下沿导轨向右运动时，流过R的电流方向是()A．由A→BB．由B→AC．无感应电流D．无法确定解析由右手定则可判断导体棒中电流方向从N到M，则通过R的电流方向为A→B。答案A5.如图所示为闭合电路的一部分导体在磁极间运动的情形，图中导体垂直于纸面，a、b、c、d分别表示导体运动中的四个不同位置，箭头表示导体在那个位置上的运动方向，则导体中感应电流的方向垂直纸面向里时，导体的位置是()A．a B．bC．c D．d解析导体切割磁感线产生感应电流，用右手定则判断a位置感应电流方向垂直纸面向里。答案A题组三楞次定律的拓展应用6.如图所示，当磁铁突然向铜环运动时，铜环的运动情况是()A．向右摆动B．向左摆动C．静止D．无法判定解析此题可由两种方法来解决。方法1：画出磁铁磁感线分布，如图甲所示，当磁铁向环运动时，穿过环的磁通量增加，由楞次定律判断出铜环中的感应电流方向如图甲所示。铜环中有感应电流时铜环又要受到安培力的作用，分析铜环受安培力作用而运动时，可把铜环中的电流等效为多段直线电流元，取上、下两小段电流研究，由左手定则确定两段电流受力，由此可联想到整个铜环所受合力向右，则A选项正确。方法2(等效法)：磁铁向右运动，使铜环产生的感应电流可等效为图乙所示的条形磁铁，则两磁铁相互排斥，故A正确。答案A7．如图所示，粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈。当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线AB正上方等高处快速经过时，若线圈始终不动，则关于线圈受到的支持力FN及在水平方向运动趋势的判断正确的是()A．FN先小于mg后大于mg，运动趋势向左B．FN先大于mg后小于mg，运动趋势向左C．FN先小于mg后大于mg，运动趋势向右D．FN先大于mg后小于mg，运动趋势向右解析当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线AB正上方等高处快速经过时，线圈中向下的磁通量先增加后减小，由楞次定律可知，线圈中先产生逆时针方向的感应电流，后产生顺时针方向的感应电流，线圈的感应电流磁场阻碍磁铁的运动，故靠近时磁铁与线圈相互排斥，线圈受到的排斥力向右下方，FN大于mg，线圈有水平向右运动的趋势；离开时磁铁与线圈相互吸引，线圈受到的吸引力向右上方，FN小于mg，线圈有水平向右运动的趋势。所以正确选项是D。答案D8.如图所示，蹄形磁铁的两极间放置一个线圈abcd，磁铁和线圈都可以绕OO′轴转动，磁铁如图示方向转动时，线圈的运动情况是()A．俯视，线圈顺时针转动，转速与磁铁相同B．俯视，线圈逆时针转动，转速与磁铁相同C．线圈与磁铁转动方向相同，但转速小于磁铁的D．线圈静止不动解析本题“原因”是磁铁有相对线圈的运动，“效果”便是线圈要阻碍两者的相对运动，线圈阻止不了磁铁的相对运动，由“来拒去留”线圈只好跟着磁铁同向转动；如果二者转速相同，就没有相对运动，线圈就不会转动，故答案为C。答案C———课/后/巩/固·快/速/提/能———1．关于感应电流，下列说法正确的是()A．根据楞次定律知，感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁通量B．感应电流的磁场总是阻碍原磁场的变化C．感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向可能相同，也可能相反D．当导体切割磁感线运动时，必须用右手定则确定感应电流的方向解析由楞次定律知，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化，A错误；感应电流的磁场总是阻碍原磁通量的变化，不是阻碍原磁场的变化，B错误；由楞次定律知，如果是因磁通量的减少而引起的感应电流，则感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向相同，阻碍磁通量的减小；如果是因磁通量的增加而引起的感应电流，则感应电流的磁场与引起感应电流的磁场方向相反，阻碍磁通量的增加，C正确；导体切割磁感线运动时，可直接用右手定则确定感应电流的方向，也可以由楞次定律确定感应电流的方向，D错误。答案C2．(多选)某同学用如图所示的实验装置探究电磁感应现象，该同学第一步探究出，当有电流从电流计的正极流入时，指针向右偏转。接下来该同学进行了一系列的操作，则下列关于操作中电流计指针偏转的描述正确的有()A．当把磁铁N极向下插入线圈时，电流计指针向左偏转B．当把磁铁S极向下插入线圈时，电流计指针向左偏转C．保持磁铁在线圈中静止，电流计指针不发生偏转D．将磁铁和线圈一起以同一速度向上运动，电流计向左偏转解析当把磁铁N极向下插入线圈时，穿过线圈的磁场方向向下，磁通量增加，由楞次定律可知，感应电流从负极流入，电流计指针向左偏，故A正确；当把磁铁S极向下插入线圈时，穿过线圈的磁场方向向上，磁通量增加，由楞次定律可知，感应电流从正极流入，电流计指针向右偏转，故B错误；保持磁铁在线圈中静止，穿过线圈的磁通量不变，不产生感应电流，电流计指针不发生偏转，故C正确；将磁铁和线圈一起以同一速度向上运动，穿过线圈的磁通量不变，不产生感应电流，电流计指针不偏转，故D错误。答案AC3．如图所示，若套在条形磁铁上的弹性金属线圈Ⅰ突然缩小为线圈Ⅱ，则关于线圈的感应电流及其方向(从上往下看)是()A．有顺时针方向的感应电流B．有逆时针方向的感应电流C．有先逆时针后顺时针方向的感应电流D．无感应电流解析穿过线圈的磁通量包括磁体内全部和磁体外的一部分，合磁通量是向上的。当线圈突然缩小时合磁通量增加，原因是磁体外向下穿过线圈的磁通量减少。由楞次定律判断，感应电流的方向为顺时针方向，选项A正确。答案A4.如图所示，把一条形磁铁从图示位置由静止释放，穿过采用双线绕法的通电线圈，此过程中条形磁铁做()A．减速运动B．匀速运动C．自由落体运动D．变加速运动解析双线绕法得到的两个线圈通电时，由安培定则知，两线圈的磁场等值反向相互抵消，合磁场为零，对磁铁无作用力。当磁铁下落时，穿过两线圈的磁通量同向增加，根据楞次定律，两线圈中产生的感应电流等值反向，也互相抵消，线圈中无感应电流，线圈对磁铁没有作用力。磁铁下落过程中只受重力，又静止释放，所以磁铁做自由落体运动，故C对，A、B、D错。答案C5．(多选)有一灵敏电流计，当电流从正接线柱流入时，指针向右侧偏转，现把它与线圈连接成如图所示的电路，磁铁位于线圈正上方，则以下说法正确的是()A．甲图中磁铁由图示位置水平向右运动时，电流计指针向右侧偏转B．甲图中磁铁由图示位置水平向左运动时，电流计指针向右侧偏转C．乙图中线圈的绕制方向从上往下看为顺时针方向D．乙图中线圈的绕制方向从上往下看为逆时针方向解析由题意知，当电流从正接线柱流入时，指针向右侧偏转；由图甲所示可知，穿过线圈的磁场向下，磁铁由图示位置水平向右或向左运动时，穿过线圈的磁通量减小，由楞次定律可知，感应电流的磁场方向向下，由安培定则知感应电流从电流计正接线柱流入，所以电流计指针向右侧偏转，故A、B均正确；由图乙所示可知，电流计指针向右偏转，则电流从电流计正接线柱流入，由图示可知，穿过线圈的磁场向下且减少，由楞次定律可知，感应电流的磁场方向向下，由安培定则知线圈的绕制方向从上往下看为顺时针方向，故C正确，D错误。答案ABC6．如图所示，导线框abcd与直导线在同一平面内，直导线通有恒定电流I，当线框由左向右匀速通过直导线的过程中，线框中感应电流的方向是()A．先abcd，后dcba，再abcdB．先abcd，后dcbaC．始终dcbaD．先dcba，后abcd，再dcba解析线框在直导线左侧时，随着线框向右运动，磁通量增加，根据楞次定律知线框中感应电流的方向为dcba。当线框的cd边跨过直导线后，如图所示，根据右手定则知ab边产生的感应电流方向为a→b，cd边产生的感应电流方向为c→d。线框全部跨过直导线后，随着向右运动，磁通量减少，根据楞次定律知线框中感应电流的方向为dcba。故选项D正确。答案D7．闭合线圈abcd在磁场中运动到如图所示位置时，ab边受到的磁场力竖直向上，此线圈的运动情况可能是()A．向右进入磁场 B．向左移出磁场C．以ab为轴转动 D．以cd为轴转动解析ab边受到的磁场力竖直向上，由左手定则知，通过ab的电流方向由a指向b。由右手定则可知当线圈向左移出磁场时，bc边切割磁感线可产生顺时针方向的电流，选项A错误，选项B正确；当以ab或cd为轴转动时，在题图所示位置，导线不切割磁感线，无感应电流产生，选项C、D错误。答案B8．(多选)相距较近的a、b线圈，要使b线圈中产生图示方向的电流，可采用的办法有()A．闭合S瞬间B．S闭合后把R的滑动片向右移动C．闭合S后把a中铁芯从左边抽出D．闭合S后把b向a靠近解析闭合开关S，b中的磁场从无到有，根据楞次定律，b中的感应电流方向与图示相同，故A正确；闭合开关S后，把R的滑片右移，b中的磁场方向从左向右，且在减小，根据楞次定律，b中的感应电流方向与图示相反，故B错误；闭合开关S后，将a中的铁芯从左边抽出，b中的磁场方向从左向右，且在减小，根据楞次定律，b中的感应电流方向与图示相反，故C错误；闭合开关，将b靠近a，b中的磁场方向从左向右，且在增强，根据楞次定律，b中的感应电流方向与图示相同，故D正确。答案AD9.如图所示，金属环所在区域存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。当磁感应强度逐渐增大时，内、外金属环中感应电流的方向为()A．外金属环顺时针，内金属环逆时针B．外金属环逆时针，内金属环顺时针C．内、外金属环均为逆时针D．内、外金属环均为顺时针解析回路由外金属环和内金属环共同组成，回路中包围的磁场方向垂直纸面向里，且内、外金属环之间的磁通量增加，由楞次定律可知两金属环之间的感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，垂直于纸面向外，由安培定则可知，感应电流方向在外金属环沿逆时针方向，在内金属环沿顺时针方向，故选项B正确。答案B10．如图所示，AOC是光滑的金属导轨，AO沿竖直方向，OC沿水平方向，ab是一根金属棒，与导轨接触良好，它从图示位置由静止开始在重力作用下运动，运动过程中b端始终在OC上，a端始终在OA上，直到完全落在OC上，空间存在着匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，则ab棒在上述过程中()A．感应电流方向是b→aB．感应电流方向是a→bC．感应电流方向先是b→a，后是a→bD．感应电流方向先是a→b，后是b→a解析在金属棒向下滑动的过程中，金属棒与导轨所围成的三角形面积先增大后减小，三角形aOb内的磁通量先增大后减小，由楞次定律可判断C选项正确。答案C11．电阻R、电容器C与一个线圈连成闭合回路，条形磁铁静止在线圈的正上方，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，下极板带正电解析磁铁N极接近线圈的过程中，线圈中有向下的磁场，并且磁通量增加，由楞次定律可得，感应电流的方向为b→R→a，故电容器下极板带正电，上极板带负电，D正确。答案D12．如图所示，甲是闭合铜线框，乙是有缺口的铜线框，丙是闭合的塑料线框，它们的正下方都放置一薄强磁铁，现将甲、乙、丙拿至相同高度H处同时释放(各线框下落过程中不翻转)，则以下说法正确