人教版(新教材)高中物理选择性必修2学案：2 1 课时2 楞次定律

人教版(新教材)高中物理选择性必修第二册PAGEPAGE1课时2楞次定律〖学习目标〗1.理解楞次定律中“阻碍”的含义，能熟练运用楞次定律判断感应电流的方向.2.掌握右手定则，认识右手定则是楞次定律的一种具体表现形式．一、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．从能量角度理解楞次定律感应电流沿着楞次定律所述的方向，是能量守恒定律的必然结果，当磁极插入线圈或从线圈内抽出时，推力或拉力做功，使机械能转化为感应电流的电能．二、右手定则伸开右手，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．1．判断下列说法的正误．(1)感应电流的磁场总是与引起感应电流的磁场方向相反．(×)(2)感应电流的磁场可能与引起感应电流的磁场方向相同．(√)(3)感应电流的磁场总是阻止引起感应电流的磁通量的变化．(×)(4)右手定则和楞次定律都适用于所有电磁感应现象中感应电流方向的判断．(×)(5)感应电流沿楞次定律所描述的电流方向，说明电磁感应现象遵守能量守恒定律．(√)2．如图1所示，光滑平行金属导轨PP′和QQ′都处于同一水平面内，P、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________．(均选填“M→N”或“N→M”)图1〖答案〗N→MM→N一、对楞次定律的理解1．楞次定律中的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．2．对“阻碍”的理解问题结论谁阻碍谁感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁场(原磁场)的磁通量的变化为何阻碍原磁场的磁通量发生了变化阻碍什么阻碍的是磁通量的变化，而不是阻碍磁通量本身如何阻碍当原磁场的磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反；当原磁场的磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同，即“增反减同”结果如何阻碍并不是阻止，只是延缓了磁通量的变化，这种变化将继续进行，最终结果不受影响3.“阻碍”的表现形式从磁通量变化的角度看：感应电流的效果是阻碍磁通量的变化．从相对运动的角度看：感应电流的效果是阻碍相对运动．关于楞次定律，下列说法正确的是()A．感应电流的磁场总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与原磁场反向，阻碍原磁场的变化〖答案〗A〖解析〗感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，阻碍并不是阻止，只是起到延缓的作用，选项A正确，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与原磁场反向，当原磁通量减少时感应电流的磁场与原磁场同向，选项D错误．二、楞次定律的应用应用楞次定律判断感应电流方向的步骤(1)明确所研究的闭合回路，判断原磁场方向．(2)判断闭合回路内原磁场的磁通量变化．(3)依据楞次定律判断感应电流的磁场方向．(4)利用右手螺旋定则(安培定则)判断感应电流的方向．某磁场的磁感线如图2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()图2A．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〖答案〗A〖解析〗在线圈在下落过程中，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处落到磁感应强度最大位置处的过程中，穿过线圈的磁通量变大，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．线圈从磁感应强度最大位置处落到B处的过程中，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，A正确，B、C、D错误．针对训练1如图3所示，一圆形金属环与两固定的平行长直导线在同一竖直面内，环的圆心与两导线距离相等，环的直径小于两导线间距．两导线中通有大小相等、方向向下的恒定电流．则下列说法正确的是()图3A．若金属环向上运动，则环上的感应电流方向为顺时针方向B．若金属环向下运动，则环上的感应电流方向为顺时针方向C．若金属环向左侧直导线靠近，则环上的感应电流方向为逆时针方向D．若金属环向右侧直导线靠近，则环上的感应电流方向为逆时针方向〖答案〗D〖解析〗根据楞次定律，当金属圆环上、下运动时，穿过圆环的磁通量不发生变化，故没有感应电流产生，故A、B错误；当金属圆环向左侧直导线靠近时，穿过圆环垂直纸面向外的磁场增强，根据楞次定律及安培定则可知，产生的感应电流方向为顺时针，故C错误；当金属圆环向右侧直导线靠近时，穿过圆环垂直纸面向里的磁场增强，根据楞次定律及安培定则可知，产生的感应电流方向为逆时针，故D正确．三、右手定则的理解和应用导学探究如图4所示，导体棒ab向右做切割磁感线运动．图4(1)请用楞次定律判断感应电流的方向．(2)感应电流I的方向、原磁场B的方向、导体棒运动的速度v的方向三者之间满足什么关系？根据课本P27右手定则，自己试着做一做．〖答案〗(1)感应电流的方向为a→d→c→b→a；(2)满足右手定则．知识深化1．右手定则适用范围：闭合电路的部分导体切割磁感线产生感应电流方向的判断．2．右手定则反映了磁场方向、导体运动方向和感应电流方向三者之间的关系：(1)大拇指所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，切割磁感线的导体相当于电源．3．楞次定律与右手定则的比较规律比较内容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部分导体在磁场中做切割磁感线运动的情况联系右手定则是楞次定律的特例如图5所示，边长为d的正方形线圈，从位置A开始向右运动，并穿过宽度为L(L>d)的匀强磁场区域到达位置B，则()图5A．整个过程，线圈中始终有感应电流B．整个过程，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〖答案〗D〖解析〗在线圈进入或离开磁场的过程中，穿过线圈的磁通量发生变化，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，线圈进入磁场过程中，线圈中感应电流沿逆时针方向，线圈离开磁场过程中，感应电流沿顺时针方向，选项C错误，D正确．针对训练2如图所示为闭合电路中的一部分导体ab在磁场中做切割磁感线运动的情景，分析各图中感应电流的方向，在导体中由a→b的是()〖答案〗A〖解析〗题图四幅图都属于闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动的情景，用右手定则判断可得：A中电流由a→b，B中电流由b→a，C中电流沿a→c→b→a方向，D中电流由b→a，故A正确．1.(楞次定律的应用)如图6所示，在匀强磁场中有一个用比较软的金属导线制成的闭合圆环．在此圆环的形状由圆形变成正方形的过程中()图6A．环中有感应电流，方向为a→d→c→b→aB．环中有感应电流，方向为a→b→c→d→aC．环中无感应电流D．条件不够，无法确定有无感应电流〖答案〗A〖解析〗由圆形变成正方形的过程中，面积减小，磁通量减小，由楞次定律可知，环中产生a→d→c→b→a方向的感应电流，A正确．2．(楞次定律的应用)如图7所示，一水平放置的矩形闭合线圈abcd在细长磁铁的N极附近竖直下落，保持bc边在纸外，ad边在纸内，由图中位置Ⅰ经过位置Ⅱ到位置Ⅲ，位置Ⅰ和位置Ⅲ都很接近位置Ⅱ，这个过程中线圈中的感应电流()图7A．沿abcda流动B．沿dcbad流动C．先沿abcda流动，后沿dcbad流动D．先沿dcbad流动，后沿abcda流动〖答案〗A〖解析〗由条形磁铁的磁场分布可知，线圈在位置Ⅱ时穿过闭合线圈的磁通量最小，为零，线圈从位置Ⅰ到位置Ⅱ，从下向上穿过线圈的磁通量在减少，线圈从位置Ⅱ到位置Ⅲ，从上向下穿过线圈的磁通量在增加，根据楞次