楞次定律-高二物理新教材基础+巩固+提升三级跳

新教材基础巩固提升三级跳第二章电磁感应2.1楞次定律基础知识知识点梳理：知识点一．电与磁的关系1．“电生磁”的发现：1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流能够产生磁场——电流的磁效应，揭示了电和磁之间存在着联系，并说明电流周围的磁场和磁体周围的磁场本质上是一样的。英国物理学家法拉第经过10年坚持不懈的努力，于1831年终于取得了重大的突破，发现了利用磁场产生电流的条件。2．“磁生电”的发现：法拉第认为既然电流能吸引小磁针运动，那么磁铁也能使导体产生电流。通过大量实验发现，“磁生电是在一种在变化的、运动的过程中才出现的效应”。法拉第把引起电流的原因归纳为五类：（1）变化的电流周围闭合线圈中产生感应电流；（2）变化的磁场周围闭合线圈中产生感应电流；（3）运动的恒定电流周围闭合线圈中产生感应电流；运动的磁铁周围闭合线圈中产生感应电流；在磁场中运动的导体（即切割磁感线）。3．电磁感应：“磁生电”的现象叫电磁感应，产生的电流叫感应电流。产生的电势叫感应电动势。知识点二．磁场探究感应电流的方向1．实验探究将螺线管和电流计组成如图所示的闭合电路，分别将条形磁铁的N极和S极插入或拔出线圈，记录感应电流方向。2．分析（1）线圈内磁通量增加时的情况图号图号磁场方向感应电流方向（俯视）感应电流的磁场方向归纳总结甲向下逆时针向上感应电流的磁场阻碍磁通量的增加乙向上顺时针向下（2）线圈内磁通量减少时的情况图号磁场方向感应电流方向（俯视）感应电流的磁场方向图号磁场方向感应电流方向（俯视）感应电流的磁场方向归纳总结丙向下顺时针向下感应电流的磁场阻碍磁通量的减少丁向上逆时针向上1．楞次定律感应电流总是具有这样的方向，即感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。2．对“阻碍”的理解谁阻碍谁谁阻碍谁感应电流的磁场阻碍原磁场（引起感应电流的磁场）磁通量的变化阻碍什么阻碍的是磁通量的变化，而不是磁通量本身如何阻碍当原磁场磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；当原磁场磁通量减小时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同效果如何阻碍并不是阻止，只是延缓了磁通量的变化，且这种变化将继续进行3．楞次定律的应用：一般分为如下几个步骤： （1）明确所研究的闭合回路，判断原磁场的方向； （2）判断闭合回路中原磁场中磁通量的变化； （3）由楞次定律判断感应电流的磁场方向； （4）由右手螺旋定则判断感应电流的方向。考点一．判断感应电流方向的两大思路1．楞次定律：适用于一切电磁感应现象。2．右手定则：适用于导体切割磁感线产生的感应电流方向。考点二．楞次定律的推广及应用楞次定律的四种推广类型内容例证阻碍原磁通量变化—“增反减同”NNSB原B感磁铁靠近线圈，与反向；磁铁靠近线圈，与反向。阻碍相对运动—“来拒去留”NNB原B感SNSB原B感磁铁靠近，是斥力；磁铁远离，是引力。使面积有变化趋势—“增缩减扩”PPQabP、Q是光滑固定导轨，a、b是可动金属棒。磁铁下移，a、b靠近；磁铁上移，a、b远离。阻碍原电流的变化—“增反减同”闭合开关，A2先亮。考点三．右手定则、左手定则、安培定则的应用1．右手定则、左手定则、安培定则的比较：比较项目左手定则右手定则安培定则应用磁场对运动电荷、电流作用力的方向因导体切割磁感线而产生的感应电流方向电流产生的磁场方向涉及方向的物理量B、I（q运动）、F安B、v切割、I感I、B因果关系电流力、运动运动电流电流磁场应用实例电动机发电机电流磁效应2．右手定则、左手定则、安培定则的方向判断（1）安培定则：也叫右手螺旋定则，是表示电流和电流激发磁场的磁感线方向间关系的定则。通电直导线中的安培定则（安培定则一）：用右手握住通电直导线，让大拇指指向电流的方向，那么四指的指向就是磁感线的环绕方向；通电螺线管中的安培定则（安培定则二）：用右手握住通电螺线管，让四指指向电流的方向，那么大拇指所指的那一端是通电螺线管的N极。 （2）左手定则：左手定则（又称电动机定则）判断安培力：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。这就是判定通电导体在磁场中受力方向的左手定则。判断洛伦兹力：将左手掌摊平，让磁感线穿过手掌心，四指表示正电荷运动方向，则和四指垂直的大拇指所指方向即为洛伦兹力的方向。（3）右手定则：用来判断导线切割磁感线时产生的感应电流方向。使大拇指与其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内。把右手放入磁场中，若磁感线垂直进入手心，大拇指指向导线运动方向，则四指所指方向为导线中感应电流的方向。 预习基础：一、填空题1．如图所示，两金属棒ab、cd放在磁场中，并组成闭合电路，当ab棒向左运动时，cd棒受到向下的磁场力，则可知磁极I是__________极，理由是___________________________________．2．如图所示，一个有界匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里。一个矩形闭合导线框abcd，沿纸面由上向下匀速穿过磁场，则导线框进入磁场时，感应电流方向为____（选填“顺”或“逆”）时针方向，导线框离开磁场过程中，bc边受到安培力方向水平____（选填“向左”或“向右”）。3．如图所示，竖直放置的条形磁铁中央，有一闭合金属弹性圆环，条形磁铁中心线与弹性环轴线重合，现将弹性圆环均匀向外扩大，则穿过弹性圆环的磁通量将______（选填“增大”、“不变”或“减小”），从上向下看，弹性圆环中的电流方向为_______（选填“顺时针”、“没有”或“逆时针”）4．小杨同学为更好地梳理电磁学的相关知识，将各种电磁学中地现象及其相关规律总结在了下表中，则表中（1）该填写___________，（2）该填写___________。现象发现此现象的科学家相关判断定则定则所研究的问题电流的效应奥斯特（1）电流的磁场方向磁场对电流的作用安培左手定则安培力的方向（2）法拉第右手定则导体棒切割磁感线产生的感应电流方向5．如图所示，金属棒ab置于电阻不计、水平放置的U形光滑导轨上，在虚线ef右侧存在磁感应强度大小为B、方向垂直导轨平面向下的有界匀强磁场。在ef左侧的无磁场区域cdef内有一半径很小的金属圆环L，圆环与导轨在同一平面内。金属棒ab在水平恒力F的作用下从磁场左边界ef处由静止开始向右加速运动，在此过程中，回路abdc中电流沿______（选填“顺时针方向”或“逆时针方向”），圆环L有______（选填“收缩”或“扩张”）趋势，圆环内产生的感应电流沿______（选填“顺时针方向”或“逆时针方向”）。巩固所学二、单选题6．如图所示，虚线左侧有范围足够大的匀强磁场，矩形闭合导线框abcd的一部分位于磁场中，磁场方向与线框平面垂直。下列说法正确的是（）A．线框向上平动时，会产生感应电流B．线框向下平动时，会产生感应电流C．线框向左平动时（未全部进入磁场），会产生感应电流D．线框向右平动时（未全部离开磁场），不会产生感应电流7．如图，金属圆形线圈a套在条形磁铁上，条形磁铁与线圈a所在的平面垂直且穿过线圈圆心，若将线圈a对称地扩展为线圈b的形状，则穿过线圈的磁通量变化情况是（）A．增大 B．不变C．减小 D．不能确定8．1931年，英国物理学家狄拉克从理论上预言：存在只有一个磁极的粒子，即“磁单极子”。1982年，美国物理学家卡布莱设计了一个寻找磁单极子的实验。他设想，如果一个只有S极的磁单极子从上向下穿过如图所示的超导线圈，那么从上向下看，超导线圈的感应电流是（）A．先顺时针方向，后逆时针方向的感应电流B．先逆时针方向，后顺时针方向的感应电流C．顺时针方向持续流动的感应电流D．逆时针方向持续流动的感应电流9．如图所示，质量为m的木块A和质量为m的磁铁B同时从光滑的铝制斜面顶端静止释放，沿着直线下滑到斜面底端。则下列说法中正确的是（）A．木块A和磁铁B下滑都仅受重力和支持力 B．木块A到达底端速度较小C．磁铁B到达底端用时较长 D．两者到达斜面底端时动能相同10．飞机水平飞行时，飞行员的左侧机翼顶端电势为𝜑1，右侧机翼顶端电势为𝜑2，则（）A．在北半球自西向东飞行时，𝜑1=𝜑2B．在北半球飞行时，𝜑1>𝜑2C．在南半球自西向东飞行时，𝜑1=𝜑2D．在南半球飞行时，𝜑1>𝜑211．如图所示，AOC是光滑的金属轨道，AO沿竖直方向，OC沿水平方向，PQ是一根金属直杆如图所示立在导轨上，直杆从图示位置由静止开始在重力作用下运动，运动过程中Q端始终在OC上，空间存在着垂直于纸面向外的匀强磁场，则在PQ杆滑动的过程中，下列判断正确的是（）A．感应电流的方向始终是由B．感应电流的方向始终是由C．PQ受磁场力的方向垂直杆向左D．PQ受磁场力的方向先垂直于杆向左下，后垂直于杆向右上能力提升三、多选题12．如图所示，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（）A．环中有感应电流，方向a→d→c→bB．环中有感应电流，方向a→b→c→dC．环中无感应电流D．环中有感应电流13．如图所示，用绳吊起一个铝环，用条形磁体的N极去靠近铝环，直至从右侧穿出的过程中（）A．磁体从左侧靠近铝环时，铝环向右摆动B．磁体在右侧远离铝环时，铝环向左摆动C．磁体从左侧靠近铝环时，铝环A端为N极D．磁体在右侧远离铝环时，B端为S极14．MN、GH为光滑的水平平行金属导轨，ab、cd为跨在导轨上的两根金属杆，匀强磁场垂直穿过MN、GH所在的平面，如图所示，则（）A．若固定ab，使cd向右滑动，则abdc回路有电流，电流方向为abdcaB．若固定cd，使ab向右滑动，则abdc回路有电流，电流方向为abdcaC．若ab向左、cd向右同时运动，则abdc回路电流为零D．若ab、cd都向右运动，且两棒速度vcd>vab，则abdc回路有电流，电流方向为acdba15．如图所示，固定的水平长直导线中通有电流I，矩形线框与导线在同一竖直平面内，且一边与导线平行。线框由静止释放，不计空气阻力，在下落过程中（）A．穿过线框的磁通量保持不变B．线框中感应电流的方向保持不变C．线框所受安培力的合力方向向上D．线框的机械能不断增大四、实验题16．我们可以通过实验探究电磁感应现象中感应电流方向的决定因素和其所遵循的物理规律。以下是实验探究过程的一部分。（1）如图甲所示，当磁体的N极向下运动时，发现电流表指针偏转，若要探究线圈中产生的感应电流的方向，必须知道电流从正（负）接线柱流入时，_______.（2）如图乙所示，实验中发现闭合开关时，电流表指针向右偏转，电路稳定后，若向左移动滑动变阻器滑片，则电流表指针向_______偏转；若将线圈A抽出，则电流表指针向________偏转。（均填“左”或“右”）参考答案：1．

S

由左手定则判断电流方向c→d，从而电流是b→a，根据右手定则，磁感线垂直穿过手心，I为S极【来源】上海市进才中学2019-2020学年高二上学期期终考试（等级考）物理试题【详解】I是S极，理由是：由左手定则判断电流方向c→d，从而电流是b→a，根据右手定则，磁感线垂直穿过手心，故I为S极.2．

逆

向右【来源】2.1楞次定律（练习）—2022-2023学年高二物理课后培优分级练（人教版2019选择性必修第二册）【详解】[1]导线框进入磁场时，根据右手定则，感应电流方向为逆时针方向。[2]导线框离开磁场时，根据右手定则，感应电流方向为顺时针方向，根据左手定则，bc边受到安培力方向水平向右。3．

减小

顺时针【来源】上海市七宝中学2021-2022学年高二下学期期中物理试题（等级考班）【详解】[1]该题为双向磁场问题。圆环所包括的部分是磁铁内部的所有磁感线以及磁铁外部的部分磁感线。扩大圆环，使圆环能够包住的外部磁感线增多，则总磁通量减小。[2]根据楞次定律的增反减同，扩大圆环等效于内部从S指向N的向下的磁通量减少，则应感应出向下的磁场，根据右手定则可知，电流为顺时针方向。4．

安培定则

电磁感应【来源】上海市洋泾中学2021-2022学年高二下学期3月第一次月考物理试题【详解】（1）[1]奥斯特发现了电流的磁效应，电流产生的磁场方向可根据安培定则判断；（2）[2]根据右手定则判断闭合电路中导体棒切割磁感线产生的感应电流方向，此现象属于电磁感应现象。5．

逆时针方向

收缩

顺时针方向【来源】吉林省辽源市田家炳高级中学2020-2021学年高二下学期期中物理试题【详解】[1][2][3]根据右手定则可知，ab棒切割磁感线，abdc回路中产生沿逆时针方向的感应电流，则abdc回路中感应电流在圆环处产生垂直纸面向外的磁场。感应电流的大小与ab棒切割磁感线的速度成正比，随着ab棒不断向右加速运动，穿过小圆环的磁通量不断增大，由楞次定律可知，小圆环中产生沿顺时针方向的感应电流，小圆环有收缩的趋势。6．C【来源】湖南省邵阳市新邵县第三中学2021-2022学年高二下学期第二次月考物理试题【详解】AB．线框上下平动时，线框中的磁通量没有发生变化，线框中没有感应电流，故AB错误；C．线框向左平动时（未全部进入磁场），线框中的磁通量变大，会产生感应电流，故C正确；D．线框向右平动时（未全部离开磁场），线框中的磁通量变小，会产生感应电流，故D错误。故选C。7．C【来源】黑龙江省佳木斯市第十二中学2022-2023学年高二上学期期中考试物理试题【详解】条形磁铁的磁感线在磁体的内部是从S极到N极，在磁体的外部是从N极到S极，磁体内部有多少根磁感线，外部的整个空间就有多少根磁感线，并与内部磁感线构成闭合曲线。对于线圈的两个位置，磁铁内部的磁感线全部穿过，但线圈面积越大，抵消越多，穿过线圈的磁通量反而越小。故选C。8．C【来源】2.1楞次定律（练习）—2022-2023学年高二物理课后培优分级练（人教版2019选择性必修第二册）【详解】S磁单极子靠近超导线圈时，线圈中磁通量向上增加，由楞次定律可以判断，从上向下看感应电流为顺时针方向，当S磁单极子远离超导线圈时，线圈中磁通量向下减少，感应电流方向仍为顺时针方向。故选C9．C【来源】易错点22电磁感应现象楞次定律-备战2023年高考物理考试易错题（全国通用）【详解】A．木块A下滑仅受重力和支持力，对于磁铁B根据楞次定律可知会受到阻碍相对运动的安培力，故A错误；BC．根据A选项分析可知，A下滑加速度大，下滑位移相同，所以木块A到达底端速度较大，磁铁B到达底端用时较长，故B错误C正确；D．因为两者到达底端速度不同，质量相同，所以两者到达斜面底端时动能不同，故D错误。故选C。10．B【来源】江苏省南京外国语学校2021-2022学年高二上学期期末物理试题【详解】当飞机在北半球飞行时，由于地磁场有竖直向下的分磁场，由右手定则可知，此时四指指向机翼左端，左端电势高，即在北半球飞行时，无论飞行方向如何，都有𝜑1>𝜑2同理，在南半球飞行时，磁场有竖直向上的分磁场，无论飞行方向如何，都有𝜑2>𝜑1故选B。11．D【来源】浙江省嘉兴市第五高级中学2021-2022学年高二下学期期中物理试题（选考）【详解】AB．在PQ杆滑动的过程中，的面积先增大，后减小，穿过磁通量先增大，后减小，根据楞次定律可知：感应电流的方向先是由P到Q，后是由Q到P，故AB错误；CD．由左手定则判断得到：PQ受磁场力的方向先垂直于杆向左下，后垂直于杆向右上，故D正确，C错误。故选D。12．AD【来源】广东省江门市新会第二中学2020-2021学年高二下学期期中物理试题【详解】由圆形变为正方形的过程中，金属导线所围面积减少，由椤次定律增反减同可知环中有感应电流，方向a→d→c→b故选AD。13．AC【来源】2023步步高选择性必修2（通用）第二章专题强化6楞次定律的应用【详解】AC．磁体从左侧靠近铝环时，在铝环中产生感应电流，感应电流的磁场必定阻碍磁体的靠近，铝环A端为N极，铝环向右摆动，故AC正确；BD．当