学年新人教版选修2 第2章 第1节 楞次定律 学案1.docx

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学年新人教版选修2第2章第1节楞次定律学案1

第1节　楞次定律

　1.正确理解楞次定律的内容及其本质.（重点＋难点）　2.掌握右手定则，并理解右手定则实际上为楞次定律的一种具体表现形式．（重点）　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．（重点＋难点）

【基础梳理】

一、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.

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．

【自我检测】

判断正误　

（1）由楞次定律知，感应电流的磁场一定与引起感应电流的磁场方向相反．（　　）

（2）感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化．（　　）

（3）导体棒不垂直切割磁感线时，也可以用右手定则判断感应电流方向．（　　）

（4）凡可以用右手定则判断感应电流方向的，均能用楞次定律判断．（　　）

（5）右手定则即右手螺旋定则．（　　）

提示：

（1）×　

（2）√　（3）√　（4）√　（5）×

探究思考　“阻碍”与“阻止”的意义相同吗？

提示：

不相同，“阻碍”不是“阻止”，二者之间的程度不同．阻碍是使事情不能顺利发展，但还是向原来的方向发展了；阻止是使事情停止了，不再向原来的方向发展了．

　对楞次定律的理解和应用

1．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，原因产生结果，结果反过来影响原因．

2．楞次定律的另一种等价表述：

感应电流的效果总是阻碍引起感应电流的原因．

3．对“阻碍”的理解

问题

结论

谁阻碍谁

是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

命题视角1　对楞次定律的理解

　（2019·成都四中高二检测）根据楞次定律，下面几种说法中正确的是（　　）

A．感应电流的磁场方向总是与原磁场方向相反

B．感应电流的磁场方向总是与原磁场方向相同

C．穿过闭合导体回路的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场方向相反

D．穿过闭合导体回路的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场方向相同

[思路点拨]Φ增加时，B感与B原方向相反；Φ减小时，B感与B原方向相同．

[解析]　感应电流的磁场阻碍的是引起感应电流的磁通量的变化，当穿过闭合导体回路的磁通量增加时，感应电流产生的磁场与原磁场方向相反；当穿过闭合导体回路的磁通量减少时，感应电流产生的磁场与原磁场方向相同，即“增反减同”．故选项C正确．

[答案]　C

命题视角2　应用楞次定律判断感应电流的方向

　（2019·巴蜀中学高二期末）如图，一个水平放置的矩形线圈abcd，在细长水平磁铁的S极附近竖直下落，由位置Ⅰ经位置Ⅱ到位置Ⅲ.位置Ⅱ与磁铁同一平面，位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近Ⅱ，则在下落过程中，线圈中的感应电流的方向为（　　）

A．adcbaB．abcda

C．从abcda到adcbaD．从adcba到abcda

[思路点拨]

[解析]　如图所示，线圈从位置Ⅰ到位置Ⅱ的过程中，穿过线圈方向向下的磁通量减小，则产生感应电流；根据楞次定律，感应电流的磁场的方向向下，产生感应电流的方向为adcba方向；线圈从位置Ⅱ到位置Ⅲ的过程中，穿过线圈向上的磁通量增加，所以感应电流的磁场的方向向下，产生感应电流的方向为adcba方向．所以整个过程中感应电流的方向始终都是沿adcba方向．故A选项正确，B、C、D错误．

[答案]　A

运用楞次定律判定感应电流方向的基本思路

【题组过关】

1．关于楞次定律，下列说法中正确的是（　　）

A．感应电流的磁场总是阻碍原磁场的增强

B．感应电流的磁场总是阻碍原磁场的减弱

C．感应电流的磁场总是阻碍原磁场的变化

D．感应电流的磁场总是阻碍原磁通量的变化

解析：

选D.楞次定律内容：

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，阻碍的不是磁通量，而是磁通量的变化．

2．如图所示，当直导线中电流不断增大时，A、B两轻导线圈的运动情况是（　　）

A．A向左，B向右

B．A向右，B向左

C．均向左

D．均向右

解析：

选A.当电流I不断增大时，它产生的磁场不断增强，穿过A、B线圈的磁通量不断增加，感应电流将“阻碍”原磁通量的变化，而彼此远离，即A向左，B向右，A正确．

　右手定则的应用

1．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、导体运动方向和电流方向三者之间的相互垂直关系．

（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．

　一个闭合金属线框的两边接有电阻R1、R2，线框上垂直放置一根金属棒ab，棒与线框接触良好，整个装置放在匀强磁场中，如图所示．当用外力使ab棒右移时，下列判断中正确的是（　　）

A．穿过线框的磁通量不变，框内没有感应电流

B．框内有感应电流，电流方向沿顺时针方向绕行

C．框内有感应电流，电流方向沿逆时针方向绕行

D．框内有感应电流，左半边逆时针方向绕行，右半边顺时针方向绕行

[解析]　ab棒右移时，切割磁感线．根据右手定则，ab棒中的感应电流方向从a流向b.此时ab棒起着电源的作用，分别对两边电阻供电，如图所示，所以流过R1、R2的电流都由上而下地绕行，故D正确．

[答案]　D

　下列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景，导体ab上的感应电流方向为a→b是（　　）

解析：

选A.在导体ab上，A中电流方向为a→b，B中电流方向为b→a，C中电流方向为b→a，D中电流方向为b→a，故选项A正确．

1．根据楞次定律知，感应电流的磁场一定是（　　）

A．阻碍引起感应电流的磁通量

B．与引起感应电流的磁场方向相反

C．阻碍引起感应电流的磁通量的变化

D．与引起感应电流的磁场方向相同

解析：

选C.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．如图所示，一均匀的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线圈中能得到逆时针方向的感应电流，磁铁的运动方式应是（　　）

A．N极向纸内，S极向纸外，使磁铁绕O点转动

B．N极向纸外，S极向纸内，使磁铁绕O点转动

C．磁铁在线圈平面内顺时针转动

D．磁铁在线圈平面内逆时针转动

解析：

选A.当N极向纸内，S极向纸外转动时，穿过线圈的磁场由无到有并向里，感应电流的磁场应向外，电流方向为逆时针，A选项正确；当N极向纸外，S极向纸内转动时，穿过线圈的磁场向外并增加，感应电流方向为顺时针，B选项错误；当磁铁在线圈平面内绕O点转动时，穿过线圈的磁通量始终为零，因而不产生感应电流，C、D选项错误．

3．（多选）如图所示，在竖直通电导线旁同一平面内有矩形线圈abcd.则（　　）

A．若线圈竖直向下平动，其中感应电流方向是a→b→c→d　

B．若线圈竖直向下平动，无感应电流产生

C．若线圈向右平动，其中感应电流方向是a→b→c→d

D．当线圈向导线靠近时（仍在导线右侧），其中感应电流方向是a→b→c→d

解析：

选BD.若线圈竖直向下平动，穿过线圈的磁通量不变，无感应电流产生，选项A错误，B正确；若线圈向右平动，穿过线圈向里的磁通量减少，根据楞次定律可知，感应电流方向是a→d→c→b，选项C错误；当线圈向导线靠近时，穿过线圈向里的磁通量增大，根据楞次定律可知，产生感应电流的方向为a→b→c→d，选项D正确．

4．（2017·高考全国卷Ⅲ）如图，在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨，导轨平面与磁场垂直．金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS，一圆环形金属线框T位于回路围成的区域内，线框与导轨共面．现让金属杆PQ突然向右运动，在运动开始的瞬间，关于感应电流的方向，下列说法正确的是（　　）

A．PQRS中沿顺时针方向，T中沿逆时针方向

B．PQRS中沿顺时针方向，T中沿顺时针方向

C．PQRS中沿逆时针方向，T中沿逆时针方向

D．PQRS中沿逆时针方向，T中沿顺时针方向

解析：

选D.金属杆PQ向右切割磁感线，根据右手定则可知PQRS中感应电流沿逆时针方向；原来T中的磁场方向垂直于纸面向里，金属杆PQ中的感应电流产生的磁场方向垂直于纸面向外，使得穿过T的磁通量减小，根据楞次定律可知T中产生顺时针方向的感应电流，综上所述，可知A、B、C项错误，D项正确．

（建议用时：

30分钟）

【A组　基础巩固】

1．关于楞次定律，可以理解为（　　）

A．感应电流的磁场总是阻碍原磁场

B．感应电流产生的效果总是阻碍导体与磁体间的相对运动

C．若原磁通量增加，感应电流的磁场与原磁场方向相同；若原磁通量减少，感应电流的磁场与原磁场方向相反

D．感应电流的磁场总是与原磁场方向相反

解析：

选B.感应电流的磁场总是阻碍原磁通量的变化，但阻碍不等于反向，楞次定律的另一种表述为“感应电流产生的效果总是阻碍导体与磁体间的相对运动”．

2．如图所示，一根条形磁铁从左向右靠近闭合金属环的过程中，环中的感应电流（自左向右看）（　　）

A．沿顺时针方向

B．先沿顺时针方向后沿逆时针方向

C．沿逆时针方向

D．先沿逆时针方向后沿顺时针方向

解析：

选C.条形磁铁从左向右靠近闭合金属环的过程中，向右的磁通量一直增加，根据楞次定律，环中的感应电流（自左向右看）为逆时针方向，选项C正确．

3.如图所示为一种早期发电机原理示意图，该发电机由固定的圆形线圈和一对用铁芯连接的圆柱形磁铁构成，两磁极相对于线圈平面对称，在磁极绕转轴匀速转动过程中，磁极中心在线圈平面上的投影沿圆弧

运动（O是线圈中心），则（　　）

A．从X到O，电流由E经G流向F，先增大再减小

B．从X到O，电流由F经G流向E，先减小再增大

C．从O到Y，电流由F经G流向E，先减小再增大

D．从O到Y，电流由E经G流向F，先增大再减小

解析：

选D.磁极形成的磁场方向向上．当磁极由X到O时，穿过线圈的磁通量增加．根据楞次定律，感应电流的磁场应向下，再根据安培定则可知电流由F经G流向E，当磁极在O点轴线上时，磁通量的变化率最小，故电流先增大后减小．当磁极从O到Y时，穿过线圈的磁通量减少，可判断电流方向由E经G流向F.再根据磁通量最大时，磁通量的变化率最小，则感应电流最小，故电流先增大后减小．故选项D正确．

4．某磁场磁感线如图所示，有一铜线圈自图示a处落至b处，在下落过程中，自上向下看，线圈中的感应电流方向是（　　）

A．始终顺时针　　　　　　　B．始终逆时针

C．先顺时针再逆时针D．先逆时针再顺时针

解析：

选C.自a点落至图示位置时，穿过线圈的磁通量增加，由楞次定律判断知，线圈中感应电流方向为顺时针，自图示位置落至b点时，穿过线圈的磁通量减少，由楞次定律判断知，线圈中感应电流方向为逆时针，选项C正确．

5．如图所示，一圆形金属线圈放置在水平桌面上，匀强磁场垂直桌面竖直向下，过线圈上A点作切线OO′，OO′与线圈在同一平面上．在线圈以OO′为轴翻转180°的过程中，线圈中电流方向（　　）

A．始终为A→B→C→A

B．始终为A→C→B→A

C．先为A→C→B→A再为A→B→C→A

D．先为A→B→C→A再为A→C→B→A

解析：

选A.在线圈以OO′为轴翻转0～90°的过程中，穿过线圈正面向里的磁通量逐渐减少，由楞次定律可知感应电流方向为A→B→C→A；线圈以OO′为轴翻转90°～180°的过程中，穿过线圈反面向里的磁通量逐渐增加，由楞次定律可知感应电流方向仍然为A→B→C→A，A正确．

6．如图所示，匀强磁场与圆形导体环所在平面垂直，导体ef与环接触良好，当ef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

解析：

选D.由右手定则知ef上的电流由e→f，故右侧的电流方向为逆时针，左侧的电流方向为顺时针．

7.如图所示，一对大磁极，中间处可视为匀强磁场，上、下边缘处为非匀强磁场，一矩形导线框abcd保持水平，从两磁极间中心上方某处开始下落，并穿过磁场，则（　　）

A．线框中有感应电流，方向是先a→b→c→d→a后d→c→b→a→d

B．线框中有感应电流，方向是先d→c→b→a→d后a→b→c→d→a

C．受磁场力的作用，线框要发生转动

D．线框中始终没有感应电流

解析：

选D.由于线框从两磁极间中心上方某处开始下落，根据对称性知，下落过程中穿过线框abcd的磁通量始终是零，没有变化，所以始终没有感应电流，因此不会受磁场力的作用，故选项D正确．

8．一平面线圈用细杆悬于P点，开始时细杆处于水平位置，释放后让它在如图所示的匀强磁场中运动，已知线圈平面始终与纸面垂直，当线圈第一次通过位置Ⅰ和位置Ⅱ时，顺着磁场的方向看去，线圈中感应电流的方向分别为（　　）

A．逆时针方向　逆时针方向

B．逆时针方向　顺时针方向

C．顺时针方向　顺时针方向

D．顺时针方向　逆时针方向

解析：

选B.线圈在初始位置时，磁通量Φ＝0，经过位置Ⅰ时，穿过线圈的磁通量增大．由楞次定律知，线圈中感应电流的磁场应为从右向左穿过线圈，再由安培定则可知，顺着磁感线方向看，线圈中感应电流的方向应为逆时针方向；线圈摆到最低点时磁通量最大，再摆到位置Ⅱ时，穿过线圈的磁通量减少，由楞次定律及安培定则知，顺着磁感线方向看，线圈中感应电流的方向为顺时针方向．

【B组　素养提升】

9.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，金属棒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，则金属棒在上述过程中（　　）

A．感应电流方向是b→a

B．感应电流方向是a→b

C．感应电流方向先是b→a，后是a→b

D．感应电流方向先是a→b，后是b→a

解析：

选C.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．

10．如图所示，圆形金属环放在水平桌面上，有一带正电的微粒以水平速度v贴近环的上表面距环心d处飞过，则带电微粒在飞过环的过程中，环中感应电流方向是（　　）

A．始终是沿顺时针方向

B．始终是沿逆时针方向

C．先沿顺时针方向，再沿逆时针方向

D．先沿逆时针方向，再沿顺时针方向

解析：

选D.带电微粒靠近圆环过程中，穿过圆环的磁通量方向垂直纸面向里并增加，由楞次定律知，圆环中将产生逆时针方向的感应电流，当微粒远离圆环时，圆环中产生顺时针方向的感应电流，选项D正确．

11．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，通过电流表的感应电流方向是（　　）

A．a→G→b　　　　　　　　

B．先a→G→b，后b→G→a

C．b→G→a

D．先b→G→a，后a→G→b

解析：

选D.条形磁铁在穿入线圈的过程中，原磁场方向向下，穿过线圈向下的磁通量增加，由楞次定律可知：

感应电流的磁场方向向上，应用安培定则可判断：

感应电流的方向为逆时针（俯视），即b→G→a.同理可以判断：

条形磁铁穿出线圈的过程中，向下的磁通量减小，感应电流产生的磁场方向向下，感应电流的方向为顺时针（俯视），即由a→G→b.

12．（多选）两根互相平行的金属导轨水平放置于如图所示的匀强磁场中，在导轨上导体棒ab和cd可以自由滑动．当ab在外力F作用下向右运动时，下列说法正确的是（　　）

A．cd内有电流通过，方向是d→c

B．cd向左运动

C．磁场对cd作用力向左

D．磁场对ab作用力向左

解析：

选AD.为了判断cd内电流方向，首先判断ab内的电流方向，因为ab在外力F作用下向右做切割磁感线运动，根据右手定则判断可知电流的方向是b→a，ab起着电源作用，电流从a端流出，回路的电流方向是b→a→d→c→b，所以A是正确的；由左手定则可知，cd受安培力向右，ab受安培力向左，所以选项D是正确的．

13．如图所示，CDEF是一个矩形金属框，当导体棒AB向右移动时，回路中会产生感应电流，则下列说法正确的是（　　）

A．导体棒中的电流方向由B→A

B．电流表A1中的电流方向由F→E

C．电流表A1中的电流方向由E→F

D．电流表A2中的电流方向由D→C

解析：

选B.根据右手定则，导体棒内部电流方向为A到B，所以电流表A1中的电流方向由F→E，选项A、C错误，B正确；同理电流表A2中的电流方向由C→D，选项D错误．

14.（2019·湖南儋州一中高二期中）如图所示，线圈abcd有一半在另一稍宽一些的回路ABCD内，两线圈彼此绝缘，当开关S闭合瞬间，则线圈abcd中（　　）

A．感应电流方向是a→d→c→b

B．无感应电流产生

C．感应电流方向是a→b→c→d

D．无法确定

解析：

选C.根据右手螺旋定则可知，导线通电瞬间，左、右线圈的磁通量均增大，但abcd线圈的左边的磁场方向垂直纸面向里，右边的磁场方向垂直向外，且垂直向外的磁场较强．导致合磁场方向垂直纸面向外，根据楞次定律可知，线圈的感应电流方向都是顺时针方向，即a→b→c→d，故C正确，A、B、D错误．