选修32培优2楞次定律Word下载.docx

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重　点　难　点

1.理解楞次定律的内容，能运用楞次定律判断感应电流的方向，解答有关问题．

2.理解楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象中的反映．

3.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.

1.对楞次定律的理解及应用．（重点）

2.右手定则的应用．（重点）

3.对楞次定律实质的理解．（难点）

楞次定律

1.基本知识

（1）实验探究

将螺线管与电流计组成闭合回路，如图4－3－1，分别将N极、S极插入、抽出线圈，如图4－3－2所示，记录感应电流方向如下：

实验装置

图4－3－1

　　　　甲　　乙　　丙　　丁

图4－3－2

①线圈内磁通量增加时的情况

图号

磁场

方向

感应电流

的方向

的磁场方向

甲

向下

逆时针（俯视）

向上

乙

顺时针（俯视）

②线圈内磁通量减少时的情况

感应电流的

磁场方向

丙

丁

③归纳结论

当线圈内磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场方向相反，阻碍磁通量的增加；

当线圈内磁通量减少时，感应电流的磁场与原磁场方向相同，阻碍磁通量的减少．

（2）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．

2．思考判断

（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）感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向可能相同，也可能相反．（√）

（3）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．（√）

3．探究交流

（1）当穿过线圈的磁通量增加时，感应电流的磁场如何阻碍其增加？

（2）当穿过线圈的磁通量减少时，感应电流的磁场如何阻碍其减少？

【提示】　

（1）感应电流的磁场方向与穿过线圈的原磁场方向相反．

（2）感应电流的磁场方向与穿过线圈的原磁场方向相同.

右手定则

（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．

（2）适用范围：

右手定则适用于闭合回路中一部分导体做切割磁感线运动时产生感应电流的情况．

（1）右手定则只适用于导体切割磁感线产生感应电流的情况．（√）

（2）使用右手定则时必须让磁感线垂直穿过掌心．（×

（3）任何感应电流方向的判断既可使用楞次定律，又可使用右手定则．（×

试归纳比较左手定则、右手定则、安培定则分别用来判断哪个量的方向．

【提示】　左手定则用于判断安培力和洛伦兹力的方向，右手定则用于判断闭合电路的部分导体切割磁感线时产生的感应电流方向，安培定则用于判断电流的磁场方向.

对楞次定律的理解

【问题导思】　

1．楞次定律中，“阻碍”是否就是阻止的意思？

2．当导体回路的面积发生变化，或回路相对磁场运动，或磁场本身发生变化时，回路中都可能产生感应电流，感应电流的方向与这些变化有什么对应关系？

1．弄清“阻碍”的几个层次

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

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

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

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

2.“阻碍”的表现形式

增反

减同

就磁通量而言，感应电流的磁场总是阻碍原磁场磁通量的变化

来拒

去留

由于相对运动导致的电磁感应现象，感应电流的效果阻碍相对运动

增缩

减扩

电磁感应致使回路面积有变化趋势时，则面积收缩或扩张是为了阻碍回路磁通量的变化

　（2013·

银川高二检测）在电磁感应现象中，下列说法中错误的是（　　）

A．感应电流的磁场总是阻碍原来磁场的变化

B．闭合线框放在变化的磁场中一定能产生感应电流

C．闭合线框放在变化的磁场做切割磁感线运动，一定能产生感应电流

D．感应电流的磁场总是跟原来磁场的方向相反

【审题指导】　

（1）产生感应电流的条件是：

穿过闭合电路的磁通量发生变化．

（2）产生的感应电流总是阻碍原磁通量的变化．

【解析】　由楞次定律可知，感应电流的磁场阻碍的是原磁通量的变化，并不一定与原磁场方向相反，故选项A正确，选项D错误；

若闭合线框平行于磁场放置，则无论是磁场变化，还是线框做切割磁感线的运动，穿过闭合线框的磁通量都不变，都不会有感应电流产生，所以选项B、C均错．故选B、C、D.

【答案】　BCD

1．根据楞次定律可知感应电流的磁场一定（　　）

A．阻碍引起感应电流的磁通量

B．与引起感应电流的磁场反向

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】　感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁通量的变化，而不是阻碍磁通量，它和引起感应电流的磁场可以同向，也可以反向．故选C.

【答案】　C

楞次定律的应用

1．应用楞次定律时，涉及到了三个因素：

磁通量的变化、磁场方向、感应电流方向，如何根据其中两个因素确定第三个因素？

2．能否应用楞次定律判断导体的运动情况或回路面积的变化趋势？

如何判断？

1．判断感应电流方向的步骤

该方框图不仅概括了根据楞次定律判定感应电流方向的思路，同时也描述了磁通量变化、磁场方向、感应电流方向三个因素的关系，只要知道了其中任意两个因素，就可以判定第三个因素．

2．判断回路运动情况及回路面积的变化趋势

（1）常规法

据原磁场（B原方向及ΔΦ情况）

确定感应磁场（B感方向）

判断感应电流（I感方向）

回路运动情况或面积变化趋势．

（2）效果法

由楞次定律可知，感应电流的“效果”是阻碍引起感应电流的“原因”，深刻理解“阻碍”的含义．据“阻碍”原则，可直接对运动趋势作出判断，更简捷、迅速．

判断感应电流方向时注意的要点可概括为四句话：

“明确增减和方向，增反减同莫相忘；

安培定则来判断，四指环绕是流向．”

如图4－3－3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（　　）

图4－3－3

A．向左拉出和向右拉出时，环中的感应电流方向相反

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的

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的

D．环在拉开磁场之前，就已经有感应电流

【审题指导】　

（1）将环拉出时穿过圆环的磁通量减少．

（2）由楞次定律可判定感应电流的方向．

【解析】　将金属圆环不管从哪边拉出磁场，穿过闭合圆环的磁通量都要减少，根据楞次定律可知，感应电流的磁场要阻碍原磁通量的减少，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，应用安培定则可以判断出感应电流的方向是沿顺时针方向的，选项B正确，选项A、C错误；

另外，在圆环拉出磁场前，穿过圆环的磁通量没有改变，该种情况无感应电流，故选项D错误．

【答案】　B

图4－3－4

2．如图4－3－4所示，光滑固定导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放在导轨上，形成闭合回路．当一条形磁铁从上方向下迅速接近回路时，可动的两导体棒P、Q将（　　）

A．保持不动

B．相互远离

C．相互靠近

D．无法判断

【解析】　效果法：

四根导体组成闭合回路，当磁铁迅速接近回路时，不管是N极还是S极，穿过回路的磁通量都增加，闭合回路中产生感应电流，感应电流将“阻碍”原磁通量的增加，怎样来阻碍增加呢？

可动的两根导体只能用减小回路面积的方法来阻碍原磁通量的增加．得到的结论是P、Q相互靠近，选项C正确．还可以用常规法，根据感应电流受磁场力的方法来判断．

对右手定则的理解和应用

1．闭合回路中部分导体切割磁感线时，右手定则和楞次定律是否都可以用来判断感应电流的方向？

2．能否用左手定则判断感应电流的方向？

1．右手定则与楞次定律的区别与联系

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

只适用于导体在磁场中做切割磁感线运动的情况

应用

对于磁感应强度随时间变化而产生的电磁感应现象较方便

对于导体棒切割磁感线产生的电磁感应现象较方便

联系

右手定则是楞次定律的特例

2.右手定则与左手定则的比较

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

图例

因果关系

运动→电流

电流→运动

应用实例

发电机

电动机

如图4－3－5所示，光滑平行金属导轨PP′和QQ′都处于同一水平面内，P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．现在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，以下关于导体棒MN中感应电流方向和它所受安培力的方向的说法正确的是（　　）

A．感应电流方向是N→M

B．感应电流方向是M→N

C．安培力方向水平向左

D．安培力方向水平向右

图4－3－5

【审题指导】　

（1）由于导体棒MN运动而产生感应电流．

（2）MN中产生了感应电流又受到磁场力的作用．

【解析】　以导体棒MN为研究对象，所处位置磁场方向向下、运动方向向右．由右手定则可知，感应电流方向是N→M；

再由左手定则可知，安培力方向水平向左．

【答案】　AC

左手定则和右手定则的因果关系

1．因动而生电（v、B→I）——右手定则．

2．因电而受力（I、B→F安）——左手定则．

3．（2012·

海南中学高二期中）闭合线框abcd，自某高度自由下落时穿过一个有界的匀强磁场，当它经过如图4－3－6所示的三个位置时，感应电流的方向是（　　）

A．经过Ⅰ时，a→d→c→b→a

B．经过Ⅱ时，a→b→c→d→a

C．经过Ⅱ时，无感应电流

D．经过Ⅲ时，a→b→c→d→a

图4－3－6

【解析】　经过Ⅰ时，穿过闭合线框的磁通量是向里的在增大，由楞次定律可判断闭合线框中感应电流的磁场向外，由安培定则可判断出，通过线框的感应电流的方向是a→b→c→d→a，选项A错误；

经过Ⅱ时，穿过闭合线框的磁通量不变，闭合线框中无感应电流，选项B错误，C正确；

经过Ⅲ时，穿过闭合线框的磁通量是向里的在减少，由楞次定律可判断闭合线框中感应电流的磁场向里，由安培定则可判断出，通过线框的感应电流的方向是a→d→c→b→a，选项D错误．

综合解题方略——应用楞次定律判断回路面积的变化

图4－3－7

　如图4－3－7所示，一个有弹性的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，当通电直导线中电流增大时，弹性圆环的面积S和橡皮绳的长度l将（　　）

A．S增大，l变长

B．S减小，l变短

C．S增大，l变短

D．S减小，l变长

【审题指导】　

（1）电流变化，由电流产生的磁场也随之变化．

（2）线圈中产生的感应电流阻碍原磁场变化的方式主要表现为线圈面积的变化及线圈相对磁场位置的变化．

【规范解答】　当通电导线中电流增大时，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，感应电流要反抗磁通量的增大，一是用缩小面积的方式进行反抗，二是用远离直导线的方式进行反抗．故D正确．

【答案】　D

发生电磁感应时，通过改变回路的面积，或使回路相对磁场运动，都可以起到阻碍原磁通量变化的作用．

1、楞次定律内容“阻碍”的含义“阻碍”的方式右手

2、定则内容适用范围与楞次定律的关系

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】　感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的原磁通量的变化，与原磁场的变化无关．原磁场的变化跟磁通量的变化意义是不同的．

图4－3－8

2．如图4－3－8表示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为垂直纸面向里时，导体的位置是（　　）

A．a　　　　　B．b

C．cD．d

【解析】　导体切割磁感线产生感应电流，用右手定则判断a位置正确．

【答案】　A

图4－3－9

3．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4－3－9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，线圈中向下的磁通量增加，由楞次定律可得，感应电流方向为b→R→a；

电容器下极板带正电，上极板带负电．

图4－3－10

4．（2013·

锦州高二检测）某磁场磁感线如图4－3－10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．始终沿顺时针方向

B．始终沿逆时针方向

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】　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，C项正确．

图4－3－11

5．如图4－3－11所示，一根条形磁铁自左向右穿过一个闭合螺线管，则电路中（　　）

A．始终有感应电流自a向b流过电流表G

B．始终有感应电流自b向a流过电流表G

C．先有a→G→b方向的感应电流，后有b→G→a方向的感应电流

D．将不会产生感应电流

【解析】　当条形磁铁进入螺线管时，闭合线圈中的磁通量增加，当穿出时，磁通量减少，由楞次定律可知C正确．

图教4－3－1

【备选习题】

（教师用书独具）

1．如图教4－3－1所示，若套在条形磁铁上的弹性金属导线圈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．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．故由楞次定律判断，感应电流的方向为顺时针方向，A正确．

图教4－3－2

2.如图教4－3－2所示，导体AB、CD可在水平轨道上自由滑动，且两水平轨道在中央交叉处互不相通．当导体棒AB向左移动时（　　）

A．AB中感应电流的方向为A到B

B．AB中感应电流的方向为B到A

C．CD向左移动

D．CD向右移动

【解析】　由右手定则可判定AB中感应电流的方向为A→B，由左手定则可判定CD受到向右的安培力作用而运动．

【答案】　AD

图教4－3－3

3．如图教4－3－3所示，导体线圈abcd与直导线在同一平面内，直导线通有恒定电流I，当线圈由左向右匀速通过直导线的过程中，线圈中感应电流的方向是（　　）

A．先abcd，再dcba，后abcd

B．先abcd，再dcba

C．先dcba，再abcd，后dcba

D．一直dcba

【解析】　画出长直导线周围的磁场分布情况，如图所示，当线圈向右移动，未达到直导线之前，线圈内磁通量“·

”增多，故感应电流方向为dcba.当线圈穿越直导线过程中线圈内磁通量“·

”减小，同时磁通量“×

”增大，所以先是合磁通量为“·

”减小后是合磁通量为“×

”增大，则感应电流的磁场方向为“·

”，感应电流方向为abcd.线圈穿过直导线后，线圈内磁通量为“×

”减少，如同磁通量“·

”进一步增多，故感应电流方向仍为dcba，考虑全过程，故正确答案为C.

图教4－3－4

4．一磁铁自上向下运动，穿过一闭合导体回路，如图教4－3－4所示．当磁铁运动到a处和b处时，回路中感应电流的方向分别是（　　）

A．顺时针，逆时针　

B．逆时针，顺时针

C．顺时针，顺时针

D．逆时针，逆时针

【解析】　当磁铁接近线圈时，线圈中的磁通量向下增加，由“增反减同”，得知感应电流的磁场方向向上，再由安培定则知线圈中感应电流的方向为俯视逆时针；

当磁铁从线圈中穿出时，原磁场方向不变仍向下，但穿过线圈的磁通量要减少，根据楞次定律知感应电流的磁场方向向下，由安培定则知感应电流为俯视顺时针，故选B.

图教4－3－5

5．（2013·

巢湖高二检测）如图教4－3－5，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，又从静止开始，所以磁铁做自由落体运动，故C对，A、B、D错．

6．在“研究电磁感应现象”的实验中，首先要按图教4－3－6甲接线，以查明电流表指针的偏转方同与电流方向之间的关系；

然后按图乙将电流表与副线圈B连成一个闭合电路．将原线圈A、电池、滑动变阻器和开关串联成另一个闭合电路．

　　　　　　甲　　　　　　乙

图教4－3－6

在图甲中，当闭合S时，观察到电流表指针向左偏（不通电时指针停在正中央）．

在图乙中，

（1）S闭合后，将螺线管A（原线圈）插入螺线管B（副线圈）的过程中，电流表的指针将如何偏转？

（2）线圈A放在B中不动时，指针如何偏转？

（3）线圈A放在B中不动，将滑动变阻器的滑动触片向右滑动时，电流表指针如何偏转？

（4）线圈A放在B中不动，突然切断开关S时，电流表指针如何偏转？

【解析】　由题图甲可知，电流从“＋”接线柱流入电流表时，指针向左偏转，从“－”接线柱流入电流表时，指针将向右偏转．

（1）在乙图中，S闭合后，通电的原线圈A相当于一根条形磁铁（S极在下，N极在上），A插入B中时，穿过B的方向朝上的磁通量增加，根据楞次定律，B中感应电流的磁场方向朝下，运用右手定则（安培定则），B中感应电流从“－”接线柱流入电流表，指针向右偏转．

（2）A在B中不动时，穿过B的方向朝上的磁通量（实际上是通电的A线圈的磁场）不变化，B中没有电流通过，这时安培表的指针不偏转．

（3）A在B中不动，当滑动变阻器的滑片向右滑动时，它的电阻减小，通过A的电流增加，磁场增加，穿过B的方向朝上的磁通量增大，B中发生电磁感应现象，根据楞次定律，B中感应电流的磁场方向朝下，运用右手定则，B中产生的感应电流从“－”接线柱流入电流表，指针向右偏转．

（4）A在B中不动，突然切断S，B中方向朝上的磁通量突然消失，这时将发生电磁感应现象，B中感应电流的磁场方向应朝上，感应电流将从“＋”接线柱流入电流表，指针将向左偏转．

【答案】　见解析

1．如图4－3－12所示，一个有界匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外，一个矩形闭合导线框abcd，沿纸面由位置甲（左）匀速运动到位置乙（右），则（　　）

图4－3－12

A．导线框进入磁场时，感应电流方向为a→b→c→d→a

B．导线框离开磁场时，感应电流方向为a→d→c→b→a

C．导线框离开磁场时，受到的安培力方向水平向右

D．导线框进入磁场时，受到的安培力方向水平向左

【解析】　由右手定则可判断出导线框进入磁场时，感应电流方向为a→d→c→b→a，导线框离开磁场时，感应电流方向为a→b→c→d→a.由左手定则可判断导线框进入磁场时受到的安培力水平向左，导线框离开磁场时，受到的安培力水平向左，因此选项D正确．

图4－3－13

2．如图4－3－13所示，通电螺线管N置于闭合金属环M的轴线上，当N中的电流突然减小时，则（　　）

A．环M有缩小的趋势

B．环M有扩张的趋势

C．螺线管N有缩短的趋势

D．螺线管N有伸长的趋势

【解析】　对通电螺线管，当通入的电流突然减小时，螺线管每匝间的相互吸引力也减小，所以匝间距增大；

对金属环，穿过的磁通量也随之减少，由于它包围内外磁场，只有减小面积才能阻碍磁通量的减少，金属环有缩小的趋势．选项A、D正确．

图4－3－14

3．如图4－3－14所示在匀强磁场中，MN、PQ是两根平行的金属导轨，而ab、cd为串有伏特表和安培表的两根金属棒，同时以相同水平速度向右运动时，正确的有（　　）

A．电压表有读数，电流表有读数

B．电压表无读数，电流表有读数

C．电压表无读数，电流表无读数

D．电压表有读数，电流表无读数

【解析】　两棒以相同速度向右运动时，因穿过面abcd的磁通量不变，回路中没有感应电流，电流表和电压表均不会有读数．注意：

此题容易误选D，ab切割磁感线相当于电源，但ab间电势差因无电流而无法用电压表显示．

4.

图4－3－15

如图