高中物理 第1章 第4节 楞次定律学案 教科版选修32Word格式.docx

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图2

　　操作方法

填写内容　　

甲

乙

丙

丁

S极

插入线圈

拔出线圈

N极

原磁场的方向

向上

向下

原磁场的磁通量变化

增加

减小

感应电流方向

（俯视）

感应电流的磁场方向

原磁场与感应电流的磁场方向的关系

相反

相同

（1）分析感应电流的磁场方向是否总是与原磁场方向相反或相同？

什么时候相反？

什么时候相同？

感应电流的磁场对原磁场磁通量变化有何影响？

答案　不一定，有时相反，有时相同；

闭合回路中原磁场的磁通量增加时，感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相反；

闭合回路中原磁场的磁通量减小时，感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相同；

感应电流的磁场总是阻碍原磁场磁通量的变化．

（2）分析当磁铁靠近或远离线圈时两者的相互作用有什么规律？

答案　当条形磁铁插入时，磁铁与线圈的磁极是同名磁极相对；

当条形磁铁拔出时，磁铁与线圈的磁极是异名磁极相对．即两者靠近时，相互排斥；

两者远离时，相互吸引．感应电流总要阻碍原磁场的相对运动．

1．楞次定律：

感应电流具有这样的方向，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．楞次定律中“阻碍”的含义：

（1）谁在阻碍——感应电流的磁场．

（2）阻碍什么——阻碍的是穿过回路的磁通量的变化，而不是磁通量本身．

（3）如何阻碍——当原磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；

当原磁通量减小时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，“阻碍”不一定是感应电流的磁场与原磁场的方向相反，而是“增反减同”．

（4）阻碍效果——阻碍并不是阻止，最终增加的还是增加，减小的还是减小，只是延缓了原磁场的磁通量的变化．

3．

（1）楞次定律是普遍适用的．既可判断因磁场变化在闭合电路中产生的感应电流的方向，又可判断在磁场中运动的一段导体中产生的感应电流的方向．

（2）右手定则只能判断在磁场中运动的一段导体中产生的感应电流的方向．

三、楞次定律的应用

在长直通电导线附近有一闭合线圈abcd，如图3所示．当直导线中的电流强度I逐渐减小时，试判断线圈中感应电流的方向．

图3

请从解答此题的实践中，体会用楞次定律判定感应电流方向的具体思路．

答案　线圈abcd中感应电流方向为顺时针方向．

若要判定感应电流的方向，需先弄清楚感应电流的磁场方向．根据楞次定律“阻碍”的含义，则要先明确原磁场的方向及其磁通量的变化情况．

应用楞次定律判断感应电流方向的步骤：

（1）明确研究对象是哪一个闭合电路．

（2）明确原磁场的方向．

（3）判断闭合回路内原磁场的磁通量是增加还是减小．

（4）由楞次定律判断感应电流的磁场方向．

（5）由安培定则判断感应电流的方向．

一、右手定则的应用

例1　下列图中表示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，导体ab上的感应电流的方向为a→b的是（　　）

解析　题中四图都属于闭合电路的一部分导体切割磁感线，应用右手定则判断可得：

A中感应电流的方向为a→b，B中感应电流的方向为b→a，C中感应电流沿a→d→c→b→a方向，D中感应电流的方向为b→a.故选A.

答案　A

二、对楞次定律的理解

例2　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和原磁场方向相反

D．感应电流的磁场总是阻碍原磁通量的变化

解析　楞次定律的内容：

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，故选D.

答案　D

例3　如图4所示，通电导线旁边同一平面有矩形线圈abcd，则（　　）

图4

A．若线圈向右平动，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．当线圈以ad边为轴转动时转动角度小于90°

，其中感应电流方向是a→b→c→d

D．当线圈向导线靠近时，其中感应电流方向是a→b→c→d

解析　先由右手螺旋定则判断出导线产生的原磁场在线圈处垂直纸面向里，当线圈向右平动时，通过线圈的磁通量减小，感应电流的磁场与原磁场方向相同，感应电流的方向为a→d→c→b，A错．若线圈竖直向下平动时，磁通量不变，无感应电流产生，B正确．当线圈以ad边为轴转动时，其中感应电流方向是a→d→c→b，C错．当线圈向导线靠近时，磁通量增大，感应电流的磁场与原磁场的方向相反，感应电流的方向是a→b→c→d，D正确．

答案　BD

1．（对楞次定律的理解）关于楞次定律，下列说法正确的是（　　）

A．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

B．闭合电路的一部分导体在磁场中运动时，必受磁场阻碍作用

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跟原磁场反向，阻碍原磁场的变化

解析　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，选项A正确；

闭合电路的一部分导体在磁场中平行磁感线运动时，不受磁场阻碍作用，选项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；

当原磁场增强时感应电流的磁场与原磁场反向，当原磁场减弱时与原磁场同向，选项D错误．

2.磁场垂直穿过一个圆形线框，由于磁场的变化，在线框中产生顺时针方向的感应电流，如图5所示，则以下说法正确的是（　　）

图5

A．若磁场方向垂直线框向里，则此磁场的磁感应强度是在增强

B．若磁场方向垂直线框向里，则此磁场的磁感应强度是在减弱

C．若磁场方向垂直线框向外，则此磁场的磁感应强度是在增强

D．若磁场方向垂直线框向外，则此磁场的磁感应强度是在减弱

答案　BC

解析　感应电流的方向为顺时针方向，由安培定则知感应电流的磁场垂直纸面向里，由楞次定律中的“增反减同”可知，可能是方向垂直纸面向里的磁场正在减弱或是方向垂直纸面向外的磁场正在增强，正确选项应为B、C.

3.（楞次定律的应用）如图6所示，在水平面上有一个闭合的线圈，将一根条形磁铁从线圈的上方插入线圈中，在磁铁进入线圈的过程中，线圈中会产生感应电流，磁铁会受到线圈中电流的作用力，若从线圈上方俯视，关于感应电流和作用力的方向，以下判断正确的是（　　）

图6

A．若磁铁的N极向下插入，线圈中产生顺时针方向的感应电流

B．若磁铁的S极向下插入，线圈中产生顺时针方向的感应电流

C．无论N极向下插入还是S极向下插入，磁铁都受到向下的引力

D．无论N极向下插入还是S极向下插入，磁铁都受到向上的斥力

解析　若磁铁的N极向下插入，穿过线圈的磁通量增加，磁场方向向下，根据楞次定律可知，感应电流的磁场方向向上，由右手螺旋定则知，线圈中产生逆时针方向的感应电流，故A错误；

若磁铁的S极向下插入，穿过线圈的磁通量增加，磁场方向向上，根据楞次定律可知，感应电流的磁场方向向下，由右手螺旋定则知，线圈中产生顺时针方向的感应电流，故B正确；

通电线圈的磁场与条形磁铁相似，根据安培定则判断可知，当N极向下插入时，线圈上端相当于N极，当S极向下插入时，线圈上端相当于S极，存在斥力，故C错误，D正确．导体与磁体的作用力也可以根据楞次定律的另一种表述判断：

感应电流的磁场总要阻碍导体与磁体间的相对运动，无论N极向下插入还是S极向下插入，磁体与线圈的相对位置都在减小，故磁体与线圈之间存在斥力．

4.（右手定则的应用）如图7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．现在将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中感应电流的方向和它所受安培力的方向的说法正确的是（　　）

图7

A．感应电流方向是N→M

B．感应电流方向是M→N

C．安培力水平向左

D．安培力水平向右

答案　AC

解析　由右手定则知，MN中感应电流方向是N→M，再由左手定则可知，MN所受安培力的方向垂直导体棒水平向左，故选A、C.

题组一　对楞次定律的理解

1．关于感应电流，以下说法中正确的是（　　）

A．感应电流的方向总是与原电流的方向相反

B．感应电流的方向总是与原电流的方向相同

C．感应电流的磁场总是阻碍闭合电路内原磁场的磁通量的变化

D．感应电流的磁场总是与原线圈内的磁场方向相反

答案　C

解析　由楞次定律可知，感应电流的磁场总是阻碍闭合电路内部原磁场的磁通量的变化，故C正确；

如果原磁场中的磁通量是增大的，则感应电流的磁场方向就与它相反，来消弱它的增大，如果原磁场中的磁通量是减小的，则感应电流的磁场方向就与它相同，来阻碍它的减小，故A、B、D错误．

2．根据楞次定律可知，感应电流的磁场一定是（　　）

A．与引起感应电流的磁场反向

B．阻止引起感应电流的磁通量的变化

C．阻碍引起感应电流的磁通量的变化

D．使电路磁通量为零

解析　由楞次定律可知，感应电流的磁场总是阻碍引起它的原磁通量的变化，具体来说就是“增反减同”，因此C正确．

题组二　楞次定律的应用

3．如图是验证愣次定律实验的示意图，竖直放置的线圈固定不动，将磁铁从线圈上方插入或拔出，线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流，各图中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况，其中表示正确的是（　　）

答案　CD

解析　先根据愣次定律“来拒去留”判断线圈的N极和S极．A中线圈上端应为N极，B中线圈上端应为N极，C中线圈上端应为S极，D中线圈上端应为S极，再根据安培定则确定感应电流的方向，A、B错误，C、D正确．

4.矩形导线框abcd与长直导线MN放在同一水平面上，ab边与MN平行，导线MN中通入如图1所示的电流，当MN中的电流增大时，下列说法正确的是（　　）

A．导线框abcd中没有感应电流

B．导线框abcd中有顺时针方向的感应电流

C．导线框所受的安培力的合力方向水平向左

D．导线框所受的安培力的合力方向水平向右

解析　直导线中通有向上增大的电流，根据安培定则知，通过线框的磁场方向垂直纸面向里，且增大，根据楞次定律知感应电流的方向为逆时针方向，故A、B错误．根据左手定则知，ab边所受安培力的方向水平向右，cd边所受安培力的方向水平向左，离导线越近，磁感应强度越大，所以ab边所受的安培力大于cd边所受的安培力，则线框所受的安培力的合力方向水平向右，故C错误，D正确．

5.如图2所示，匀强磁场垂直于圆形线圈指向纸里，a、b、c、d为圆形线圈上等距离的四点，现用外力作用在上述四点，将线圈拉成正方形．设线圈导线不可伸长，且线圈仍处于原先所在的平面内，则在线圈发生形变的过程中（　　）

A．线圈中将产生沿a→d→c→b方向的感应电流

B．线圈中将产生沿a→b→c→d方向的感应电流

C．线圈中产生感应电流的方向先是沿a→b→c→d方向，后是沿a→d→c→b方向

D．线圈中无感应电流产生

答案　B

解析　将线圈拉成正方形其面积减小，穿过线圈的磁通量减小，由楞次定律可判知线圈中产生顺时针方向的感应电流，B选项正确．

6.如图3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，当条形磁铁穿出螺线管时，闭合线圈中的磁通量减小，由楞次定律可知C正确．

7.如图4所示，AOC是光滑的金属轨道，AO沿竖直方向，OC沿水平方向，PQ是一根金属直杆立在轨道上，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P→Q

B．感应电流的方向先是由P→Q，后是由Q→P

C．PQ受磁场力的方向垂直于杆向左

D．PQ受磁场力的方向先垂直于杆向右，后垂直于杆向左

解析　在PQ杆滑动的过程中，杆与导轨所围成的三角形面积先增大后减小，三角形POQ内的磁通量先增大后减小，由楞次定律可判断B项对，A项错．再由PQ中电流方向及左手定则可判断C、D项错误．

8.如图5所示，金属线框与直导线AB在同一平面内，直导线中通有电流I，将线框由位置1拉至位置2的过程中，线框中感应电流的方向是（　　）

A．先顺时针，后逆时针，再顺时针

B．始终顺时针

C．先逆时针，后顺时针，再逆时针

D．始终逆时针

解析　在靠近直导线直到处于中间位置的过程中，磁通量先增大后减小，原磁场方向垂直纸面向里，感应电流的磁场方向应先垂直纸面向外后垂直纸面向里，由右手螺旋定则可判断电流方向为先逆时针后顺时针，同理当处于中间位置到线框全穿过直导线的过程中，感应电流方向为顺时针，当远离导线的过程中，感应电流方向为逆时针，故选C.

9.如图6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，方向是先沿a→b→c→d→a方向后沿d→c→b→a→d方向

B．线框中有感应电流，方向是先沿d→c→b→a→d方向后沿a→b→c→d→a方向

C．受磁场的作用，线框要发生转动

D．线框中始终没有感应电流

解析　由于线框从两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，因此不会受磁场的作用，故选项D正确．

题组三　右手定则的应用

10.如图7所示，匀强磁场与圆形导体环平面垂直，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　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方向，左侧的电流方向为顺时针方向，选D.

11.如图8所示，同一平面内的三条平行导线串有电阻R和r，导体棒PQ与三条导线接触良好，匀强磁场的方向垂直纸面向里．导体棒的电阻可忽略，当导体棒向左滑动时，下列说法正确的是（　　）

图8

A．流过R的电流方向为由d到c，流过r的电流方向为由b到a

B．流过R的电流方向为由c到d，流过r的电流方向为由b到a

C．流过R的电流方向为由d到c，流过r的电流方向为由a到b

D．流过R的电流方向为由c到d，流动r的电流方向为由a到b

解析　根据磁场方向和导体棒的运动方向，用右手定则可以判断出在PQ中产生的感应电动势的方向由P指向Q，即导体棒下端电势高、上端电势低，所以在接入R的闭合电路中，电流由c流向d，在接入r的闭合电路中，电流由b流向a.

12．如图9所示，一个金属圆盘安装在竖直的转动轴上，置于蹄形磁铁之间，两块铜片A、O分别与金属盘的边缘和转动轴接触．若使金属盘按图示方向（俯视为顺时针方向）转动起来，下列说法正确的是（　　）

图9

A．电阻R中有Q→R→P方向的感应电流

B．电阻R中有P→R→Q方向的感应电流

C．穿过圆盘的磁通量始终没有变化，电阻R中无感应电流

D．调换磁铁的N、S极同时改变金属盘的转动方向，R中感应电流的方向也会发生改变

解析　根据右手定则可判定R中有P→R→Q方向的感应电流，B正确，A、C错．流过R的感应电流方向不变，D错．

2019-2020年高中物理第1章第4节楞次定律课时作业教科版选修3-2

将右手手掌伸平，使大拇指与其余并拢四指垂直，并与手掌在同一个平面内，让磁感线垂直从手心进入，大拇指指向导体运动方向，这时四指所指的就是感应电流的方向．

2．楞次定律：

3．下列说法正确的是（　　）

A．感应电流的磁场方向总是与引起感应电流的磁场方向相反

B．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

C．楞次定律只能判定闭合回路中感应电流的方向

D．楞次定律可以判定不闭合的回路中感应电动势的方向

解析　本题的关键是理解楞次定律，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化．如果是因磁通量的减小而引起的感应电流，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大而引起的感应电流，则感应电流的磁场与引起感应电流的磁场方向相反，阻碍磁通量的增大，故A项错误，B项正确；

楞次定律既可以判定闭合回路中感应电流的方向，也可以判定电流的方向，还可以判定不闭合回路中感应电动势的方向．C项错误，D项正确．

4．如图1所示，一线圈用细杆悬于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，Ⅱ，Ⅲ时（位置Ⅱ正好是细杆竖直位置），线圈内的感应电流方向（顺着磁场方向看去）是（　　）

A．Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ位置均是顺时针方向

B．Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ位置均是逆时针方向

C．Ⅰ位置是顺时针方向，Ⅱ位置为零，Ⅲ位置是逆时针方向

D．Ⅰ位置是逆时针方向，Ⅱ位置为零，Ⅲ位置是顺时针方向

解析　本题关键是判定出Ⅰ，Ⅱ位置时磁通量的变化情况，线圈由初始位置向Ⅰ位置运动过程中，沿磁场方向的磁通量逐渐增大，根据楞次定律，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，从右向左穿过线圈，根据安培定则，Ⅰ位置时感应电流的方向（沿磁感线方向看去）是逆时针方向；

在Ⅱ位置时由左向右穿过线圈的磁通量最大，由Ⅱ位置向Ⅲ位置运动时，向右穿过线圈的磁通量减少，根据楞次定律，感应电流的磁场方向向右，阻碍它的减少，根据安培定则可判定Ⅲ位置的电流方向（沿磁感线方向看去）是顺时针方向，且知Ⅱ位置时感应电流为零．故选D.

5．如图2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→B

B.由B→A

C．无感应电流

D．无法确定

答案　AM，则通过R的电流为A→M，则通过R的电流为A→B.

【概念规律练】

知识点一　右手定则

1.如图表示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，导体ab上的感应电流方向为a→b的是（）

答案　Ab，B中电流由b→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.故选A.

点评　判别导体切割磁感线产生的感应电流方向时，采用右手定则更有针对性，当然用楞次定律也可以判别．

2．如图3所示，导线框abcd与通电直导线在同一平面内，直导线通有恒定电流并通过ad和bc的中点，当线框向右运动的瞬间，则（　　）

A．线框中有感应电流，且按顺时针方向

B．线框中有感应电流，且按逆时针方向

C．线框中有感应电流，但方向难以判断

D．由于穿过线框的磁通量为零，所以线框中没有感应电流

解析　此题可用两种方法求解，借此感受右手定则和楞次定律分别在哪种情况下更便捷．

方法一：

首先由安培定则判断通电直导线周围的磁场方向（如下图所示），因ab导线向右做切割磁感线运动，由右手定则判断感应电流由a→b,同理可判断cd导线中的感应电流方向由c→d,ad、bc两边不做切割磁感线运动，所以整个线框中的感应电流是逆时针方向的.

方法二：

首先由安培定则判断通电直导线周围的磁场方向（如右图所示），由对称性可知合磁通量Φ＝0；

其次当导线框向右运动时，穿过线框的磁通量增大（方向垂直向里），由楞次定律可知感应电流的磁场方向垂直纸面向外，最后由安培定则判断感应电流按逆时针方向，故B选项正确．

点评　右手定则在判断由于部分导体切割磁感线的感应电流方向时针对性强，若电路中非一部分导体做切割磁感线运动时，应用楞次定律更轻松一些．

知识点二　楞次定律的基本理解

3．如图4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　S，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，当磁极在圆形线圈正上方时，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．→S，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，当磁极在圆形线圈正上方时，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．

点评　应用楞次定律判断感应电流的一般步骤：

4．如图5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