高中物理选修32同步第四章 3楞次定律文档格式.docx

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一、对楞次定律的理解

1.实验：

探究影响感应电流方向的因素

根据如图2甲、乙、丙、丁所示进行实验操作，并填好实验现象.

图2

甲

乙

丙

丁

条形磁铁运动的情况

N极向下插入线圈

S极向下插入线圈

N极向上拔出线圈

S极向上拔出线圈

原磁场方向（“向上”或“向下”）

穿过线圈的磁通量变化情况（“增加”或“减少”）

感应电流的方向（在螺线管上方俯视）

逆时针

顺时针

感应电流的磁场方向（“向上”或“向下”）

原磁场与感应电流磁场的方向关系

请根据上表所填内容理解：

甲、乙两种情况下，磁通量都________，感应电流的磁场方向与原磁场方向________；

丙、丁两种情况下，磁通量都________，感应电流的磁场方向与原磁场方向________.

答案　向下　向上　向下　向上　增加　增加　减少　减少　向上　向下　向下　向上　相反　相反　相同　相同　增加　相反　减少　相同

2.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）楞次定律中“阻碍”的含义

①“阻碍”的理解

谁阻碍——感应电流产生的磁场.

阻碍谁——阻碍引起感应电流的磁通量的变化.

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；

当原磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同.

阻碍效果——阻碍并不是阻止，结果增加的还是增加，减少的还是减少.

②“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.

例1　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.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跟原磁场反向，阻碍原磁场的变化

答案　A

解析　感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，选项A正确；

阻碍并不是阻止，只起延缓的作用，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；

当原磁通量增加时感应电流的磁场跟原磁场反向，当原磁通量减少时感应电流的磁场跟原磁场同向，选项D错误.

二、楞次定律的应用

楞次定律应用四步曲

（1）确定原磁场方向；

（2）判定产生感应电流的磁通量如何变化（增加还是减少）；

（3）根据楞次定律确定感应电流的磁场方向（增反减同）；

（4）判定感应电流的方向.

该步骤也可以简单地描述为“一原二变三感四螺旋”，一原——确定原磁场的方向；

二变——确定磁通量是增加还是减少；

三感——判断感应电流的磁场方向；

四螺旋——用右手螺旋定则判断感应电流的方向.

例2　（多选）如图3所示，闭合金属圆环沿垂直于磁场方向放置在有界匀强磁场中，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.将圆环左右拉动，当环全部处在磁场中运动时，圆环中无感应电流

答案　BD

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，应用右手螺旋定则可以判断出感应电流的方向是顺时针方向的，选项B正确，A、C错误；

当圆环全部处在磁场中运动时，穿过圆环的磁通量没有改变，该种情况无感应电流，D正确.

例3　（2017·

宿迁市高二下期末）如图4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（　　）

图4

A.始终有感应电流自a向b流过电流表

B.始终有感应电流自b向a流过电流表

C.先有a→→b方向的感应电流，后有b→→a方向的感应电流

D.将不会产生感应电流

答案　C

解析　当条形磁铁进入闭合螺线管时，通过闭合螺线管的磁通量增加，产生感应电流方向为a→→b；

当条形磁铁穿出螺线管时，通过闭合螺线管的磁通量减少，产生感应电流方向为b→→a，选项C正确.

[学科素养]　楞次定律既适用于闭合电路的一部分导体切割磁感线产生的感应电流方向的判断，又适用于因磁场变化在闭合电路中产生的感应电流方向的判断，通过例2、例3中楞次定律的应用，使学生熟练掌握运用楞次定律处理问题的步骤，很好地体现了“科学思维”的学科素养.

三、右手定则的理解和应用

如图所示，导体棒ab向右做切割磁感线运动.

（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的方向三者之间什么关系？

根据课本P13右手定则，自己试着做一做.

答案　

（1）感应电流的方向a→d→c→b→a.

（2）满足右手定则.

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.

例4　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　在导体ab上，A中电流方向为a→b，B、C、D中电流方向为b→a，故选A.

1.（楞次定律的理解）在电磁感应现象中，下列说法正确的是（　　）

A.感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流原磁场的磁通量的变化

B.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

C.感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流原磁场的磁通量

D.感应电流的磁场阻止了引起感应电流原磁场磁通量的变化

解析　根据楞次定律，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流原磁场的磁通量的变化，选项A正确，C错误；

当原磁场增强时，感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向相反，当原磁场减弱时，感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向相同，选项B错误；

感应电流的磁场阻碍引起感应电流原磁场磁通量的变化，但不是阻止，选项D错误.

2.（楞次定律的应用）如图5所示，一水平放置的圆形通电线圈1固定，另一较小的圆形线圈2从线圈1的正上方下落，在下落过程中，两线圈平面始终保持平行且共轴，则线圈2从线圈1的正上方下落至正下方的全过程中，从上往下看，线圈2中（　　）

图5

A.无感应电流

B.有顺时针方向的感应电流

C.有先顺时针后逆时针方向的感应电流

D.有先逆时针后顺时针方向的感应电流

解析　根据安培定则判断可知，线圈1产生的磁场方向向上.当线圈2靠近线圈1时，穿过线圈2的磁通量增加，根据楞次定律可知，线圈2中产生顺时针方向的感应电流；

当线圈2远离线圈1时，穿过线圈2的磁通量减小，根据楞次定律可知，线圈2中产生逆时针方向的感应电流.所以线圈2中感应电流的方向先是顺时针后是逆时针，故选项C正确.

3.（楞次定律的应用）小管同学为了探究感应电流的方向与什么因素有关，他把一灵敏电流计与一个线圈相连构成闭合电路，然后将条形磁铁插入或拔出线圈，如图6所示.其中线圈中所标箭头方向为感应电流方向.则下列判断正确的是（　　）

图6

A.甲图磁铁正在向下运动

B.乙图磁铁正在向上运动

C.丙图磁铁正在向上运动

D.丁图磁铁正在向上运动

答案　D

解析　根据线圈中感应电流的方向，由右手螺旋定则可知，甲和丙中的线圈上端为感应电流磁场的S极，乙和丁中的线圈上端为N极，由楞次定律的“阻碍”含义知，甲和丁图中磁铁正在向上运动，乙和丙图中磁铁正在向下运动，故选项A、B、C错误，D正确.

4.（右手定则的应用）（多选）闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，如图所示，能正确表示磁感应强度B的方向、导体运动速度方向与产生的感应电流方向间关系的是（　　）

答案　BC

解析　A图中导体不切割磁感线，导体中无电流；

由右手定则可以判断B、C正确；

D图中感应电流方向应垂直纸面向外.

考点一　楞次定律的理解

1.（多选）关于感应电流，下列说法正确的是（　　）

A.根据楞次定律知，感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁通量

B.感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化

C.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

D.当导体切割磁感线运动时，必须用安培定则确定感应电流的方向

考点二　楞次定律的应用

2.（多选）如图1所示，通电直导线L和平行直导线放置的闭合导体框abcd，当通电导线L运动时（不与导体框接触且始终在导体框的左侧），以下说法正确的是（　　）

A.当导线L向左平移时，导体框abcd中感应电流的方向为abcda

B.当导线L向左平移时，导体框abcd中感应电流的方向为adcba

C.当导线L向右平移时，导体框abcd中感应电流的方向为abcda

D.当导线L向右平移时，导体框abcd中感应电流的方向为adcba

答案　AD

3.电阻R、电容器C与一线圈连成闭合电路，条形磁铁位于线圈的正上方，N极朝下，如图2所示.在使磁铁N极远离线圈上端的过程中，流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是（　　）

A.从b到a，下极板带正电

B.从a到b，下极板带正电

C.从b到a，上极板带正电

D.从a到b，上极板带正电

4.（多选）如图3所示，有界匀强磁场竖直向下穿过光滑的水平桌面，一椭圆形导体框平放在桌面上.使导体框从左边进入磁场，从右边穿出磁场.下列说法正确的是（　　）

A.导体框进入磁场过程中，感应电流的方向为顺时针方向

B.导体框离开磁场过程中，感应电流的方向为顺时针方向

C.导体框全部在磁场中运动时，感应电流的方向为顺时针方向

D.导体框全部在磁场中运动时，无感应电流产生

解析　根据楞次定律，导体框进入磁场过程中，感应电流的方向为逆时针方向，导体框离开磁场过程中，感应电流的方向为顺时针方向，导体框全部在磁场中运动时，没有感应电流产生，故选项A、C错误，B、D正确.

5.如图4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，磁场的方向如图所示，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正好是细杆竖直时线圈所处的位置），线圈内的感应电流（顺着磁场方向看去）（　　）

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　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，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Ⅱ位置时感应电流为零，故D正确.

6.如图5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　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.

7.长直导线与矩形线框abcd处在同一平面中静止不动，如图6甲所示.长直导线中通以大小和方向都随时间做周期性变化的电流，I－t图象如图乙所示.规定沿长直导线方向向上的电流为正方向.关于0～T时间内矩形线框中感应电流的方向，下列说法正确的是（　　）

A.由顺时针方向变为逆时针方向

B.由逆时针方向变为顺时针方向

C.由顺时针方向变为逆时针方向，再变为顺时针方向

D.由逆时针方向变为顺时针方向，再变为逆时针方向

解析　0～

时间内，直导线中向上的电流增大，通过线框中的磁通量增大，线框中产生逆时针方向的感应电流.

～

时间内，直导线中向上的电流减小，通过线框中的磁通量减少，线框中产生顺时针方向的感应电流；

同样判断出

T时间内、

T～T时间内的感应电流方向分别为顺时针和逆时针，故选D.

8.如图7所示，两条互相平行的导线M、N中通有大小相等、方向相同的电流，矩形导线框abcd和两条导线在同一平面内且ad边与导线M平行，线框沿着与两导线垂直的方向自右向左在两导线间匀速移动，则在移动过程中，线框中的感应电流的方向为（　　）

图7

A.先顺时针后逆时针

B.先逆时针后顺时针

C.一直是逆时针

D.一直是顺时针

9.（2018·

福州市高二检测）通电长直导线中有恒定电流I，方向竖直向上，矩形线框与直导线在同一竖直面内，现要使线框中产生如图8所示方向的感应电流，则应使线框（　　）

图8

A.稍向左平移

B.稍向右平移

C.稍向上平移

D.以直导线为轴匀速转动

答案　B

解析　由楞次定律可知，线框左移，磁通量增加，感应电流的方向与题图所示方向相反；

选项C、D磁通量不变，无感应电流产生.故选项B正确.

考点三　右手定则的应用

10.如图9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，则下列说法中正确的是（　　）

图9

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　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，A、C错，B对.同理电流表A2中的电流方向由C→D，D错.

11.如图10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（　　）

图10

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上的感应电流由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，选D.

12.如图11所示，MN、PQ为同一水平面的两平行光滑导轨，导轨间有垂直于导轨平面的磁场（图中未画出），导体ab、cd与导轨有良好的接触并能自由滑动，当导体ab沿导轨向右滑动时，则（　　）

图11

A.cd向右滑　B.cd不动　C.cd向左滑D.无法确定

13.（2017·

盐城市高二第二学期期末）1831年10月28日，法拉第在一次会议上展示了他发明的圆盘发电机，它是利用电磁感应的原理制成的，是人类历史上的第一台发电机.图示是这个圆盘发电机的示意图：

铜盘安装在水平的铜轴上，铜片甲、乙分别与转动轴、铜盘边缘接触.下列四幅图中的图A、B中磁场方向与铜盘平行；

图C、D中磁场方向与铜盘垂直，C图中磁场区域仅在甲、丙之间，D图中磁场区域仅在甲、乙之间.从右向左看铜盘以相同的角速度逆时针方向转动，电阻R上有电流且方向沿纸面向上的是（　　）

解析　A、B图中圆盘与磁场方向平行不切割磁感线，故没有感应电流产生，A、B错误；

C图中，从右向左看，铜盘逆时针转动时，由右手定则可知，铜盘内感应电流的方向由乙流向甲，所以电阻R上的电流方向沿纸面向下，C错误.D图中，根据右手定则可知，铜盘内感应电流的方向从甲到乙，流经R的电流方向沿纸面向上，D正确.

14.（多选）如图12所示，导体棒AB、CD可在水平光滑轨道上自由滑动，下列说法正确的是（　　）

图12

A.将导体棒CD固定，当导体棒AB向左移动时，AB中感应电流的方向为A到B

B.将导体棒CD固定，当AB向右移动时，AB中感应电流的方向为A到B

C.将导体棒AB固定，当CD向左移动时，AB中感应电流的方向为A到B

D.将导体棒AB固定，当CD向右移动时，AB中感应电流的方向为A到B

答案　AC

解析　由右手定则可判断，当AB向左运动时，AB中感应电流方向为A→B；

当AB向右运动时，AB中感应电流方向为B→A，A正确，B错误；

当CD向左运动时，CD中的感应电流方向为C→D，AB中的感应电流方向为A→B；

当CD向右移动时，AB中感应电流方向为B→A，C正确，D错误.