高中物理人教版特色专题营第5讲楞次定律《讲义教师版》.docx

1、高中物理人教版特色专题营第5讲楞次定律讲义教师版第5讲 楞次定律 学习目标 1、能够深入理解楞次定律中阻碍的含义2、能够利用楞次定律解决感应电流方向问题 入门测 填空题练习1.（2021春永川区月考）如图所示，竖直放置的通电直导线旁有一个通电的环形线圈。当环面与直导线在同一平面内时，环形线圈被直导线排斥向右平移，由此可知环形线圈里电流的方向是_，直导线受到环形线圈的作用方向是_。【答案】逆时针方向，向左；【解析】题干解析:直导线中的电流方向由下向上，根据安培定则，导线右侧区域磁感应强度方向向内，环形线圈被直导线排斥向右平移，依据左手定则与右手螺旋定则，可知，环形线圈里电流的方向逆时针，依据牛顿

2、第三定律，可知，环形线圈被直导线排斥向右平移，那么直导线受到环形线圈的作用方向是向左，练习2.（2021黄浦区一模）如图，A、B两个线圈置于同一水平桌面上，从上往下看，A线圈通有顺时针方向的电流，则B线圈内的磁场方向为向_（选填“上”或“下”）；当A线圈电流增大时，B线圈会产生_（选填“顺”或“逆”）时针方向的感应电流。【答案】上，顺【解析】题干解析:根据安培定则可知，A中电流形成的磁场方向从上往下看向下，则B线圈内的磁场方向为向上；当A线圈电流增大时，B线圈磁通量向上增加，根据楞次定律可知，B中会产生顺时针方向的感应电流。练习3.（2021春伊州区校级期中）如图所示，金属圆环套在光滑的绝缘水

3、平杆上，左侧一条形磁铁，正在沿圆环轴心方向朝环运动。我们可以判断，圆环中形成的感应电流方向为_（从右往左看）（填“顺时针”或“逆时针”），环受安培力作用会向_（填“右”或“左”）运动。【答案】顺时针；右【解析】题干解析:原磁场方向向右，向右运动时，导致向右穿过圆环的磁通量要变大，根据楞次定律，则圆环会产生向左的感应磁场，即产生了顺时针方向的感应电流（从右往左看），在圆环上找一点，如图：根据左手定则：安培力F斜向前，在这个力的作用下，此点将顺时针转动（从右往左看）将这个力分解为水平向前的分力和指向圆心的分力，在这两个力的作用下，环将向右运动且有缩小的趋势，因此环受到安培力作用下会向右运动。 情境

4、导入 电磁学中也有惯性吗？知识精讲 探究电磁感应的产生条件 知识讲解 一、感应电流的产生1奥斯特实验的启迪1820年，奥斯特从实验中发现了电流的磁效应，启迪人们去探究是不是存在磁产生电2电磁感应现象的发现1831年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象，产生的电流叫做感应电流他把“磁生电”的现象分为五类：变化中的电流、变化中的磁场、运动中的恒定电流、运动中的磁铁、运动中的导线二、磁通量1定义：闭合导体回路的面积与垂直穿过它的磁感应强度的乘积叫磁通量，符号为.在数值上等于穿过投影面积的磁感线的条数2公式：=BS.其中S为回路平面在垂直磁场方向上的投影面积，也称为有效面积所以当回路平面与磁场方向之

5、间的夹角为时，磁通量=BSsin，如图所示3单位：韦伯，简称韦，符号Wb.4注意：磁通量是标量，但有正负之分一般来说，如果磁感线从线圈的正面穿入，线圈的磁通量就为“+”，磁感线从线圈的反面穿入，线圈的磁通量就为“”磁通量与线圈的匝数无关三、磁通量的变化量1当B不变，有效面积S变化时，=BS.2当B变化，S不变时，=BS.3B和S同时变化，则=21，但此时需注意方向四、感应电流产生的条件1探究导体棒在磁场中运动是否产生电流(如图所示)：实验操作实验现象(有无电流)分析论证导体棒静止无闭合电路包围的面积变化时，电路中有电流产生；包围的面积不变时，电路中无电流产生导体棒平行磁感线运动无导体棒切割磁感

6、线运动有 2探究磁铁在通电螺线管中运动是否产生电流(如图所示)：实验操作实验现象(有无电流)分析论证N极插入线圈有线圈中的磁场变化时，线圈中有感应电流；线圈中的磁场不变时，线圈中无感应电流N极停在线圈中无N极从线圈中抽出有S极插入线圈有S极停在线圈中无S极从线圈中抽出有3产生感应电流的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化4特例：闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动在利用“切割”来讨论和判断有无感应电流时，应该注意：（1）导体是否将磁感线“割断”，如果没有“割断”就不能说切割如图所示，甲、乙两图中，导体是真“切割”，而图丙中，导体没有切割磁感线是否仅是闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感

7、线运动，如图丁如果由切割不容易判断，则要回归到磁通量是否变化上去 例题精讲 探究电磁感应的产生条件 例1.如图所示，将水平金属导轨、可沿导轨移动的垂直导轨的金属棒放在磁场中，和电流表组成闭合电路，下列几种操作，电流表中有电流的是（）A导体棒在磁场中不动时B导体棒做切割磁感线运动时C导体棒连同金属导轨平行于磁感线运动时D以上操作都没有电流产生【答案】B【解析】题干解析:A、导体棒在磁场中不动时，磁通量没有变化，故没有电流产生，故A错误；B、导体棒做切割磁感线运动时，回路中磁通量发生变化，故可以产生感应电流，故B正确；C、导体棒连同金属导轨平行于磁感线运动时，回路中磁通量没有变化，故没有感应电流，

8、故C错误；D、因B正确，故D错误例2.矩形线框abcd的两边长分别为l1、l2，可绕它的一条对称轴OO转动，匀强磁场的磁感应强度为B，方向与OO垂直，如图所示，初位置时线框平面与B平行求：（1）初位置时穿过线框的磁通量0为多少？（2）当线框绕轴OO沿图示方向转过60时，磁通量为多少？这一过程中磁通量的变化量为多少？【答案】（1）0（2）Bl1l2Bl1l2【解析】题干解析:（1）线框在初始位置时，线框平面与磁场平行，有效面积为零，则0=0.（2）当线框绕轴OO沿图示方向转过60时，线框与B的夹角为60，则：=BSsin60=BS=Bl1l2=0=Bl1l2.例3.如图所示，框架的面积为S，匀强

9、磁场的磁感应强度为B试求：（1）框架平面与磁感应强度B垂直时，穿过框架平面的磁通量为多少？（2）若框架绕OO转过60，则穿过框架平面的磁通量为多少？（3）若从图示位置转过90，则穿过框架平面的磁通量的变化量为多少？（4）若从图示位置转过180，则穿过框架平面的磁通量的变化量为多少？【答案】（1）BS（2）BS（3）BS（4）2BS【解析】题干解析:例4.如图所示的线框，面积为S，处于磁感应强度为B的匀强磁场中，B的方向与线框平面成角，当线框转过90到如图所示的虚线位置时，试求：（1）初、末位置穿过线框的磁通量1和2；（2）磁通量的变化量.【答案】（1）BSsinBScos（2）BS(cos+s

10、in)【解析】题干解析:（1）解法一：在初始位置，把线框平面向垂直于磁场方向进行投影，可得垂直于磁场方向的面积为S=Ssin，所以1=BSsin.在末位置，把线框平面向垂直于磁场方向进行投影，可得垂直于磁场方向的面积为S=Scos.由于磁感线从反面穿入，所以2=BScos.解法二：如图所示，把磁感应强度B沿垂直于线框平面和平行于线框平面进行分解，得B上=Bsin，B左=Bcos所以1=B上S=BSsin，2=B左S=BScos.（2）开始时B与线框平面成角，穿过线框的磁通量1=BSsin；当线框按顺时针方向转动时，穿过线框的磁通量减小，当转动时，穿过线框的磁通量减小为零，继续转动至90时，磁感

11、线从另一面穿过，磁通量变为“负”值，2=BScos.所以，此过程中磁通量的变化量为例5.在研究电磁感应现象的实验中所用器材如图所示它们是电流表、直流电源、带铁芯的线圈A、线圈B、开关、滑动变阻器(用来控制电流以改变磁场强弱)试按实验的要求在实物图上连线(图中已连好一根导线)【答案】连接电路如图所示【解析】题干解析:例6.（2021秋杭州月考）下列物体周围不存在着磁场的是（）A地球B通电导线C磁化后的钢片D精致的带电金属球【答案】D【解析】题干解析:A、地球就是一个巨大的磁体，在它周围存在着磁场，即地磁场，B、通电导体周围也存在着磁场，即电流周围存在磁场C、钢条已被磁化时，在它周围会存在磁场，D

12、、带电金属球，周围存在电场，若果其没有运动，周围不会存在磁场本题选物体周围不存在着磁场的，例7.（2021春金华月考）如图所示，一根条形磁铁，左端为S极，右端为N极。下列表示从S极到N极磁性强弱变化情况的图象中正确的是（）ABCD【答案】C【解析】题干解析:A如图反应S极磁性最强，N极磁性最弱，故A错误；BD如图反应S极磁性最弱，N极磁性最强，故BD错误；C图中反应S和N两极磁性最强，中间磁性最弱，故C正确； 楞次定律 知识讲解 楞次定律 1、内容：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、适用情况：所有的电磁感应现象 3、右手定则 内容：伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都

13、与手掌在同一个平面内，让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导体运动的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向 适用情况：导体切割磁感线产生感应电流 4、深入理解（1）安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律应用于不同的现象：基本现象应用的定则或定律运动电荷、电流产生的磁场安培定则磁场对运动电荷、电流的作用（安培力）左手定则电磁感应部分导体做切割磁感线运动右手定则闭合电路磁通量变化楞次定律（2）右手定则与左手定则区别：抓住“因果关系”分析才能无误“因电而动”用左手，“力”字的最后一笔向左钩，可以联想到左手定则用来判断安培力.“因动而电”用右手；“电”字的最后一笔向向右钩，可以联想到右手定则用来判断感

14、应电流方向.（3）楞次定律中的因果关联楞次定律所揭示的电磁感应过程中有两个最基本的因果联系，一是感应磁场与原磁场磁通量变化之间的阻碍与被阻碍的关系，二是感应电流与感应磁场间的产生和被产生的关系.抓住“阻碍”和“产生”这两个因果关联点是应用楞次定律解决物理问题的关键.（4）运用楞次定律处理问题的思路判断感应电流方向类问题的思路运用楞次定律判定感应电流方向的基本思路可归结为：“一原、二感、三电流”，即为：明确原磁场：弄清原磁场的方向及磁通量的变化情况.确定感应磁场：即根据楞次定律中的阻碍原则，结合原磁场磁通量变化情况，确定出感应电流产生的感应磁场的方向：原磁通量增加，则感应磁场与原磁场方向相反；原

15、磁通量减少，则感应磁场与原磁场方向相同“增反减同”.判定电流方向：即根据感应磁场的方向，运用安培定则判断出感应电流方向. （4）楞次定律中“阻碍”的含义楞次定律中“阻碍”的含义可以推广为：感应电流的效果总是阻碍引起感应电流的原因。列表说明如下： 例题精讲 楞次定律 例1.（2021春平潭县校级月考）如图所示，通电直导线与线圈abcd在同一平面内，且通电直导线电流方向竖直向上，则（）A线圈向右平动时，感应电流沿adcb方向B线圈竖直向下平动，则无感应电流C线圈以ab边为轴转动，则无感应电流D线圈沿垂直纸面方向远离导线，则产生的感应电流沿abcd方向【答案】BD【解析】题干解析:A、若线圈向右平动

16、，穿过线圈的磁通量减少，根据楞次定律可知，感应电流方向是abcd，故A错误；B、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，故B正确；C、当线圈从图示位置以ab边为轴转动时，穿过线圈的磁场发生变化，根据楞次定律可知，会产生感应电流，故C错误；D、当线圈沿垂直纸面方向远离导线时，穿过线圈的磁场减小，根据楞次定律可知，产生感应电流为顺时针方向，即沿abcd方向，故D正确；例2.（2021春东湖区校级期中）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（）AN极从上向下靠近线圈时，将受到线圈的排斥力BS极从上向下远离线圈时，将受到线圈的排斥力C通过电流

17、表的感应电流方向是先ab，后baD通过电流表的感应电流方向是先ba，后ab【答案】AD【解析】题干解析:A、根据楞次定律可知，当N极从上向下靠近线圈时，线圈内产生的感应电流的对条形磁铁的运动有阻碍作用，可知条形磁铁将受到线圈的排斥力，故A正确，B、根据楞次定律可知，当S极从上向下远离线圈时，线圈内产生的感应电流的对条形磁铁的运动有阻碍作用，可知条形磁铁将受到线圈的吸引力，故B错误；CD、当条形磁铁沿固定线圈的中轴线自上至下经过固定线圈时，穿过线圈的磁通量向下，且先增加后减小，根据楞次定律，感应电流的磁场总是阻碍磁通量的变化，故感应电流的磁场先向上后向下，故感应电流先逆时针后顺时针（俯视），即先

18、bGa，后aGb，故C错误，D正确。例3.（2021春定远县月考）磁悬浮高速列车在我国上海已投入正式运行。如图所示就是磁悬浮的原理，图中A是圆柱形磁铁，B是用高温超导材料制成的超导圆环。将超导圆环B水平放在磁铁A上，它就能在磁力的作用下悬浮在磁铁A的上方空中，则（）A在B放入磁场的过程中，B中将产生感应电流；当稳定后，感应电流消失B在B放入磁场的过程中，B中将产生感应电流；当稳定后，感应电流仍存在C若A的N极朝上，B中感应电流的方向为顺时针方向D若A的N极朝上，B中感应电流的方向为逆时针方向【答案】BC【解析】题干解析:AB、在B放入磁场的过程中，根据楞次定律不难判断出B中会产生感应电流，而因

19、为B是超导体没有电阻，故即使B稳定后电磁感应现象消失B中的电流也不会消失，故A错误，B正确；CD、根据楞次定律可知，如A的N极朝上，放入线圈时，线圈中的磁通量向上增大，则感应电流的磁场应向下，B中感应电流方向从上向下看应为顺时针，故C正确，D错误；例4.（2021春浦东新区校级期中）验证“楞次定律实验”采用的主要方法是通过_（填“归纳总结”、“理想模型”、“假设推理”）得出结论：感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的_。【答案】归纳总结，原磁场磁通量的变化【解析】题干解析:验证“楞次定律实验”采用的主要方法是通过归纳总结得出结论；感应电流的磁场，而是阻碍引起感应电流原磁场磁通量的变化，不是阻碍

20、原磁场的变化；例5.（2021春博望区校级期中）如图所示，线圈丙端与电阻相连构成闭合回路，在线圈上方有一坚直放置的条形磁铁，磁铁的S极朝下。在将磁铁的S极插入线圈的过程中，通过电阻的感应电流的方向为_（ab，ba）线圈与磁铁相互_（“吸引”、“排斥”）。【答案】ba；排斥【解析】题干解析:当磁铁向下运动时，穿过线圈的磁通量变大，原磁场方向向上，所以感应磁场方向向下，根据右手螺旋定则，拇指表示感应磁场的方向，四指弯曲的方向表示感应电流的方向，即通过电阻的电流方向为ba。根据楞次定律“来拒去留”可判断线圈对磁铁的作用是阻碍作用，故磁铁与线圈相互排斥。综上所述：线圈中感应电流的方向为电阻的电流方向为

21、ba，磁铁与线圈相互排斥。例6.（2021春伊州区校级期中）如图所示，金属圆环套在光滑的绝缘水平杆上，左侧一条形磁铁，正在沿圆环轴心方向朝环运动。我们可以判断，圆环中形成的感应电流方向为_（从右往左看）（填“顺时针”或“逆时针”），环受安培力作用会向_（填“右”或“左”）运动。【答案】顺时针；右【解析】题干解析:原磁场方向向右，向右运动时，导致向右穿过圆环的磁通量要变大，根据楞次定律，则圆环会产生向左的感应磁场，即产生了顺时针方向的感应电流（从右往左看），在圆环上找一点，如图：根据左手定则：安培力F斜向前，在这个力的作用下，此点将顺时针转动（从右往左看）将这个力分解为水平向前的分力和指向圆心的

22、分力，在这两个力的作用下，环将向右运动且有缩小的趋势，因此环受到安培力作用下会向右运动。 当堂练习 多选题练习1.（2021揭阳一模）如图所示，一根长导线弯曲成“”形，通以直流电I，正中间用绝缘线悬挂一金属环C，环与导线处于同一竖直平面内。在电流I增大的过程中，下列判断正确的是（）A金属环中无感应电流产生B金属环中有逆时针方向的感应电流C悬挂金属环C的竖直线的拉力大于环的重力D悬挂金属环C的竖直线的拉力小于环的重力【答案】BC【解析】题干解析:AB、根据安培定则知，弯曲成“”导线中电流的磁场方向为：垂直纸面向里，且大小增加，由楞次定律可知，感应电流的方向为逆时针，故A错误，B正确；CD、根据左

23、手定则可知，安培力的方向指向圆心，由于弯曲成是“”导线，所以金属环下边圆弧没有安培力，因此导致挂环的拉力大于环的重力，但环仍处于静止状态，故C正确，D错误，练习2.（2021春东湖区校级期中）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（）AN极从上向下靠近线圈时，将受到线圈的排斥力BS极从上向下远离线圈时，将受到线圈的排斥力C通过电流表的感应电流方向是先ab，后baD通过电流表的感应电流方向是先ba，后ab【答案】AD【解析】题干解析:A、根据楞次定律可知，当N极从上向下靠近线圈时，线圈内产生的感应电流的对条形磁铁的运动有阻碍作用，可知条形磁铁将受到线圈的

24、排斥力，故A正确，B、根据楞次定律可知，当S极从上向下远离线圈时，线圈内产生的感应电流的对条形磁铁的运动有阻碍作用，可知条形磁铁将受到线圈的吸引力，故B错误；CD、当条形磁铁沿固定线圈的中轴线自上至下经过固定线圈时，穿过线圈的磁通量向下，且先增加后减小，根据楞次定律，感应电流的磁场总是阻碍磁通量的变化，故感应电流的磁场先向上后向下，故感应电流先逆时针后顺时针（俯视），即先bGa，后aGb，故C错误，D正确。练习3.（2021春定远县月考）磁悬浮高速列车在我国上海已投入正式运行。如图所示就是磁悬浮的原理，图中A是圆柱形磁铁，B是用高温超导材料制成的超导圆环。将超导圆环B水平放在磁铁A上，它就能在

25、磁力的作用下悬浮在磁铁A的上方空中，则（）A在B放入磁场的过程中，B中将产生感应电流；当稳定后，感应电流消失B在B放入磁场的过程中，B中将产生感应电流；当稳定后，感应电流仍存在C若A的N极朝上，B中感应电流的方向为顺时针方向D若A的N极朝上，B中感应电流的方向为逆时针方向【答案】BC【解析】题干解析:AB、在B放入磁场的过程中，根据楞次定律不难判断出B中会产生感应电流，而因为B是超导体没有电阻，故即使B稳定后电磁感应现象消失B中的电流也不会消失，故A错误，B正确；CD、根据楞次定律可知，如A的N极朝上，放入线圈时，线圈中的磁通量向上增大，则感应电流的磁场应向下，B中感应电流方向从上向下看应为顺

26、时针，故C正确，D错误；填空题练习1.（2021春浦东新区校级期中）验证“楞次定律实验”采用的主要方法是通过_（填“归纳总结”、“理想模型”、“假设推理”）得出结论：感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的_。【答案】归纳总结，原磁场磁通量的变化【解析】题干解析:验证“楞次定律实验”采用的主要方法是通过归纳总结得出结论；感应电流的磁场，而是阻碍引起感应电流原磁场磁通量的变化，不是阻碍原磁场的变化；练习2.（2021春博望区校级期中）如图所示，线圈丙端与电阻相连构成闭合回路，在线圈上方有一坚直放置的条形磁铁，磁铁的S极朝下。在将磁铁的S极插入线圈的过程中，通过电阻的感应电流的方向为_（ab，ba）

27、线圈与磁铁相互_（“吸引”、“排斥”）。【答案】ba；排斥【解析】题干解析:当磁铁向下运动时，穿过线圈的磁通量变大，原磁场方向向上，所以感应磁场方向向下，根据右手螺旋定则，拇指表示感应磁场的方向，四指弯曲的方向表示感应电流的方向，即通过电阻的电流方向为ba。根据楞次定律“来拒去留”可判断线圈对磁铁的作用是阻碍作用，故磁铁与线圈相互排斥。综上所述：线圈中感应电流的方向为电阻的电流方向为ba，磁铁与线圈相互排斥。 当堂总结 出门测 多选题练习1.（2021海淀区模拟）法拉第最初发现电磁感应现象的实验如图所示。软铁环上绕有M、N两个线圈，当M线圈电路中的开关断开的瞬间，以下说法正确的是（）A线圈N中

28、的磁通量正在增加B线圈N中的磁通量正在减少C通过电流表G的电流方向为abD通过电流表G的电流方向为ba【答案】BC【解析】题干解析:根据安培定则可知，原线圈产生的磁场是按顺时针方向通过原副线圈的，当M线圈电路中的开关断开的瞬间，M线圈磁通量减少，而变压器原副线圈的磁通量的变化是相同的，则线圈N中的磁通量也在向下减少，根据楞次定律知N中产生感应电流，感应电流磁场的方向向下，所以通过电流表G的电流方向为ab，故BC正确，AD错误；练习2.（2021春平潭县校级月考）如图所示，通电直导线与线圈abcd在同一平面内，且通电直导线电流方向竖直向上，则（）A线圈向右平动时，感应电流沿adcb方向B线圈竖直

29、向下平动，则无感应电流C线圈以ab边为轴转动，则无感应电流D线圈沿垂直纸面方向远离导线，则产生的感应电流沿abcd方向【答案】BD【解析】题干解析:A、若线圈向右平动，穿过线圈的磁通量减少，根据楞次定律可知，感应电流方向是abcd，故A错误；B、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，故B正确；C、当线圈从图示位置以ab边为轴转动时，穿过线圈的磁场发生变化，根据楞次定律可知，会产生感应电流，故C错误；D、当线圈沿垂直纸面方向远离导线时，穿过线圈的磁场减小，根据楞次定律可知，产生感应电流为顺时针方向，即沿abcd方向，故D正确；练习3.（2021春东湖区校级期中）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（）AN极从上向下靠近线圈时，将受到线圈的排斥力BS极从上向下远离线圈