2021-2022物理教科版3-2學案 第一章 4 楞 次 定 律

學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGE20-版權所有@高考資源網學必求其心得，業(yè)必貴于專精4。楞次定律必備知識·自主學習一、右手定則如圖所示實驗中，導體棒運動,電流計指針一定偏轉嗎?舉例說明怎樣運動電流計指針不偏轉.提示：不一定.當導體棒沿上下運動時，電流計指針不偏轉.1。使用方法:將右手手掌伸平，使大拇指與其余并攏的四指垂直，并與手掌在同一平面內，讓磁感線從手心穿入,大拇指指向導體運動方向,這時四指的指向就是感應電流的方向，也就是感應電動勢的方向.2。適用范圍:適用于閉合電路部分導體切割磁感線產生感應電流的情況。二、楞次定律在如圖的實驗中,磁鐵向上、向下運動，穿過線圈的磁通量如何變化?提示:向上運動,磁通量減少;向下運動,磁通量增多。1。分析：（1)線圈內磁通量增加時的情況:(表內選填“向上”或“向下”）圖序磁場方向感應電流的方向（俯視）感應電流的磁場方向A向下逆時針向上B向上逆時針向上(2）線圈內磁通量減少時的情況:(表內選填“向上”或“向下”）圖序磁場方向感應電流的方向（俯視）感應電流的磁場方向C向上順時針向下D向下順時針向下2.實驗結論:（1）當線圈內磁通量增加時,感應電流的磁場與原磁場方向相反。（2）當線圈內磁通量減少時,感應電流的磁場與原磁場方向相同。3。楞次定律及其應用：(1）內容:感應電流具有這樣的方向，即感應電流的磁場總是要阻礙引起感應電流的磁通量的變化。(2）應用楞次定律的一般步驟:①分辨引起電磁感應的原磁場B0的方向。②確定B0通過閉合回路磁通量的增減。③根據楞次定律，確定感應電流的磁場B′方向。④用安培定則判斷能夠形成上述磁場B′的感應電流的方向。關鍵能力·合作學習知識點一應用楞次定律判定感應電流的方向1.“阻礙”的理解:問題結論誰阻礙誰是感應電流的磁通量阻礙引起感應電流的磁場(原磁場）的磁通量的變化為何阻礙(原)磁場的磁通量發(fā)生了變化阻礙什么阻礙的是磁通量的變化，而不是阻礙磁通量本身如何阻礙當原磁場磁通量增加時,感應電流的磁場方向與原磁場的方向相反；當原磁場磁通量減少時，感應電流的磁場方向與原磁場的方向相同，即“增反減同”結果如何阻礙并不是阻止,只是延緩了磁通量的變化，這種變化將繼續(xù)進行,最終結果不受影響2.“阻礙"的表現形式:楞次定律中的“阻礙”作用,正是能的轉化和守恒定律的反映，在克服“阻礙"的過程中,其他形式的能轉化為電能，常見的情況有以下四種：(1)阻礙原磁通量的變化（增反減同）。(2）阻礙導體的相對運動(來拒去留）。(3)通過改變線圈面積來“反抗"(擴大或縮小).(4)阻礙自身電流的變化（自感現象將在后面學習到)。(1）“阻礙”和“阻止”的意思一樣嗎？為什么?提示：不一樣?！白璧K”沒有“停止"的意思,只是使原來的變化變慢了。例如，阻礙磁通量的增加,磁通量仍在增加,只不過增加得慢了。（2）“阻礙”意味著“相反”嗎?提示：不一定.要根據磁通量的變化情況判斷,即“增反減同”.【典例】（2020·安慶高二檢測)如圖甲所示,在一空心螺線管內部中點處放置一小銅環(huán)；如圖乙所示,在一空心螺線管外部放置一大銅環(huán),電路接通瞬間，下列說法正確的是 （）A.從左往右看，兩個銅環(huán)中部都有順時針方向感應電流B.從左往右看，小銅環(huán)有順時針方向感應電流，大銅環(huán)中有逆時針方向感應電流C。兩個銅環(huán)都有收縮趨勢D。小銅環(huán)有擴張趨勢【解析】選A.圖甲和圖乙中當開關S閉合時,螺線管的磁感線分布為內部從右向左,外部從左向右。因此甲圖中的銅環(huán)在開關閉合瞬間有向左的磁通量，由楞次定律可知會產生順時針的電流來阻礙磁通量的增加;同時銅環(huán)有收縮的趨勢阻礙磁通量的增大;而乙圖中的銅環(huán)的磁通量為螺線管內部的向左的磁通量減去外部向右的磁通量的凈磁通,因此銅環(huán)越大磁通量越小，銅環(huán)越小磁通量越大,因此由楞次定律可知乙圖銅環(huán)產生順時針的電流,銅環(huán)有擴張的趨勢，故A正確,B、C、D錯誤?！八牟椒ā迸卸ǜ袘娏鞯姆较?。（多選)(2020·青島高二檢測）如圖，在水平光滑桌面上，兩相同的矩形剛性小線圈分別疊放在固定的絕緣矩形金屬框的左、右兩邊上,且每個小線圈都各有一半面積在金屬框內，在金屬框接通逆時針方向電流的瞬間 (）A.兩小線圈會有相互靠攏的趨勢B。兩小線圈會有相互遠離的趨勢C.兩小線圈中感應電流都沿順時針方向D。左邊小線圈中感應電流沿順時針方向,右邊小線圈中感應電流沿逆時針方向【解析】選B、C。根據右手螺旋定則可知,通電導線瞬間，對于左金屬框,因矩形金屬框內部的磁場比外部強,所以左邊小線圈有向外的磁通量,且增大;同理，右邊金屬框也一樣,因此左、右小線圈的磁通量均增大,根據楞次定律可知，兩線圈的感應電流方向都是順時針方向,再由同向電流相互吸引,異向電流相互排斥（安培定則和左手定則），知兩線圈的運動情況是相互遠離.故B、C正確,A、D錯誤。故選B、C。2.(2017·全國卷Ⅲ）如圖，在方向垂直于紙面向里的勻強磁場中有一U形金屬導軌，導軌平面與磁場垂直。金屬桿PQ置于導軌上并與導軌形成閉合回路PQRS，一圓環(huán)形金屬框T位于回路圍成的區(qū)域內,線框與導軌共面?，F讓金屬桿PQ突然向右運動,在運動開始的瞬間,關于感應電流的方向，下列說法正確的是 ()A.PQRS中沿順時針方向，T中沿逆時針方向B.PQRS中沿順時針方向,T中沿順時針方向C.PQRS中沿逆時針方向，T中沿逆時針方向D。PQRS中沿逆時針方向，T中沿順時針方向【解析】選D。因為PQ突然向右運動,由右手定則可知,PQRS中的感應電流方向為逆時針,穿過T中的磁通量減小,由楞次定律可知,T中的感應電流方向為順時針，故A、B、C錯誤，D正確?！炯庸逃柧殹?.如圖所示，一均勻的扁平條形磁鐵的軸線與圓形線圈在同一平面內，磁鐵中心與圓心重合，為了在磁鐵開始運動時線圈中能得到逆時針方向的感應電流,磁鐵的運動方式應是 ()A。N極向紙內,S極向紙外，使磁鐵繞O點轉動B.N極向紙外，S極向紙內，使磁鐵繞O點轉動C.磁鐵在線圈平面內順時針轉動D。磁鐵在線圈平面內逆時針轉動【解析】選A.當N極向紙內,S極向紙外轉動時,穿過線圈的磁場從無到有并向里，感應電流的磁場應向外，電流方向為逆時針，A選項正確;當N極向紙外,S極向紙內轉動時，穿過線圈的磁場向外并增加，感應電流方向為順時針，B選項錯誤;當磁鐵在線圈平面內繞O點轉動時,穿過線圈的磁通量始終為零,因而不產生感應電流，C、D選項錯誤。2。如圖所示,金屬環(huán)所在區(qū)域存在著勻強磁場,磁場方向垂直紙面向里。當磁感應強度逐漸增大時，內、外金屬環(huán)中感應電流的方向為 （)A。外環(huán)順時針、內環(huán)逆時針B。外環(huán)逆時針，內環(huán)順時針C。內、外環(huán)均為逆時針D。內、外環(huán)均為順時針【解析】選B。首先明確研究的回路由外環(huán)和內環(huán)共同組成,回路中包圍的磁場方向垂直紙面向里且內、外環(huán)之間的磁通量增加.由楞次定律可知兩環(huán)之間的感應電流的磁場方向與原磁場方向相反，垂直于紙面向外，再由安培定則判斷出感應電流的方向是：在外環(huán)沿逆時針方向，在內環(huán)沿順時針方向，故選項B正確。知識點二楞次定律、右手定則、左手定則1。楞次定律與右手定則的比較：比較內容楞次定律右手定則區(qū)別研究對象整個閉合回路閉合回路的一部分，即做切割磁感線運動的導體適用范圍各種電磁感應現象只適用于部分導體在磁場中做切割磁感線運動的情況應用用于磁感應強度B隨時間變化而產生的電磁感應現象用于導體切割磁感線產生的電磁感應現象聯系右手定則是楞次定律的特例2。右手定則與左手定則的比較：比較項目右手定則左手定則作用判斷感應電流方向判斷通電導體所受磁場力的方向已知條件已知導體運動方向和磁場方向已知電流方向和磁場方向圖例因果關系運動→電流電流→運動應用實例發(fā)電機電動機【典例】（多選）（2019·全國卷Ⅰ）空間存在一方向與紙面垂直、大小隨時間變化的勻強磁場,其邊界如圖（a）中虛線MN所示，一硬質細導線的電阻率為ρ、橫截面積為S，將該導線做成半徑為r的圓環(huán)固定在紙面內，圓心O在MN上。t=0時磁感應強度的方向如圖（a)所示，磁感應強度B隨時間t的變化關系如圖（b）所示,則在t=0到t=t1的時間間隔內 （）A。圓環(huán)所受安培力的方向始終不變B。圓環(huán)中的感應電流始終沿順時針方向C。圓環(huán)中的感應電流大小為QUOTED.圓環(huán)中的感應電動勢大小為QUOTE【解析】選B、C.在t=0到t=t0的時間間隔內,磁感應強度的方向垂直紙面向里且逐漸減弱，根據楞次定律可知圓環(huán)中的感應電流沿順時針方向,且圓環(huán)所受安培力的方向水平向左；在t=t0到t=t1的時間間隔內，磁感應強度的方向垂直紙面向外且逐漸增強，根據楞次定律可知圓環(huán)中的感應電流沿順時針方向，且圓環(huán)所受安培力的方向水平向右,故選項A錯誤,B正確;圓環(huán)中的感應電動勢大小為E=QUOTE=QUOTE=QUOTE·QUOTE=QUOTE,故選項D錯誤;圓環(huán)中的感應電流大小為I=QUOTE=QUOTE=QUOTE,故選項C正確。1。(多選）如圖所示，DCEF為水平放置的金屬框架，GH為金屬細棒,靜止平放在框架上,它與框架之間的摩擦不計，當條形磁鐵從圖示位置以OO′為軸轉動時，則 ()A.順時針轉過90°過程中，GH棒向右運動B。順時針轉過90°過程中,GH棒向左運動C。逆時針轉過90°過程中，GH棒向右運動D。逆時針轉過90°過程中,GH棒向左運動【解析】選A、C.在圖示位置，條形磁鐵的磁場與閉合回路平行,穿過回路的磁通量為零,條形磁鐵從圖示位置繞OO′軸轉動90°的過程中,穿過回路的磁通量變大；穿過閉合回路的磁通量可以用穿過回路的磁感線的凈條數來表示，穿過回路的磁感線凈條數等于條形磁鐵內部穿過回路的條數與從磁鐵外部穿過回路的條數之差，從磁鐵外部穿過該回路的磁感線條數越多,穿過該回路的磁通量越小;在磁鐵轉動過程中,磁通量增大，由楞次定律可知，感應電流的磁場總是阻礙原磁通量的變化，為了阻礙磁通量的增大，金屬細棒向右運動，增大回路的面積，從而阻礙磁通量的增大,即無論條形磁鐵順時針轉動還是逆時針轉動，金屬細棒都向右運動，故A、C正確，B、D錯誤。故選A、C.2.如圖所示,導軌間的磁場方向垂直于紙面向里,當導體棒MN在導軌上向右加速滑動時，正對電磁鐵A的圓形金屬環(huán)B中 (）A.有感應電流,且B被A吸引B。無感應電流C?？赡苡?也可能沒有感應電流D。有感應電流，且B被A排斥【解析】選D。導體棒MN向右加速滑動,導體棒產生的感應電動勢E=BLv增大，通過電磁鐵A的電流增大,電磁鐵A產生的磁感應強度變大,穿過金屬環(huán)B的磁通量增大,B中產生感應電流，由楞次定律可知，為阻礙磁通量的增加，感應電流方向與A中的相反，B被A排斥,向左運動；故A、B、C錯誤，D正確;故選D。3。一根導體棒ab在水平方向的勻強磁場中自由下落，并始終保持水平方向且與磁場方向垂直。如圖所示,則有 （)A.Uab=0B。φa>φb，Uab保持不變C.φa≥φb,Uab越來越大 D.φa<φb,Uab越來越大【解析】選D.導體棒ab切割磁感線產生感應電動勢，由右手定則可知,b點電勢高，a點電勢低,即φa<φb,導體棒下落過程速度v越來越大,感應電動勢E=BLv越來越大,導體棒ab兩端電勢差Uab越來越大,故D正確.【拓展例題】考查內容:楞次定律與能量守恒【典例】如圖所示,用一根長為L,質量不計的細桿與一個上弧長為l0、下弧長為d0的金屬線框的中點連接并懸掛于O點，懸點正下方存在一個上弧長為2l0、下弧長為2d0的方向垂直紙面向里的勻強磁場,且d0≤L。先將線框拉開到如圖所示位置,松手后讓線框進入磁場，忽略空氣阻力和摩擦力。下列說法正確的是 （)A.金屬線框進入磁場時感應電流的方向為a→b→c→d→aB。金屬線框離開磁場時感應電流的方向為a→d→c→b→aC。金屬線框dc邊進入磁場與ab邊離開磁場的速度大小總是相等D.向左擺動進入或離開磁場的過程中，所受安培力方向向右;向右擺動進入或離開磁場的過程中，所受安培力方向向左【解析】選D。當線框進入磁場時,dc邊切割磁感線,由楞次定律可判斷,感應電流的方向為a→d→c→b→a；當線框離開磁場時,同理可判其感應電流的方向為a→b→c→d→a,A、B錯；線框dc邊(或ab邊）進入磁場(或離開磁場）時，都要切割磁感線產生感應電流，機械能轉化為電能,故dc邊進入磁場與ab邊離開磁場的速度大小不相等,C錯；由“來拒去留”知,D對。課堂檢測·素養(yǎng)達標1。（2019·全國卷Ⅲ)楞次定律是下列哪個定律在電磁感應現象中的具體體現？ (）A.電阻定律 B。庫侖定律C。歐姆定律 D。能量守恒定律【解析】選D。楞次定律指感應電流的磁場阻礙引起感應電流的原磁場的磁通量的變化，這種阻礙作用做功將其他形式的能轉變?yōu)楦袘娏鞯碾娔?所以楞次定律的阻礙過程實質上就是能量轉化的過程,故D項正確.2。M和N是繞在一個環(huán)形鐵芯上的兩個線圈，繞法和線路如圖所示?，F將開關K從a處斷開，然后合向b處,在此過程中,通過電阻R2的電流方向是 ()A.先由c流向d，后又由c流向dB。先由c流向d，后又由d流向cC.先由d流向c，后又由d流向cD。先由d流向c，后又由c流向d【解析】選A。開關接a時,線圈M中的電流在環(huán)形鐵芯內產生順時針的磁場,開關K從a處斷開，磁場減弱為零，線圈N中的磁通量發(fā)生了變化,由楞次定律得出線圈N中產生向右的感應磁場,進而在N中有了感應電流,電流方向由c到d。開關接b時，線圈M中的電流在環(huán)形鐵芯內產生逆時針的磁場，線圈N中的磁通量發(fā)生了變化，由楞次定律得出線圈N中產生向右的感應磁場,進而在N中有了感應電流，電流方向c到d。3。(2020·全國Ⅲ卷)如圖,水平放置的圓柱形光滑玻璃棒左邊繞有一線圈,右邊套有一金屬圓環(huán).圓環(huán)初始時靜止。將圖中開關S由斷開狀態(tài)撥至連接狀態(tài),電路接通的瞬間,可觀察到()A.撥至M端或N端，圓環(huán)都向左運動B.撥至M端或N端，圓環(huán)都向右運動C。撥至M端時圓環(huán)向左運動，撥至N端時向右運動D.撥至M端時圓環(huán)向右運動，撥至N端時向左運動【解析】選B。不論開關S撥至M端或N端,穿過右邊金屬圓環(huán)的磁通量都會增加，由楞次定律的“增縮減擴”可知,圓環(huán)向右運動才能減小磁通量的增加,故B正確。4.矩形導線框abcd固定在勻強磁場中，磁感線的方向與導線框所在平面垂直,規(guī)定磁場的正方向垂直紙面向里,磁感應強度B隨時間變化的規(guī)律如圖所示。若規(guī)定順時針方向為感應電流I的正方向，下列各圖中正確的是 ()【解析】選D。由題圖可知,0～1s內，線框中磁通量的變化率相同,故0～1s內電流的方向相同,由楞次定律可知，電路中電流方向為逆時針，即電流為負方向;同理可知，1～2s內電路中的電流為順時針，2～3s內,電路中的電流為順時針,3~4s內，電路中的電流為逆時針，由E=QUOTE=QUOTE可知,電路中電流大小恒定不變.故選D.5。一個簡易的電磁彈射玩具如圖所示,線圈、鐵芯組合充當炮筒，硬幣充當子彈?，F將一個金屬硬幣放在鐵芯上(金屬硬幣半徑略大于鐵芯半徑)，電容器剛開始時處于無電狀態(tài)，先將開關撥向1，電容器充電,再將開關由1撥向2的瞬間，硬幣將向上飛出。則下列說法正確的是 (）A.當開關撥向1時,電容器上板帶負電B。當開關由1撥向2時，線圈內磁感線方向向上C.當開關由1撥向2瞬間，鐵芯中的磁通量減小D.當開關由1撥向2瞬間，硬幣中會產生向上的感應磁場【解析】選D。當開關撥向1時,有短暫電流出現,電容器處于充電狀態(tài)，由于電容器的上極板與電源正極相連，因此電容器的上板帶正電，故A錯誤。當開關由1撥向2時，電容器放電,電流從上向下通過線圈，根據安培定則可知,線圈中磁感線方向向下,故B錯誤。當開關由1撥向2的瞬間，電容器處于放電狀態(tài)，電流增大，鐵芯中的磁通量增大,根據楞次定律，則硬幣中會產生向上的感應磁場，故C錯誤、D正確.故選D.6。老師做了一個物理小實驗讓學生觀察：一輕質橫桿兩側各固定一金屬環(huán)，橫桿繞中心點自由轉動,老師拿一條形磁鐵插向其中一個小環(huán)，后又取出插向另一個小