2022-2023學年粵教版選擇性必修第二冊 2.1 感應電流的方向 學案

第二章電磁感應學習目標物理與STSE1.通過實驗探究，歸納概括出影響感應電流方向的因素.2.理解楞次定律中“阻礙”的含義，掌握運用楞次定律和右手定則判斷感應電流方向.3.理解楞次定律符合能量守恒定律，明確能量轉化的方向eq\a\vs4\al(人類歷史上第一臺發(fā)電機是,利用電磁感應原理制成的)eq\a\vs4\al(電子天平是利用,了電磁感應原理)知識點一影響感應電流方向的因素1.實驗探究.將螺線管與電流表組成閉合回路，分別將N極、S極插入、抽出線圈，如圖所示，記錄感應電流方向.2.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甲①向下逆時針②向上乙③向上順時針④向下（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丙⑤向下順時針⑥向下?、呦蛏夏鏁r針⑧向上3.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，阻礙磁通量的增加.（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，阻礙磁通量的減少.知識點二楞次定律1.內容：感應電流具有這樣的方向，即感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化.2.理解：當磁通量增加時，感應電流的磁場與原磁場方向相反，當磁通量減少時，感應電流的磁場與原磁場方向相同，即“增反減同”.知識點三右手定則1.內容.伸開右手，讓拇指跟其余四個手指垂直，并且都跟手掌在同一個平面內，讓磁感線垂直從手心進入，拇指指向導體運動的方向，其余四指所指的方向就是感應電流的方向，如圖所示.2.實質.右手定則實質上是楞次定律在導體運動情況下的特殊運用.3.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.小試身手1.根據楞次定律知，感應電流的磁場一定是（）A.阻礙引起感應電流的磁通量B.與引起感應電流的磁場方向相反C.阻礙引起感應電流磁場的磁通量的變化D.與引起感應電流的磁場方向相同解析：由楞次定律知，感應電流的磁場總是阻礙引起感應電流的磁通量的變化，不是阻礙磁通量，感應電流的磁場可能與原磁場的方向相反，也可能與原磁場的方向相同，故C正確.答案：C2.如圖所示，光滑平行金屬導軌PP′和QQ′，都處于同一水平面內，P和Q之間連接一電阻R，整個裝置處于豎直向下的勻強磁場中.現垂直于導軌放置一根導體棒MN，MN向右運動時，MN中的電流方向為；MN向左運動時，MN中的電流方向為.（均填“M→N”或“N→M”）解析：由右手定則知，當MN向右運動時感應電流方向N→M，當MN向左運動時感應電流方向M→N.答案：N→MM→N探究一楞次定律的理解和應用1.因果關系.閉合導體回路中原磁通量的變化是產生感應電流的原因，而感應電流的磁場的產生是感應電流存在的結果，即只有當閉合導體回路中的磁通量發(fā)生變化時，才會有感應電流的磁場出現.2.楞次定律中“阻礙”的含義.3.判斷感應電流方向的“四步法”.【典例1】如圖所示，一根條形磁鐵自左向右穿過一個閉合螺線管，則電路中（）A.始終有感應電流自a向b流過電流表?B.始終有感應電流自b向a流過電流表?C.先有a→?→b方向的感應電流，后有b→?→a方向的感應電流D.將不會產生感應電流解析：當條形磁鐵進入閉合螺線管時，通過閉合螺線管的磁通量增加，產生感應電流方向為a→?→b；當條形磁鐵穿出螺線管時，通過閉合螺線管的磁通量減少，產生感應電流方向為b→?→a，選項C正確.答案：C1.關于楞次定律，下列說法正確的是（）A.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B.感應電流的磁場總是阻止磁通量的變化C.原磁場穿過閉合回路的磁通量增加時，感應電流的磁場與原磁場同向D.感應電流的磁場總是跟原磁場反向，阻礙原磁場的變化解析：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，選項A正確；阻礙并不是阻止，只起延緩的作用，選項B錯誤；原磁場穿過閉合回路的磁通量增加時，感應電流的磁場與原磁場反向，選項C錯誤；當原磁通量增加時感應電流的磁場跟原磁場反向，當原磁通量減少時感應電流的磁場跟原磁場同向，選項D錯誤.答案：A2.電阻R、電容C與一線圈連成閉合電路，條形磁鐵靜止于線圈的正上方，N極朝下，如圖所示.現使磁鐵開始自由下落，在N極接近線圈上端的過程中，流過R的電流方向和電容器極板的帶電情況是（）A.從a到b，上極板帶正電B.從a到b，下極板帶正電C.從b到a，上極板帶正電D.從b到a，下極板帶正電解析：在磁體自由下落，N極接近線圈上端的過程中，通過線圈的磁通量方向向下且在增大，根據楞次定律可判斷出線圈中感應電流的磁場方向向上，利用安培定則可判知線圈中感應電流方向為逆時針繞向（由上向下看），流過R的電流方向從b到a，電容器下極板帶正電.選項D正確.答案：D3.現將電池組、滑動變阻器、帶鐵芯的線圈A、線圈B、電流計及開關按下圖所示連接.在開關閉合、線圈A放在線圈B中的情況下，某同學發(fā)現當他將滑動變阻器的滑片P向左加速滑動時，電流計指針向右偏轉.由此可以推斷（）A.滑動變阻器的滑動端P勻速向左或勻速向右滑動，都能使電流計指針靜止在中央B.因為線圈A、線圈B的繞線方向未知，故無法判斷電流計指針偏轉的方向C.線圈A向上移動或滑動變阻器的滑動端P向右加速滑動，都能引起電流計指針向左偏轉D.線圈A中鐵芯向上拔出或斷開開關，都能引起電流計指針向右偏轉解析：由題意可知滑動變阻器的滑動端P勻速向左或勻速向右滑動，線圈A中的電流發(fā)生改變，則其磁場發(fā)生改變，此時線圈B中磁通量發(fā)生改變，線圈B中產生了感應電流使指針向右或向左偏轉，選項A錯誤；因為由題意無須確切知道線圈A、B的繞行方向，選項B錯誤；由于將滑動變阻器的滑動端P向左加速滑動時，線圈A中的電流減小，則其磁場減弱，此時線圈B中磁通量減小，線圈B中產生了感應電流使電流計指針向右偏轉，當線圈A向上移動，則其磁場減弱，此時線圈B中磁通量減弱，線圈B中產生了感應電流能引起電流計指針向右偏轉，選項C錯誤；線圈A中鐵芯向上拔出或斷開開關，則其磁場減小，此時線圈B中磁通量減小，線圈B中產生了感應電流使電流計指針向右偏轉，選項D正確.答案：D探究二右手定則的理解和應用1.適用范圍：閉合電路的部分導體切割磁感線產生感應電流時方向的判斷.2.右手定則反映了磁場方向、導體運動方向和電流方向三者之間的相互垂直關系.（1）大拇指的方向是導體相對磁場切割磁感線的運動方向，既可以是導體運動而磁場未動，也可以是導體未動而磁場運動，還可以是兩者以不同速度同時運動.（2）四指指向電流方向，即為電動勢方向，切割磁感線的導體相當于電源.【典例2】（多選）如圖所示，光滑平行金屬導軌PP′和QQ′處于同一水平面內，P和Q之間連接一電阻R，整個裝置處于豎直向下的勻強磁場中.現垂直于導軌放置一根導體棒MN，用一水平向右的力F拉動導體棒MN，下列關于導體棒MN中感應電流的方向和它所受安培力的方向的說法正確的是（）A.感應電流的方向是N→MB.感應電流的方向是M→NC.安培力水平向左D.安培力水平向右解析：以導體棒為研究對象，導體棒所處位置磁場的方向向下，運動方向向右，根據右手定則可知，導體棒中感應電流的方向是N→M，再根據左手定則可知，導體棒所受安培力的方向水平向左，選項A、C正確.答案：AC“三定則一定律”的比較適用的基本物理現象應用的定則或定律判斷電流（運動電荷）產生的磁場的方向安培定則判斷安培力、洛倫茲力的方向左手定則判斷閉合電路的一部分導體做切割磁感線運動時產生的感應電流的方向右手定則判斷穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化時產生的感應電流的方向楞次定律4.如圖所示表示閉合電路中的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動的情景，導體ab上的感應電流方向為a→b是（）解析：由右手定則知，A中的電流方向a→b，B、C、D中的電流方向b→a，故選A.答案：A5.（多選）如圖所示，導體ab、cd可在水平軌道上自由滑動，且兩水平軌道在中央交叉處互不相通.當導體棒ab向左移動時（）A.ab中感應電流的方向為a到bB.ab中感應電流的方向為b到aC.cd向左移動D.cd向右移動解析：由右手定則可判斷ab中感應電流方向為從a到b，從而cd中電流方向為從c到d，根據左手定則可判定導體cd中安培力方向水平向右，即向右移動，A、D正確.答案：AD6.如圖所示，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)形金屬線框T位于回路圍成的區(qū)域內，線框與導軌共面.現讓金屬桿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：金屬桿PQ突然向右運動，由右手定則可知，PQRS中有沿逆時針方向的感應電流，穿過圓環(huán)形金屬線框T中的磁