第1節(jié)　楞次定律

(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)論①當(dāng)穿過(guò)線圈的磁通量減小時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與磁體磁場(chǎng)的方向是_____的，

磁通量的減小。②當(dāng)穿過(guò)線圈的磁通量增大時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與磁體磁場(chǎng)的方向是_____的，

磁通量的增大。2．判一判(1)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向總是與原磁場(chǎng)方向相反。

(

)(2)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向可以與原磁場(chǎng)方向相同。

(

)(3)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)一定阻礙原磁通量的變化。

(

)相同相反×√√阻礙阻礙1．填一填(1)楞次定律①表述：感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要

引起感應(yīng)電流的

的變化。②產(chǎn)生感應(yīng)電流的過(guò)程遵循能量守恒定律，即消耗的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為感應(yīng)電流的

。阻礙磁通量電能(2)右手定則①內(nèi)容伸開(kāi)右手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)；讓磁感線從

進(jìn)入，并使拇指指向?qū)Ь€運(yùn)動(dòng)的方向，這時(shí)

所指的方向就是感應(yīng)電流的方向。②適用范圍適用于閉合電路部分導(dǎo)體

產(chǎn)生感應(yīng)電流的情況。掌心四指切割磁感線2．判一判(1)楞次定律明確了感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向間存在的關(guān)系。

(

)(2)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)可以阻止產(chǎn)生感應(yīng)電流的磁通量的變化。

(

)(3)右手定則適用于產(chǎn)生感應(yīng)電流的各種情形。

(

)3．想一想(1)當(dāng)線圈和磁場(chǎng)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)而引起感應(yīng)電流時(shí)，感應(yīng)電流的效果是阻礙線圈或磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)嗎？提示：感應(yīng)電流的效果是阻礙線圈與磁場(chǎng)間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。(2)左手定則和右手定則中“四指所指的方向”表示的物理意義一樣嗎？提示：左手定則中“四指所指的方向”為已知電流的方向，右手定則中“四指所指的方向”表示感應(yīng)電流的方向?！痢痢猎谕娭睂?dǎo)線附近有一閉合線圈abcd，如圖所示。當(dāng)直導(dǎo)線中的電流強(qiáng)度I逐漸減小時(shí)，試判斷線圈中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向。提示：垂直紙面向里。[重難釋解]1．因果關(guān)系閉合導(dǎo)體回路中原磁通量的變化是產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因，而感應(yīng)電流的磁場(chǎng)的產(chǎn)生是感應(yīng)電流存在的結(jié)果，即只有當(dāng)閉合導(dǎo)體回路中的磁通量發(fā)生變化時(shí)，才會(huì)有感應(yīng)電流的磁場(chǎng)出現(xiàn)。2．楞次定律中“阻礙”的含義[解析]條形磁鐵內(nèi)部磁場(chǎng)的方向是從S極指向N極，可知條形磁鐵自左向右穿過(guò)一個(gè)閉合螺線管的過(guò)程中磁場(chǎng)的方向都是向右的，當(dāng)條形磁鐵進(jìn)入螺線管的時(shí)候，穿過(guò)螺線管的磁通量向右增大；當(dāng)條形磁鐵穿出螺線管時(shí)，穿過(guò)螺線管的磁通量向右減小，根據(jù)楞次定律判斷條形磁鐵進(jìn)入和穿出螺線管的過(guò)程中，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向分別是向左和向右的，再由安培定則可以判斷出，先有a→G→b方向的感應(yīng)電流，后有b→G→a方向的感應(yīng)電流，選項(xiàng)C正確，A、B、D錯(cuò)誤。[答案]

C[素養(yǎng)訓(xùn)練]1．根據(jù)楞次定律可知下列關(guān)于感應(yīng)電流的磁場(chǎng)說(shuō)法正確的是

(

)A．阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量B．與引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)反向C．阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化D．與引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向相同解析：根據(jù)楞次定律可知，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙的是引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，而不是阻礙磁通量。分析易知A、B、D項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確。答案：C

2．如圖所示，兩勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1和B2大小相等、方向相反。金屬圓環(huán)的直徑與兩磁場(chǎng)的邊界重合。下列變化會(huì)在環(huán)中產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较蚋袘?yīng)電流的是

(

)A．同時(shí)增大B1減小B2

B．同時(shí)減小B1增大B2C．同時(shí)以相同的變化率增大B1和B2D．同時(shí)以相同的變化率減小B1和B2解析：當(dāng)同時(shí)增大B1減小B2時(shí)，通過(guò)金屬圓環(huán)的總磁通量增加，且方向垂直紙面向里，根據(jù)楞次定律知，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向應(yīng)為垂直紙面向外，根據(jù)右手螺旋定則知，此時(shí)金屬圓環(huán)中產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流，A項(xiàng)錯(cuò)誤；同理當(dāng)同時(shí)減小B1增大B2時(shí)，金屬圓環(huán)中產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流，B項(xiàng)正確；當(dāng)同時(shí)以相同的變化率增大或減小B1和B2時(shí)，金屬圓環(huán)中的總磁通量沒(méi)有變化，仍然為0，金屬圓環(huán)中無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生，C、D項(xiàng)均錯(cuò)誤。答案：B

3.如圖所示，a、b、c三個(gè)上下平行的圓形線圈同軸水平放置，現(xiàn)閉合b線圈中的開(kāi)關(guān)S，則在閉合S的瞬間，由上向下觀察

(

)A．a(chǎn)、c線圈中無(wú)感應(yīng)電流B．a(chǎn)、c線圈中的感應(yīng)電流都沿順時(shí)針?lè)较駽．a(chǎn)、c線圈中的感應(yīng)電流都沿逆時(shí)針?lè)较駾．a(chǎn)、c線圈中感應(yīng)電流的方向相反解析：閉合S時(shí)，b線圈中電流沿逆時(shí)針?lè)较?，根?jù)安培定則，穿過(guò)a線圈的磁場(chǎng)方向向上，磁通量增大，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向下，由安培定則判斷感應(yīng)電流為順時(shí)針?lè)较?，同理c線圈中的感應(yīng)電流也為順時(shí)針?lè)较?。故B正確，A、C、D錯(cuò)誤。答案：B

法拉第圓盤發(fā)電機(jī)如圖所示。半徑為r的導(dǎo)體圓盤繞豎直軸以角速度ω旋轉(zhuǎn)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)B豎直向上，兩電刷分別與圓盤中心軸和邊緣接觸，電刷間接有阻值為R的電阻。分析該發(fā)電機(jī)的工作原理，并確定流過(guò)電阻的電流方向。提示：將圓盤看作是由無(wú)數(shù)條沿半徑方向的輻條組成的，圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，輻條做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，由右手定則可以判斷，流過(guò)電阻R的電流方向?yàn)橛蒪→a。

[解析]

以導(dǎo)體棒為研究對(duì)象，導(dǎo)體棒所處位置磁場(chǎng)的方向向下，運(yùn)動(dòng)方向向右，根據(jù)右手定則可知，導(dǎo)體棒中感應(yīng)電流的方向是N→M，再根據(jù)左手定則可知，導(dǎo)體棒所受安培力的方向水平向左，選項(xiàng)A、C正確。[答案]

AC(1)如果回路中的一部分導(dǎo)線做切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電流，用右手定則判斷較為簡(jiǎn)便，用楞次定律也能進(jìn)行判斷，但較為麻煩。(2)如果導(dǎo)線不動(dòng)，而磁場(chǎng)相對(duì)導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)，此時(shí)仍可用右手定則判斷感應(yīng)電流的方向，但是右手定則中拇指所指的方向不是磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的方向，而是磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的反方向，即仍然是導(dǎo)線相對(duì)磁場(chǎng)做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的方向。1.如圖所示，邊長(zhǎng)為d的正方形線圈，從位置A開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng)，并穿過(guò)寬為L(zhǎng)(L＞d)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域到達(dá)位置B，則

(

)A．整個(gè)過(guò)程，線圈中始終有感應(yīng)電流B．整個(gè)過(guò)程，線圈中始終沒(méi)有感應(yīng)電流C．線圈進(jìn)入磁場(chǎng)和離開(kāi)磁場(chǎng)的過(guò)程中，有感應(yīng)電流，方向都是逆時(shí)針?lè)较駾．線圈進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程中，感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较颍淮┏龃艌?chǎng)的過(guò)程中，感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较?/p>

[素養(yǎng)訓(xùn)練]解析：在線圈進(jìn)入或離開(kāi)磁場(chǎng)的過(guò)程中，穿過(guò)線圈的磁通量發(fā)生變化，有感應(yīng)電流產(chǎn)生，線圈完全在磁場(chǎng)中時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量不變，沒(méi)有感應(yīng)電流產(chǎn)生，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；由右手定則可知，線圈進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程中，線圈中感應(yīng)電流沿逆時(shí)針?lè)较?，線圈離開(kāi)磁場(chǎng)過(guò)程中，感應(yīng)電流沿順時(shí)針?lè)较?，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。答案：D

2.如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)與圓形導(dǎo)體環(huán)平面垂直，導(dǎo)體ef與環(huán)接觸良好，當(dāng)ef向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)

(

)A．圓環(huán)中磁通量不變，環(huán)上無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生B．整個(gè)環(huán)中有順時(shí)針?lè)较虻碾娏鰿．整個(gè)環(huán)中有逆時(shí)針?lè)较虻碾娏鱀．環(huán)的右側(cè)有逆時(shí)針?lè)较虻碾娏鳎h(huán)的左側(cè)有順時(shí)針?lè)较虻碾娏鹘馕觯河捎沂侄▌t知ef上的電流方向由e→f，故環(huán)的右側(cè)的電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針，環(huán)的左側(cè)的電流方向?yàn)轫槙r(shí)針，故D正確。答案：D

如圖甲所示，磁鐵插入線圈，電流表指針偏轉(zhuǎn)；如圖乙所示，磁鐵靠近閉合金屬圓環(huán)，圓環(huán)遠(yuǎn)離磁鐵。請(qǐng)解釋圖中“阻礙”的表現(xiàn)形式。提示：甲圖“增反減同”，乙圖“來(lái)拒去留”。

[重難釋解]1．楞次定律的一般表述感應(yīng)電流的“效果”總是要反抗(或阻礙)引起感應(yīng)電流的“原因”。2．“阻礙”的表現(xiàn)形式楞次定律中的“阻礙”作用，正是能量轉(zhuǎn)化和守恒定律的反映，在克服“阻礙”的過(guò)程中，其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，常見(jiàn)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(dǎo)線的相對(duì)運(yùn)動(dòng)(來(lái)拒去留)。(3)通過(guò)改變線圈面積來(lái)“阻礙”(增縮減擴(kuò))。(4)阻礙自身電流的變化(自感現(xiàn)象將在后面學(xué)習(xí)到)。[解析]可以假設(shè)磁鐵的下端為N極，當(dāng)條形磁鐵插入回路之間時(shí)，穿過(guò)回路的磁通量增大，根據(jù)楞次定律判斷出回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?俯視)，再依據(jù)左手定則判斷出a桿受到安培力將向右運(yùn)動(dòng)，b桿受到安培力將向左運(yùn)動(dòng)，可知a、b兩桿將分別向O點(diǎn)靠近。然后再假設(shè)磁鐵的下端為S極，用同樣的方法判斷可知a、b兩桿也分別向O點(diǎn)靠近。本題也可根據(jù)楞次定律中“阻礙”的表現(xiàn)形式——“增縮減擴(kuò)”，可知當(dāng)條形磁鐵插入回路時(shí)，穿過(guò)回路的磁通量增大，a、b兩桿將分別向O點(diǎn)靠近。故C正確。[答案]

C[素養(yǎng)訓(xùn)練]1．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(shí)靜止。將圖中開(kāi)關(guān)S由斷開(kāi)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(yùn)動(dòng)B．撥至M端或N端，圓環(huán)都向右運(yùn)動(dòng)C．撥至M端時(shí)圓環(huán)向左運(yùn)動(dòng)，撥至N端時(shí)向右運(yùn)動(dòng)D．撥至M端時(shí)圓環(huán)向右運(yùn)動(dòng)，撥至N端時(shí)向左運(yùn)動(dòng)解析：將開(kāi)關(guān)S由斷開(kāi)狀態(tài)撥至M端或N端，都會(huì)使線圈中的電流突然增大，穿過(guò)右邊圓環(huán)的磁通量突然增大，由楞次定律可知，圓環(huán)都會(huì)向右運(yùn)動(dòng)以阻礙磁通量的增大，選項(xiàng)B正確，A、C、D均錯(cuò)誤。答案：B

2.如圖所示，圓形閉合線圈a平放在絕緣水平桌面上，在a的中心靜止放置一條形磁鐵。把條形磁鐵豎直向上移走的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是(

)A．穿過(guò)線圈a的磁通量增加B．線圈a中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流C．線圈a中將產(chǎn)生從上往下看順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流D．線圈a對(duì)水平桌面的壓力小于其重力解析：線圈a中磁感應(yīng)強(qiáng)度方向向上，當(dāng)把條形磁鐵豎直向上移走時(shí)，線圈a內(nèi)的磁通量減小，根據(jù)楞次定律及右手螺旋定則可知，線圈a中一定產(chǎn)生從上往下看逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流，線圈a有擴(kuò)張的趨勢(shì)，同時(shí)有向上靠近磁鐵的趨勢(shì)，則線圈a對(duì)桌面的壓力減小，壓力小于其重力，故D正確。答案：D

3.如圖所示，ab是一個(gè)可繞垂直于紙面的O軸轉(zhuǎn)動(dòng)的閉合矩形導(dǎo)線框，當(dāng)滑動(dòng)變阻器R的滑片自左向右滑動(dòng)時(shí)，導(dǎo)線框的運(yùn)動(dòng)情況是

(

)A．保持靜止不動(dòng)B．逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)C．順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)D．發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，但因電源極性不明，無(wú)法確定轉(zhuǎn)動(dòng)的方向解析：根據(jù)楞次定律的廣義“阻礙”作用，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向右滑動(dòng)時(shí)，外電路的總電阻增大，通過(guò)電磁鐵的電流減小，穿過(guò)導(dǎo)線框ab的磁通量減少，為了阻礙磁通量減少，只能增大穿過(guò)導(dǎo)線框的有效面積，ab必做順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，故C正確。分析過(guò)程并未涉及電源的極性，所以結(jié)論與電源的極性無(wú)關(guān)。答案：C

一、培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新思維1．(選自魯科版新教材“迷你實(shí)驗(yàn)室”)如圖所示，將內(nèi)徑一樣的鋁管(或銅管)和塑料管豎直放置在墊有毛巾的桌面上方，從同一高度同時(shí)釋放兩塊磁性很強(qiáng)的磁體，一塊從鋁管內(nèi)下落，另一塊從塑料管內(nèi)下落。進(jìn)入鋁管的磁體將會(huì)滯后一段時(shí)間落到桌面。做一做，并說(shuō)明這是為什么。提示：強(qiáng)磁體在鋁管中下落時(shí)，鋁管中的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流，阻礙強(qiáng)磁體下落，而塑料管為絕緣體，無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生，強(qiáng)磁體將做自由落體運(yùn)動(dòng)，故鋁管中的強(qiáng)磁體將會(huì)滯后一段時(shí)間落到桌面。二、注重學(xué)以致用和思維建模2．研究人員發(fā)現(xiàn)一種具有獨(dú)特屬性的新型合金，只要略微提高其溫度，這種合金就會(huì)變成強(qiáng)磁性合金，從而使它旁邊的線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流。如圖所示，一圓形線圈放在圓柱形該合金材料下方，現(xiàn)對(duì)該合金材料進(jìn)行加熱，則

(

)A．線圈中將產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻碾娏鰾．線圈中將產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻碾娏鰿．線圈將有收縮的趨勢(shì)D．線圈將有擴(kuò)張的趨勢(shì)解析：對(duì)該合金材料進(jìn)行加熱，這種合金會(huì)從非磁性合金變成強(qiáng)磁性合金，穿過(guò)線圈的磁通量增大，從而在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，由于磁場(chǎng)的方向未知，所以不能判斷出感應(yīng)電流的方向，故A、B錯(cuò)誤；當(dāng)合金材料的磁場(chǎng)增大時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量增大，則線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電流將阻礙磁通量的增大，線圈面積有縮小的趨勢(shì)，故C正確，D錯(cuò)誤。答案：C

3．如圖所示是某研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)設(shè)計(jì)的電梯墜落的

應(yīng)急安全裝置，在電梯轎廂上安裝永久磁鐵，并在電梯

的井壁上鋪設(shè)線圈，這樣可以在電梯突然墜落時(shí)減小對(duì)

人員的傷害，關(guān)于該裝置，下列說(shuō)法正確的是

(

)A．當(dāng)電梯突然墜落時(shí)，該安全裝置可使電梯停在空中B．當(dāng)電梯墜落磁鐵到達(dá)圖示位置時(shí)，閉合線圈A、B中的電流方向相反C．當(dāng)電梯墜落磁鐵到達(dá)圖示位置時(shí)，只有閉合線圈A在阻礙電梯下落D．當(dāng)電梯墜落磁鐵到達(dá)圖示位置時(shí)，只有閉合線圈B在阻礙電梯下落解析：若電梯突然墜落，線圈中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流會(huì)阻礙電梯與井壁的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，可起到應(yīng)急避險(xiǎn)作用，但不能使電梯停在空中，故A錯(cuò)誤；當(dāng)電梯墜落磁鐵到達(dá)題圖所示位置時(shí)，閉合線圈A中向上的磁場(chǎng)減弱，感應(yīng)電流的方向從上向下看是逆時(shí)針?lè)较?，閉合線圈B中向上的磁場(chǎng)增強(qiáng)，感應(yīng)電流的方向從上向下看是順時(shí)針?lè)较?，可知閉合線圈A、B中感應(yīng)電流方向相反，故B正確；結(jié)合B項(xiàng)的分析可