（新課標）2018-2019學年高考物理 主題三 電磁感應及其應用 3.1 電磁感應 3.1.3 第1課時 楞次定律學案 新人教版選修3-2

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1、 第1課時　楞次定律 學習目標 核心提煉 1.通過實驗探究歸納出判斷感應電流方向的規(guī)律——楞次定律。 2個規(guī)律——楞次定律和右手定則 3個定則的區(qū)別——左手定則、右手定則、安培定則的區(qū)別 2.理解楞次定律中“阻礙”的含義，能熟練運用楞次定律和右手定則判斷感應電流的方向。 3.理解楞次定律符合能量守恒定律，明確能量轉化的方向。 一、楞次定律 1.實驗探究 根據(jù)如圖1甲、乙、丙、丁所示進行電路圖連接與實驗操作，并填好實驗現(xiàn)象。 圖1 甲 乙 丙 丁 條形磁鐵運動的情況 N極向下插入線圈 S極向下插入線圈 N極向上拔出線圈 S極向上拔出線圈 原

2、磁場方向(向上或向下) 向下 向上 向下 向上 穿過線圈的磁通量變化情況(增加或減少) 增加 增加 減少 減少 感應電流的方向(在螺線管上俯視) 逆時針 順時針 順時針 逆時針 感應電流的磁場方向(向上或向下) 向上 向下 向下 向上 原磁場與感應電流磁場的方向關系 相反 相反 相同 相同 請根據(jù)上表所填內容理解：甲、乙兩種情況下，磁通量都增加，感應電流的磁場方向與原磁場方向相反；丙、丁兩種情況下，磁通量都減少，感應電流的磁場方向與原磁場方向相同。 2.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

3、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。 思考判斷 (1)感應電流的磁場總是與引起感應電流的磁場方向相反。(×) (2)感應電流的磁場可能與引起感應電流的磁場方向相同。(√) (3)感應電流的磁場總是阻礙引起感應電流的磁通量的變化。(√) 二、右手定則 1.當導體做切割磁感線運動時，可以用右手定則判斷感應電流的方向。 右手定則：伸開右手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內；讓磁感線從掌心進入，并使拇指指向導線運動的方向，這時四指所指的方向就是感應電流的方向。 2.當切

4、割磁感線時四指的指向就是感應電流的方向，即感應電動勢的方向(注意等效電源內部感應電流方向，由負極指向正極)。 思維拓展 (1)右手定則與楞次定律有什么關系？兩定律各在什么情況下使用較方便？ (2)什么情況下應用右手定則，什么情況下應用左手定則？ 答案　(1)導體運動切割磁感線產(chǎn)生感應電流是磁通量變化引起感應電流的特例，所以右手定則是楞次定律的特例。 ①楞次定律適用于所有電磁感應現(xiàn)象，對于磁通量發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應現(xiàn)象較方便。 ②右手定則只適用于導體做切割磁感線運動的情況。 (2)因動而生電時用右手定則；因電而受力時用左手定則。 　楞次定律的理解和應用 [要點歸納]

5、1.因果關系 閉合導體回路中原磁通量的變化是產(chǎn)生感應電流的原因，而感應電流的磁場的產(chǎn)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(xiàn)。 2.楞次定律中“阻礙”的含義 [精典示例] [例1] 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.閉合電路的一部分導體在磁場中運動時，必受磁場阻礙作用 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；閉

6、合電路的一部分導體在磁場中平行磁感線運動時，不受磁場阻礙作用，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；當原磁場增強時感應電流的磁場跟原磁場反向，當原磁場減弱時感應電流的磁場跟原磁場同向，選項D錯誤。 答案　A [例2] (多選)如圖2所示，閉合金屬圓環(huán)垂直于磁場方向放置在有界勻強磁場中，將它從勻強磁場中勻速拉出，以下各種說法正確的是(　　) 圖2 A.向左拉出和向右拉出時，環(huán)中的感應電流方向相反 B.向左或向右拉出時，環(huán)中感應電流方向都是沿順時針方向的 C.向左或向右拉出時，環(huán)中感應電流方向都是沿逆時針方向的 D.將圓環(huán)左右拉動，

7、當環(huán)全部處在磁場中運動時，圓環(huán)中無感應電流 解析　將金屬圓環(huán)不管從哪邊拉出磁場，穿過閉合圓環(huán)的磁通量都要減少，根據(jù)楞次定律可知，感應電流的磁場要阻礙原磁通量的減少，感應電流的磁場方向與原磁場方向相同，應用安培定則可以判斷出感應電流的方向是順時針方向的，選項B正確，A、C錯誤；在圓環(huán)離開磁場前，穿過圓環(huán)的磁通量沒有改變，該種情況無感應電流，選項D正確。 答案　BD 應用楞次定律判斷感應電流方向的步驟 　　　　　　 [針對訓練1] 小管同學為了探究感應電流的方向與什么因素有關，他把一靈敏電流計與一個線圈相連構成閉合電路，然后將條形磁鐵插入或拔出線圈，如圖3所示。其中線圈中所標箭頭方向

8、為感應電流方向。則下列判斷正確的是(　　) 圖3 A.甲圖磁鐵正在向下運動 B.乙圖磁鐵正在向上運動 C.丙圖磁鐵正在向上運動 D.丁圖磁鐵正在向上運動 解析　根據(jù)線圈中感應電流的方向，由右手螺旋定則可知，甲和丙中的線圈上端為感應電流磁場的S極，乙和丁中的線圈上端為N極，由楞次定律的“阻礙”含義知，甲和丁圖中磁鐵正在向上運動，乙和丙圖中磁鐵正在向下運動，故選項A、B、C錯誤，D正確。 答案　D 　右手定則的應用 [要點歸納] 1.適用范圍：閉合電路的部分導體切割磁感線產(chǎn)生感應電流方向的判斷。 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。

9、 (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。 [精典示例] [例3] 下列圖中表示閉合電路中的一部分導體ab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的是(　　) 解析　題中四圖都屬于閉合電路的一部分導體切割磁感線，應用右手定則判斷可得：A中電流方向為a→b，B中電流方向為b→a，C中電流方向沿a→d→c→b→a，D中電流方向為b→a。故選項A正確。 答案　A [針對訓練2] 如圖4所示，

10、CDEF是一個矩形金屬框，當導體棒AB向右移動時，回路中會產(chǎn)生感應電流，則下列說法正確的是(　　) 圖4 A.導體棒中的電流方向由B→A B.電流表A1中的電流方向由F→E C.電流表A1中的電流方向由E→F D.電流表A2中的電流方向由D→C 解析　根據(jù)右手定則，導體棒內部電流方向為A到B，所以電流表A1中的電流方向由F→E，選項A、C錯誤，B正確，同理電流表A2中的電流方向由C→D，選項D錯誤。 答案　B 1.(楞次定律的應用)(多選)如圖5所示，在豎直通電導線旁同一平面內有矩形線圈abcd。則(　　) 圖5 A.若線圈豎直向下平動，其中感應電流方向是a→b

11、→c→d B.若線圈豎直向下平動，無感應電流產(chǎn)生 C.若線圈向右平動，其中感應電流方向是a→b→c→d D.當線圈向導線靠近時(仍在導線右側)，其中感應電流方向是a→b→c→d 解析　若線圈豎直向下平動，穿過線圈的磁通量不變，無感應電流產(chǎn)生，選項A錯誤，B正確；若線圈向右平動，穿過線圈向里的磁通量減少，根據(jù)楞次定律可知，感應電流方向是a→d→c→b，選項C錯誤；當線圈向導線靠近時，穿過線圈向里的磁通量增大，根據(jù)楞次定律可知，產(chǎn)生感應電流的方向為a→b→c→d，選項D正確。 答案　BD 2.(楞次定律的應用)如圖6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(　　)

12、圖6 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(chǎn)生感應電流 解析　當條形磁鐵進入螺線管時，閉合線圈中的磁通量增加，產(chǎn)生感應電流方向為a→→b；當條形磁鐵穿出螺線管時，閉合線圈中的磁通量減少，產(chǎn)生感應電流方向為b→→a，選項C正確。 答案　C 3.(右手定則的應用)(多選)如圖7所示，豎直向下的勻強磁場中，有一個帶銅軸的銅盤，用銅刷把盤緣和軸連接，外接一電流表，當銅盤按圖示勻速轉動，則(　　) 圖7 A.中有a→b的電流 B.中有b→a的電流 C.盤面磁通量不變，不

13、產(chǎn)生感應電流 D.有從盤緣向盤中心的電流 解析　沿銅盤半徑方向的“銅棒”切割磁感線，由右手定則可判定選項B、D正確。 答案　BD 4.(右手定則的應用)(2018·萊州一中高二檢測)如圖8所示，同一平面內的三條平行導線串有兩個電阻R和r，導體棒PQ與三條導線接觸良好，勻強磁場的方向垂直紙面向里。導體棒的電阻可忽略，當導體棒向左滑動時，下列說法正確的是(　　) 圖8 A.流過R的電流為由d到c，流過r的電流為由b到a B.流過R的電流為由c到d，流過r的電流為由b到a C.流過R的電流為由d到c，流過r的電流為由a到b D.流過R的電流為由c到d，流過r的電流為由a到b

14、解析　根據(jù)磁場方向和導體棒的運動方向，用右手定則可以判斷出在導體棒PQ中產(chǎn)生的感應電動勢的方向由P指向Q，即導體棒下端電勢高、上端電勢低，所以在接入R的閉合電路中，電流由c流向d，在接入r的閉合電路中，電流由b流向a。選項B正確。 答案　B 5.(楞次定律和右手定則的綜合應用)(2017·全國卷Ⅲ，15)如圖9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(xiàn)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(　　) 圖9

15、 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中的磁通量減小，由楞次定律可知，T中有沿順時針方向的感應電流，故選項D正確，A、B、C錯誤。 答案　D 基礎過關 1.根據(jù)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

16、起感應電流的磁場方向相同 解析　由楞次定律可知，感應電流的磁場總是阻礙引起感應電流的磁場的磁通量的變化，并不是阻礙原磁場的磁通量，感應電流的磁場可能與原磁場的方向相同，也可與原磁場方向相反，故選項C正確。 答案　C 2.如圖1所示，一根條形磁鐵從左向右靠近閉合金屬環(huán)的過程中，環(huán)中的感應電流(自左向右看)(　　) 圖1 A.沿順時針方向 B.先沿順時針方向后沿逆時針方向 C.沿逆時針方向 D.先沿逆時針方向后沿順時針方向 解析　條形磁鐵從左向右靠近閉合金屬環(huán)的過程中，向右的磁通量一直增加，根據(jù)楞次定律，環(huán)中的感應電流(自左向右看)為逆時針方向。選項C正確。 答案　C 3

17、.某磁場磁感線如圖2所示，有一銅線圈自圖示a處落至b處，在下落過程中，自上向下看，線圈中的感應電流方向是(　　) 圖2 A.始終順時針 B.始終逆時針 C.先順時針再逆時針 D.先逆時針再順時針 解析　自a點落至圖示位置時，穿過線圈的磁通量增加，由楞次定律判斷知線圈中感應電流方向為順時針，自圖示位置落至b點時，穿過線圈的磁通量減少，由楞次定律判斷知，線圈中感應電流方向為逆時針，選項C正確。 答案　C 4.(多選)兩根互相平行的金屬導軌水平放置于如圖3所示的勻強磁場中，在導軌上導體棒ab和cd可以自由滑動。當ab在外力F作用下向右運動時，下列說法正確的是(　　) 圖3

18、 A.cd內有電流通過，方向是d→c B.cd向左運動 C.磁場對cd作用力向左 D.磁場對ab作用力向左 解析　為了判斷cd內電流方向，首先判斷ab內的電流方向，因為ab在外力F作用下向右做切割磁感線運動，根據(jù)右手定則判斷可知電流的方向是b→a，ab起著電源作用，電流從a端流出，回路的電流方向是b→a→d→c→b，所以A是正確的；由左手定則可知，cd受安培力向右，ab受安培力向左，所以選項D是正確的。 答案　AD 5.某實驗小組用如圖4所示的實驗裝置來驗證楞次定律，當條形磁鐵自上而下穿過固定的線圈時，通過電流表的感應電流方向是(　　) 圖4 A.a→ →b B.先a→→

19、b，后b→→a C.b→→a D.先b→→a，后a→→b 解析　(1)條形磁鐵在穿入線圈的過程中，原磁場方向向下。 (2)穿過線圈向下的磁通量增加。 (3)由楞次定律可知：感應電流的磁場方向向上。 (4)應用安培定則可判斷：感應電流的方向為逆時針(俯視)，即b→→a。同理可以判斷：條形磁鐵穿出線圈的過程中，向下的磁通量減小，感應電流產(chǎn)生的磁場方向向下，感應電流的方向為順時針(俯視)，即由a→→b。 答案　D 6.(2018·金華高二檢測)如圖5所示，導線框abcd與直導線在同一平面內，直導線通有恒定電流I，當線框由左向右勻速通過直導線的過程中，線框中感應電流的方向是(　　)

20、 圖5 A.先abcd，后dcba，再abcd B先abcd，后dcba C.始終dcba D.先dcba，后abcd，再dcba 解析　線框在直導線左側時，隨著線框向右運動，磁通量增加，根據(jù)楞次定律線框中感應電流的方向為dcba。當線框的cd邊跨過直導線后，如圖所示，根據(jù)右手定則，ab邊產(chǎn)生的感應電流方向為a→b，cd邊產(chǎn)生的感應電流方向為c→d。線框全部跨過直導線后，隨著向右運動，磁通量減少，根據(jù)楞次定律知線框中感應電流的方向為dcba。故選項D正確。 答案　D 能力提升 7.如圖6所示，一圓形金屬線圈放置在水平桌面上，勻強磁場垂直桌面豎直向下，過線圈上A點作切線OO′，

21、OO′與線圈在同一平面上。在線圈以OO′為軸翻轉180°的過程中，線圈中電流方向(　　) 圖6 A.始終為A→B→C→A B.始終為A→C→B→A C.先為A→C→B→A再為A→B→C→A D.先為A→B→C→A再為A→C→B→A 解析　在線圈以OO′為軸翻轉0～90°的過程中，穿過線圈正面向里的磁通量逐漸減少，由楞次定律可知感應電流方向為A→B→C→A；線圈以OO′為軸翻轉90°～180°的過程中，穿過線圈反面向里的磁通量逐漸增加，由楞次定律可知感應電流方向仍然為A→B→C→A，選項A正確。 答案　A 8.當航天飛機在環(huán)繞地球的軌道上飛行時，從中釋放一顆衛(wèi)星，衛(wèi)星與航天飛

22、機保持相對靜止，兩者用導電纜繩相連，這種衛(wèi)星稱為“繩系衛(wèi)星”?，F(xiàn)有一顆衛(wèi)星在地球赤道上空運行，衛(wèi)星位于航天飛機正上方，衛(wèi)星所在位置地磁場方向由南向北。下列說法正確的是(　　) 圖7 A.航天飛機和衛(wèi)星從西向東飛行時，圖中B端電勢高 B.航天飛機和衛(wèi)星從西向東飛行時，圖中A端電勢高 C.航天飛機和衛(wèi)星從南向北飛行時，圖中B端電勢高 D.航天飛機和衛(wèi)星從南向北飛行時，圖中A端電勢高 解析　由題意知情景如圖(注意電纜與磁場垂直)，若向東運動，由右手定則知電流流向A點，對于電源外部來說，電流相當于從A端流出，即A為電源正極，因此電勢高，選項B正確；若向北運動，電纜沒有切割磁感線，故選項

23、A、C、D錯誤。 答案　B 9.如圖8所示，一水平放置的矩形閉合線圈abcd，在細長磁鐵的N極附近豎直下落，由圖示位置Ⅰ經(jīng)過位置Ⅱ到位置Ⅲ，位置Ⅰ和位置Ⅲ都很靠近位置Ⅱ。在這個過程中，線圈中感應電流(　　) 圖8 A.沿abcd流動 B.沿dcba流動 C.從Ⅰ到Ⅱ是沿abcd流動，從Ⅱ到Ⅲ是沿dcba流動 D.從Ⅰ到Ⅱ是沿dcba流動，從Ⅱ到Ⅲ是沿abcd流動 解析　如圖所示，從Ⅰ到Ⅱ向上的磁通量減少，據(jù)楞次定律可知，線圈中感應電流產(chǎn)生的磁場方向向上，用安培定則可以判斷感應電流的方向為逆時針(俯視)，即沿abcd流動。同理可以判斷從Ⅱ到Ⅲ向下磁通量增加，由楞次定律可得，線

24、圈中感應電流產(chǎn)生的磁場方向向上，感應電流的方向沿abcd流動，故選項A正確。 答案　A 10.(多選)繞有線圈的鐵芯直立在水平桌面上，鐵芯上套著一個鋁環(huán)，線圈與電源、開關相連，如圖9所示，線圈上端與電源正極相連，閉合開關的瞬間，鋁環(huán)向上跳起。則下列說法正確的是(　　) 圖9 A.若保持開關閉合，則鋁環(huán)不斷升高 B.若保持開關閉合，則鋁環(huán)停留在跳起后的某一高度 C.若保持開關閉合，則鋁環(huán)跳起到某一高度后將回落 D.如果電源的正、負極對調，觀察到的現(xiàn)象不變 解析　鋁環(huán)跳起是開關閉合時鋁環(huán)上產(chǎn)生的感應電流與通電螺線管上的電流相互作用而引起的，故選項C、D正確。 答案　CD 11.電阻R、電容C與一線圈連成閉合回路，條形磁鐵靜止于線圈的正上方，N極朝下，如圖10所示?，F(xiàn)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(　　) 圖10 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　穿過線圈的磁場方向向下，磁鐵接近時，線圈中磁通量增加，由楞次定律知，產(chǎn)生感應電流的磁場方向向上，由安培定則可知，流過R的電流方向是從a到b，a電勢高于b，對電容器充電，故電容器下極板帶正電，選項B正確。 答案　B 15