2022-2023學(xué)年人教版選擇性必修第二冊 第二章 第1節(jié) 楞次定律 學(xué)案

1、第二章 eq blc|rc (avs4alco1(,) 電磁感應(yīng)第1節(jié) 楞 次 定 律1通過實驗探究影響感應(yīng)電流方向的因素，并歸納得出楞次定律。2.理解楞次定律和右手定則的關(guān)系。3理解楞次定律中“阻礙”的含義。4會從能量守恒定律的角度理解楞次定律。eq avs4al(一、影響感應(yīng)電流方向的因素)1填一填(1)探究過程將螺線管與電流計組成閉合導(dǎo)體回路，分別將條形磁體的N極、S極插入、抽出線圈，如圖1所示，記錄感應(yīng)電流方向如圖2所示。(2)現(xiàn)象分析線圈內(nèi)磁通量增大時的情況圖號磁場方向感應(yīng)電流的方向感應(yīng)電流的磁場方向甲向下逆時針(俯視)向上乙向上順時針(俯視)向下線圈內(nèi)磁通量減小時的情況圖號磁場方向

2、感應(yīng)電流的方向感應(yīng)電流的磁場方向丙向下順時針(俯視)向下丁向上逆時針(俯視)向上(3)實驗結(jié)論當(dāng)穿過線圈的磁通量減小時，感應(yīng)電流的磁場與磁體磁場的方向是相同的，阻礙磁通量的減小。當(dāng)穿過線圈的磁通量增大時，感應(yīng)電流的磁場與磁體磁場的方向是相反的，阻礙磁通量的增大。2判一判(1)感應(yīng)電流的磁場總是與原磁場方向相反。()(2)感應(yīng)電流的磁場可以與原磁場方向相同。()(3)感應(yīng)電流的磁場一定阻礙原磁通量的變化。()3想一想在通電直導(dǎo)線附近有一閉合線圈abcd，如圖所示。當(dāng)直導(dǎo)線中的電流強度I逐漸減小時，試判斷線圈中感應(yīng)電流的磁場方向。提示：垂直紙面向里。eq avs4al(二、楞次定律和右手定則)1填

3、一填(1)楞次定律表述：感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。產(chǎn)生感應(yīng)電流的過程遵循能量守恒定律，即消耗的機械能轉(zhuǎn)化為感應(yīng)電流的電能。(2)右手定則內(nèi)容伸開右手，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(nèi)；讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使拇指指向?qū)Ь€運動的方向，這時四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向。適用范圍適用于閉合電路部分導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流的情況。2判一判(1)楞次定律明確了感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向間存在的關(guān)系。()(2)感應(yīng)電流的磁場可以阻止產(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)

4、線圈和磁場發(fā)生相對運動而引起感應(yīng)電流時，感應(yīng)電流的效果是阻礙線圈或磁場的運動嗎？提示：感應(yīng)電流阻礙線圈與磁場間的相對運動。(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。用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向?qū)W透用活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，才會有感應(yīng)電流的磁場出現(xiàn)。2楞次定律中“阻礙”的含義典例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始終有自

5、a向b的感應(yīng)電流流過電流表GB始終有自b向a的感應(yīng)電流流過電流表GC先有aGb方向的感應(yīng)電流，后有bGa方向的感應(yīng)電流D將不會產(chǎn)生感應(yīng)電流解析條形磁鐵內(nèi)部磁場的方向是從S極指向N極，可知條形磁鐵自左向右穿過一個閉合螺線管的過程中磁場的方向都是向右的，當(dāng)條形磁鐵進(jìn)入螺線管的時候，穿過螺線管的磁通量向右增大；當(dāng)條形磁鐵穿出螺線管時，穿過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程中，感應(yīng)電流的磁場分別是向左和向右的，再由安培定則可以判斷出，先有aGb方向的感應(yīng)電流，后有bGa方向的感應(yīng)電流，選項C正確，A、B、D錯誤。答案C規(guī)律方法楞次定律的使用步驟對點練清1多選下列說法

6、正確的是()A感應(yīng)電流的磁場方向總是與引起感應(yīng)電流的磁場方向相反B感應(yīng)電流的磁場方向與引起感應(yīng)電流的磁場方向可能相同，也可能相反C楞次定律只能判斷閉合電路中感應(yīng)電流的方向D楞次定律表明感應(yīng)電流的效果總是與引起感應(yīng)電流的原因相對抗解析：選BD根據(jù)楞次定律的廣義表述，感應(yīng)電流的效果總是與引起感應(yīng)電流的原因相對抗，感應(yīng)電流的磁場方向與引起感應(yīng)電流的磁場方向可能相同，也可能相反，故A錯誤，B、D正確；楞次定律除了可判斷閉合電路中感應(yīng)電流方向外，還可判斷閉合電路中磁通量的變化情況，故C錯誤。2.磁鐵在線圈中心上方開始運動時，線圈中產(chǎn)生如圖所示方向的感應(yīng)電流，則磁鐵()A向上運動B向下運動C向左運動 D向

7、右運動解析：選B據(jù)題意，從題圖中可以看出磁鐵提供的穿過線圈原磁場的磁通量方向向下，由安培定則可知線圈中感應(yīng)電流激發(fā)的感應(yīng)磁場方向向上，即兩個磁場的方向相反，則由楞次定律可知原磁場通過線圈的磁通量的大小在增大，故選項B正確。3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?，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()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：選D在磁鐵自由下落，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(jù)楞次定律可判

8、斷出線圈中感應(yīng)電流的磁場方向向上，利用安培定則可判知線圈中感應(yīng)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。右手定則的應(yīng)用學(xué)透用活1楞次定律與右手定則的比較規(guī)律比較內(nèi)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(dǎo)線適用范圍各種電磁感應(yīng)現(xiàn)象只適用于部分導(dǎo)線在磁場中做切割磁感線運動的情況應(yīng)用用于磁感應(yīng)強度B隨時間變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象較方便用于導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象較方便聯(lián)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(yīng)電流方向判斷通電導(dǎo)線所受磁場力的方向已知條

9、件已知導(dǎo)線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(guān)系運動電流電流運動應(yīng)用實例發(fā)電機電動機典例2多選如圖所示，光滑平行金屬導(dǎo)軌PP和QQ處于同一水平面內(nèi)，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(xiàn)垂直于導(dǎo)軌放置一根導(dǎo)體棒MN，用一水平向右的力F拉動導(dǎo)體棒MN，下列關(guān)于導(dǎo)體棒MN中感應(yīng)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(yīng)電流的方向是NMB感應(yīng)電流的方向是MNC安培力水平向左D安培力水平向右解析以導(dǎo)體棒為研究對象，導(dǎo)體棒所處位置磁場的方向向下，運動方向向右，根據(jù)右手定則可知，導(dǎo)體棒中感應(yīng)電流的方向是NM，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

10、，選項A、C正確。答案AC易錯警示(1)如果回路中的一部分導(dǎo)線做切割磁感線運動產(chǎn)生感應(yīng)電流，用右手定則判斷較為簡便，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，而磁場相對導(dǎo)線運動，此時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運動的方向，而是磁場運動的反方向，即仍然是導(dǎo)線相對磁場做切割磁感線運動的方向。對點練清1.如圖，導(dǎo)體棒MN垂直放置在光滑水平導(dǎo)軌ad和bc上，與電阻R形成閉合回路。垂直導(dǎo)軌平面僅在abcd區(qū)域存在豎直向下的勻強磁場，以下有關(guān)感應(yīng)電流的說法正確的是()A若導(dǎo)體棒MN水平向左運動，通過電阻R電流方向為dRcB若導(dǎo)體棒MN水平向右運動，通

11、過電阻R電流方向為dRcC當(dāng)導(dǎo)體棒MN繞其中點O順時針方向轉(zhuǎn)動，通過電阻R電流方向為cRdD當(dāng)導(dǎo)體棒MN繞其中點O順時針方向轉(zhuǎn)動，電阻R沒有感應(yīng)電流通過解析：選C由右手定則可知，若導(dǎo)體棒MN水平向左運動，通過電阻R的電流方向從cRd，選項A錯誤；若導(dǎo)體棒MN水平向右運動，由于導(dǎo)體棒不切割磁感線，故不產(chǎn)生感應(yīng)電流，選項B錯誤；當(dāng)導(dǎo)體棒MN繞其中點O順時針方向轉(zhuǎn)動，由右手定則可知，通過電阻R電流方向為cRd，選項C正確，D錯誤。2.多選如圖所示，導(dǎo)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(dāng)導(dǎo)體棒ab向左移動時()Aab中感應(yīng)電流的方向為a到bBab中感應(yīng)電流的方向為b

12、到aCcd向左移動Dcd向右移動解析：選AD由右手定則可判斷ab中感應(yīng)電流方向為從a到b，從而cd中電流方向為從c到d，根據(jù)左手定則可判定導(dǎo)體cd中安培力方向水平向右，即向右移動，A、D正確。3多選我國處在地球的北半球，飛機在我國上空勻速地巡航，金屬機翼保持水平，飛機高度不變，由于地磁場的作用，機翼上有電勢差。設(shè)左側(cè)機翼末端處的電勢為1，右側(cè)機翼末端處的電勢為2，則()A飛機從西向東飛時，1比2高B飛機從東向西飛時，2比1高C飛機從南向北飛時，1比2高D飛機從北向南飛時，2比1高解析：選AC當(dāng)飛機在地球北半球上空飛行時，由于地磁場的存在，且地磁場的豎直分量方向豎直向下；由于在電源內(nèi)部，感應(yīng)電動

13、勢的方向與感應(yīng)電流的方向是相同的，由低電勢指向高電勢，所以由右手定則可判知，在北半球不論沿何方向水平飛行，都是飛機的左側(cè)機翼電勢高，右側(cè)機翼電勢低，即總有1比2高，故A、C正確，B、D錯誤。楞次定律的應(yīng)用學(xué)透用活1楞次定律的一般表述電磁感應(yīng)的效果總要阻礙引起電磁感應(yīng)的原因。2“阻礙”的表現(xiàn)形式楞次定律中的“阻礙”作用，正是能的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(dǎo)線的相對運動(來拒去留)。(3)通過改變線圈面積來“反抗”(增縮減擴)。(4)阻礙自身電流的變化(自感現(xiàn)象將在后面學(xué)習(xí)到)。典例3

14、四根同樣光滑的細(xì)鋁桿a、b、c、d放在同一水平桌面上，其中c、d固定，a、b靜止地放在c、d桿上，接觸良好，O點為回路中心，如圖所示，當(dāng)條形磁鐵的一端從O點正上方迅速插向回路時，a、b兩桿將()A保持不動B分別遠(yuǎn)離O點C分別向O點靠近D因不知磁極的極性，故無法判斷解析法一：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，穿過回路的磁通量增大，根據(jù)楞次定律判斷出回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向為逆時針方向(俯視)，再依據(jù)左手定則判斷出a桿受到安培力將向右運動，b桿受到安培力將向左運動，可知a、b兩桿將分別向O點靠近。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點靠近，故C正確

15、。法二：無論磁鐵的下端為N極或S極，當(dāng)磁鐵向下運動時，穿過回路的磁通量都增加，為阻礙磁通量的增加，由楞次定律可知，a，b兩桿分別向O點靠近，故C正確。答案C對點練清1.如圖所示，一個閉合的輕質(zhì)金屬圓環(huán)穿在一根光滑的水平絕緣桿上，當(dāng)條形磁鐵的N極自右向左插入圓環(huán)時，圓環(huán)將如何運動()A向右運動B向左運動C靜止不動 D不能判定解析：選B本題應(yīng)用阻礙相對運動法。產(chǎn)生磁場的物體與閉合線圈之間的相互作用力可概括為“來拒去留”。磁鐵向左運動時，圓環(huán)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場總是阻礙二者間的相對運動，則磁鐵和圓環(huán)間有排斥作用，圓環(huán)將向左運動，故B正確。2如圖所示，通電螺線管兩側(cè)各懸掛一個小銅環(huán)，銅環(huán)平面與螺線管橫

16、截面平行。當(dāng)開關(guān)S閉合瞬間，兩銅環(huán)的運動情況是()A同時向兩側(cè)移動B同時向螺線管靠攏C一個被推開，一個被吸引，但因電源正、負(fù)極未知，無法具體判斷D同時被推開或同時向螺線管靠攏，因電源正、負(fù)極未知，無法具體判斷解析：選A當(dāng)開關(guān)S閉合瞬間，通電螺線管中電路瞬間被接通，通電螺線管的磁場從無到有，使得穿過兩側(cè)銅環(huán)的磁通量都增加，由楞次定律“增反減同”規(guī)律知，兩銅環(huán)都要阻礙磁通量的增加，使兩銅環(huán)分別向外側(cè)移動。3如圖所示，ab是一個可繞垂直于紙面的O軸轉(zhuǎn)動的閉合矩形導(dǎo)線框，當(dāng)滑動變阻器R的滑片自左向右滑動時，導(dǎo)線框的運動情況是()A保持靜止不動B逆時針轉(zhuǎn)動C順時針轉(zhuǎn)動D發(fā)生轉(zhuǎn)動，但因電源極性不明，無法確定轉(zhuǎn)動的方向解析：選C根據(jù)楞次定律的廣義“阻礙”作用，當(dāng)滑動變阻器的滑片向右滑動時，外電路的總電阻增大，通過電磁鐵的電流減小，穿過導(dǎo)線框ab的磁通量減少，為了阻礙磁通量減少，只能增大穿過導(dǎo)線框的有效面積，ab必做順時針方向轉(zhuǎn)動，故C正確。分析過程并未涉及電源的極性，所以結(jié)論與電源的極性無關(guān)。一、強磁體下落快慢比較(科學(xué)探究)選自魯科版新教材“迷你實驗室”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，從同一高度同時釋放兩塊磁性很強的磁體，一塊從鋁管內(nèi)下落，另一塊從塑料管內(nèi)下落。進(jìn)入鋁管的磁體將會滯后一段時間落到桌面。做一做，并說明這是為什么。提示強磁體在鋁管中下落