人教版 (2019)选择性必修 第二册1 楞次定律优秀学案设计

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2.1 楞次定律
基础知识梳理

一、楞次定律
1．内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的 总要阻碍引起感应电流的 的变化．
2．从能量角度理解楞次定律
感应电流沿着 所述的方向，是 的必然结果，当磁极 线圈或从线圈内 时，推力或拉力做功，使机械能转化为 的 ．
二、右手定则
伸开右手，使拇指与其余四个手指 ，并且都与 在同一个平面内；让磁感线从 进入，并使拇指指向 运动的方向，这时 所指的方向就是感应电流的方向．
典型例题分析

考点一：判断导体切割磁感线中的电流方向
【例1】如图所示，航天飞机在轨运行时释放一颗绳系卫星，二者用电缆绳连接，当航天飞机连同卫星在轨运行时，二者间的电缆就会与地磁场作用从而产生电磁感应现象。忽略地磁偏角的影响，下列说法大致正确的是（　　）

A．赤道上空，地磁场的方向从北向南
B．航天飞机在赤道上空从西往东运行时，A端的电势高于B端电势
C．航天飞机在赤道上空从东往西运行时，A端的电势高于B端电势
D．航天飞机沿经线从南往北运行时，B端的电势高于A端电势
【变式练习】
1．飞机水平飞行时，飞行员的左侧机翼顶端电势为?1，右侧机翼顶端电势为?2，则（　　）
A．在北半球自西向东飞行时，?1=?2
B．在北半球飞行时，?1>?2
C．在南半球自西向东飞行时，?1=?2
D．在南半球飞行时，?1>?2
2．科考人员在北极乘车行进，由于地磁场作用，如图汽车后轮轮轴的左、右两端电势高低情况是（　　）

A．从东向西运动时，左端电势较低 B．从东向西运动时，右端电势较低
C．从西向东运动时，左端电势较低 D．从西向东运动时，右端电势较高
考点二：右手定则的应用
【例2】如图所示，是金属框，框内存在着如图所示的匀强磁场。当导体向右移动时，下列说法正确的是（　　）

A．电路中感应电流为顺时针方向
B．电路中感应电流为逆时针方向
C．电路中感应电流为顺时针方向
D．导体中感应电流方向为指向
【变式练习】
1．导体棒在匀强磁场中沿金属导轨运动时，棒中的感应电流方向如图。则棒的运动方向和螺线管内部磁场方向分别为（　　）

A．向左，指向 B．向右，M指向
C．向左，指向M D．向右，指向M
2．如图所示，闭合线圈abcd在磁场中运动到如图所示位置时，bc边的电流方向由b→c，此线圈的运动情况是（　　）

A．向右进入磁场 B．向左移出磁场
C．向上移动 D．向下移动
考点三：增反减同与来据去留
【例3】如图所示，固定的闭合导体圆环水平放置，在它的正上方距水平地面h处有一条形磁铁从静止开始下落，下落过程中始终保持竖直方向，最后落在水平地面上。若不计空气阻力，重力加速度大小为g，下列说法中正确的是（　　）

A．磁铁在整个下落过程中，机械能守恒
B．磁铁在整个下落过程中，圆环中的感应电流方向始终为顺时针方向（俯视圆环）
C．磁铁在整个下落过程中，圆环受到磁铁对它的作用力总是竖直向下的
D．磁铁落地时的速率等于
【变式练习】
1．小明用如图所示的装置“探究影响感应电流方向的因素”，螺线管与灵敏电流计构成闭合电路，条形磁铁N极朝下。当磁体向下靠近螺线管上端时（　　）

A．电流计指针向左偏转 B．螺线管内部的磁通量减小
C．螺线管内部的感应电流产生的磁场向下 D．磁铁受到向上的磁场力的作用
2．如图所示，用绳吊起一个铝环，用磁铁的任意一极靠近铝环。下列说法正确的是（　　）

A．用磁铁极靠近铝环，铝环会被吸引
B．用磁铁极靠近铝环，铝环会被吸引
C．用磁铁极靠近铝环，铝环中的电流方向为逆时针方向（从左向右看）
D．用磁铁极靠近铝环，铝环中的电流方向为逆时针方向（从左向右看）
考点四：楞次定律重要结论的推广应用
【例4】某实验装置如图所示，在铁芯P上绕着两个线圈A和B，如果线圈A中电流i与时间t的关系如图甲、乙、丙、丁所示。在这段时间内（　　）（设电流自左边接线柱进入A时取正）

A．如果A中通以甲图电流，则B中电流计G没有电流通过
B．如果A中通以乙图电流，则B中电流计G中有向右的电流通过
C．如果A中通以丙图电流，则B中电流计G中有向左的电流通过
D．如果A中通以丁图电流，则B中电流计G中有向右的电流通过
【变式练习】
1．如图所示，闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的N极朝下，当磁铁向下运动时（但未插入线圈内部），下列判断正确的是（　　）

A．磁铁与线圈相互吸引 B．穿过螺线管的磁通量减少
C．通过R的感应电流方向为从a到b D．通过R的感应电流方向为从b到a
2．如图所示，一水平放置的矩形闭合线圈abcd，在水平放置的细长磁铁的S极附近竖直下落，该线圈始终保持水平，从图中位置I经过位置II到达位置III，I和III都很靠近II，且在位置II，S极附近的磁感线恰好与线圈平面平行，在这个过程中，线圈中感应电流（　　）

A．沿abcda流动
B．沿adcba流动
C．由I到II是沿abcda流动，由II到III是沿adcba流动
D．由I到II是沿adcba流动，由II到III是沿abcda流动
方法探究

一、实验：探究感应电流的方向
【实验原理】
1．由电流表指针偏转方向与电流方向的关系，找出感应电流的方向．
2．通过实验，观察分析原磁场方向和磁通量的变化，记录感应电流的方向，然后归纳出感应电流的方向与原磁场方向、原磁通量变化之间的关系．
【实验器材】
条形磁体，螺线管，灵敏电流计，导线若干，干电池，滑动变阻器，开关，电池盒．
【进行实验】
1．探究电流表指针偏转方向和电流方向之间的关系．
实验电路如图甲、乙所示：

结论：电流从哪一侧接线柱流入，指针就向哪一侧偏转，即左进左偏，右进右偏．(指针偏转方向应由实验得出，并非所有电流表都是这样的)
2．探究条形磁体插入或拔出线圈时感应电流的方向
(1)按下图连接电路，明确螺线管的绕线方向．
(2)按照控制变量的方法分别进行N极(S极)向下插入线圈和N极(S极)向下时抽出线圈的实验．

(3)观察并记录磁场方向、电流方向、磁通量大小变化情况；
(4)整理器材．
【实验结果分析】
甲、乙两种情况下，磁通量都增加，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，阻碍磁通量的增加；丙、丁两种情况下，磁通量都减少，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，阻碍磁通量的减少．
实验结论：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化．
【注意事项】
1．确定电流方向与电流表指针偏转方向的关系时，要用试触法并注意减小电流强度，防止电流过大或通电时间过长损坏电流表．
2．电流表选用零刻度在中间的灵敏电流计．
3．实验前设计好表格，并明确线圈的绕线方向．
4．按照控制变量的思想进行实验．
5．进行一种操作后，等电流计指针回零后再进行下一步操作．
二、对楞次定律的理解
1．楞次定律中的因果关系
楞次定律反映了电磁感应现象中的因果关系，磁通量发生变化是原因，产生感应电流是结果．
2．对“阻碍”的理解
问题
结论
谁阻碍谁
感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁场(原磁场)的磁通量的变化
为何阻碍
(原)磁场的磁通量发生了变化
阻碍什么
阻碍的是磁通量的变化，而不是阻碍磁通量本身
如何阻碍
当原磁场磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反；当原磁场磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同，即“增反减同”
结果如何
阻碍并不是阻止，只是延缓了磁通量的变化，这种变化将继续进行，最终结果不受影响

3.“阻碍”的表现形式
从磁通量变化的角度看：感应电流的效果是阻碍磁通量的变化．
从相对运动的角度看：感应电流的效果是阻碍相对运动．
三、楞次定律的应用
应用楞次定律判断感应电流方向的步骤
(1)明确所研究的闭合回路，判断原磁场方向．
(2)判断闭合回路内原磁场的磁通量变化．
(3)依据楞次定律判断感应电流的磁场方向．
(4)利用右手螺旋定则(安培定则)判断感应电流的方向．
四、右手定则的理解和应用
1．右手定则适用范围：闭合电路的部分导体切割磁感线产生感应电流方向的判断．
2．右手定则反映了磁场方向、导体运动方向和感应电流方向三者之间的关系：
(1)大拇指所指的方向是导体相对磁场切割磁感线的运动方向，既可以是导体运动而磁场未动，也可以是导体未动而磁场运动，还可以是两者以不同速度同时运动．
(2)四指指向电流方向，切割磁感线的导体相当于电源．
3．楞次定律与右手定则的比较

规律
比较内容 　　
楞次定律
右手定则
区别
研究对象
整个闭合回路
闭合回路的一部分，即做切割磁感线运动的导体
适用范围
各种电磁感应现象
只适用于部分导体在磁场中做切割磁感线运动的情况
联系
右手定则是楞次定律的特例
课后小练

一、单选题
1．在物理学发展过程中，观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用。下列叙述符合史实的是（　　）
A．物理学家欧姆提出分子电流假说，用于解释磁场起源
B．奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，该效应揭示了电和磁存在联系
C．物理学家安培在分析许多实验事实后，得到了关于感应电流方向的规律
D．法拉第观察到，在通有恒定电流的静止导线附近的固定导线圈中会出现感应电流
2．竖直平面内放置某竖直向上恒定电流的导线，如图所示。正方形导体框置于导线右侧，下列说法正确的是（　　）

A．若线框不动，电流增大，线框有扩张趋势
B．从静止释放导线框，则它做加速度逐渐减小的加速运动
C．导体框向左运动一小段时会产生逆时针方向的感应电流
D．以导线为轴线框顺时针（俯视）转动时会产生沿的感应电流
3．某同学做了个有趣的实验，如图所示，水平面内有两根光滑平行金属导轨，上面放着两根金属棒a、b（a、b与导轨接触良好，且不会离开导轨）。其上方附近有一条形磁铁，下列对实验现象的描述正确的是（　　）

A．当条形磁铁N极朝下，向上运动时，a、b将靠拢
B．当条形磁铁N极朝下，向下运动时，a、b将分开
C．当条形磁铁S极朝下，向上运动时，a、b将分开
D．当条形磁铁S极朝下，向下运动时，a、b将静止
4．如图所示，直导线与矩形金属线框位于同一竖直平面内，中通有如图所示（向上）方向的电流，在中电流减小的过程中，下列选项正确的是（　　）

A．穿过线框的磁感线垂直纸面向外 B．线框中的磁通量不变
C．边感应电流的方向为 D．边受到的安培力方向向上
5．如图所示，A、B都是很轻的铝环，环A是闭合的，环B是断开的，横梁可以绕中间的支点自由转动。若用磁铁分别接近这两个圆环，则下面说法错误的是（　　）

A．用磁铁的任意一磁极接近A环时，A环均被排斥，说明环内有感应电动势
B．把磁铁远离A环，A环又会被吸引，说明环内有感应电流
C．磁极接近或者远离B环时，B环保持静止，但环的断口左右两端有电势差
D．磁铁N极接近B环时，环的断口处右端电势比左端电势高
6．如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，MN的左边有一闭合电路，当PQ在外力的作用下运动时，MN向右运动，则PQ所做的运动可能是（　　）

A．向右加速运动 B．向左加速运动
C．向右匀速运动 D．向左匀速运动
7．如图，螺线管内有平行于轴线的匀强磁场，规定图中箭头所示方向为磁感应强度B的正方向，螺线管与U型导线框cdef相连，导线框cdef内有一半径很小的金属圆环L，圆环与导线框cdef在同一平面内。当螺线管内的磁感应强度随时间按图示规律变化时（　　）

A．在时间内，金属圆环L有扩张趋势
B．在时刻，导线框cdef内的感应电流最小
C．在时刻，导线框cdef内的感应电流最大
D．在时间内，金属圆环L内有顺时针方向的感应电流
8．用如图所示的实验装置“探究感应电流方向的影响因素”，小磁铁从靠近线圈的上方静止下落，下落时保持小磁铁不翻转。在小磁铁穿过整个线圈的过程中，下列判断正确的是（　　）

A．磁铁在下落过程中机械能守恒
B．磁铁下落到线圈中部时，电流表指针示数为零
C．磁体靠近线圈和远离线圈产生的感应电流方向不变
D．磁铁靠近线圈和远离线圈时，磁铁受到线圈的作用力方向相同
二、多选题
9．如图所示，矩形线框abcd通过与之相连的硬导线搭接在金属导轨MEFN上，整个装置放在与之垂直的匀强磁场中，当线框向右运动时（　　）

A．R中无电流通过 B．R中有电流通过，方向为E→F
C．R中有电流通过，方向为F→E D．线框边ab与cd中的电流方向相同
10．如图所示，在匀强磁场中放置一个电阻不计的平行金属导轨，导轨跟大线圈M相连，导轨上放一根导线，磁感线垂直于导轨所在平面，欲使M所包围的小闭合线圈N产生顺时针方向的感应电流，则导线的运动情况可能是（　　）

A．匀速向左运动 B．减速向右运动
C．加速向右运动 D．加速向左运动
11．如图所示，用细绳吊起一个铝环，当条形磁体的某一磁极沿着过铝环圆心的轴线向右靠近铝环时，观察到铝环向右侧摆动。下列判断正确的是（　　）

A．正对环心的一定是条形磁体的N极
B．使铝环摆动的力是磁场对铝环的安培力
C．磁体在靠近铝环的过程中，会受到阻碍它运动的磁场力
D．若磁体向左侧远离铝环，铝环一定不会摆动
三、实验题
12．如图所示是“探究影响感应电流方向的因素”的实验装置．

（1）如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后，将A线圈迅速插入B线圈中，电流计指针将________（填“向左偏”或“向右偏”），A线圈插入B线圈后，将滑动变阻器滑片迅速向左移动时，电流计指针将________（填“向左偏”或“向右偏”）。
（2）在灵敏电流计所在的电路中，为电路提供电流的是________（填图中仪器的字母）。
四、解答题
13．在如图中，线圈M和线圈N绕在同一铁芯上，线圈M的电路中串联着电池、开关与滑动变阻器，线圈N的电路中串联着电流表。若电流从左侧（右侧）流入电流表则电流表指针向左（右）偏转，根据楞次定律判定以下几个过程中电流表指针的偏转情况。
（1）开关S闭合后的短暂过程；
（2）开关S闭合后，滑动变阻器滑片P向左滑动的过程。