2020版高中物理 第一章 电磁感应

2020版高中物理 第一章 电磁感应

‎4　楞次定律 ‎[学习目标]　1.正确理解楞次定律的内容及其本质.2.掌握右手定则，并理解右手定则实际上为楞次定律的一种具体表现形式.3.能够熟练运用楞次定律和右手定则判断感应电流的方向.‎ 一、右手定则 将右手手掌伸平，使大拇指与其余并拢的四指垂直，并与手掌在同一平面内，让磁感线从手心穿入，大拇指指向导体运动方向，这时四指的指向就是感应电流的方向，也就是感应电动势的方向.‎ 二、楞次定律 感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化.‎ ‎[即学即用]‎ ‎1.判断下列说法的正误.‎ ‎(1)感应电流的磁场总是与引起感应电流的磁场方向相反.(　×　)‎ ‎(2)感应电流的磁场可能与引起感应电流的磁场方向相同.(　√　)‎ ‎(3)感应电流的磁场总是阻止引起感应电流的磁通量的变化.(　×　)‎ ‎2.如图1所示，光滑平行金属导轨PP′和QQ′，都处于同一水平面内，P和Q之间连接一电阻R，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中.现垂直于导轨放置一根导体棒MN，MN向右运动时，MN中的电流方向为________，MN向左运动时，MN中的电流方向为________.(填“M→N”或“N→M”)‎ 7‎ 图1‎ 答案　N→M　M→N 一、右手定则 ‎[导学探究]　如图2所示的电路中，G为电流计(已知电流由左接线柱流入，指针向左偏，由右接线柱流入，指针向右偏)，当ab在磁场中切割磁感线运动时，指针的偏转情况如下表，根据指针的偏转情况，判断电流方向.‎ 图2‎ 导体棒ab的运动 指针偏转方向 回路中电流方向(俯视)‎ ab段中电流方向 向右 向左 ‎________‎ 从b向a 向左 向右 ‎________‎ 从a向b 答案　顺时针　逆时针 ‎[知识深化]　右手定则的理解 ‎(1)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、导体运动方向和电流方向三者之间的相互垂直关系.‎ ‎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，切割磁感线的那部分导体相当于电源.‎ 例1　下列图中表示闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动的情景，导体ab上的感应电流方向为a→b的是(　　)‎ 7‎ 答案　A 解析　在导体ab上，A中电流方向为a→b，B中电流方向为b→a，C中电流方向为b→a，D中电流方向为b→a，故选A.‎ 二、楞次定律 ‎[导学探究]　根据如图3甲、乙、丙、丁所示进行实验操作，并填好实验现象.‎ 图3‎ 甲 乙 丙 丁 条形磁铁运动的情况 N极向下 插入线圈 S极向下 插入线圈 N极向上 拔出线圈 S极向上 拔出线圈 原磁场方向(“向上”或“向下”)‎ ‎________‎ ‎____‎ ‎____‎ ‎____‎ 穿过线圈的磁通量变化情况(“增加”或“减少”)‎ ‎____‎ ‎____‎ ‎____‎ ‎____‎ 感应电流的方向(在螺线管上方俯视)‎ 逆时针 顺时针 顺时针 逆时针 感应电流的磁场方向(“向上”或“向下”)‎ ‎____‎ ‎____‎ ‎____‎ ‎____‎ 原磁场与感应电流磁场的方向关系 ‎____‎ ‎____‎ ‎____‎ ‎____‎ 7‎ 请根据上表所填内容理解：甲、乙两种情况下，磁通量都________，感应电流的磁场方向与原磁场方向________；丙、丁两种情况下，磁通量都________，感应电流的磁场方向与原磁场方向________.‎ 答案　向下　向上　向下　向上　增加　增加　减少　减少　向上　向下　向下　向上　‎ 相反　相反　相同　相同　增加　相反　减少　相同 ‎[知识深化]　楞次定律中“阻碍”的含义 ‎(1)“阻碍”的理解 ‎①谁阻碍——感应电流产生的磁场.‎ ‎②阻碍谁——阻碍引起感应电流的磁通量的变化.‎ ‎③如何阻碍——当原磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；当原磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同.‎ ‎④阻碍效果——阻碍并不是阻止，结果增加的还是增加，减少的还是减少.‎ ‎(2)“阻碍”的表现形式 ‎①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.‎ ‎②从相对运动的角度看，感应电流的效果是阻碍相对运动.‎ 例2　关于楞次定律，下列说法正确的是 (　　)‎ A.感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化 B.闭合电路的一部分导体在磁场中运动时，必受磁场阻碍作用 C.原磁场穿过闭合回路的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场同向 D.感应电流的磁场总是跟原磁场反向，阻碍原磁场的变化 答案　A 解析　感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，选项A正确；闭合电路的一部分导体在磁场中平行磁感线运动时，不受磁场阻碍作用，选项B错误；原磁场穿过闭合回路的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场反向，选项C错误；当原磁通量增加时感应电流的磁场跟原磁场反向，当原磁通量减少时感应电流的磁场跟原磁场同向，选项D错误.‎ 三、楞次定律的应用 楞次定律应用四步曲 ‎(1)确定原磁场方向；‎ ‎(2)判定产生感应电流的磁通量如何变化(增加还是减少)；‎ ‎(3)根据楞次定律确定感应电流的磁场方向(增反减同)；‎ ‎(4)判定感应电流的方向.‎ 7‎ 该步骤也可以简单地描述为“一原二变三感四螺旋”.一原——确定原磁场的方向；二变——确定磁通量是增加还是减少；三感——判断感应电流的磁场方向；四螺旋——用右手螺旋定则判断感应电流的方向.‎ 例3　(多选)如图4所示，闭合金属圆环沿垂直于磁场方向放置在有界匀强磁场中，将它从匀强磁场中匀速拉出，以下各种说法中正确的是(　　)‎ 图4‎ A.向左拉出和向右拉出时，环中的感应电流方向相反 B.向左或向右拉出时，环中感应电流方向都是沿顺时针方向的 C.向左或向右拉出时，环中感应电流方向都是沿逆时针方向的 D.将圆环左右拉动，当环全部处在磁场中运动时，圆环中无感应电流 答案　BD 解析　将金属圆环不管从哪边拉出磁场，穿过闭合圆环的磁通量都要减少，根据楞次定律可知，感应电流的磁场要阻碍原磁通量的减少，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，应用右手螺旋定则可以判断出感应电流的方向是顺时针方向的，选项B正确，A、C错误；当圆环全部处在磁场中运动时，穿过圆环的磁通量没有改变，该种情况无感应电流，D正确.‎ 例4　矩形导线框abcd与长直导线MN放在同一水平面上，ab边与MN平行，导线MN中通入如图5所示的电流，当MN中的电流增大时，下列说法正确的是(　　)‎ 图5‎ A.导线框abcd中没有感应电流 B.导线框abcd中有顺时针方向的感应电流 C.导线框所受的安培力的合力方向水平向左 D.导线框所受的安培力的合力方向水平向右 答案　D 解析　直导线中通有向上且增大的电流，根据安培定则知，通过线框的磁场方向垂直纸面向里，且增大，根据楞次定律知感应电流的方向为逆时针方向，故A、B错误；根据左手定则知，ab边所受安培力方向水平向右，cd边所受安培力方向水平向左，离导线越近，磁感应强度越大，所以ab边所受的安培力大于cd边所受的安培力，则线框所受安培力的合力方向水平向右，故C错误，D正确.‎ 7‎ ‎1.(楞次定律的理解)根据楞次定律知，感应电流的磁场一定是(　　)‎ A.阻止引起感应电流的磁通量 B.与引起感应电流的磁场方向相反 C.阻碍引起感应电流的磁通量的变化 D.与引起感应电流的磁场方向相同 答案　C 解析　感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，故选C.‎ ‎2.(楞次定律的应用)某磁场磁感线如图6所示，有一铜线圈自图中A处落至B处，在下落过程中，自上向下看，线圈中的感应电流方向是(　　)‎ 图6‎ A.始终顺时针 B.始终逆时针 C.先顺时针再逆时针 D.先逆时针再顺时针 答案　C 解析　自A处落至题图虚线所示位置的过程中，穿过线圈的磁通量增加，由楞次定律知线圈中感应电流方向为顺时针，从题图虚线所示位置落至B处的过程中，穿过线圈的磁通量减少，由楞次定律知，线圈中感应电流方向为逆时针，C项正确.‎ ‎3.(楞次定律的应用)磁铁在线圈中心上方开始运动时，线圈中产生如图7所示方向的感应电流，则磁铁(　　)‎ 图7‎ A.向上运动 B.向下运动 C.向左运动 D.向右运动 答案　B 7‎ ‎4.(右手定则的应用)(多选)闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，如图所示，能正确表示磁感应强度B的方向、导体运动速度方向与产生的感应电流方向间关系的是(　　)‎ 答案　BC 解析　图A中导体不切割磁感线，导体中无电流；由右手定则可以判断B、C正确；D图中感应电流方向应垂直纸面向外.‎ 7‎