2022-2023學(xué)年粵教版選擇性必修第二冊(cè) 2.1 感應(yīng)電流的方向 學(xué)案

第二章電磁感應(yīng)學(xué)習(xí)目標(biāo)物理與STSE1.通過實(shí)驗(yàn)探究，歸納概括出影響感應(yīng)電流方向的因素.2.理解楞次定律中“阻礙”的含義，掌握運(yùn)用楞次定律和右手定則判斷感應(yīng)電流方向.3.理解楞次定律符合能量守恒定律，明確能量轉(zhuǎn)化的方向eq\a\vs4\al(人類歷史上第一臺(tái)發(fā)電機(jī)是,利用電磁感應(yīng)原理制成的)eq\a\vs4\al(電子天平是利用,了電磁感應(yīng)原理)知識(shí)點(diǎn)一影響感應(yīng)電流方向的因素1.實(shí)驗(yàn)探究.將螺線管與電流表組成閉合回路，分別將N極、S極插入、抽出線圈，如圖所示，記錄感應(yīng)電流方向.2.分析.（1）線圈內(nèi)磁通量增加時(shí)的情況（表內(nèi)選填“向上”或“向下”）：圖序磁場(chǎng)方向感應(yīng)電流的方向（俯視）感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向甲①向下逆時(shí)針②向上乙③向上順時(shí)針④向下（2）線圈內(nèi)磁通量減少時(shí)的情況（表內(nèi)選填“向上”或“向下”）：圖序磁場(chǎng)方向感應(yīng)電流的方向（俯視）感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向丙⑤向下順時(shí)針⑥向下?、呦蛏夏鏁r(shí)針⑧向上3.實(shí)驗(yàn)結(jié)論.（1）當(dāng)線圈內(nèi)磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向相反，阻礙磁通量的增加.（2）當(dāng)線圈內(nèi)磁通量減少時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向相同，阻礙磁通量的減少.知識(shí)點(diǎn)二楞次定律1.內(nèi)容：感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化.2.理解：當(dāng)磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向相反，當(dāng)磁通量減少時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向相同，即“增反減同”.知識(shí)點(diǎn)三右手定則1.內(nèi)容.伸開右手，讓拇指跟其余四個(gè)手指垂直，并且都跟手掌在同一個(gè)平面內(nèi)，讓磁感線垂直從手心進(jìn)入，拇指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)的方向，其余四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向，如圖所示.2.實(shí)質(zhì).右手定則實(shí)質(zhì)上是楞次定律在導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)情況下的特殊運(yùn)用.3.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.小試身手1.根據(jù)楞次定律知，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)一定是（）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)方向相反C.阻礙引起感應(yīng)電流磁場(chǎng)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：由楞次定律知，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，不是阻礙磁通量，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)可能與原磁場(chǎng)的方向相反，也可能與原磁場(chǎng)的方向相同，故C正確.答案：C2.如圖所示，光滑平行金屬導(dǎo)軌PP′和QQ′，都處于同一水平面內(nèi)，P和Q之間連接一電阻R，整個(gè)裝置處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中.現(xiàn)垂直于導(dǎo)軌放置一根導(dǎo)體棒MN，MN向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，MN中的電流方向?yàn)椋籑N向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，MN中的電流方向?yàn)?（均填“M→N”或“N→M”）解析：由右手定則知，當(dāng)MN向右運(yùn)動(dòng)時(shí)感應(yīng)電流方向N→M，當(dāng)MN向左運(yùn)動(dòng)時(shí)感應(yīng)電流方向M→N.答案：N→MM→N探究一楞次定律的理解和應(yīng)用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.3.判斷感應(yīng)電流方向的“四步法”.【典例1】如圖所示，一根條形磁鐵自左向右穿過一個(gè)閉合螺線管，則電路中（）A.始終有感應(yīng)電流自a向b流過電流表?B.始終有感應(yīng)電流自b向a流過電流表?C.先有a→?→b方向的感應(yīng)電流，后有b→?→a方向的感應(yīng)電流D.將不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流解析：當(dāng)條形磁鐵進(jìn)入閉合螺線管時(shí)，通過閉合螺線管的磁通量增加，產(chǎn)生感應(yīng)電流方向?yàn)閍→?→b；當(dāng)條形磁鐵穿出螺線管時(shí)，通過閉合螺線管的磁通量減少，產(chǎn)生感應(yīng)電流方向?yàn)閎→?→a，選項(xiàng)C正確.答案：C1.關(guān)于楞次定律，下列說法正確的是（）A.感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化B.感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻止磁通量的變化C.原磁場(chǎng)穿過閉合回路的磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)同向D.感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是跟原磁場(chǎng)反向，阻礙原磁場(chǎng)的變化解析：感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，選項(xiàng)A正確；阻礙并不是阻止，只起延緩的作用，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；原磁場(chǎng)穿過閉合回路的磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)反向，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；當(dāng)原磁通量增加時(shí)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)跟原磁場(chǎng)反向，當(dāng)原磁通量減少時(shí)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)跟原磁場(chǎng)同向，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.答案：A2.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.現(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：在磁體自由下落，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)楞次定律可判斷出線圈中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向上，利用安培定則可判知線圈中感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)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(xiàng)D正確.答案：D3.現(xiàn)將電池組、滑動(dòng)變阻器、帶鐵芯的線圈A、線圈B、電流計(jì)及開關(guān)按下圖所示連接.在開關(guān)閉合、線圈A放在線圈B中的情況下，某同學(xué)發(fā)現(xiàn)當(dāng)他將滑動(dòng)變阻器的滑片P向左加速滑動(dòng)時(shí)，電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn).由此可以推斷（）A.滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端P勻速向左或勻速向右滑動(dòng)，都能使電流計(jì)指針靜止在中央B.因?yàn)榫€圈A、線圈B的繞線方向未知，故無法判斷電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)的方向C.線圈A向上移動(dòng)或滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端P向右加速滑動(dòng)，都能引起電流計(jì)指針向左偏轉(zhuǎn)D.線圈A中鐵芯向上拔出或斷開開關(guān)，都能引起電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)解析：由題意可知滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端P勻速向左或勻速向右滑動(dòng)，線圈A中的電流發(fā)生改變，則其磁場(chǎng)發(fā)生改變，此時(shí)線圈B中磁通量發(fā)生改變，線圈B中產(chǎn)生了感應(yīng)電流使指針向右或向左偏轉(zhuǎn)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；因?yàn)橛深}意無須確切知道線圈A、B的繞行方向，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由于將滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端P向左加速滑動(dòng)時(shí)，線圈A中的電流減小，則其磁場(chǎng)減弱，此時(shí)線圈B中磁通量減小，線圈B中產(chǎn)生了感應(yīng)電流使電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)，當(dāng)線圈A向上移動(dòng)，則其磁場(chǎng)減弱，此時(shí)線圈B中磁通量減弱，線圈B中產(chǎn)生了感應(yīng)電流能引起電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；線圈A中鐵芯向上拔出或斷開開關(guān)，則其磁場(chǎng)減小，此時(shí)線圈B中磁通量減小，線圈B中產(chǎn)生了感應(yīng)電流使電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)，選項(xiàng)D正確.答案：D探究二右手定則的理解和應(yīng)用1.適用范圍：閉合電路的部分導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流時(shí)方向的判斷.2.右手定則反映了磁場(chǎng)方向、導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向和電流方向三者之間的相互垂直關(guān)系.（1）大拇指的方向是導(dǎo)體相對(duì)磁場(chǎng)切割磁感線的運(yùn)動(dòng)方向，既可以是導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)而磁場(chǎng)未動(dòng)，也可以是導(dǎo)體未動(dòng)而磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)，還可以是兩者以不同速度同時(shí)運(yùn)動(dòng).（2）四指指向電流方向，即為電動(dòng)勢(shì)方向，切割磁感線的導(dǎo)體相當(dāng)于電源.【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(gè)裝置處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(dòng)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N→MB.感應(yīng)電流的方向是M→NC.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(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“三定則一定律”的比較適用的基本物理現(xiàn)象應(yīng)用的定則或定律判斷電流（運(yùn)動(dòng)電荷）產(chǎn)生的磁場(chǎng)的方向安培定則判斷安培力、洛倫茲力的方向左手定則判斷閉合電路的一部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向右手定則判斷穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向楞次定律4.如圖所示表示閉合電路中的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的情景，導(dǎo)體ab上的感應(yīng)電流方向?yàn)閍→b是（）解析：由右手定則知，A中的電流方向a→b，B、C、D中的電流方向b→a，故選A.答案：A5.（多選）如圖所示，導(dǎo)體ab、cd可在水平軌道上自由滑動(dòng)，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(dòng)時(shí)（）A.ab中感應(yīng)電流的方向?yàn)閍到bB.ab中感應(yīng)電流的方向?yàn)閎到aC.cd向左移動(dòng)D.cd向右移動(dòng)解析：由右手定則可判斷ab中感應(yīng)電流方向?yàn)閺腶到b，從而cd中電流方向?yàn)閺腸到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(dòng)，A、D正確.答案：AD6.如圖所示，在方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一U形金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌平面與磁場(chǎng)垂直，金屬桿PQ置于導(dǎo)軌上并與導(dǎo)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(nèi)，線框與導(dǎo)軌共面.現(xiàn)讓金屬桿PQ突然向右運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)開始的瞬間，關(guān)于感應(yīng)電流的方向，下列說法正確的是（）A.PQRS中沿順時(shí)針方向，T中沿逆時(shí)針方向B.PQRS中沿順時(shí)針方向，T中沿順時(shí)針方向C.PQRS中沿逆時(shí)針方向，T中沿逆時(shí)針方向D.PQRS中沿逆時(shí)針方向，T中沿順時(shí)針方向解析：金屬桿PQ突然向右運(yùn)動(dòng)，由右手定則可知，PQRS中有沿逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流，穿過圓環(huán)形金屬線框T中的磁