2-1楞次定律(人教2019選擇性必修第二冊-)(原卷版)

第二章電磁感應第1節(jié)楞次定律【核心素養(yǎng)目標】物理觀念通過實驗探究影響感應電流方向的因素，歸納感應電流的方向與磁通量變化之間的關系.科學思維掌握楞次定律、理解楞次定律中“阻礙”的含義，能熟練運用楞次定律判斷感應電流的方向.科學探究掌握右手定則并能用右手定則判斷導線切割磁感線產生的感應電流的方向．科學態(tài)度與責任通過楞次定律應用的實例，感受物理中科學技術與社會的緊密聯(lián)系，體會科學知識的應用價值，進一步增強學生的學習動力和科學意識。知識點一實驗：探究影響感應電流方向的因素【知識梳理】1．實驗原理(1)由電流表指針偏轉方向與電流方向的關系，找出感應電流的方向．(2)通過實驗，觀察、分析原磁場方向和磁通量的變化，記錄感應電流的方向，然后歸納出感應電流的方向與原磁場方向、原磁通量變化之間的關系．2．實驗器材條形磁體，線圈，電流表，導線若干，滑動變阻器，開關，干電池，電池盒．3．實驗過程(1)探究電流表指針的偏轉方向和電流方向之間的關系．實驗電路如圖甲、乙所示：結論：電流從哪一側接線柱流入，指針就向哪一側偏轉，即左進左偏，右進右偏．(指針偏轉方向應由實驗得出，并非所有電流表都是這樣的)(2)探究條形磁體插入或拔出線圈時感應電流的方向①按圖連接電路，明確線圈的繞線方向．②按照控制變量的方法分別進行N極(S極)向下插入線圈和N極(S極)向下時抽出線圈的實驗．③觀察并記錄磁場方向、電流方向、磁通量大小變化情況，并將結果填入表格．甲乙丙丁條形磁體運動的情況N極向下插入線圈S極向下插入線圈N極朝下時抽出線圈S極朝下時抽出線圈原磁場方向(“向上”或“向下”)穿過線圈的磁通量變化情況(“增加”或“減少”)感應電流的方向(在線圈上方俯視)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”)原磁場與感應電流磁場方向的關系④整理器材．4．結果分析根據上表記錄，得到下述結果：甲、乙兩種情況下，磁通量都，感應電流的磁場方向與原磁場方向，阻礙磁通量的增加；丙、丁兩種情況下，磁通量都，感應電流的磁場方向與原磁場方向，阻礙磁通量的減少．實驗結論：感應電流具有這樣的方向，即總要引起感應電流的．5．注意事項(1)確定電流方向與電流表指針偏轉方向的關系時，要用試觸法并注意減小電流大小，防止電流過大或通電時間過長損壞電流表．(2)電流表選用零刻度在中間的靈敏電流計．(3)實驗前設計好表格，并明確線圈的繞線方向．(4)按照控制變量的思想進行實驗．(5)完成一種操作后，等電流計指針回零后再進行下一步操作．【典例精析】例1．小明同學探究楞次定律的實驗裝置如圖所示。下列說法正確的是 ()A.若線圈導線的繞向未知,對探究楞次定律沒有影響B(tài).磁鐵勻速向上遠離線圈,閉合回路中不會產生感應電流C.感應電流的磁場總是阻礙引起感應電流的磁通量的變化D.感應電流的磁場方向總是與引起感應電流的磁場方向相反知識點二楞次定律【情境導入】【知識梳理】1．內容：感應電流具有這樣的方向，即感應電流的磁場總要引起感應電流的．2．從能量角度理解楞次定律感應電流沿著楞次定律所述的方向，是定律的必然結果，當磁極插入線圈或從線圈內抽出時，推力或拉力做功，使能轉化為感應電流的．【重難詮釋】1．對楞次定律的理解(1)楞次定律中的因果關系楞次定律反映了電磁感應現象中的因果關系，磁通量發(fā)生變化是原因，產生感應電流是結果．(2)對“阻礙”的理解問題結論誰阻礙誰感應電流的磁場阻礙引起感應電流的磁場(原磁場)的磁通量的變化為何阻礙原磁場的磁通量發(fā)生了變化阻礙什么阻礙的是磁通量的變化，而不是阻礙磁通量本身如何阻礙當原磁場的磁通量增加時，感應電流的磁場方向與原磁場的方向相反；當原磁場的磁通量減少時，感應電流的磁場方向與原磁場的方向相同，即“增反減同”結果如何阻礙并不是阻止，只是延緩了磁通量的變化，這種變化將繼續(xù)進行，最終結果不受影響(3)“阻礙”的表現形式從磁通量變化的角度看：感應電流的效果是阻礙磁通量的變化．從相對運動的角度看：感應電流的效果是阻礙相對運動．2．楞次定律的應用應用楞次定律判斷感應電流方向的步驟(1)明確所研究的閉合回路，判斷原磁場方向．(2)判斷閉合回路內原磁場的磁通量變化．(3)依據楞次定律判斷感應電流的磁場方向．(4)利用右手螺旋定則(安培定則)判斷感應電流的方向．【典例精析】例2．如圖所示，一水平放置的矩形閉合線圈abcd在條形磁體的N極附近豎直下落，保持bc邊在紙外，ad邊在紙內，由圖中位置Ⅰ經過位置Ⅱ到位置Ⅲ，位置Ⅰ和位置Ⅲ都很接近位置Ⅱ，這個過程中線圈中的感應電流()A．沿abcda流動B．沿dcbad流動C．先沿abcda流動，后沿dcbad流動D．先沿dcbad流動，后沿abcda流動知識點三右手定則的理解和應用【情境導入】如圖所示，導體棒ab向右做切割磁感線運動．(1)請用楞次定律判斷感應電流的方向．(2)感應電流I的方向、原磁場B的方向、導體棒運動的速度v的方向三者之間滿足什么關系？答案(1)感應電流的方向為a→d→c→b→a；(2)滿足右手定則．【知識梳理】如圖所示，內容：伸開右手，使拇指與其余四個手指，并且都與手掌在同一個平面內；讓磁感線從掌心進入，并使指向導線運動的方向，這時所指的方向就是感應電流的方向．【重難詮釋】1．右手定則的適用范圍：閉合電路的部分導體切割磁感線產生感應電流方向的判斷．2．右手定則反映了磁場方向、導體運動方向和感應電流方向三者之間的關系：(1)大拇指所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，切割磁感線的導體相當于電源．3．楞次定律與右手定則的比較規(guī)律比較內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體適用范圍各種電磁感應現象只適用于部分導體在磁場中做切割磁感線運動的情況聯(lián)系右手定則是楞次定律的特例【典例精析】例3．如圖所示為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，分析各圖中感應電流的方向，在導體中由a→b的是()【規(guī)律方法】1．如果導體不動，回路中的磁通量變化，要用楞次定律判斷感應電流方向，而不能用右手定則判斷．2．如果回路中的一部分導體做切割磁感線運動產生感應電流，用右手定則判斷往往較為簡便．針對訓練一、單選題1．某同學學習了電磁感應相關知識之后，做了如下探究性實驗：將閉合線圈按如圖所示方式放在電子秤上，線圈上方有一N極朝下豎直放置的條形磁鐵，手握磁鐵在線圈的正上方靜止，此時電子秤的示數為m。下列說法正確的是A．將磁鐵N極減速插向線圈的過程中，線圈中產生的電流沿順時針方向（俯視）B．將磁鐵N極勻速插向線圈的過程中，線圈中無感應電流C．將靜止于線圈內的磁鐵加速抽出的過程中，電子秤的示數小于mD．將靜止于線圈內的磁鐵勻速抽出的過程中，電子秤的示數大于m2．媒體報道，某大學研究人員發(fā)現了一種能夠將內能直接轉化為電能新型合金。據描述，只要將該合金略微加熱，這種合金就會變成強磁性合金，從而使放在周圍的金屬線框產生電流，簡化模型如圖所示。A為柱形合金，B為金屬圓環(huán)?，F對合金進行加熱，則（

）A．加熱時，穿過金屬圓環(huán)B的磁通量減小B．加熱時，金屬圓環(huán)B中一定會產生順時針電流C．加熱時，金屬圓環(huán)B有縮小的趨勢D．加熱時，金屬圓環(huán)B有擴張的趨勢3．如圖甲所示，將電池組、滑動變阻器、帶鐵芯的線圈A、線圈B、電流表及開關進行連接。該電流表指針偏轉方向與電流方向間的關系為：當電流從右接線柱流入電流表時，指針向右偏轉。其中A線圈繞法如圖乙所示，B線圈繞法如圖丙所示。開關閉合，線圈A放在線圈B中。下列判斷正確的是（）A．斷開開關的瞬間，電流表指針將向右偏轉B．將線圈A從線圈B中拔出時，電流表指針將向左偏轉C．當滑動變阻器的滑片向左加速滑動時，電流表指針將向左偏轉D．當滑動變阻器的滑片向左勻速滑動時，電流表指針不發(fā)生偏轉4．如圖，螺線管A豎直放置在水平桌面上，B為鐵芯，C為套在鐵芯B上的絕緣磁環(huán)。閉合電鍵，絕緣環(huán)C向上運動。C由靜止開始上升至最高點的過程中，桌面對A的支持力大?。ǎ〢．始終減小 B．先增大后減小C．始終增大 D．先減小后增大5．豎直平面內放置某豎直向上恒定電流的導線，如圖所示。正方形導體框置于導線右側，下列說法正確的是（）A．若線框不動，電流增大，線框有擴張趨勢B．從靜止釋放導線框，則它做加速度逐漸減小的加速運動C．導體框向左運動一小段時會產生逆時針方向的感應電流D．以導線為軸線框順時針（俯視）轉動時會產生沿的感應電流6．如圖所示，a、b、c三個線圈是同心圓，b線圈上連接有直流電源和開關K，則下列說法正確的是（）A．K閉合電路穩(wěn)定后，在斷開K的一瞬間，線圈c中有感應電流，線圈a中沒有感應電流B．K閉合電路穩(wěn)定后，在斷開K的一瞬間，線圈a中有感應電流，線圈c中沒有感應電流C．在K閉合的一瞬間，線圈a中有逆時針方向的瞬時電流，有擴張趨勢D．在K閉合的一瞬間，線圈c中有順時針方向的瞬時電流，有收縮趨勢7．如圖所示，兩個相同的鋁環(huán)套在一根無限長的光滑桿上，將一條形磁鐵向左插入鋁環(huán)（未穿出）的過程中，兩環(huán)的運動情況是（）A．同時向右運動，距離增大 B．同時向左運動，距離變小C．同時向右運動，距離變小 D．同時向左運動，距離增大8．某同學做了個有趣的實驗，如圖所示，水平面內有兩根光滑平行金屬導軌，上面放著兩根金屬棒a、b（a、b與導軌接觸良好，且不會離開導軌）。其上方附近有一條形磁鐵，下列對實驗現象的描述正確的是（）A．當條形磁鐵N極朝下，向上運動時，a、b將靠攏B．當條形磁鐵N極朝下，向下運動時，a、b將分開C．當條形磁鐵S極朝下，向上運動時，a、b將分開D．當條形磁鐵S極朝下，向下運動時，a、b將靜止二、多選題9．法拉第最初發(fā)現電磁感應現象的實驗如圖所示。軟鐵環(huán)上繞有M、N兩個線圈，下列判斷正確的是（）A．開關斷開前，軟鐵環(huán)中的磁場為逆時針方向B．開關斷開前，軟鐵環(huán)中的磁場為順時針方向C．開關斷開的瞬間，電流表中電流的方向為D．開關斷開的瞬間，電流表中電流的方向為10．如圖所示,在光滑的水平桌面上,a和b是兩條固定的平行長直導線,通有大小相等但方向相反的電流。矩形線框位于兩條導線的正中間,下列措施中能使矩形線框中產生順時針方向電流的是 ()A.兩導線中的電流同時減小B.兩導線中的電流同時增大C.線框向a移動D.線框向b移動11．兩根互相垂直的絕緣通電長直導線放在水平面上，兩個相同的閉合圓形線圈a、b放在同一水平面上，兩線圈的圓心到兩導線的距離都相等。設兩直導線中的電流強度相等，方向如圖所示