【配套K12】[学习]浙江省2018-2019版高中物理 第四章 电磁感应 第2课时 楞次定律学案

第2课时 楞次定律[研究选考·把握考情]知识点一 实验：探究感应电流方向的规律[基 础 梳 理]1.实验设计将螺线管与电流表组成闭合回路，分别将N 极、S 极插入、抽出线圈，如图1所示，记录感应电流方向如下：图12.分析论证3.归纳总结当穿过线圈的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场的方向相反，这种情况如图2甲所示；当穿过线圈的磁通量减少时，感应电流的磁场与原磁场的方向相同，这种情况如图2乙所示。

图2[典 例 精 析]【例1】 我们可以通过实验探究电磁感应现象中感应电流方向的决定因素和遵循的物理规律。

以下是实验探究过程的一部分。

(1)如图3甲所示，当磁铁的N 极向下运动时，发现电流表指针偏转，若要探究线圈中产生感应电流的方向，必须知道__________________________。

图3(2)如图乙所示，实验中发现闭合开关时，电流表指针向右偏。

电路稳定后，若向左移动滑片，此过程中电流表指针向________偏转；若将线圈A抽出，此过程中电流表指针向________偏转。

(均选填“左”或“右”)解析(1)电流表没有电流通过时，指针在中央位置，要探究线圈中电流的方向，必须知道电流从正(负)接线柱流入时，指针的偏转方向。

(2)闭合开关时，线圈A中的磁场增强，线圈B中产生的感应电流使电流表向右偏，则当向左移滑片时，会使线圈A中的磁场增强，电流表指针将向右偏；当线圈A抽出，在线圈B 处的磁场减弱，线圈B中产生的感应电流将使电流表指针向左偏。

答案(1)电流从正(负)接线柱流入时，电流表指针的偏转方向(2)右左名师点睛在“研究电磁感应现象”实验中，用线圈产生的磁场模拟条形磁铁的磁场，要注意三点：(1)线圈L2与灵敏电流计直接相连，了解灵敏电流计指针的偏转方向与电流方向之间的关系。

(2)明确线圈L1中电流的变化。

(3)明确线圈L2中磁通量的变化及磁场方向。

【例2】 (2017·浙江慈溪中学检测)如图4所示为做探究感应电流产生条件实验的器材。

图4(1)在图中用实线代替导线把它们连成实验电路。

(2)哪些操作可以使电流计的指针发生偏转？①_________________________________________________________________；②_________________________________________________________________。

(3)假设在开关闭合的瞬间，灵敏电流计的指针向左偏转，则当螺线管A向上拔出的过程中，灵敏电流计的指针向________(填“左”或“右”)偏转。

解析(1)如图所示(2)①将开关S闭合(或者断开)②将螺线管A插入(或拔出)螺线管B(3)右知识点二楞次定律及应用[基础梳理]当线圈内磁通量增加时，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；当线圈内磁通量减少时，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。

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。

[要点精讲]要点1 楞次定律的理解(1)因果关系：应用楞次定律实际上就是寻求电磁感应中的因果关系，磁通量发生变化是原因，产生感应电流是结果，原因产生结果，结果又反过来影响原因。

(2)楞次定律中“阻碍”的含义(3)从磁通量变化的角度来看，感应电流总要阻碍磁通量的变化；从导体和磁体相对运动的角度来看，感应电流的效果总要阻碍相对运动。

因此产生感应电流的过程实质上是其他形式的能量转化为电能的过程。

【例3】关于楞次定律，下列说法中正确的是( )A.感应电流的磁场总是阻碍原磁场的增强B.感应电流的磁场总是阻碍原磁场的减弱C.感应电流的磁场总是和原磁场方向相反D.感应电流的磁场总是阻碍原磁通量的变化解析楞次定律的内容：感应电流具有这样的方向，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化，故选D。

答案 D要点2 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)明确研究对象是哪一个闭合电路；(2)确定原磁场的方向；(3)明确闭合回路中磁通量变化的情况；(4)应用楞次定律的“增反减同”，确定感应电流的磁场的方向；(5)应用安培定则，确定感应电流的方向。

【例4】如图5所示，试判定当开关S闭合和断开瞬间，线圈ABCD中的感应电流方向。

图5解析当S闭合的瞬间：穿过回路的磁场是电流I产生的磁场，方向垂直纸面向外(如图所示)，且磁通量增大；由楞次定律知感应电流的磁场方向应和B原相反，即垂直纸面向里；由安培定则知线圈ABCD中感应电流方向是A→D→C→B→A。

当S断开时：穿过回路的原磁场仍是电流I产生的磁场，方向垂直纸面向外，且磁通量减小；由楞次定律得知感应电流的磁场方向应和B原相同，即垂直纸面向外；由安培定则判知感应电流方向是A→B→C→D→A。

答案S闭合时，感应电流方向为A→D→C→B→AS断开时，感应电流方向为A→B→C→D→A名师点睛判断感应电流的三部曲“一原”：确定原磁场的方向及磁通量变化情况；“二感”：根据楞次定律确定感应电流的磁场的方向；“三螺旋”：由安培定则确定感应电流的方向。

【例5】(2017·浙江苍南期中)如图6所示，光滑固定导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放置在导轨上，形成一个闭合回路，一条形磁铁从高处下落接近回路时( )图6A.P、Q将相互靠近B.P、Q将相互远离C.磁铁的加速度仍为gD.磁铁的加速度小于g解析方法一：设磁铁的下端为N极，如图所示，根据楞次定律可判断出P、Q中的感应电流方向，根据左手定则可判断P、Q所受安培力的方向，可见，P、Q将相互靠近。

由于回路所受安培力的合力向下，由牛顿第三定律知，磁铁将受到向上的反作用力，从而使加速度小于g。

当磁铁的下端为S极时，根据类似的分析可得到相同的结论。

故选项A、D正确。

方法二：根据楞次定律的另一种表述：感应电流的效果总是要反抗产生感应电流的原因。

本题中“原因”是回路中磁通量的增加，归根结底是磁铁靠近回路，“效果”便是阻碍磁通量的增加和磁铁的靠近。

所以，P、Q将互相靠近且磁铁的加速度小于g，故选项A、D正确。

答案AD名师点睛楞次定律的两种表述(1)“阻碍”表述法：感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的原磁通量的变化，即“增反减同”。

(2)“效果”表述法：感应电流的效果总是阻碍引起感应电流的原因。

如：①“来拒去留”：阻碍导体的相对运动；②“增缩减扩”：磁通量增加，则回路面积有收缩的趋势；磁通量减少，则回路有扩张的趋势。

知识点三右手定则及应用[基础梳理]1.使用范围：判定导线切割磁感线运动时感应电流的方向。

2.使用方法：伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导线运动的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向。

[即学即练]如图所示，用导线做成圆形或正方形回路，这些回路与一直导线构成几种位置组合(彼此绝缘)，下列组合中，切断直导线中的电流时，闭合回路中会有感应电流产生的是( )解析利用安培定则判断直导线电流产生的磁场，其磁感线是一些以直导线为轴的无数组同心圆，即磁感线所在平面均垂直于导线，且直导线电流产生的磁场分布情况是靠近直导线处磁场强，远离直导线处磁场弱。

A中穿过圆环线圈的磁场如图甲所示，其有效磁通量为ΦA ＝Φ出－Φ进＝0，且始终为0，即使切断导线中的电流，ΦA也始终为0，A中不可能产生感应电流。

B中线圈平面与导线的磁场平行，穿过B的磁通量也始终为0，B中也不能产生感应电流。

C中穿过线圈的磁通量如图乙所示，Φ进>Φ出，即ΦC≠0，当切断导线中的电流后，穿过线圈的磁通量ΦC减小为0，所以C中有感应电流产生。

D中穿过线圈的磁通量ΦD不为0，当电流切断后，ΦD最终也减小为0，所以D中也有感应电流产生。

答案 CD1.下列各图是验证楞次定律实验的示意图，竖直放置的线圈固定不动，将条形磁铁从线圈上方插入或拔出，线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流。

各图中分别标出了条形磁铁的极性、条形磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况，其中正确的是( )解析根据楞次定律可确定感应电流的方向：以选项C为例，当条形磁铁向下运动时，线圈原磁场的方向向上，穿过线圈的磁通量增加，感应电流产生的磁场方向向下，利用安培定则判断感应电流的方向与图中箭头方向相同，线圈的上端为S极，条形磁铁与线圈相互排斥。

运用以上分析方法可知，选项C、D正确，选项A、B错误。

答案CD2.关于楞次定律和感应电流，下列说法正确的是( )A.应用楞次定律时，需要明确两个磁场，即原磁场和感应电流的磁场，且感应电流的磁场总是要阻碍原磁场磁通量的变化B.应用楞次定律时，需要明确闭合回路中的磁通量是增加了还是减少了，进而判断感应电流的磁场方向C.楞次定律是用来判断感应电流方向的一个实验定律D.感应电流的磁场阻碍磁通量的变化，经历足够长的时间最终会阻止磁通量的变化解析楞次定律是用来判断感应电流方向的一个实验定律，选项C正确；在应用楞次定律时，需要明确两个磁场，即原磁场和感应电流的磁场，明确磁通量的变化情况，感应电流的磁场总是要阻碍磁通量的变化，但不能阻止磁通量的变化，选项A、B正确，选项D错误。

答案ABC3.如图7所示，在同一铁芯上绕两线圈，单刀双掷开关原来连接触点1，现在把它扳向触点2，则在此过程中，流过电流R的感应电流的方向是( )图7A.先由P到Q，再由Q到PB.先由Q到P，再由P到QC.始终由Q到PD.始终由P到Q解析从触点1到触点2，分为两个物理过程：其一，离开触点1而未接触点2，左边线圈中电流从有到无，穿过右边线圈的磁通量在减少，由楞次定律可知感应电流方向为由Q到P；其二，与触点2接触而电路尚未稳定，左边线圈电流反向且从无到有，由楞次定律可知感应电流方向仍由Q到P，故选C。

答案 C4.如图8所示，匀强磁场与圆形导体环所在平面垂直，导体ef与环接触良好，当ef向右匀速运动时( )图8A.圆环中磁通量不变，环上无感应电流产生B.整个环中有顺时针方向的电流C.整个环中有逆时针方向的电流D.环的右侧有逆时针方向的电流，环的左侧有顺时针方向的电流解析由右手定则知ef上的电流由e→f，故右侧的电流方向为逆时针，左侧的电流方向为顺时针，选D。

答案 D5.我国高温超导磁悬浮高速列车的车速已达到500 km/h，如图是磁悬浮的原理，图9中A 是圆柱形磁铁，B是用高温超导材料制成的超导圆环，将超导圆环B放在磁铁A上，它就能在磁力作用下悬浮在磁铁A上方的空中，则下列说法正确的是( )图9A.在B放入磁场过程中，将产生感应电流，当稳定后，感应电流消失B.在B放入磁场的过程中，B中将产生感应电流，当稳定后，感应电流仍存在C.如果A的N极朝上，B中感应电流的方向如图所示D.如果A的N极朝上，B中感应电流的方向与图示方向相反解析B进入磁场时，磁通量增加，将产生感应电流，这一电流在超导体中不会消失，A错误，B正确；如果A的N极朝上，在B放入磁场过程中，B中的磁通量增加，根据楞次定律可知，感应电流的磁场方向向下，根据安培定则可知，B中感应电流的方向与图示方向相反，C错误，D正确。