人教版(新教材)高中物理選擇性必修2學(xué)案4：2 1 課時2 楞次定律

人教版(新教材)高中物理選擇性必修第二冊PAGEPAGE12.1課時2楞次定律〖學(xué)習(xí)目標(biāo)〗能運用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向，解答有關(guān)問題。理解楞次定律是能量守恒定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的反映。掌握右手定則；認識右手定則是楞次定律的一種具體表現(xiàn)形式能運用右手定則判斷因?qū)w做切割磁感線運動而產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向?！贾R梳理〗知識點一、楞次定律內(nèi)容：感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。對楞次定律的進一步理解引起感應(yīng)電流的磁通量是指原磁通量?！白璧K”并不一定是相反，“阻礙”的是磁通量的變化。“阻礙”也不是“阻止”，而是延緩了磁通量的變化過程。楞次定律是能量守恒定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的具體體現(xiàn)。因果關(guān)系：閉合回路中磁通量的變化是因，產(chǎn)生感應(yīng)電流是果；原因產(chǎn)生結(jié)果，結(jié)果又反過來影響原因。楞次定律中“阻礙”的幾個層次（6）阻礙的幾種表現(xiàn)①阻礙原磁通量的變化——“增反減同”。②阻礙(導(dǎo)體的)相對運動——“來拒去留”。③回路面積有增大或減小的趨勢來反抗磁通量的變化。應(yīng)用楞次定律解題的一般步驟（1）確定原磁場的方向。（2）判定產(chǎn)生感應(yīng)電流的磁通量如何變化(增加還是減少)。（3）根據(jù)楞次定律確定感應(yīng)電流的磁場方向(增反減同)。（4）判定感應(yīng)電流的方向。該步驟也可以簡單地描述為“一原二變?nèi)兴穆菪?，一原——確定原磁場的方向；二變——確定磁通量是增加還是減少；三感——判斷感應(yīng)電流的磁場方向；四螺旋——用右手螺旋定則判斷感應(yīng)電流的方向。4、楞次定律的適用范圍滿足能量守恒的條件下，磁生電的問題。知識點二、右手定則伸開右手,使拇指與其余四個手指垂直,并且都與手掌在同一個平面內(nèi);讓磁感線從掌心進入,并使拇指指向?qū)Ь€運動的方向,這時四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向。適用范圍：閉合電路一部分導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流?！肌狐c石成金』〗右手定則、楞次定律、安培定則、左手定則的應(yīng)用比較比較項目右手定則楞次定律安培定則左手定則適用范圍導(dǎo)體切割磁感線:速度方向、磁場方向、感應(yīng)電流方向三者互判回路中磁通量變化產(chǎn)生感應(yīng)電流時,原磁場方向、感應(yīng)電流磁場方向互判通電導(dǎo)線、圓環(huán)產(chǎn)生磁場時,磁場方向、電流方向互判通電導(dǎo)線所受安培力:安培力方向、電流方向、磁場方向三者互判因果關(guān)系因動而生電因磁而生電因電而生磁因電而受力應(yīng)用實例發(fā)電機變壓器電磁繼電器電動機、磁電式儀表特別提醒（1）判斷感應(yīng)電流方向時可根據(jù)具體情況選取楞次定律或右手定則；（2）區(qū)分右手定則和安培定則：右手定則判斷電流的方向；安培定則判斷電流產(chǎn)生磁場的方向。電磁感應(yīng)現(xiàn)象中導(dǎo)體運動問題的分析方法：（1）確定所研究的閉合電路；（2）明確閉合電路所包圍的區(qū)域磁場的方向及磁場的變化情況；（3）確定穿過閉合電路的磁通量的變化或?qū)w是否切割磁感線；（4）根據(jù)楞次定律或右手定則判定感應(yīng)電流的方向；（5）根據(jù)左手定則或“來拒去留”“增反減擴”等判斷導(dǎo)體所受安培力及運動的方向。楞次定律判斷導(dǎo)體運動問題的應(yīng)用技巧，在電磁感應(yīng)中判斷導(dǎo)體的運動常有以下兩種方法：（1）程序法：首先根據(jù)楞次定律判斷出感應(yīng)電流的方向；然后根據(jù)感應(yīng)電流處原磁場分布情況，運用左手定則判斷出導(dǎo)體所受的安培力方向，最終確定導(dǎo)體的運動情況。（2）楞次定律廣泛含義法：感應(yīng)電流的效果總是要反抗產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因，表現(xiàn)為①阻礙導(dǎo)體的相對運動（來拒去留）；②通過改變線圈面積來“反抗”（擴大或縮?。?。兩種方法中，后一種要靈活快速準(zhǔn)確?！嫉淅觥嚼?.如圖所示的電路中，A1和A2是兩個相同的燈泡，線圈L自感系數(shù)足夠大，電阻可以忽略不計。下列說法中正確的是（）A.

合上開關(guān)S時，A2先亮，A1后亮，最后一樣亮

B.

合上開關(guān)S時，A1和A2同時亮

C.

斷開開關(guān)S時，A2閃亮一下再熄滅

D.

斷開開關(guān)S時，流過A2的電流方向向右例2.兩圓環(huán)A、B置于同一水平面上，其中A為均勻帶正電的絕緣環(huán)，B為導(dǎo)體環(huán)，當(dāng)A以如圖所示的方向繞中心轉(zhuǎn)動的角速度發(fā)生變化時，B中產(chǎn)生的感應(yīng)電流有（）A.

A的轉(zhuǎn)速減小，B中產(chǎn)生逆時針方向的電流

B.

A的轉(zhuǎn)速增大，B中產(chǎn)生順時針方向的電流

C.

A的轉(zhuǎn)速增大，B中產(chǎn)生逆時針方向的電流

D.

無法判斷B中產(chǎn)生的感應(yīng)電流例3.現(xiàn)代科學(xué)研究中常要用到高速電子，電子感應(yīng)加速器就是利用感生電場使電子加速的設(shè)備。它的基本原理如圖甲所示，上、下為電磁體的兩個磁極，磁極之間有一個環(huán)形真空室。圖乙為真空室的俯視圖，電子在真空室中做圓周運動。電磁體線圈中電流可以變化，產(chǎn)生感生電場使電子加速。某時刻電磁體線圈中電流如圖所示，電子逆時針方向運動。下列說法中正確的是（）A.

此時真空室中磁場方向由上向下B.

感生電場對電子的作用力給電子提供向心力

C.

電子做圓周運動的向心加速度大小始終不變D.

為使電子加速，圖中電流應(yīng)該由小變大〖課堂練習(xí)〗1.如圖所示，一水平放置的矩形閉合線圈abcd，在細長磁鐵的N極附近豎直下落，保持bc邊在紙外，ad邊在紙內(nèi)，從圖中位置Ⅰ經(jīng)過位置Ⅱ到達位置Ⅲ，位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近Ⅱ.在這個過程中，線圈中感應(yīng)電流（

）A.

沿abcd流動

B.

沿dcba流動

C.

由Ⅰ到Ⅱ是沿abcd流動，由Ⅱ到Ⅲ是沿dcba流動

D.

由Ⅰ到Ⅱ是沿dcba流動，由Ⅱ到Ⅲ是沿abcd流動2.如圖所示，將條形磁鐵從相同的高度分別以速度v和2v插入線圈，電流表指針偏轉(zhuǎn)角度較大的是（

）A.

以速度v插入

B.

以速度2v插入

C.

一樣大

D.

不能確定3.A為水平放置的膠木圓盤，在其側(cè)面均勻分布著負電荷，在A的正上方用絕緣絲線懸掛一個金屬圓環(huán)B，使B的環(huán)面水平且與圓盤面平行，其軸線與膠木盤A的軸線OO′重合，如圖所示．現(xiàn)使膠木盤A由靜止開始繞其軸線OO′按箭頭所示方向加速轉(zhuǎn)動，則（

）A.

金屬環(huán)B的感應(yīng)電流方向與箭頭所示方向相同，絲線受到的拉力減小

B.

金屬環(huán)B的感應(yīng)電流方向與箭頭所示方向相同，絲線受到的拉力增大

C.

金屬環(huán)B的感應(yīng)電流方向與箭頭所示方向相反，絲線受到的拉力減小

D.

金屬環(huán)B的感應(yīng)電流方向與箭頭所示方向相反，絲線受到的拉力增大4.如圖所示，在垂直于紙面足夠大范圍內(nèi)的勻強磁場中，有一個矩形線圈abcd，線圈平面與磁場垂直，O1O2是線圈的對稱軸。應(yīng)使線圈怎樣運動才能使其中產(chǎn)生感應(yīng)電流（

）A.

向左或向右平動

B.

向上或向下平動

C.

垂直于紙面向里平動

D.

繞O1O2轉(zhuǎn)動5.老師做了一個物理小實驗讓學(xué)生觀察：一輕質(zhì)橫桿兩側(cè)各固定一金屬環(huán)，橫桿繞中心點自由轉(zhuǎn)動，老師拿一條形磁鐵插向其中一個小環(huán)，后又取出插向另一個小環(huán)，同學(xué)們看到的現(xiàn)象是（

）A.磁鐵插向左環(huán)，橫桿發(fā)生轉(zhuǎn)動，從上方向下看，橫桿順時針轉(zhuǎn)動；

B.磁鐵插向右環(huán)，橫桿發(fā)生轉(zhuǎn)動，從上方向下看，橫桿逆時針轉(zhuǎn)動；

C.無論磁鐵插向左環(huán)還是右環(huán)，橫桿都不發(fā)生轉(zhuǎn)動；

D.無論磁鐵插向左環(huán)還是右環(huán)，橫桿都發(fā)生轉(zhuǎn)動。

▁▃▅▇█參*考*答*案█▇▅▃▁例1.〖答案〗A〖解析〗AB．合上開關(guān)S時，燈A2立即發(fā)光。通過線圈L的電流增大，穿過線圈的磁通量增大，根據(jù)楞次定律線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與原來電流方向相反，阻礙電流的增大，電路的電流只能逐漸增大，燈A1逐漸亮起來。當(dāng)電流逐漸穩(wěn)定時，線圈不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，通過兩燈的電流相等，亮度相同，A符合題意，B不符合題意；CD．穩(wěn)定后斷開開關(guān)S時，由于自感，線圈中的電流只能慢慢減小，其相當(dāng)于電源，線圈L、燈A2與燈A1構(gòu)成閉合回路放電，兩燈都過一會兒熄滅，由于兩燈泡完全相同，線圈的電阻又不計，則燈A2不會出現(xiàn)閃亮一下,且流過燈A2的電流方向向左,CD不符合題意。例2.〖答案〗C〖解析〗AD．若A的轉(zhuǎn)速減小，因A為均勻帶正電的絕緣環(huán)，依據(jù)右手螺旋定則，原磁場向里，且大小減小，由楞次定律可知，B導(dǎo)體環(huán)中感應(yīng)電流產(chǎn)生的內(nèi)部磁場向里，由右手螺旋定則可知，B導(dǎo)體環(huán)中感應(yīng)電流為順時針方向，AD不符合題意；BC．若A的轉(zhuǎn)速增大，因A為均勻帶正電的絕緣環(huán)，依據(jù)右手螺旋定則，原磁場向里，且大小增大，由楞次定律可知，B導(dǎo)體環(huán)中感應(yīng)電流產(chǎn)生的內(nèi)部磁場向外，由右手螺旋定則可知，B導(dǎo)體環(huán)中感應(yīng)電流為逆時針方向，B不符合題意，C符合題意。例3.〖答案〗D〖解析〗A．根據(jù)圖中電流，結(jié)合右手螺旋定則可知，真空室中磁場方向由下向上，A不符合題意；B．由于電磁體線圈中電流可以變化，可在真空室中產(chǎn)生感應(yīng)磁場，電子在洛倫茲力的作用下做圓周運動，B不符合題意；C．由于感生電場使電子加速，電子的速度變大，所以電子運動的向心加速度大小會發(fā)生變化，C不符合題意；D．電磁體線圈中電流變大，產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度變大，由楞次定律可知，進而產(chǎn)生的感應(yīng)電場強度變大，使得電子的速度變大，D符合題意?！颊n堂練習(xí)〗1.〖答案〗A〖解析〗由條形磁鐵的磁場分布情況可知，線圈在位置Ⅱ時穿過矩形閉合線圈的磁通量最少．線圈從位置Ⅰ到Ⅱ，穿過abcd自下而上的磁通量減少，感應(yīng)電流的磁場阻礙其減少，則在線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向為abcd，線圈從位置Ⅱ到Ⅲ，穿過abcd自上而下的磁通量在增加，感應(yīng)電流的磁場阻礙其增加，由楞次定律可知感應(yīng)電流的方向仍然是abcd.。2.〖答案〗B〖解析〗根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，磁通量變化越快，感應(yīng)電動勢越大，回路的感應(yīng)電流也會越大，所以將條形磁鐵以較大的速度插入線圈時，電流表指針偏轉(zhuǎn)角度較大，B符合題意，ACD不符合題意。3.〖答案〗A〖解析〗膠木盤A由靜止開始繞其軸線OO′按箭頭所示方向加速轉(zhuǎn)動，形成環(huán)形電流，環(huán)形電流的大小增大，根據(jù)右手螺旋定則知，通過B線圈的磁通量向下，且增大，根據(jù)楞次定律可知，金屬環(huán)B的感應(yīng)電流方向與箭頭所示方向相同；根據(jù)楞次定律的另一種表述，引起的機械效果阻礙磁通量的增大，知金屬環(huán)的面積有縮小的趨勢，且有向上的運動趨勢，所以絲線的拉力減小，A符合題意，BCD不符合題意。4.〖答案〗D〖解析〗ABC．由題可知該磁場是勻強磁場，線圈的磁通量為：Φ=BS，S為垂直于磁場的有效面積，無論線圈向左或向右平動，還是向上或向下平動，或者垂直于紙