2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理选择性必修2 第2章电磁感应2.1楞次定律(4)课件

楞次定律\n1．实验探究将螺线管与电流计组成闭合回路,如图431,分别将N极、S极插入、拔出线圈,如图所示432,记录感应电流方向如下：图431\n图432(1)线圈内磁通量增加时的情况图号磁场方向感应电流的方向感应电流的磁场方向甲_____逆时针(俯视)_____乙_____顺时针(俯视)_____向下向上向上向下\n(2)线圈内磁通量减少时的情况图号磁场方向感应电流的方向感应电流的磁场方向丙_____顺时针(俯视)_____丁_____逆时针(俯视)_____向下向上向下向上\n(3)归纳结论当线圈内磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场方向相反,______磁通量的增加；当线圈内磁通量减少时,感应电流的磁场与原磁场方向相同,______磁通量的减少．2．楞次定律感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要______引起感应电流的磁通量的______．阻碍阻碍阻碍变化\n(1)当穿过线圈的磁通量增加时,感应电流的磁场如何阻碍其增加？【提示】感应电流的磁场方向与穿过线圈的原磁场方向相反．(2)当穿过线圈的磁通量减少时,感应电流的磁场如何阻碍其减少？【提示】感应电流的磁场方向与穿过线圈的原磁场方向相同．\n1．感应电流的磁场总是与引起感应电流的磁场方向相反．()2．感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向可能相同,也可能相反．()3．楞次定律表明感应电流的效果总是与引起感应电流的原因相对抗．()×√√\n1．内容：伸开右手,使拇指与其余四个手指_____,并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从_____进入,并使拇指指向__________的方向,这时_____所指的方向就是感应电流的方向．2．适用范围：右手定则适用于闭合回路中________导体做________________时产生感应电流的情况．垂直掌心导线运动四指一部分切割磁感线运动\n试归纳比较左手定则、右手定则、安培定则分别用来判断哪个量的方向．【提示】左手定则用于判断安培力和洛伦兹力的方向,右手定则用于判断闭合电路的部分导体切割磁感线时产生的感应电流方向,安培定则用于判断电流的磁场方向．\n1．右手定则只适用于导体切割磁感线产生感应电流的情况．()2．使用右手定则时必须让磁感线垂直穿过掌心．()3．任何感应电流方向的判断既可使用楞次定律,又可使用右手定则．()√××\n学生分组探究一对楞次定律的理解第1步探究——分层设问,破解疑难1．楞次定律可判断什么方向？【提示】楞次定律可判断感应电流产生的磁场方向．\n2．楞次定律中,“阻碍”是否就是阻止的意思？【提示】楞次定律中的“阻碍”不是阻止的意思,只是延缓了磁通量的变化,电路中的磁通量还是变化的．3．当导体回路的面积发生变化,或回路相对磁场运动,或磁场本身发生变化时,回路中都可能产生感应电流,感应电流的方向与这些变化有什么对应关系？【提示】感应电流的磁场总是阻碍磁通量的变化．\n第2步结论——自我总结,素能培养1．因果关系：楞次定律反映了电磁感应现象中的因果关系,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,结果反过来影响原因．2．对“阻碍”的理解：\n\n3．“阻碍”的表现形式：楞次定律也可以理解为：感应电流的效果总是要反抗(或阻碍)引起感应电流的原因．常见的表现形式有以下三种：(1)阻碍原磁通量的变化(增反减同)；(2)阻碍导体和磁体间的相对运动(来拒去留)；(3)通过改变线圈面积来“反抗”(增缩减扩)．\n第3步例证——典例印证,思维深化(多选)在电磁感应现象中,下列说法中错误的是()A．感应电流的磁场总是阻碍原来磁通量的变化B．闭合线框放在变化的磁场中一定能产生感应电流C．闭合线框放在变化的磁场中做切割磁感线运动,一定能产生感应电流D．感应电流的磁场总是跟原来磁场的方向相反\n【思路点拨】(1)产生感应电流的条件是：穿过闭合电路的磁通量发生变化．(2)产生的感应电流总是阻碍原磁通量的变化．【解析】由楞次定律可知,感应电流的磁场阻碍的是原磁通量的变化,并不一定与原磁场方向相反,故选项A正确,选项D错误；若闭合线框平行于磁场放置,则无论是磁场变化,还是线框做切割磁感线的运动,穿过闭合线框的磁通量都不变,都不会有感应电流产生,所以选项B、C均错．故选B、C、D.【答案】BCD\n对楞次定律的理解感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化,与原磁场方向可能相同,也可能相反．\n第4步巧练——精选习题,落实强化1．(多选)一块铜片置于如图433所示的磁场中,如果用力把铜片从磁场拉出或把它进一步推入,则在这两个过程中有关磁场对铜片的作用力,下列叙述中正确的是()A．拉出时是阻力B．推入时是阻力图433C．拉出时不受磁场力D．推入时不受磁场力\n【解析】将铜片从磁场拉出或推入,磁通量发生变化,根据楞次定律,磁场对铜片的作用力应阻碍导体和磁场的相对运动,故选项A、B正确．【答案】AB\n2．某同学设计了一个电磁冲击钻,其原理示意图如图434所示,若发现钻头突然向右运动,则可能是()图434\nA．开关S由断开到闭合的瞬间B．开关S由闭合到断开的瞬间C．保持开关S闭合,变阻器滑片P加速向右滑动D．保持开关S闭合,变阻器滑片P匀速向右滑动【解析】若发现钻头M突然向右运动,则两螺线管互相排斥,根据楞次定律,可能是开关S由断开到闭合的瞬间,选项A正确．【答案】A\n学生分组探究二楞次定律的应用第1步探究——分层设问,破解疑难1．应用楞次定律时,涉及了三个因素：磁通量的变化、磁场方向、感应电流方向,如何根据其中两个因素确定第三个因素？【提示】穿过闭合回路的磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场方向相反；磁通量减少时,感应电流的磁场与原磁场方向相同．\n2．能否应用楞次定律判断导体的运动情况或回路面积的变化趋势？如何判断？【提示】通过引起闭合回路磁通量变化的原因,从而判断导体的运动情况或回路面积的变化．\n第2步结论——自我总结,素能培养1．判断感应电流方向的步骤该方框图不仅概括了根据楞次定律判定感应电流方向的思路,同时也描述了磁通量变化、磁场方向、感应电流方向三个因素的关系,只要知道了其中任意两个因素,就可以判定第三个因素．\n(2)效果法由楞次定律可知,感应电流的“效果”是阻碍引起感应电流的“原因”,深刻理解“阻碍”的含义．据“阻碍”原则,可直接对运动趋势作出判断,更简捷、迅速．\n第3步例证——典例印证,思维深化(多选)如图435所示,矩形闭合金属线圈放置在固定的水平薄板上,有一块蹄形磁铁如图所示置于水平薄板的正下方(磁极间距略大于矩形线圈的宽度)．当磁铁全部匀速向右通过线圈时,线圈始终静止不动,那么线圈受到薄板摩擦力的方向和线圈中产生感应电流的方向(从上向下看)是()图435\nA．摩擦力方向一直向左B．摩擦力方向先向左、后向右C．感应电流的方向顺时针→逆时针→逆时针→顺时针D．感应电流的方向顺时针→逆时针【思路点拨】(1)首先明确蹄形磁铁的磁场分布．(2)了解蹄形磁铁运动时穿过线圈的磁通量的变化情况．(3)由楞次定律确定感应电流及摩擦力的方向．\n【解析】靠近两极的磁场强,且方向从N极出S极进,根据楞次定律,感应电流的方向顺时针→逆时针→逆时针→顺时针,线圈始终有向右运动的趋势,摩擦力方向一直向左,选项AC正确．【答案】AC\n应用楞次定律的思路\n第4步巧练——精选习题,落实强化1．如图436所示,一水平放置的矩形闭合线框abcd,在细长磁铁的N极附近竖直下落,保持bc边在纸外,ad边在纸内,从图中所示的位置Ⅰ经过位置Ⅱ到位置Ⅲ,位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近Ⅱ,在这个过程中,线圈中感应电流()A．沿abcd流动B．沿dcba流动图436C．由Ⅰ到Ⅱ是沿abcd流动,由Ⅱ到Ⅲ是沿dcba流动\nD．由Ⅰ到Ⅱ是沿dcba流动,由Ⅱ到Ⅲ是沿abcd流动【解析】根据细长磁铁的N极附近的磁感线分布,线圈abcd在位置Ⅱ时,穿过线圈的磁通量为零,在位置Ⅰ时,磁感线向上穿过线圈,在位置Ⅲ时,磁感线向下穿过线圈．设磁感线向上穿过线圈时磁通量为正,由此可见,由位置Ⅰ到位置Ⅱ再到位置Ⅲ,磁通量连续减少,感应电流方向不变,应沿abcd流动．故A正确．【答案】A\n2．(多选)如图所示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．各图中分别标出了磁铁的极性、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,其中表示正确的是()\n【解析】先根据楞次定律“来拒去留”判断线圈的N极和S极．A中线圈上端为N极,B中线圈上端为N极,C中线圈上端为S极,D中线圈上端为S极,再根据安培定则确定感应电流的方向,A、B错误,C、D正确．【答案】CD\n学生分组探究三对右手定则的理解和应用第1步探究——分层设问,破解疑难1．闭合回路中部分导体切割磁感线时,右手定则和楞次定律是否都可以用来判断感应电流的方向？【提示】都可以用来判断感应电流的方向．2．能否用左手定则判断感应电流的方向？【提示】不能,左手定则用来判断通电导体的受力方向．\n第2步结论——自我总结,素能培养1．右手定则与楞次定律的区别与联系楞次定律右手定则区别研究对象整个闭合回路闭合回路的一部分,即做切割磁感线运动的导体适用范围各种电磁感应现象只适用于导体在磁场中做切割磁感线运动的情况应用对于磁感应强度随时间变化而产生的电磁感应现象较方便对于导体棒切割磁感线产生的电磁感应现象较方便联系右手定则是楞次定律的特例\n2.右手定则与左手定则的比较右手定则左手定则作用判断感应电流方向判断通电导体所受磁场力的方向图例因果关系运动→电流电流→运动应用实例发电机电动机\n第3步例证——典例印证,思维深化(多选)如图437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,用一水平向右的力F拉动导体棒MN,以下关于导体棒MN中感应电流方向和它所受安培力的方向的说法正确的是()A．感应电流方向是N→MB．感应电流方向是M→N图437\nC．安培力方向水平向左D．安培力方向水平向右【思路点拨】(1)由于导体棒MN运动而产生感应电流．(2)MN中产生了感应电流又受到磁场力的作用．【解析】以导体棒MN为研究对象,所处位置磁场方向向下、运动方向向右．由右手定则可知,感应电流方向是N→M；再由左手定则可知,安培力方向水平向左．【答案】AC\n左手定则和右手定则的因果关系1．因动而生电(v、B→I)——右手定则．2．因电而受力(I、B→F安)——左手定则．\n第4步巧练——精选习题,落实强化1．闭合线框abcd,自某高度自由下落时穿过一个有界的匀强磁场,当它经过如图438所示的三个位置时,感应电流的方向是()A．经过Ⅰ时,a→d→c→b→aB．经过Ⅱ时,a→b→c→d→aC．经过Ⅱ时,无感应电流D．经过Ⅲ时,a→b→c→d→a图438\n【解析】经过Ⅰ时,穿过闭合线框的磁通量是向里的,且在增大,由楞次定律可判断闭合线框中感应电流的磁场向外,由安培定则可判断出,通过线框的感应电流的方向是a→b→c→d→a,选项A错误；经过Ⅱ时,穿过闭合线框的磁通量不变,闭合线框中无感应电流,选项B错误,C正确；经过Ⅲ时,穿过闭合线框的磁通量是向里的,且在减少,由楞次定律可判断闭合线框中感应电流的磁场向里,由安培定则可判断出,通过线框的感应电流的方向是a→d→c→b→a,选项D错误．【答案】C\n2．如图439所示,一个有界匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向外,一个矩形闭合导线框abcd沿纸面由位置1(左)匀速运动到位置2(右),则()A．导线框进入磁场时,感应电流方向为a→b→c→d→aB．导线框离开磁场时,感应电流方向为a→d→c→b→aC．导线框进入磁场时,受安培力作用方向水平向右D．导线框进入磁场时,受安培力作用方向水平向左\n【解析】本题考查感应电流的方向、右手定则、左手定则,关键是看谁在切割．导线框进入磁场时,cd边切割磁感线,由右手定则可判断,感应电流方向为a→d→c→b→a.同理可得导线框离开磁场时,ab边切割磁感线,产生感应电流的方向为a→b→c→d→a.由左手定则判断受力情况,只有D选项正确．【答案】D\n楞次定律判断导体运动问题和线圈面积变化的应用技巧在电磁感应中判断导体的运动常用以下两种方法：1．程序法：首先根据楞次定律判断出感应电流的方向,然后根据感应电流处原磁场分布情况,运用左手定则判断出导体所受安培力的方向,最终确定导体的运动情况．2．楞次定律广泛含义法：即感应电流的效果总是要反抗产生感应电流的原因,表现为：\n(1)阻碍导体的相对运动(来拒去留)；(2)通过改变线圈面积来“反抗”(增缩减扩)．两种方法中,后一种更灵活、快速、准确．\n(多选)如图4310所示,光滑固定导轨m、n水平放置,两根导体棒p、q平行放于导轨上,形成一个闭合回路．当一条形磁铁从高处下落接近回路时()A．p、q将互相靠拢B．p、q将互相远离C．磁铁的加速度仍为gD．磁铁的加速度小于g图4310\n【解析】方法一：假设磁铁的下端为N极,穿过回路的磁通量增加,根据楞次定律可判断出感应电流的磁场方向向上,根据安培定则可判断出回路中感应电流的方向为逆时针方向(俯视)．再根据左手定则可判断p、q所受的安培力的方向,安培力使p、q相互靠拢．由于回路所受的安培力的合力向下,根据牛顿第三定律知,磁铁将受到向上的反作用力,从而加速度小于g.若磁铁的下端为S极,根据类似的分析可以得出相同的结果,所以A、D选项正确．\n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,本题中的“原因”是回路中的磁通量增加,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将相互靠近且磁铁的加速度小于g.故选项A、D正确．【答案】AD\n[先看名师指津]本例列出了判断感应电流受力及其运动方向的方法,并进一步从多个角度深刻理解楞次定律中“阻碍”的含义．虽然方法不同,但本质都是楞次定律,只有领会其精髓,才能运用它进行正确地判断．深刻理解楞次定律中“阻碍”的含义是快速分析该类问题的前提．\n[再演练应用]如图4311所示,一个有弹性的金属圆环被一根橡皮绳吊于通电直导线的正下方,直导线与圆环在同一竖直面内,当通电直导线中电流增大时,弹性圆环的面积S和橡皮绳的长度l将()A．S增大,l变长B．S减小,l变短C．S增大,l变短图4311D．S减小,l变长\n【解析】当通电导线中电流增大时,穿过金属圆环的磁通量增大,金属圆环中产生感应电流,根据楞次定律,感应电流要阻碍磁通量的增大,一是用缩小面积的方式进行阻碍,二是用远离直导线的方式进行阻碍．故D正确．【答案】D