2019-2020學(xué)年高中物理 第4章 3 楞次定律學(xué)案 新人教版選修3-2

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1、3　楞次定律 [學(xué)習(xí)目標(biāo)]　1.理解楞次定律的內(nèi)容，能運(yùn)用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向．(重點(diǎn))　2.理解楞次定律是能量守恒定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的體現(xiàn)．(難點(diǎn))　3.掌握右手定則，并理解右手定則的實(shí)質(zhì)．(重點(diǎn)) 一、楞次定律 1．探究感應(yīng)電流的方向 (1)實(shí)驗(yàn)器材：條形磁鐵、電流表、線圈、導(dǎo)線、一節(jié)干電池(用來查明線圈中電流的流向與電流表中指針偏轉(zhuǎn)方向的關(guān)系)． (2)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：如圖所示，在四種情況下，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入下表． ①線圈內(nèi)磁通量增加時(shí)的情況 圖號(hào) 磁場方向 感應(yīng)電流的方向 感應(yīng)電流的磁場方向 甲 向下 逆時(shí)針(俯視) 向上 乙 向上 順時(shí)針

2、(俯視) 向下 ②線圈內(nèi)磁通量減少時(shí)的情況 圖號(hào) 磁場方向 感應(yīng)電流的方向 感應(yīng)電流的磁場方向 丙 向下 順時(shí)針(俯視) 向下 丁 向上 逆時(shí)針(俯視) 向上 (3)實(shí)驗(yàn)結(jié)論 表述一：當(dāng)穿過線圈的磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場與原磁場的方向相反；當(dāng)穿過線圈的磁通量減少時(shí)，感應(yīng)電流的磁場與原磁場的方向相同． 表述二：當(dāng)磁鐵靠近線圈時(shí)，兩者相斥；當(dāng)磁鐵遠(yuǎn)離線圈時(shí)，兩者相吸． 2．楞次定律 感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化． 二、右手定則 1．內(nèi)容 伸開右手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)；讓磁

3、感線從掌心進(jìn)入，并使拇指指向?qū)Ь€運(yùn)動(dòng)的方向，這時(shí)四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向．如圖所示． 2．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． 1．思考判斷(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”) (1)感應(yīng)電流的磁場總是與引起感應(yīng)電流的磁場方向相反． (×) (2)楞次定律表明感應(yīng)電流的效果總是與引起感應(yīng)電流的原因相對(duì)抗． (√) (3)右手定則只適用于閉合電路中的部分導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流的情況． (√) (4)使用右手定則時(shí)必須讓磁感線垂直穿過掌心． (×) (5)任何感應(yīng)電流方向的判斷既可使用楞次定律，又可使用右手定則． (×) 2．

4、根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流的磁場一定(　　) A．阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量 B．與引起感應(yīng)電流的磁場反向 C．阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化 D．與引起感應(yīng)電流的磁場方向相同 C　[感應(yīng)電流的磁場阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，而不是阻礙磁通量，它和引起感應(yīng)電流的磁場可以同向，也可以反向．] 3.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)，電流方向?yàn)開_______，MN向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，電流方向?yàn)開_______．(均選填“M→N”或“N→M”) [答案]　N→M　

5、M→N 楞次定律的理解 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)電流的磁場出現(xiàn)． 2．楞次定律中“阻礙”的含義 【例1】　關(guān)于楞次定律，下列說法正確的是(　　) A．感應(yīng)電流的磁場總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化 B．閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，必受磁場阻礙作用 C．原磁場穿過閉合回路的磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場與原磁場同向 D．感應(yīng)電流的磁場總是跟原磁場反向，阻礙原磁場的變化 A　[感應(yīng)電流的磁場總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的

6、變化，選項(xiàng)A正確；閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中平行磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，不受磁場阻礙作用，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；原磁場穿過閉合回路的磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場與原磁場反向，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；當(dāng)原磁場增強(qiáng)時(shí)感應(yīng)電流的磁場跟原磁場反向，當(dāng)原磁場減弱時(shí)感應(yīng)電流的磁場跟原磁場同向，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．] 1．關(guān)于感應(yīng)電流，以下說法中正確的是(　　) A．感應(yīng)電流的方向總是與原電流的方向相反 B．感應(yīng)電流的方向總是與原電流的方向相同 C．感應(yīng)電流的磁場總是阻礙閉合電路內(nèi)原磁場的磁通量的變化 D．感應(yīng)電流的磁場總是與原線圈內(nèi)的磁場方向相反 C　[由楞次定律可知，感應(yīng)電流的磁場總是阻礙閉合電路內(nèi)部原磁場的磁通量的變化，故

7、C正確；如果原磁場中的磁通量是增大的，則感應(yīng)電流的磁場方向就與它相反，來阻礙它的增大，如果原磁場中的磁通量是減小的，則感應(yīng)電流的磁場方向就與它相同，來阻礙它的減小，故A、B、D錯(cuò)誤．] 楞次定律的應(yīng)用 楞次定律應(yīng)用四步曲 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． 【例2】　電

8、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 思路點(diǎn)撥： D　[在磁鐵自由下落，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(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．] 　上例中，若條形磁

9、鐵穿過線圈，在S極離開線圈下端的過程中流過R的電流方向和電容器極板的帶電情況是什么？ 提示：根據(jù)楞次定律，S極離開時(shí)，穿過線圈的磁通量方向向下且在減少，線圈中的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針(由上向下看)，流過R的電流方向從a到b，電容器下極板帶負(fù)電，上極板帶正電． 2.(多選)如圖所示，足夠長的通電導(dǎo)線旁邊同一平面有矩形線圈abcd，則(　　) A．若線圈向右平動(dòng)，其中感應(yīng)電流方向是a→b→c→d B．若線圈豎直向下平動(dòng)，無感應(yīng)電流產(chǎn)生 C．當(dāng)線圈以ad邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)(轉(zhuǎn)動(dòng)角度小于90°)，其中感應(yīng)電流方向是a→b→c→d D．當(dāng)線圈向?qū)Ь€靠近時(shí)，其中感應(yīng)電流方向是a→b→c→d BD

10、　[根據(jù)安培定則知，線圈所在處的磁場垂直紙面向里，當(dāng)線圈向右平動(dòng)、以ad邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，穿過線圈的磁通量減少，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向與原磁場方向同向，感應(yīng)電流方向?yàn)閍→d→c→b，A、C錯(cuò)誤；若線圈豎直向下平動(dòng)，無感應(yīng)電流產(chǎn)生，B正確；若線圈向?qū)Ь€靠近時(shí)，穿過線圈的磁通量增加，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向與原磁場方向反向，垂直紙面向外，感應(yīng)電流方向?yàn)閍→b→c→d，D正確．] 右手定則的應(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)電流方向的判斷． 2．右手定則反映了磁場方向、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)磁場切割磁感線的運(yùn)動(dòng)方向，既

11、可以是導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)而磁場未動(dòng)，也可以是導(dǎo)體未動(dòng)而磁場運(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，切割磁感線的導(dǎo)體相當(dāng)于電源． 【例3】　下列圖中表示閉合電路中的一部分導(dǎo)體ab在磁場中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的情景，導(dǎo)體ab上的感應(yīng)電流方向?yàn)閍→b的是(　　) A　　　　　B　　　C　　　D A　[題中四圖都屬于閉合電路的一部分導(dǎo)體切割磁感線，應(yīng)用右手定則判斷可得：A中電流方向?yàn)閍→b，B中電流方向?yàn)閎→a，C中電流方向沿a→d→c→b→a，D中電流方向?yàn)閎→a.故選A.] 3.如圖所示，勻強(qiáng)磁場與圓形導(dǎo)體環(huán)平面垂直，導(dǎo)體ef與環(huán)接觸良好，當(dāng)ef向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí) A．圓

12、環(huán)中磁通量不變，環(huán)上無感應(yīng)電流產(chǎn)生 B．整個(gè)環(huán)中有順時(shí)針方向的電流 C．整個(gè)環(huán)中有逆時(shí)針方向的電流 D．環(huán)的右側(cè)有逆時(shí)針方向的電流，環(huán)的左側(cè)有順時(shí)針方向的電流 D　[由右手定則知ef上的電流由e→f，故右側(cè)的電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針，左側(cè)的電流方向?yàn)轫槙r(shí)針，選D.] 課 堂 小 結(jié) 知 識(shí) 脈 絡(luò) 1.楞次定律的內(nèi)容：感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化． 2．閉合導(dǎo)體回路的一部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，可用右手定則判斷感應(yīng)電流的方向. 1.如圖所示，導(dǎo)線框abcd與直導(dǎo)線在同一平面內(nèi)，直導(dǎo)線通有恒定電流I，在線框由左向右勻速通過直導(dǎo)線

13、的過程中，線框中感應(yīng)電流的方向是(　　) A．先abcd，后dcba，再abcd B．先abcd，后dcba C．始終dcba D．先dcba，后abcd，再dcba D　[線框在直導(dǎo)線左側(cè)時(shí)，隨著線框向右運(yùn)動(dòng)，磁通量增加，根據(jù)楞次定律線框中感應(yīng)電流的方向?yàn)閐cba.在線框的cd邊跨過直導(dǎo)線后，如圖所示，根據(jù)右手定則ab邊產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)閍→b，cd邊產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)閏→d.線框全部跨過直導(dǎo)線后，隨著向右運(yùn)動(dòng)，磁通量減少，根據(jù)楞次定律知線框中感應(yīng)電流的方向?yàn)閐cba.故選項(xiàng)D正確． ] 2.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

14、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 C　[在條形磁鐵進(jìn)入螺線管過程中，閉合線圈中的磁通量增加，產(chǎn)生感應(yīng)電流方向?yàn)閍→?→b；當(dāng)條形磁鐵完全進(jìn)入螺線管，閉合線圈中的磁通量不變，無感應(yīng)電流產(chǎn)生；在條形磁鐵穿出螺線管過程中，閉合線圈中的磁通量減少，產(chǎn)生感應(yīng)電流方向?yàn)閎→?→a，選項(xiàng)C正確．] 3.(多選)如圖所示，豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，有一個(gè)帶銅軸的銅盤，用銅刷把盤緣和軸連接，外接一電流表，當(dāng)銅盤按圖示勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則(　　) A．?中有a→b的電流 B．?中有b→a的電

15、流 C．盤面磁通量不變，不產(chǎn)生感應(yīng)電流 D．有從盤緣向盤中心的電流 BD　[沿銅盤半徑方向的“銅棒”切割磁感線，由右手定則可判定選項(xiàng)B、D正確．] 4．如圖所示，在方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場中有一U形金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌平面與磁場垂直．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 D　[金屬桿PQ突然向右運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)開始的瞬間，閉合回路PQRS中磁場方向垂直紙面向里，磁通量增大，由楞次定律可判斷，閉合回路PQRS中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場垂直紙面向外，由安培定則可判斷感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針；由于閉合回路PQRS中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向垂直紙面向外，與原磁場方向相反，則T中磁通量減小，由楞次定律可判斷，T中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向垂直紙面向里，由安培定則可知T中感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針，選項(xiàng)D正確．] - 7 -