2019-2020年高中物理第一章電磁感應(yīng)第三節(jié)感應(yīng)電流的方向?qū)W案粵教版.doc

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2019-2020年高中物理第一章電磁感應(yīng)第三節(jié)感應(yīng)電流的方向?qū)W案粵教版 [學(xué)習(xí)目標(biāo)]　1.正確理解楞次定律的內(nèi)容及其本質(zhì).2.掌握右手定則，并理解右手定則實(shí)際上為楞次定律的一種具體表現(xiàn)形式.3.能夠熟練運(yùn)用楞次定律和右手定則判斷感應(yīng)電流的方向． 一、楞次定律 [導(dǎo)學(xué)探究]　根據(jù)如圖1甲、乙、丙、丁所示進(jìn)行電路圖連接與實(shí)驗(yàn)操作，并填好實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象． 圖1 甲 乙 丙 丁 條形磁鐵運(yùn)動(dòng)的情況 N極向下 插入線圈 S極向下 插入線圈 N極向上 拔出線圈 S極向上 拔出線圈 原磁場方向(向上或向下) 向下 向上 向下 向上 穿過線圈的磁通量變化情況(增加或減少) 增加 增加 減少 減少 感應(yīng)電流的方向(在螺線管上俯視) 逆時(shí)針 順時(shí)針 順時(shí)針 逆時(shí)針 感應(yīng)電流的磁場方向(向上或向下) 向上 向下 向下 向上 原磁場與感應(yīng)電流磁場的方向關(guān)系 相反 相反 相同 相同 請根據(jù)上表所填內(nèi)容理解：甲、乙兩種情況下，磁通量都增加，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相反；丙、丁兩種情況下，磁通量都減少，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相同． [知識梳理]　楞次定律： (1)內(nèi)容：感應(yīng)電流的方向可以這樣確定：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． (2)理解：當(dāng)磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場與原磁場方向相反，當(dāng)磁通量減少時(shí)，感應(yīng)電流的磁場與原磁場方向相同，即增反減同． [即學(xué)即用]　判斷下列說法的正誤． (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)感應(yīng)電流的磁場可能與引起感應(yīng)電流的磁場方向相同．(　　) (3)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．(　　) 答案　(1)　(2)√　(3)√ 二、右手定則 [導(dǎo)學(xué)探究]　如圖2所示，導(dǎo)體棒ab向右做切割磁感線運(yùn)動(dòng)． 圖2 (1)請用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向． (2)感應(yīng)電流I的方向、原磁場B的方向、導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)的速度v的方向三者之間什么關(guān)系？根據(jù)課本右手定則，自己試著做一做． 答案　(1)感應(yīng)電流的方向a→d→c→b→a. (2)滿足右手定則． [知識梳理]　右手定則： 伸開右手，讓拇指跟其余四個(gè)手指垂直，并且都跟手掌在同一個(gè)平面內(nèi)；讓磁感線垂直從心進(jìn)入，拇指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)的方向，其余四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向． [即學(xué)即用]　判斷下列說法的正誤． (1)右手定則只能用來判斷導(dǎo)體垂直切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電流方向．(　　) (2)所有的電磁感應(yīng)現(xiàn)象都可以用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向．(　　) (3)所有的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，都可以用安培定則判斷感應(yīng)電流方向．(　　) (4)當(dāng)導(dǎo)體不動(dòng)，而磁場運(yùn)動(dòng)時(shí)，不能用右手定則判斷感應(yīng)電流方向．(　　) 答案　(1)　(2)√　(3)　(4) 一、楞次定律的理解 1．因果關(guān)系：楞次定律反映了電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的因果關(guān)系，磁通量發(fā)生變化是原因，產(chǎn)生感應(yīng)電流是結(jié)果． 2．“阻礙”的含義： (1)誰阻礙——感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場． (2)阻礙誰——阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化． (3)如何阻礙——當(dāng)原磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相反；當(dāng)原磁通量減少時(shí)，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相同． (4)阻礙效果——阻礙并不是阻止，結(jié)果增加的還是增加，減少的還是減少． 注意：從相對運(yùn)動(dòng)的角度看，感應(yīng)電流的效果是阻礙相對運(yùn)動(dòng)． 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 答案　A 解析　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，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． 二、楞次定律的應(yīng)用 楞次定律應(yīng)用四步曲 (1)確定原磁場方向； (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保辉_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　(多選)如圖3所示，閉合金屬圓環(huán)沿垂直于磁場方向放置在有界勻強(qiáng)磁場中，將它從勻強(qiáng)磁場中勻速拉出，以下各種說法中正確的是(　　) 圖3 A．向左拉出和向右拉出時(shí)，環(huán)中的感應(yīng)電流方向相反 B．向左或向右拉出時(shí)，環(huán)中感應(yīng)電流方向都是沿順時(shí)針方向的 C．向左或向右拉出時(shí)，環(huán)中感應(yīng)電流方向都是沿逆時(shí)針方向的 D．將圓環(huán)左右拉動(dòng)，當(dāng)環(huán)全部處在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，圓環(huán)中無感應(yīng)電流 答案　BD 解析　將金屬圓環(huán)不管從哪邊拉出磁場，穿過閉合圓環(huán)的磁通量都要減少，根據(jù)楞次定律可知，感應(yīng)電流的磁場要阻礙原磁通量的減少，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相同，應(yīng)用安培定則可以判斷出感應(yīng)電流的方向是順時(shí)針方向的，選項(xiàng)B正確，A、C錯(cuò)誤；另外在圓環(huán)離開磁場前，穿過圓環(huán)的磁通量沒有改變，該種情況無感應(yīng)電流，D正確． 針對訓(xùn)練　如圖4所示，金屬環(huán)所在區(qū)域存在著勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直紙面向里．當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度逐漸增大時(shí)，內(nèi)、外金屬環(huán)中感應(yīng)電流的方向?yàn)?　　) 圖4 A．外環(huán)順時(shí)針、內(nèi)環(huán)逆時(shí)針 B．外環(huán)逆時(shí)針、內(nèi)環(huán)順時(shí)針 C．內(nèi)、外環(huán)均為逆時(shí)針 D．內(nèi)、外環(huán)均為順時(shí)針 答案　B 解析　首先明確研究的回路由外環(huán)和內(nèi)環(huán)共同組成，回路中包圍的磁場方向垂直紙面向里且內(nèi)、外環(huán)之間的磁通量增加．由楞次定律可知兩環(huán)之間的感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相反，垂直于紙面向外，再由安培定則判斷出感應(yīng)電流的方向是：在外環(huán)沿逆時(shí)針方向，在內(nèi)環(huán)沿順時(shí)針方向，故選項(xiàng)B正確． 三、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)體相對磁場切割磁感線的運(yùn)動(dòng)方向，既可以是導(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(　　) 答案　A 解析　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. 1.某磁場磁感線如圖5所示，有一銅線圈自圖中A處落至B處，在下落過程中，自上向下看，線圈中的感應(yīng)電流方向是(　　) 圖5 A．始終順時(shí)針 B．始終逆時(shí)針 C．先順時(shí)針再逆時(shí)針 D．先逆時(shí)針再順時(shí)針 答案　C 解析　自A處落至圖示位置時(shí)，穿過線圈的磁通量增加，由楞次定律知線圈中感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針，從圖示位置落至B處時(shí)，穿過線圈的磁通量減少，由楞次定律知，線圈中感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針，C項(xiàng)正確． 2．磁鐵在線圈中心上方開始運(yùn)動(dòng)時(shí)，線圈中產(chǎn)生如圖6方向的感應(yīng)電流，則磁鐵(　　) 圖6 A．向上運(yùn)動(dòng) B．向下運(yùn)動(dòng) C．向左運(yùn)動(dòng) D．向右運(yùn)動(dòng) 答案　B 3．如圖7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)(　　) 圖7 A．圓環(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 答案　D 解析　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. 4.1931年，英國物理學(xué)家狄拉克曾經(jīng)從理論上預(yù)言：存在只有一個(gè)磁極的粒子，即“磁單極子”.1982年，美國物理學(xué)家卡布萊拉設(shè)計(jì)了一個(gè)尋找磁單極子的實(shí)驗(yàn)．他設(shè)想，如果一個(gè)只有N極的磁單極子從上向下穿過如圖8所示的超導(dǎo)線圈，那么，從上向下看，超導(dǎo)線圈上將出現(xiàn)(　　) 圖8 A．先順時(shí)針方向，后逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流 B．先逆時(shí)針方向，后順時(shí)針方向的感應(yīng)電流 C．順時(shí)針方向持續(xù)流動(dòng)的感應(yīng)電流 D．逆時(shí)針方向持續(xù)流動(dòng)的感應(yīng)電流 答案　D 解析　N極磁單極子從上向下通過時(shí)，穿過線圈的磁通量先向下增加，接著突變?yōu)橄蛏蠝p少．故由楞次定律知，感應(yīng)電流的磁場一直向上，故電流始終為逆時(shí)針． 一、選擇題(1～8題為單選題，9～12題為多選題) 1．根據(jù)楞次定律可知，感應(yīng)電流的磁場一定是 (　　) A．與引起感應(yīng)電流的磁場反向 B．阻止引起感應(yīng)電流的原磁通量的變化 C．阻礙引起感應(yīng)電流的原磁通量的變化 D．使電路磁通量為零 答案　C 2.如圖1所示，在一水平、固定的閉合導(dǎo)體圓環(huán)上方，有一條形磁鐵(N極朝上，S極朝下)由靜止開始下落，磁鐵從圓環(huán)中穿過且不與圓環(huán)接觸．關(guān)于圓環(huán)中感應(yīng)電流的方向(從上向下看)，下列說法正確的是(　　) 圖1 A．總是順時(shí)針 B．總是逆時(shí)針 C．先順時(shí)針后逆時(shí)針 D．先逆時(shí)針后順時(shí)針 答案　C 解析　磁鐵下落過程中原磁場是向上的，穿過圓環(huán)的磁通量先增大后減小，由楞次定律可判斷出選項(xiàng)C正確． 3．如圖2所示，CDEF是一個(gè)矩形金屬框，當(dāng)導(dǎo)體棒AB向右移動(dòng)時(shí)，回路中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，則下列說法中正確的是(　　) 圖2 A．導(dǎo)體棒中的電流方向由B→A B．電流表A1中的電流方向由F→E C．電流表A1中的電流方向由E→F D．電流表A2中的電流方向由D→C 答案　B 解析　根據(jù)右手定則，導(dǎo)體棒內(nèi)部電流方向?yàn)锳到B，所以電流表A1中的電流方向由F→E，A、C錯(cuò)，B對．同理電流表A2中的電流方向由C→D，D錯(cuò)． 4．電阻R、電容器C與一線圈連成閉合電路，條形磁鐵位于線圈的正上方，N極朝下，如圖3所示．現(xiàn)使磁鐵N極遠(yuǎn)離線圈上端的過程中，流過R的電流方向和電容器極板的帶電情況是(　　) 圖3 A．從b到a，下極板帶正電 B．從a到b，下極板帶正電 C．從b到a，上極板帶正電 D．從a到b，上極板帶正電 答案　D 解析　當(dāng)磁鐵開始由圖示位置向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，向下穿過線圈的磁通量變小，由楞次定律可得，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相同，即向下，再由安培定則可得感應(yīng)電流方向沿線圈盤旋而上，由于線圈相當(dāng)于電源，則流過R的電流方向是從a到b，電容器上極板帶正電．故選D. 5.如圖4所示，一圓形金屬線圈放置在水平桌面上，勻強(qiáng)磁場垂直桌面豎直向下，過線圈上A點(diǎn)作切線OO′，OO′與線圈在同一平面上．在線圈以O(shè)O′為軸翻轉(zhuǎn)180的過程中，線圈中電流方向(　　) 圖4 A．始終為A→B→C→A B．始終為A→C→B→A C．先為A→C→B→A再為A→B→C→A D．先為A→B→C→A再為A→C→B→A 答案　A 解析　在線圈以O(shè)O′為軸翻轉(zhuǎn)0～90的過程中，穿過線圈正面向里的磁通量逐漸減少，由楞次定律可知感應(yīng)電流方向?yàn)锳→B→C→A；線圈以O(shè)O′為軸翻轉(zhuǎn)90～180的過程中，穿過線圈反面向里的磁通量逐漸增加，由楞次定律可知感應(yīng)電流方向仍然為A→B→C→A，A正確． 6．如圖5所示為一個(gè)圓環(huán)形導(dǎo)體，有一個(gè)帶負(fù)電的粒子沿直徑方向在圓環(huán)表面勻速掠過的過程，環(huán)中感應(yīng)電流的情況(　　) 圖5 A．無感應(yīng)電流 B．有逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流 C．有順時(shí)針方向的感應(yīng)電流 D．有先逆時(shí)針方向后順時(shí)針方向的感應(yīng)電流 答案　A 解析　由題意可知，帶負(fù)電的粒子沿直徑方向運(yùn)動(dòng)，周圍會(huì)產(chǎn)生磁場，但因沿著直徑運(yùn)動(dòng)，則穿過圓環(huán)的合磁通量為零，因此沒有感應(yīng)電流，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤． 7．長直導(dǎo)線與矩形線框abcd處在同一平面中靜止不動(dòng)，如圖6甲所示．長直導(dǎo)線中通以大小和方向都隨時(shí)間做周期性變化的交流電，i－t圖象如圖乙所示．規(guī)定沿長直導(dǎo)線方向向上的電流為正方向．關(guān)于最初一個(gè)周期內(nèi)矩形線框中感應(yīng)電流的方向，下列說法正確的是(　　) 圖6 A．由順時(shí)針方向變?yōu)槟鏁r(shí)針方向 B．由逆時(shí)針方向變?yōu)轫槙r(shí)針方向 C．由順時(shí)針方向變?yōu)槟鏁r(shí)針方向，再變?yōu)轫槙r(shí)針方向 D．由逆時(shí)針方向變?yōu)轫槙r(shí)針方向，再變?yōu)槟鏁r(shí)針方向 答案　D 解析　0～時(shí)間內(nèi)，直導(dǎo)線中的電流增大，通過線框中的磁通量增大，線框中產(chǎn)生逆時(shí)針方向的電流.～時(shí)間內(nèi)，直導(dǎo)線中的電流減小，通過線框中的磁通量減小，線框中產(chǎn)生順時(shí)針方向的電流，同樣判斷出第3個(gè)、第4個(gè)周期時(shí)間內(nèi)的電流方向分別為順時(shí)針和逆時(shí)針． 8.如圖7所示，一對大磁極，中間處可視為勻強(qiáng)磁場，上、下邊緣處為非勻強(qiáng)磁場，一矩形導(dǎo)線框abcd保持水平，從兩磁極間中心上方某處開始下落，并穿過磁場，則(　　) 圖7 A．線框中有感應(yīng)電流，方向是先a→b→c→d→a后d→c→b→a→d B．線框中有感應(yīng)電流，方向是先d→c→b→a→d后a→b→c→d→a C．受磁場力的作用，線框要發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng) D．線框中始終沒有感應(yīng)電流 答案　D 解析　由于線框從兩極間中心上方某處開始下落，根據(jù)對稱性知，下落過程中穿過線框abcd的磁通量始終是零，沒有變化，所以始終沒有感應(yīng)電流，因此不會(huì)受磁場力的作用．故選項(xiàng)D正確． 9.某空間出現(xiàn)了如圖8所示的一組閉合電場線，方向從上向下看是順時(shí)針的，這可能是(　　) 圖8 A．沿AB方向磁場在迅速減弱 B．沿AB方向磁場在迅速增強(qiáng) C．沿BA方向磁場在迅速增強(qiáng) D．沿BA方向磁場在迅速減弱 答案　AC 10．要使圖9中b線圈中產(chǎn)生圖示方向的電流，可采取的辦法有(　　) 圖9 A．閉合開關(guān)S B．閉合開關(guān)S后，把b靠近a C．閉合開關(guān)S后，把滑動(dòng)變阻器R的滑片左移 D．閉合開關(guān)S后，把a(bǔ)中鐵芯向左邊抽出 答案　CD 11.如圖10所示，通電直導(dǎo)線L和平行直導(dǎo)線放置的閉合導(dǎo)體框abcd，當(dāng)通電導(dǎo)線L運(yùn)動(dòng)時(shí)，以下說法正確的是 (　　) 圖10 A．當(dāng)導(dǎo)線L向左平移時(shí)，導(dǎo)體框abcd中感應(yīng)電流的方向?yàn)閍bcda B．當(dāng)導(dǎo)線L向左平移時(shí)，導(dǎo)體框abcd中感應(yīng)電流的方向?yàn)閍dcba C．當(dāng)導(dǎo)線L向右平移時(shí)(未到達(dá)ad)，導(dǎo)體框abcd中感應(yīng)電流的方向?yàn)閍bcda D．當(dāng)導(dǎo)線L向右平移時(shí)(未到達(dá)ad)，導(dǎo)體框abcd中感應(yīng)電流的方向?yàn)閍dcba 答案　AD 解析　當(dāng)導(dǎo)線L向左平移時(shí)，閉合導(dǎo)體框abcd中磁場減弱，磁通量減少，abcd回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場將阻礙原磁通量的減少，由于導(dǎo)線L在導(dǎo)體框abcd中磁場方向垂直紙面向里，所以abcd中感應(yīng)電流的磁場方向應(yīng)為垂直紙面向里，由安培定則可知感應(yīng)電流的方向?yàn)閍bcda，選項(xiàng)A正確；當(dāng)導(dǎo)線L向右平移時(shí)(未到達(dá)ad)，閉合導(dǎo)體框abcd中磁場增強(qiáng)，磁通量增加，abcd回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場將阻礙原磁通量的增加，可知感應(yīng)電流的磁場為垂直紙面向外，再由安培定則可知感應(yīng)電流的方向?yàn)閍dcba，選項(xiàng)D正確． 12.如圖11所示，導(dǎo)體棒AB、CD可在水平軌道上自由滑動(dòng)，當(dāng)導(dǎo)體棒AB向左移動(dòng)時(shí) (　　) 圖11 A．AB中感應(yīng)電流的方向?yàn)锳到B B．AB中感應(yīng)電流的方向?yàn)锽到A C．CD向左移動(dòng) D．CD向右移動(dòng) 答案　AD 解析　由右手定則可判斷AB中感應(yīng)電流方向?yàn)锳→B，CD中電流方向?yàn)镃→D，由左手定則可判定CD受到向右的安培力作用而向右運(yùn)動(dòng)．