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楞次定律课件

1楞次定律\n1.基本知识将右手手掌伸平,使大拇指与其余并拢的四指,并与手掌在同一平面内,让磁感线从穿入,大拇指指向方向,这时四指的指向就是的方向,也就是的方向．右手定则垂直手心导体运动感应电流感应电动势\n2．思考判断(1)右手定则只适用于匀强磁场．(×)(2)导体不垂直切割磁感线时,不能用右手定则判断感应电流的方向．(×)(3)右手定则是用来判断磁场B,切割磁感线的速度v,感应电流I三者方向关系的．(√)\n3.探究交流什么情况下用左手定则,什么情况下用右手定则？【提示】在利用左、右手定则时,一定要明确现象的本质,因动而生电：右手定则；因电而受力：左手定则.\n1.基本知识(1)实验探究将螺线管与电流计组成闭合导体回路,分别将条形磁铁的N极、S极插入、抽出线圈,如图1－4－1所示,记录感应电流方向如下楞次定律\n图1－4－1\n(2)实验记录图号磁场方向感应电流方向(俯视)感应电流的磁场方向归纳总结甲_______逆时针_______感应电流的磁场磁通量的增加乙______顺时针_______丙______顺时针_______感应电流的磁场磁通量的减少丁______逆时针_______向下向上向上向下阻碍向下向下向上向上阻碍\n(3)实验结论：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；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．相反相同\n(4)楞次定律①内容：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．②运用楞次定律判定感应电流方向的思维程序图阻碍变化\n2．思考判断(1)楞次定律中“阻碍”的意思就是“阻止”．(×)(2)感应电流的磁场总是阻碍原磁通量的变化．(√)(3)感应电流的磁场方向总是与引起它的磁场方向相反．(×)3．探究交流楞次定律和右手定则的使用范围有什么不同？【提示】楞次定律适用于一切电磁感应现象而右手定则只适用于导体切割磁感线的情况.\n【问题导思】1．楞次定律反映出什么样的因果关系？2．阻碍是否是阻止？阻碍是否就一定是相反？3．如何理解“阻碍磁通量变化的原因”？楞次定律的理解\n1．楞次定律中“两个磁场”间的因果关系\n2．对“阻碍”的理解\n3．“阻碍”的三种表现形式(1)阻碍原磁通量的变化——“增反减同”．(2)阻碍(导体的)相对运动——“来拒去留”．(3)回路面积有增大或减小的趋势来反抗磁通量的变化．——“增缩减扩”．\n1．阻碍不是阻止,是阻而不止．2．阻碍的是导体和磁体间的相对运动,而不一定阻碍运动．\n如图1－4－2所示,在水平地面下有一条沿东西方向铺设的水平直导线,导线中通有自东向西稳定、强大的直流电流,现用一闭合的检测线圈(线圈中串有灵敏的检流计,图中未画出)检测此通电直导线的位置,若不考虑地磁场的影响,在检测线圈位于水平面内,从距直导线很远处由北向南沿水平地面通过直导线的上方移至距直线很远处的过程中,俯视检测线圈,其中的感应电流的方向是()\n图1－4－2A．先顺时针后逆时针B．先逆时针后顺时针C．先逆时针后顺时针,然后再逆时针D．先顺时针后逆时针,然后再顺时针\n【审题指导】解答本题时应注意以下三点：(1)电流产生的磁场在空间的分布情况．(2)线圈运动过程中,穿过线圈的磁通量如何变化．(3)根据“阻碍”效果确定感应电流的方向．【解析】根据通电直导线周围的磁感线的特点,检测线圈由远处移至直导线正上方时,穿过线圈的磁场有向下的分量,磁通量先增加后减小,由楞次定律和安培定则可知,线圈中的电流方向先逆时针后顺时针．当检测线圈由直导线正上方移至远处时,穿过线圈的磁场有向上的分量,磁通量先增加后减小,由楞次定律和安培定则可知,线圈中的电流方向先顺时针后逆时针,所以C正确．【答案】C\n1．一金属圆环水平固定放置．现将一竖直的条形磁铁,在圆环上方沿圆环轴线从静止开始释放,在条形磁铁穿过圆环的过程中,条形磁铁与圆环()A．始终相互吸引B．始终相互排斥C．先相互吸引,后相互排斥D．先相互排斥,后相互吸引\n【解析】当条形磁铁靠近圆环时,产生感应电流,感应电流在磁场中受到安培力的作用,由楞次定律可知,安培力总是“阻碍变化”,因此,条形磁铁靠近圆环时,受到排斥力；当磁铁穿过圆环远离圆环时,受到吸引力,D正确．【答案】D\n【问题导思】1．利用楞次定律判断感应电流方向的一般步骤是什么？2．楞次定律有哪些应用？楞次定律的应用\n1．判断回路运动情况及回路面积的变化趋势的一般步骤\n2．楞次定律的应用(1)楞次定律的含义感应电流的效果总是反抗(或阻碍)引起感应电流的原因．(2)运动情况的判断——第一种方法由于相对运动导致的电磁感应现象,感应电流的效果阻碍相对运动．简记口诀：“来拒去留”．\n(3)面积变化趋势的判断——第二种方法电磁感应致使回路面积有变化趋势时,则面积收缩或扩张是为了阻碍回路磁通量的变化,即磁通量增大时,面积有收缩趋势,磁通量减少时,面积有扩张趋势．简记口诀：“增缩减扩”．\n判断回路面积变化趋势时,若闭合回路所围面积内存在两个方向的磁场,则不宜采用简记口诀判断,应采用一般步骤判断．例如,套在通电螺线管上的回路,在通电螺线管中电流变化时面积的变化趋势,应采用一般步骤判断．\n如图1－4－3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将相互靠拢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图1－4－3\n【审题指导】(1)根据楞次定律判断出感应电流的方向．(2)运用左手定则判断出受力方向．(3)根据楞次定律的阻碍效果得出结论．【解析】法一：设磁铁下端为N极,如图所示,根据楞次定律可判断出P、Q中感应电流方向,根据左手定则可判断P、Q所受安培力的方向,可见P、Q将相互靠拢,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,从而加速度小于g,当S极为下端时,可得出同样的结果．\n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,本题的“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将相互靠近且磁铁的加速度小于g.【答案】AD\n楞次定律的逆向应用法楞次定律的一般应用是已知原磁场的变化,分析感应电流的方向及其所受安培力或由于受安培力而引起的运动趋势,但有些情况恰恰相反,已知感应电流或感应电流所受安培力的方向等“感应结果”,分析“感应原因”即原磁场的变化,与前者相比,后者可称为逆向题目,解答此类题目有两种思路,一种是由结果入手,逆向推理,分析产生的原因,称为“逆推法”；另一种是假设某选项正确,把该选项按正向推理分析,符合题设条件者正确,称为“验证法”．\n2．如图1－4－4所示,通电螺线管置于闭合金属环a的轴线上,当螺线管中电流I减小时()图1－4－4\nA．环有缩小的趋势以阻碍原磁通量的减小B．环有扩大的趋势以阻碍原磁通量的减小C．环有缩小的趋势以阻碍原磁通量的增大D．环有扩大的趋势以阻碍原磁通量的增大【解析】由于电流I减小,闭合金属环的磁通量变小,故环通过减小面积来阻碍磁通量减小,即环有缩小的趋势,A项正确．【答案】A\n【问题导思】1．什么情况下利用左手定则判断？2．什么情况下利用右手定则判断？3．左、右手定则的本质区别是什么？楞次定律与右手定则的区别与联系\n楞次定律与右手定则的区别及联系规律比较内容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用于磁感应强度B随时间变化而产生的电磁感应现象较方便用于导体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\n1．判断导体切割磁感线产生感应电流的方向时用右手定则,判断该部分导体或其余部分所受安培力方向时用左手定则,可以简单总结为“因动而(产生)电用右手(定则),因电而(产生)动用左手(定则)”．2．判断通电直导线、环形电流及通电螺线管的磁场方向时虽然也用右手来判断,但名称不是右手定则,而是安培定则,五指指向所表示的物理意义也不相同．\n如图1－4－5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()图1－4－5\nA．感应电流方向是N→MB．感应电流方向是M→NC．安培力水平向左D．安培力水平向右【审题指导】(1)感应电流方向应用右手定则判断．(2)MN所受安培力的方向应用左手定则判断．\n【解析】方法一：由右手定则易知,MN中感应电流方向是N→M,再由左手定则可判知,MN所受安培力方向垂直棒水平向左．方法二：由楞次定律知,感应电流的产生,必然阻碍引起感应电流的原因．本题中,感应电流是由于MN相对于磁场向右运动引起的,则安培力必然阻碍这种相对运动,由安培力既垂直于电流又垂直于磁场方向可判知,MN所受安培力方向必然垂直于MN水平向左,再由左手定则,容易判断出感应电流的方向是N→M,故正确选项为A、C.【答案】AC\n3．如图1－4－6所示,匀强磁场与圆形导体环平面垂直,导体ef与环接触良好,当ef向右匀速运动时()图1－4－6\nA．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\n【解析】方法一：导体ef将圆环分成两部分,导体向右移动时,右边的磁通量减小,左边的磁通量增加,根据楞次定律,左边电流沿顺时针方向,右边电流沿逆时针方向,故D正确．方法二：导体ef切割磁感线,相当于电源,圆形导体环两侧相当于外电路,由右手定则,可确定电流由e→f,所以左边电流沿顺时针方向,右边电流沿逆时针方向,故D正确．【答案】D\n如图1－4－7所示,两个线圈套在同一个铁芯上,线圈的绕向在图中已经标出．左线圈连着平行导轨M和N,导轨电阻不计,在导轨垂直方向上放着金属棒ab,金属棒处在垂直于纸面向外的匀强磁场中．下列说法中正确的是()综合解题方略——三定则一定律的比较图1－4－7\nA．当金属棒ab向右匀速运动时,a点电势高于b点,c点电势高于d点B．当金属棒ab向右匀速运动时,b点电势高于a点,c点与d点等电势C．当金属棒ab向右加速运动时,b点电势高于a点,c点电势高于d点D．当金属棒ab向右加速运动时,b点电势高于a点,d点电势高于c点\n【审题指导】金属棒ab切割磁感线时,金属棒相当于电源,左侧线圈相当于外电路；对于右侧部分,线圈相当于电源,电阻相当于外电路．【规范解答】当金属棒ab向右匀速运动而切割磁感线时,金属棒中产生恒定的感应电动势,由右手定则判断电流方向由a→b.根据电流从电源(ab相当于电源)正极流出沿外电路回到电源负极的特点,可以判断b点电势高于a点．又左线圈中的感应电动势恒定,则感应电流也恒定,所以穿过右线圈的磁通量保持不变,不产生感应电流,c点与d点等电势．\n当金属棒ab向右做加速运动时,由右手定则可推断φb>φa,电流沿逆时针方向．由金属棒运动的速度增大,可知金属棒ab两端的电压不断增大,那么左边电路中的感应电流也不断增大,由安培定则可判断它在铁芯中的磁感线方向是沿逆时针方向的,并且场强不断增强,所以右边的线圈中向上的磁通量不断增加．由楞次定律可判断右边电路中的感应电流的方向应沿逆时针方向,而在右线圈绕成的电路中,感应电动势仅产生在绕在铁芯上的那部分线圈上．把这个线圈看做电源,由于电流是从c沿内电路(即右线圈)流向d,所以d点电势高于c点．综上所述,选项B、D正确．【答案】BD\n1．规律比较2.因果关系(1)因电而生磁(I→B)→安培定则；(2)因动而生电(v、B→I安)→右手定则；(3)因电而受力(I、B→F安)→左手定则；基本现象应用的定则或定律运动电荷、电流产生磁场安培定则磁场对运动电荷、电流有作用力左手定则电磁感应部分导体做切割磁感线运动右手定则闭合回路磁通量变化楞次定律\n\n1．关于对楞次定律的理解,下面说法中正确的是()A．感应电流的方向总是要使它的磁场阻碍原来的磁通量的变化B．感应电流的磁场方向,总是跟原磁场方向相同C．感应电流的磁场方向,总是跟原磁场方向相反D．感应电流的磁场方向可以跟原磁场方向相同,也可以相反\n【解析】根据楞次定律,感应电流的磁场阻碍原磁场的磁通量的变化,A项正确；感应电流的磁场方向在磁通量增加时与原磁场方向相反,在磁通量减小时与原磁场方向相同,B、C项错误,D正确．【答案】AD\n2．如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,将磁铁从线圈上方插入或从线圈中拔出,线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流．下列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】根据楞次定律可确定感应电流的方向：对C选项,当磁铁向下运动时：(1)闭合线圈原磁场的方向——向上；(2)穿过闭合线圈的磁通量的变化——增加；(3)感应电流产生的磁场方向——向下；(4)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,磁铁与线圈相互排斥．综合以上分析知,选项C正确,同理D正确．【答案】CD\n3．如图1－4－8所示,平行导体滑轨MM′、NN′水平放置,固定在匀强磁场中,磁场方向与水平面垂直向下．滑线AB、CD横放其上静止,形成一个闭合电路,当AB向右滑动的瞬间,电路中感应电流的方向及滑线CD受到的磁场力方向分别为()图1－4－8\nA．电流方向沿ABCD；受力方向向右B．电流方向沿ABCD；受力方向向左C．电流方向沿ADCB；受力方向向右D．电流方向沿ADCB；受力方向向左【解析】AB向右滑动,根据右手定则知回路中感应电流方向沿ADCB方向,又由左手定则判知CD受安培力方向向右,故C对,A、B、D都错．【答案】C\n4．如图1－4－9所示,矩形线框abcd,通过导体杆搭接在金属导轨EF和MN上,EM之间有一电阻R,整个装置放在如图所示的匀强磁场中．当线框向右运动时,下面说法正确的是()A．R中无电流B．R中有电流,方向为E→MC．ab中无电流D．ab中有电流,方向为b→a图1－4－9\n【解析】ab边切割磁感线,由右手定则知,其中的电流方向b→a,D对C错．同理cd中的电流方向c→d.所以有电流流过R,方向E→M.A错B对．【答案】BD\n5．某实验小组用如图1－4－10所示的实验装置来验证楞次定律．当条形磁铁自上而下穿过固定的线圈时,通过电流计的感应电流方向是()A．a→G→bB．先a→G→b,后b→G→aC．b→G→aD．先b→G→a,后a→G→b图1－4－10\n【解析】(1)确定原磁场的方向：条形磁铁在穿入线圈的过程中,磁场方向向下．(2)明确回路中磁通量变化的情况：向下的磁通量增加．(3)由楞次定律的“增反减同”可知：线圈中感应电流产生的磁场方向向上．(4)应用右手定则可以判断感应电流的方向为逆时针(俯视),即从b→G→a.同理可以判断出条形磁铁穿出线圈过程中,向下的磁通量减小,由楞次定律可得：线圈中将产生顺时针的感应电流(俯视),电流从a→G→b.【答案】D