专题二 楞次定律与“三定则”的综合应用-【金版教程】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册创新导学案教用Word（粤教版2019）

物理 选择性必修 第二册(粤教) 专题二　楞次定律与“三定则”的综合应用 课题任务　“三定则一定律”的应用比较 1．安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的应用比较 基本现象 应用的定则或定律 因果关系 运动电荷、电流产生磁场 安培定则 因电生磁(I→B) 磁场对运动电荷、电流有作用力 左手定则 因电受力(I、B→F安，q、v、B→F洛) 电磁感应 部分导体做切割磁感线运动 右手定则 因动生电(v、B→I) 闭合回路磁通量变化 楞次定律 因磁通量变化生电(ΔΦ→I) 2．“三定则”方向的关系 定则名称 定则示意图 共同点 区别 安培定则(右手螺旋定则) 一个量沿大拇指所指的方向，另一个量必以大拇指所在直线为轴顺时针旋转(沿直线箭头的方向看) 大拇指指向磁场的方向 大拇指指向电流的方向 左手 定则 磁感线都从掌心垂直进入，四指都指向电流(正电荷运动)的方向 大拇指指向安培力(洛伦兹力)的方向 右手定则 大拇指指向导体棒切割磁感线运动的方向 说明：(1)“三定则一定律”的比较应用了比较思维，有助于形成系统的知识体系． (2)根据左手定则和能量守恒定律，应用演绎推理的方法即可推导出：电磁感应现象中的感应电流方向，必遵从右手定则．右手定则中v的方向与左手定则中F的方向相反，是能量守恒定律的必然结果． 例1　如图所示装置中，cd杆原来静止．当ab杆做如下哪些运动时，cd杆将向右移动(导体棒切割磁感线速度越大，感应电流越大)(　　) A．向右匀速运动 B．向左匀速运动 C．向右加速运动 D．向左加速运动 [规范解答]　ab杆向右或向左匀速运动时，根据题给条件知，在ab杆中产生恒定的电流，该电流在线圈N中产生恒定的磁场，在M中不产生感应电流，所以cd杆不动，A、B错误；ab杆向右加速运动时，根据题给条件及右手定则知，在ab杆上产生增大的从a到b的电流，根据安培定则，在N中产生向上增强的磁场，该磁场向下通过M，根据楞次定律，M中产生的感应电流的磁场向上，根据安培定则在cd杆上产生从c到d的电流，根据左手定则，cd杆受到向右的安培力，向右运动，C正确；ab杆向左加速运动时，同理可知，在ab杆上产生增大的从b到a的电流，N中产生向下增强的磁场，M中感应电流的磁场向下，cd杆中产生从d到c的电流，根据左手定则，cd杆受到向左的安培力，向左运动，D错误． [答案]　C 　“三定则一定律”的应用技巧 (1)应用楞次定律时，一般要用到安培定则． (2)研究感应电流受到的安培力时，一般先用右手定则或楞次定律确定感应电流的方向，再用左手定则确定安培力方向，有时也可以直接应用楞次定律的推论(参见课题任务2)确定． 　如图，在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨，导轨平面与磁场垂直．金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS，一圆环形金属线框T位于回路围成的区域内，线框与导轨共面．现让金属杆PQ突然向右运动，在运动开始的瞬间，关于感应电流的方向，下列说法正确的是(　　) A．PQRS中沿顺时针方向，T中沿逆时针方向 B．PQRS中沿顺时针方向，T中沿顺时针方向 C．PQRS中沿逆时针方向，T中沿逆时针方向 D．PQRS中沿逆时针方向，T中沿顺时针方向 答案　D 解析　金属杆PQ突然向右运动，在运动开始的瞬间，闭合回路PQRS中磁场方向垂直纸面向里，磁通量增大，由楞次定律可判断，闭合回路PQRS中感应电流产生的磁场垂直纸面向外，由安培定则可判断感应电流方向为逆时针；由于闭合回路PQRS中感应电流产生的磁场方向垂直纸面向外，与原磁场方向相反，则T中向里的磁通量减小，由楞次定律可判断，T中感应电流产生的磁场方向垂直纸面向里，由安培定则可知T中感应电流方向为顺时针，D正确． [名师点拨]　例1与变式训练1均是二次感应问题，即发生两次电磁感应，且第一次电磁感应的结果是第二次电磁感应的原因．变式训练1是由第一次电磁感应的原因推导第一次电磁感应的结果和第二次电磁感应的结果，基本思路是：两次应用楞次定律进行正向推导；例1是由第二次电磁感应的结果推导第一次电磁感应的原因，基本思路是：两次应用楞次定律进行逆向推导(也可根据选项正向推导从而判断正误)． 课题任务　楞次定律的推论及其应用 电磁感应现象中，感应电流产生的效果总要反抗(或阻碍)引起感应电流的原因，感应电流的阻碍效果是多方面的，感应电流会使闭合线圈以多种途径同时阻碍原磁通量的变化，但在不同的问题中会有不同的侧重．常见的“阻碍”现象有以下几种： 引起感应电流的原因 感应电流产生的效果 如何“阻碍” 口诀 原磁通量变化 产生磁场 产生的磁场在磁通量增加时与原磁场方向相反，反之相同 增反 减同 导体相对运动 产生安培力 产生的安培力总是阻碍相对运动 来拒 去留 原磁通量变化 产生安培力 使线圈面积变化 线圈面积在磁通量增加时收缩，反之扩大 增缩 减扩 原磁通量变化 产生安培力 使线圈运动 线圈在磁通量增加时远离，反之靠近 增离 减靠 原电流变化引起 磁通量变化 产生磁场 阻碍电流的变化(参见第四节自感现象) 增反 减同 例2　为了测量列车运行的速度和加速度大小，可采用如图甲所示的装置，它由一块安装在列车车头底部的强磁体和埋设在轨道地面的两组线圈及电流测量记录仪组成(电流测量记录仪未画出)．当列车经过线圈上方时，线圈中产生的电流被记录下来，P、Q为接测量仪器的端口，若俯视轨道平面，强磁体的磁场垂直地面向下，如图乙所示．则在列车经过测量线圈Ⅰ的过程中，流经线圈Ⅰ的电流方向(　　) A．始终为逆时针方向 B．始终为顺时针方向 C．先为逆时针方向，再为顺时针方向 D．先为顺时针方向，再为逆时针方向 [规范解答]　在列车经过线圈Ⅰ的过程中，由于列车车头底部强磁体的磁场方向垂直地面向下，所以线圈内的磁通量先向下增大后向下减小，根据楞次定律“增反减同”和安培定则可知，流经线圈Ⅰ的感应电流的方向先为逆时针方向，再为顺时针方向，故选C. [答案]　C 　“增反减同”法 感应电流的磁场，总是阻碍引起感应电流的磁通量(原磁场磁通量)的变化． (1)当原磁场磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反． (2)当原磁场磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同． 口诀记为“增反减同”． 　(多选)如图所示，线圈竖直放置且固定不动，当它正上方的磁铁运动时，流过电阻的电流是由A经R到B，则磁铁可能(　　) A．向下运动 B．向上运动 C．向左平移 D．以上运动都不可能 答案　BC 解析　因为流过电阻的电流是由A经R到B，则由安培定则可知，产生的感应电流在线圈中的磁场方向向下，与原磁场方向相同，由楞次定律知原磁场穿过线圈的磁通量应是减小的，磁铁向上运动或者向左平移可使穿过线圈的磁通量减小，而向下运动会使穿过线圈的磁通量增大，故B、C正确，A、D错误． 例3 (多选)如图所示，用绳吊起一个铝环，用条形磁铁的N极去靠近铝环，直至从右侧穿出的过程中，下列说法正确的是(　　) A．磁铁从左侧靠近铝环时，铝环向右摆动 B．磁铁在右侧远离铝环时，铝环向左摆动 C．磁铁从左侧靠近铝环时，铝环A端为N极 D．磁铁在右侧远离铝环时，铝环B端为S极 [规范解答]　磁铁从左侧靠近铝环时，在铝环中产生感应电流，感应电流的磁场必定阻碍磁铁的靠近，铝环A端为N极，铝环向右摆动，A、C正确；当磁铁在右侧远离铝环时，感应电流的磁场阻碍磁铁的远离，铝环B端为N极，铝环向右摆动，B、D错误． [答案]　AC 　“来拒去留”法 导体与磁场相对运动产生电磁感应现象时，产生的感应电流与磁场间有力的作用，这种力的作用会“阻碍”相对运动，从而阻碍磁通量的变化． 口诀记为“来拒去留”． 　某实验小组用如图所示的实验装置来验证楞次定律，当条形磁铁自上而下加速穿过固定的线圈并远离而去，该过程中(　　) A．条形磁铁的加速度一直等于重力加速度 B．条形磁铁的加速度开始小于重力加速度，后来大于重力加速度 C．通过电流表的感应电流方向一直是b→a D．通过电流表的感应电流方向是先b→a，后a→b 答案　D 解析　根据楞次定律可知，在条形磁铁自上而下加速穿过固定的线圈并远离而去的过程中，线圈内产生的感应电流的磁场对条形磁铁的运动有阻碍作用，即表现为“来拒去留”，可知条形磁铁运动的加速度始终小于重力加速度，A、B错误；当条形磁铁靠近线圈时，依据“来拒去留”，线圈上端为N极，由安培定则知通过电流表的感应电流方向是b→a，当条形磁铁远离线圈时，依据“来拒去留”，线圈下端为N极，由安培定则知通过电流表的感应电流方向是a→b，C错误，D正确． 例4　(多选)如图所示，匀强磁场中固定一水平金属棒F1F2，金属棒两端点F1、F2刚好是绝缘椭圆轨道的两焦点，磁场方向垂直于椭圆面向外，一根金属丝绕过绝缘笔P与F1、F2相接，金属丝处于拉直状态，且绝缘笔刚好能沿椭圆轨道运动．在绝缘笔沿椭圆轨道从A到B带动金属丝运动过程中，关于金属棒和金属丝说法正确的是(　　) A．感应电流方向始终是F2→F1→P→F2 B．感应电流方向先是F2→F1→P→F2，后变为F1→F2→P→F1 C．金属丝始终有扩张趋势 D．金属棒所受安培力方向先向上，后向下 [规范解答]　由几何知识知，绝缘笔沿椭圆轨道从A到B带动金属丝运动过程中，△F1PF2的面积先增大后减小，即金属棒和金属丝组成的闭合回路的磁通量先增大后减小，由楞次定律可知感应电流方向先顺时针后逆时针，故A错误，B正确；根据楞次定律的推论“增缩减扩”，可知金属丝先有收缩趋势后有扩张趋势，金属棒所受安培力方向先向上，后向下，故C错误，D正确． [答案]　BD 　“增缩减扩”法 当闭合电路中有感应电流产生时，电路的各部分导线就可能会受到安培力作用，使电路所围的面积变化(或有变化趋势)． (1)若原磁通量增加，则通过减小有效面积起到阻碍的作用． (2)若原磁通量减小，则通过增大有效面积起到阻碍的作用． 口诀记为“增缩减扩”． 　(多选)研究人员发现一种具有独特属性的新型合金能够将内能直接转化为电能．具体而言，只要略微提高温度，这种合金就会变成强磁性合金，从而使环绕它的线圈中产生电流，其简化模型如图所示．A为圆柱形合金材料，B为线圈，套在圆柱形合金材料上，线圈的半径大于合金材料的半径．现对A进行加热，下列说法正确的是(　　) A．B线圈一定有收缩的趋势 B．B线圈一定有扩张的趋势 C．B线圈中感应电流产生的磁场阻断了B线圈内磁通量的增加 D．若从右向左看B中产生顺时针方向的电流，则A左端是强磁性合金的S极 答案　BD 解析　现对A进行加热，则A产生的磁场的磁感应强度增大，通过B线圈的磁通量增大，为阻碍磁通量增大，B线圈一定有扩张的趋势，所以B正确，A错误；根据楞次定律可知，B线圈中感应电流产生的磁场阻碍了B线圈内磁通量的增加，而非阻断，C错误；若从右向左看B中产生顺时针方向的电流，根据安培定则可知，感应电流轴线上的磁场方向向左，根据楞次定律可知B线圈中的磁通量向右，根据B线圈的磁通量特点可知A中磁场方向向右，在磁体内部磁感线方向由S极指向N极，则A左端是强磁性合金的S极，D正确． [名师点拨]　要深入理解楞次定律的推论，不要死板地记忆，以免在应用时犯错误．例如本题中磁体在线圈内部，磁体磁场增强时线圈内的磁通量增加，为了阻碍磁通量增加，线圈有扩张趋势，如果机械运用“增缩减扩”就会答错． 例5　一长直铁芯上绕有一固定线圈M，铁芯右端与一木质圆柱密接，木质圆柱上套有一闭合金属环N，N可在木质圆柱上无摩擦移动，M连接在如图所示的电路中，其中R为滑动变阻器，E1和E2为直流电源，S为单刀双掷开关．下列情况中，可观测到N向左运动的是(　　) A．在S断开的情况下，S向a闭合的瞬间 B．在S断开的情况下，S向b闭合的瞬间 C．在S已向a闭合的情况下，将R的滑片向c端移动时 D．在S已向a闭合的情况下，将R的滑片向d端移动时 [规范解答]　金属环N向左运动，是向磁通量增大的方向运动，说明穿过金属环N的磁通量在减小，说明线圈M中的电流在减小，故C正确，A、B、D错误． [答案]　C 　“增离减靠”法 发生电磁感应现象时，通过什么方式来“阻碍”原磁通量的变化要根据具体情况而定．可能是阻碍导体的相对运动，也可能是改变导体回路的有效面积，还可能是通过远离或靠近变化的磁场源来阻碍原磁通量的变化．即： (1)若原磁通量增加，则通过远离磁场源起到阻碍的作用． (2)若原磁通量减小，则通过靠近磁场源起到阻碍的作用． 口诀记为“增离减靠”． 　(多选)如图是某电磁冲击钻的原理图，若突然发现钻头M向右运动，则可能是(　　) A．开关S闭合瞬间 B．开关S由闭合到断开的瞬间 C．开关S已经是闭合的，滑动变阻器滑片P向左迅速滑动 D．开关S已经是闭合的，滑动变阻器滑片P向右迅速滑动 答案　AC 解析　钻头M向右运动，是远离左边的通电线圈，依据楞次定律的“增离减靠”，说明左边线圈中的电流增大，故A、C正确，B、D错误． 1.如图所示，平行导体滑轨MM′、NN′放置于同一水平面上，固定在竖直向下的匀强磁场中，导体棒AB、CD横放在滑轨上且静止，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CD受到的安培力方向分别为(　　) A．电流方向沿ABCD，安培力方向向右 B．电流方向沿ADCB，安培力方向向右 C．电流方向沿ABCD，安培力方向向左 D．电流方向沿ADCB，安培力方向向左 答案　B 解析　当AB向右滑动时，由右手定则可知，AB中产生的感应电流方向由B到A，即沿ADCB；再由左手定则可得，CD受到的安培力方向水平向右，故B正确． 2.如图，在线圈的左、右两侧分别套上绝缘的金属环a、b，导体棒AB在匀强磁场中下落的瞬间，a、b环将(　　) A．向线圈靠拢 B．向两侧跳开 C．一起向左侧运动 D．一起向右侧运动 答案　B 解析　导体棒AB在匀强磁场中下落的瞬间，产生感应电流，导致线圈中的磁场增强，通过a、b环的磁通量增大，根据楞次定律的“增离减靠”，两环将向磁场较弱的两侧跳开，故B正确，A、C、D错误． 3.如图所示，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，一条形磁体从高处加速下落接近回路时(　　) A．P、Q将相互靠拢 B．P、Q将相互远离 C．磁体的加速度仍为g D．磁体的加速度大于g 答案　A 解析　当条形磁体从高处加速下落接近回路时，穿过回路的磁通量增加，依据“增缩减扩”，可知P、Q将相互靠拢，A正确，B错误；依据“来拒去留”，可知磁体受到向上的排斥力，故加速度小于g，C、D错误． 4.如图所示，一个有界匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里．一个矩形闭合导线框abcd，沿纸面由上向下匀速穿过磁场，则(　　) A．导线框进入磁场时，感应电流方向为a→b→c→d→a B．导线框离开磁场时，感应电流方向为a→d→c→b→a C．导线框进入磁场过程中，bc边受到的安培力方向水平向右 D．导线框离开磁场过程中，bc边受到的安培力方向水平向右 答案　D 解析　导线框进入磁场过程中，回路中的磁场向里且磁通量增大，根据楞次定律的“增反减同”及安培定则，感应电流方向为逆时针方向，即为a→d→c→b→a，用左手定则判断，bc边受到的安培力方向水平向左，A、C错误；导线框离开磁场过程中，回路中的磁场向里且磁通量减小，根据楞次定律的“增反减同”及安培定则，感应电流方向为顺时针方向，即为a→b→c→d→a，用左手定则判断出bc边受到向右的安培力，B错误，D正确． 5．如图甲所示，长直导线与闭合金属线框位于同一平面内，长直导线中的电流i随时间t的变化关系如图乙所示，在0～时间内，直导线中电流方向向上，则在～T时间内，线框中感应电流的方向与所受安培力方向正确的是(　　) A．逆时针，向右 B．逆时针，向左 C．顺时针，向右 D．顺时针，向左 答案　C 解析　因为在0～时间内，直导线中电流方向向上，则在～T时间内，直导线中电流向下增大．由安培定则可知，穿过金属线框的磁通量垂直纸面向外增加，由楞次定律的“增反减同”可知感应电流的磁场垂直纸面向里，感应电流为顺时针方向；因穿过金属线框的磁通量增加，由楞次定律的“增离减靠”知，金属线框在安培力作用下有远离直导线运动的趋势，即所受安培力向右，故C正确． 6.长直导线固定在绝缘水平面上，通有如图所示电流，矩形金属线框ABCD放在长直导线右侧水平面上，AB与长直导线平行，金属棒MN垂直放在金属线框上，并与AB平行，用力使金属棒在金属线框上向右平移，金属线框不动，则下列判断正确的是(　　) A．MN中有从M到N的感应电流 B．AB边受到向右的安培力 C．CD边受到向左的安培力 D．AD边和BC边不受安培力作用 答案　B 解析　根据安培定则可知导线右侧的磁感应强度方向垂直纸面向里，根据右手定则可知MN中有从N到M的感应电流，故A错误；根据前面分析可知，AB中有从A到B的感应电流，DC中有从D到C的感应电流，根据左手定则可知AB边和CD边都受到向右的安培力，AD和BC中有电流且垂直于磁场方向，则也会受到安培力的作用，故B正确，C、D错误． 7.如图，在一绝缘光滑水平地面上，一个小金属环a和一个大金属环b的圆心在同一点．a环中通有逆时针方向的恒定电流I，b环中不通电．现将a环沿直线移向图中a′位置，则b环中感应电流i的方向和b环的运动情况分别为(　　) A．i为顺时针方向，b环圆心向靠近a′位置运动 B．i为顺时针方向，b环圆心向远离a′位置运动 C．i为逆时针方向，b环圆心向靠近a′位置运动 D．i为逆时针方向，b环圆心向远离a′位置运动 答案　A 解析　a环中通有逆时针方向的恒定电流I，a环内的磁场方向垂直纸面向外，a环外的磁场方向垂直纸面向里，且离a环越远磁感应强度越小，b环的总磁通量方向垂直纸面向外，当a环沿直线移向图中a′位置时，b环内的磁通量垂直纸面向外增大，由楞次定律和安培定则可知，b环中感应电流i的方向为顺时针，根据楞次定律推论，b环受到的安培力阻碍a、b两环的相对运动，所以b环圆心向靠近a′位置运动，故选A. 8.如图所示，纸面内有U形金属导轨，AB部分是直导线，虚线范围内有垂直于纸面向里的匀强磁场，AB右侧有圆金属线圈C.为了使C中产生顺时针方向的感应电流，贴着导轨的金属棒MN在磁场里的运动情况是(导体切割磁感线的速度越大，产生的感应电流越大)(　　) A．向右匀速运动 B．向左匀速运动 C．向右加速运动 D．向右减速运动 答案　C 解析　C中若产生顺时针方向的感应电流，由右手螺旋定则得，感应电流在其中心轴线产生的磁场B1方向垂直纸面向里；若MN向右运动，由右手定则得产生的感应电流方向为N→M→A→B→N，对AB导线由右手螺旋定则知在AB右侧产生的磁场B2方向垂直纸面向外．由于B1、B2方向相反，根据楞次定律知B1应阻碍B2的增强，所以MN应向右加速运动．同理可得MN也可向左减速运动．只有C正确． 9.(多选)辽宁号航空母舰(代号：001型航空母舰，舷号：16，简称：辽宁舰)，是一艘可以搭载固定翼飞机的航空母舰，也是中国第一艘服役的航空母舰．航母上飞机弹射起飞所利用的电磁驱动原理如图所示，由绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和开关组成闭合回路，左侧圆环套在光滑的绝缘杆上，当固定线圈上突然通过直流电时，线圈左侧的金属环被弹射出去，下列说法正确的是(　　) A．从右侧看，开关闭合瞬间环中会产生沿逆时针方向的感应电流 B．电路接通时，使滑动变阻器的滑片P向上加速滑动时，左侧的金属环也会被向左弹射出去 C．电池正、负极调换后，闭合开关S的瞬间，金属环仍能向左弹射 D．若将金属环置于线圈右侧，闭合开关S的瞬间，环将向右弹射 答案　BCD 解析　线圈中电流从左侧流入，由右手螺旋定则可知，线圈轴线处的磁场方向向右，在闭合开关的过程中，磁场变强，则由楞次定律可知，环中产生的感应电流由右侧看沿顺时针方向，故A错误；电路接通时，使滑动变阻器的滑片P向上加速滑动时，滑动变阻器接入电路中的电阻值减小，则电路中的电流值增大，根据楞次定律的“增离减靠”，可知左侧的金属环会被向左弹射出去，故B正确；电池正、负极调换后，闭合开关S的瞬间，由楞次定律的“增离减靠”可知，金属环受力向左，故仍将向左弹射，故C正确；若将金属环置于线圈右侧，闭合开关S的瞬间，根据楞次定律的“增离减靠”可知，环将向右弹射，故D正确． 10．某同学设想的减小电梯坠落时造成伤害的一种应急安全装置如图所示，在电梯轿厢底部安装永久强磁体，磁体N极朝上，电梯井道内壁上铺设若干金属线圈，线圈在电梯轿厢坠落时能自动闭合，从而减小对厢内人员的伤害．当轿厢坠落到图示位置时，关于该装置，以下说法正确的是(　　) A．从下往上看，金属线圈A中的感应电流沿逆时针方向 B．从下往上看，金属线圈B中的感应电流沿顺时针方向 C．金属线圈B对轿厢下落有阻碍作用，A对轿厢下落没有阻碍作用 D．金属线圈B有收缩的趋势，A有扩张的趋势 答案　D 解析　当电梯坠落至如题图所示位置时，金属线圈A中向上的磁场减弱，感应电流的方向从上往下看是逆时针方向，从下往上看是顺时针方向，B中向上的磁场增强，感应电流的方向从上往下看是顺时针方向，从下往上看是逆时针方向，故A、B错误；根据楞次定律的“来拒去留”可知，当电梯坠落至如题图所示位置时，金属线圈A、B都在阻碍电梯下落，故C错误；金属线圈A中向上的磁场减弱，B中向上的磁场增强，根据楞次定律的“增缩减扩”可知，线圈B有收缩的趋势，A有扩张的趋势，故D正确． 1 学科网（北京）股份有限公司 $$