第2章 1.楞次定律(word教参)-【勤径学升】2024-2025学年高中物理选择性必修第二册同步练测（人教版2019）

第二章　电磁感应 1.楞次定律 学习目标 1.通过实验探究归纳出判断感应电流方向的规律——楞次定律。 2.理解楞决定律中“阻碍”的含义,能熟练运用楞次定律和右手定则判断感应电流的方向。 3.理解楞次定律符合能量守恒定律,明确能量转化的方向 [对应学生用书第25页] 一、影响感应电流方向的因素 1.实验探究： 将螺线管与电流计组成闭合回路,如图所示,分别将N极、S极插入、拔出线圈,记录感应电流的方向如下： （1）线圈内磁通量增加时的情况 图号 磁体的磁 场方向 感应电流的方向 感应电流的 磁场方向 甲 向下 逆时针（俯视） 向上 乙 向上 顺时针（俯视） 向下 （2）线圈内磁通量减少时的情况 图号 磁体的磁 场方向 感应电流的方向 感应电流的 磁场方向 丙 向下 顺时针（俯视） 向下 丁 向上 逆时针（俯视） 向上 2.实验结论： （1）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相反。 （2）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同。 二、楞次定律 1.内容：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。 2.理解：当磁体靠近导体线圈上端时,穿过线圈的磁通量增加,感应电流的磁场与原磁场的方向相反,由于同名磁极相互排斥,阻碍磁体相对线圈向下运动；当磁体远离线圈上端时,穿过线圈的磁通量减少,感应电流的磁场与原磁场的方向相同,由于异名磁极相互吸引,阻碍磁体相对线圈向上运动。 三、右手定则 1.内容：伸开右手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入,并使拇指指向导线运动的方向,这时四指所指的方向就是感应电流的方向。 2.适用情况：适用于闭合导体回路的一部分切割磁感线产生感应电流的情况。 3.当切割磁感线时四指的指向就是感应电流的方向,即感应电动势的方向（注意等效电源内部感应电流方向由负极指向正极）。 1.判断下列说法的正误（正确的画“√”,错误的画“×”）。 （1）当穿过线圈的磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场方向相同。 （×） （2）当穿过线圈的磁通量减少时,感应电流的磁场与原磁场方向相同。 （√） （3）在楞次定律中,阻碍的是磁通量的变化,而不是阻碍磁通量本身。 （√） （4）感应电流的磁场总是阻碍磁通量,与磁通量方向相反。 （×） （5）感应电流的磁场可阻止原磁场的变化。 （×） （6）在电磁感应现象中,感应电流的磁场总是阻碍原来磁场的变化。 （√） （7）使用右手定则时必须让磁感线垂直穿过掌心。 （×） 2.如图所示,实验中发现闭合开关时,电流表指针向右偏。电路稳定后,若向左移动滑动变阻器的滑片,此过程中电流表指针向　　　　偏转；若将线圈A抽出,此过程中电流表指针向　　　　偏转。（均选填“左”或“右”）  答案　右　左 [对应学生用书第26页] 要点一　楞次定律的理解与应用 如图所示为超导磁浮的示意图,在水平桌面上放置着一个圆柱形磁体甲,将用高温超导材料制成的超导圆环乙从圆柱形磁体甲的正上方缓慢下移,由于超导圆环乙跟圆柱形磁体甲之间有排斥力,结果超导圆环乙悬浮在圆柱形磁体甲的正上方。若圆柱形磁体甲的N极朝上,在超导圆环乙放入磁场向下运动的过程中,从上往下看。 （1）超导圆环乙中感应电流的方向如何？ （2）当超导圆环乙稳定后,感应电流是否存在？ 提示　（1）若圆柱形磁体甲的N极朝上,在超导圆环乙放入磁场向下运动的过程中,磁通量增加,根据楞次定律可知超导圆环乙中感应电流的方向为顺时针方向。 （2）在超导圆环乙放入磁场的过程中,穿过超导圆环乙的磁通量增加,超导圆环乙中将产生感应电流,因为超导圆环乙是超导体,没有电阻,所以稳定后感应电流仍存在。 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.“阻碍”的理解 问题 结论 谁阻碍谁 是感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁场（原磁场）的磁通量的变化 为何阻碍 （原）磁场的磁通量发生了变化 阻碍什么 阻碍的是磁通量的变化,而不是阻碍磁通量本身 如何阻碍 当原磁场磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反；当原磁场磁通量减少时,感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同,即“增反减同” 结果如何 阻碍并不是阻止,只是延缓了磁通量的变化,这种变化将继续进行,最终结果不受影响 　　“阻碍”不是“阻止”。引起感应电流的磁场仍然变化了,是阻而未止。“阻碍”并不意味着“相反”,当磁通量减小时,“阻碍”意味着“相同”。 3.运用楞次定律判定感应电流方向的方法 [例1]　现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关如图连接。在开关闭合、线圈A放在线圈B中的情况下，某同学发现当他将滑动变阻器的滑动端P向左加速滑动时，电流计指针向右偏转。由此可以推断（　　） A.滑动变阻器的滑动端P匀速向左或匀速向右滑动，都能使电流计指针静止在中央 B.因为线圈A、线圈B的绕线方向未知，故无法判断电流计指针偏转的方向 C.线圈A向上移动或滑动变阻器的滑动端P向右加速滑动，都能引起电流计指针向左偏转 D.线圈A中铁芯向上拔出或断开开关，都能引起电流计指针向右偏转 [解析]　由题意可知滑动变阻器的滑动端P匀速向左或匀速向右滑动，线圈A中的电流发生改变，则其磁场发生改变，此时线圈B中磁通量发生改变，线圈B中产生了感应电流使指针向右或向左偏转，A错误；由题意知无须确切知道线圈A、B的绕行方向，B错误；由于将滑动变阻器的滑动端P向左加速滑动时，线圈A中的电流减小，则其磁场减弱，此时线圈B中磁通量减小，线圈B中产生了感应电流使电流计指针向右偏转，当线圈A向上移动，则其磁场减弱，此时线圈B中磁通量减弱，线圈B中产生了感应电流能引起电流计指针向右偏转，滑动变阻器的滑动端P向右加速滑动时，线圈A中电流增大，则磁场增强，穿过线圈B的磁通量增大，线圈B中产生的感应电流使电流计指针向左偏转，C错误；线圈A中铁芯向上拔出或断开开关，则其磁场减弱，此时线圈B中磁通量减小，线圈B中产生了感应电流使电流计指针向右偏转，D正确。 [答案]　D 要点二　“三定则、一定理”区别 某人在自行车道上从东往西沿直线骑行,该处地磁场的水平分量方向由南向北,竖直分量方向竖直向下。自行车车把为直把、金属材质,且带有绝缘把套,只考虑自行车在地磁场中的电磁感应现象。 （1）图示位置中辐条A点电势和B点电势相比,哪一点电势更高？ （2）自行车左车把的电势和右车把的电势相比,哪一点电势更高？ 提示　（1）自行车从东往西行驶时,辐条切割地磁场水平分量的磁感线,根据右手定则判断可知,图示位置中辐条A点电势比B点电势低,即B点电势高； （2）自行车车把切割地磁场竖直分量的磁感线,由右手定则知,左车把的电势比右车把的电势高,即左车把的电势高。 1.楞次定律与右手定则的区别及联系 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 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 2.右手定则和左手定则、安培定则的区别 比较项目 右手定则 左手定则 安培定则 作用 判断感应电流方向 判断通电导体所受磁场力的方向 判断电流的磁场方向 已知条件 已知导体运动方向和磁场方向 已知电流方向和磁场方向 电流方向 图例 因果关系 运动→电流 电流→运动 电流→磁场 应用实例 发电机 电动机 电磁铁 [例2]　（多选）如图所示的装置中，金属杆cd光滑且原来静止在金属导轨上。当金属杆ab做如下哪些运动时，金属杆cd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.向右加速运动 C.向左加速运动 D.向左减速运动 [解析]　ab匀速运动时，ab中感应电流恒定，L1中磁通量不变，穿过L2的磁通量不变，L2中无感应电流产生，cd杆保持静止，A错误；ab向右加速运动时，L2中的磁场方向向下，磁通量增加，由楞次定律知L2中感应电流产生的磁场方向向上，故通过cd的电流方向向下，cd向右移动，B正确；同理可得C错误，D正确。 [答案]　BD 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。 要点三　楞次定律的广义表述及应用 1.“增反减同”法 就磁通量而言,感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量（原磁通量）的变化,即当原磁场的磁通量增加时,感应电流的磁场就与原磁场的方向相反；当原磁场的磁通量减少时,感应电流的磁场就与原磁场的方向相同。简称：“增反减同”。 [例3]　如图所示,当磁场的磁感应强度B增强时,内、外金属环上的感应电流的方向应为（　） A.内环顺时针,外环逆时针 B.外环顺时针,内环逆时针 C.内、外环均为顺时针 D.内、外环均为逆时针 [解析]　当磁场增强时,根据楞次定律,感应电流的磁场要阻碍原磁场的增强,其方向必然与正在增强的磁场方向相反,即垂直纸面向外,再应用安培定则可得,回路中的感应电流方向为外环逆时针,内环顺时针,A正确。 [答案]　A 2.“来拒去留”法 就相对运动而言，感应电流的磁场阻碍所有的相对运动，简称：“来拒去留”。从运动的效果上看，也可以形象地表述为“敌”进“我”退，“敌”逃“我”追。如图所示，若条形磁体（“敌”）向闭合导线圈靠近，则闭合导线圈（“我”）退却；若条形磁体（“敌”）远离闭合导线圈，则闭合导线圈（“我”）追赶条形磁体。 [例4]　如图所示，当磁体突然向铜环运动时，铜环的运动情况是（　　） A.向右摆动 B.向左摆动 C.静止 D.无法判定 [解析]　当磁体突然向铜环运动时，穿过铜环的磁通量增加，为阻碍磁通量的增加，铜环远离磁体向右摆动，故选A。 [答案]　A 3.“增缩减扩”法 就闭合电路的面积而言,收缩或扩张是为了阻碍穿过电路的原磁通量的变化。若穿过闭合电路的磁通量增加,面积有收缩趋势；若穿过闭合电路的磁通量减少,面积有扩张趋势。口诀记为“增缩减扩”。 [例5]　如图所示,在载流直导线旁固定有两平行光滑导轨A、B,导轨与直导线平行且在同一水平面内,在导轨上有两个可自由滑动的导体ab和cd。当载流直导线中的电流逐渐增大时,导体ab和cd的运动情况是 （　　） A.一起向左运动 B.一起向右运动 C.ab和cd相向运动,相互靠近 D.ab和cd相背运动,相互远离 [解析]　由于在闭合回路abdc中,ab和cd电流方向相反,所以两导体运动方向一定相反,排除A、B；当载流直导线中的电流逐渐增大时,穿过闭合回路的磁通量增大,根据楞次定律,感应电流总是阻碍穿过回路的磁通量的变化,所以两导体相互靠近,减小面积,达到阻碍磁通量增大的目的。故选C。 [答案]　C 4.“增离减靠”法 当磁场变化且线圈回路可移动时,由于磁场增强使得穿过线圈回路的磁通量增加,线圈将通过远离磁体来阻碍磁通量增加；反之,由于磁场减弱使线圈中的磁通量减少时,线圈将靠近磁体来阻碍磁通量减少。口诀记为“增离减靠”。 [例6]　如图所示,一长直铁芯上绕有一固定线圈M,铁芯右端与一木质圆柱紧密相接,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,能观察到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 [解析]　金属环N向左运动,说明穿过N的磁通量在减小,则线圈M中的电流在减小,只有C符合。 [答案]　C 　　楞次定律的广义表述：感应电流的“效果”总是阻碍引起感应电流的“原因”,在许多情况下,应用楞次定律的广义表述来分析问题更简明。楞次定律的广义表述主要有如下几种类型： 引起感应电流的原因 感应电流产生的效果 如何“阻碍” 口诀 闭合回路中的磁通量变化 在闭合回路中产生磁场 感应电流在闭合回路中产生的磁场在磁通量增加时与原磁场方向相反,反之则相同 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导体的相对运动 来拒 去留 线圈中磁通量变化 产生安培力 线圈在磁通量增加时收缩,反之则扩大 增缩 减扩 可移动线圈中磁通量变化 产生安培力 线圈在磁通量增加时远离,反之则靠近 增离 减靠 　　以上四种情况“殊途同归”,实质上都是以不同的方式阻碍磁通量的变化,拨开现象看本质,体现了“科学思维”的学科素养。 [对应学生用书第29页] 1.（右手定则）下列图中表示闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动的情境,导体ab上的感应电流方向为a→b的是（　　） 解析　A选项中导体ab中电流方向为a→b,B、C、D选项中导体ab中电流方向为b→a,故选A。 答案　A 2.（楞次定律的应用）一水平放置的矩形闭合线圈abcd,在细长磁体的N极附近竖直下落,由图示位置Ⅰ经过位置Ⅱ到位置Ⅲ,位置Ⅰ和位置Ⅲ都很靠近位置Ⅱ。在这个过程中,线圈中感应电流 （　　） A.沿abcd流动 B.沿dcba流动 C.从Ⅰ到Ⅱ是沿abcd流动,从Ⅱ到Ⅲ是沿dcba流动 D.从Ⅰ到Ⅱ是沿dcba流动,从Ⅱ到Ⅲ是沿abcd流动 解析　侧视图如图所示,从Ⅰ到Ⅱ向上的磁通量减少,据楞次定律的“增反减同”可知：线圈中感应电流产生的磁场方向向上,用安培定则可以判断感应电流的方向为逆时针（俯视）,即沿abcd流动。同理可以判断：从Ⅱ到Ⅲ向下磁通量增加,由楞次定律可得：线圈中感应电流产生的磁场方向向上,感应电流的方向沿abcd流动,故选A。 答案　A 3.（楞次定律的广义表述）（多选）如图所示,光滑固定导轨m、n水平放置,两根导体棒p、q平行放于导轨上,形成一个闭合回路。当一条形磁体从高处下落接近回路时（不计空气阻力） （　　） A.p、q将互相靠拢 B.p、q将互相远离 C.磁体下落的加速度仍为g D.磁体下落的加速度小于g 解析　在磁体下落接近回路的过程中,穿过回路的磁通量增加,根据楞次定律的结论——“增缩减扩”,可知p、q将互相靠拢；利用“来拒去留”可知,磁体受到向上的阻力,磁体的加速度小于g。A、D正确。 答案　AD 学科网（北京）股份有限公司 $$