第2章 专题强化4 楞次定律的拓展及应用-【优化探究】2025-2026学年新教材高中物理选择性必修第二册同步导学案配套PPT课件（教科版）

专题强化4　楞次定律的拓展及应用 第二章　电磁感应及其应用   [学习目标]　1.进一步理解楞次定律,能熟练应用楞次定律的推论解决实际问题(重点)。2.熟练应用安培定则、左手定则、右手定则和楞次定律分析解决有关综合问题(难点)。 课时作业 巩固提升 类型1　楞次定律的重要推论 类型2　“三定则一定律”的综合应用 内容索引 类型1　楞次定律的重要推论 一 4 梳理 必备知识 自主学习 楞次定律中“阻碍”的含义可以拓展为:感应电流的效果总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。主要有以下几种表现形式: 内容 例证 阻碍原磁通量变化——“增反减同”   阻碍相对运动——“来拒去留” 内容 例证 使回路面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”或“增扩减缩”   B减小时,线圈中的Φ减小,为了阻碍Φ减小,线圈有扩张趋势,各边受到的安培力向外   b环中电流减小时a环中Φ减小,为了阻碍Φ的减小,a环面积有缩小的趋势 内容 例证 使金属环有远离或靠近的趋势——“增离减靠”   穿过金属环P的磁通量增加时,P向右运动;穿过P的磁通量减小时,P向左运动 [思考与讨论] 用绝缘细绳吊起一个铝环,用磁体的N极去靠近铝环,如图甲所示。可以观察到什么现象?若把磁体从靠近铝环处向左移开,如图乙所示,可以观察到什么现象?请解释此现象。 提示:如图(a)所示,当磁体N极靠近铝环时,穿过铝环的磁通量增加,根据楞次定律可知,铝环中产生的感应电流的方向为逆时针(从左往右看),将环形感应电流等效成小磁针(左边为N极右边为S极),铝环与磁体相互排斥,铝环向右摆动; 如图(b)所示,当磁体N极远离铝环时,穿过铝环的磁通量减小,铝环中产生的感应电流的方向为顺时针(从左往右看),将环形感应电流等效成小磁针(左边为S极右边为N极),铝环与磁体相互吸引,铝环向左摆动。 [典例1]　(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。当一条形磁铁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.磁铁下落的加速度仍为g D.磁铁下落的加速度小于g 归纳 关键能力 合作探究 AD 在磁铁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,磁铁受到方向向上的阻力,磁铁下落的加速度小于g,A、D正确。 [典例2]　如图所示装置,在下列各种操作中,会使悬挂在螺线管附近的铜质闭合线圈A向右运动的是(　　) A.开关S接通的瞬间 B.开关S接通后,电路中电流稳定时 C.开关S接通后,滑动变阻器触头向上滑动的瞬间 D.开关S断开的瞬间 D 当开关S接通的瞬间,螺线管中产生磁场,闭合线 圈中磁通量在这一瞬间变大,根据楞次定律(“增 离减靠”)可得,此时闭合线圈A向左运动,A错误; 同理可得,开关S断开的瞬间闭合线圈A向右运动,D正确;开关S接通后,电路中电流稳定时线圈A中磁通量不变,不产生感应电流,此时线圈A静止,B错误;开关S接通后,滑动变阻器触头向上滑动的瞬间,电路中总电阻变小,电流变大,闭合线圈中磁通量变大,根据楞次定律可得此时闭合线圈A向左运动,C错误。 [针对训练]　1.如图所示,一个有弹性的闭合金属圆环被一根橡皮绳吊于通电直导线的正下方,直导线与圆环在同一竖直面内。当通电直导线中的电流增大时,弹性圆环的面积S和橡皮绳的长度l将(　　) A.S增大,l变长　　　　 B.S减小,l变短 C.S增大,l变短 D.S减小,l变长 D 当通电直导线中电流增大时,穿过金属圆环的磁通量增大,金属圆环中产生感应电流。根据楞次定律可知,感应电流要阻碍磁通量的增大:一是用缩小面积的方式进行阻碍;二是用远离直导线的方式进行阻碍,选项D正确。 2.(多选)如图所示,纽扣形永磁体直径略小于铜管、塑料管内径,某同学分别同时将两个纽扣形永磁体从竖直放置的空心铜管和空心塑料管上端口处由静止释放,忽略空气阻力。下列说法正确的是(　　) A.纽扣形永磁体在铜管中下落得快 B.纽扣形永磁体在塑料管中下落得快 C.纽扣形永磁体在铜管中下落过程中机械能守恒 D.纽扣形永磁体在塑料管中下落过程中机械能守恒 BD 纽扣形永磁体在塑料管中下落时只受重力作用,做自 由落体运动,在铜管中下落时,使铜管的磁通量发生变 化,铜管中产生感应电流,感应电流产生的磁场对磁体 产生磁场力的作用,根据“来拒去留”规律,磁体受到的 磁场力向上,使下落时的加速度小于自由落体加速度,所以纽扣形永磁体在塑料管中下落得快,B正确,A错误;纽扣形永磁体在铜管中下落过程中部分机械能转变为电能,机械能不守恒,而纽扣形永磁体在塑料管中下落过程中只有重力做功,机械能守恒,C错误,D正确。 二 类型2　“三定则一定律”的综合应用 19 　安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的比较 梳理 必备知识 自主学习 比较项目 安培定则 左手定则 右手定则 楞次定律 适用 场合 判断电流周围的磁感线方向 判断通电导线在磁场中所受的安培力方向 判断导体切割磁感线时产生的感应电流方向 判断回路中磁通量变化时产生的感应电流方向 因果 关系 因电而生磁(I→B) 因电而受力(I、B→F安) 因动而生电(v、B→I感) 因磁通量变化而生电(ΔΦ →I感) [思考与讨论] 如图所示,矩形导线框abcd与长直导线MN放在同一水平面上,ab边与MN平行,且MN靠近ab边放置,导线MN中通有向上的电流。 (1)当MN中的电流增大时,试分析导线框abcd中感应电流的方向? 提示:(1)直导线中通有向上且增大的电流,根据安培定则知,通过线框的磁场方向垂直纸面向里,且增大,根据楞次定律知导线框abcd中感应电流的方向为逆时针方向。 (2)当MN中的电流增大时,试分析导线框所受安培力的方向? 提示: (2)根据左手定则知,ab边所受安培力方向水平向左,cd边所受安培力方向向左,则线框所受安培力的合力方向水平向左。 [典例3]　(多选)如图所示,光滑平行金属导轨PP'和QQ'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。下列关于导体棒MN中感应电流的方向和它所受安培力的方向的说法正确的是(　　) A.感应电流的方向是N→M B.感应电流的方向是M→N C.安培力方向水平向左 D.安培力方向水平向右 归纳 关键能力 合作探究 AC 以导体棒为研究对象,导体棒所处位置磁场的方向向下,导体棒运动方向向右,根据右手定则可知,导体棒中感应电流的方向是N→M,再根据左手定则可知,导体棒所受安培力的方向水平向左,选项A、C正确。 [典例4]　(多选)(2024·陕西渭南高二期末)如图所示,水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN,MN的左边有一闭合电路,当PQ在外力的作用下运动时,MN向右运动,则PQ所做的运动可能是(金属棒切割磁感线速度越大,感应电流越大)(　　)  A.向右加速运动　　　　　 B.向左加速运动 C.向右减速运动 D.向左减速运动 BC [针对训练]　3.(2024·四川成都高二期末)如图, 把两个线圈绕在同一个软铁环上,线圈与铁环 彼此绝缘,线圈A与电池相连,线圈B用长直导线 连通,长直导线正下方平行于导线放置一个小磁针。实验中可能观察到的现象是(　　) A.开关S闭合的瞬间,小磁针的N极向里偏转 B.保持开关S闭合且不移动滑动变阻器R的滑片,小磁针的N极向里偏转 C.保持开关S闭合且向右移动滑动变阻器R的滑片,小磁针的N极向里偏转 D.开关S断开的瞬间,小磁针的N极向里偏转 A 开关S闭合的瞬间,根据安培定则可知,线圈A 中产生向下的磁场,因此穿过线圈B的磁通量 向上且增大,再由楞次定律可知,感应电流的磁 场向下,因此线圈B中产生顺时针方向的感应电流(从上往下看),根据安培定则可知,小磁针的N极向里偏转,故A正确;保持开关S闭合,无论如何移动滑动变阻器R的滑片,穿过线圈B的磁通量没有发生改变,线圈B中无感应电流,小磁针不偏转,故B、C错误;开关S断开的瞬间,线圈A中的电流减小,因此线圈B中产生逆时针方向的感应电流(从上往下看),根据安培定则可知,小磁针的N极向外偏转,故D错误。 三 课时作业 巩固提升 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 [A组　基础巩固练] 1.如图所示,老师做了一个物理小实验让学生观察:一轻质横杆两侧各固定一金属环,横杆可绕中心点自由转动,老师拿一条形磁铁插向其中一个小环,后又取出插向另一个小环,同学们看到的现象是(　　) A.磁铁插向左环,横杆发生转动 B.磁铁插向右环,横杆发生转动 C.无论磁铁插向左环还是右环,横杆都不发生转动 D.无论磁铁插向左环还是右环,横杆都发生转动 B 13 左环没有闭合,在磁铁插入过程中,不产生感应电流,故横杆不发生转动。右环闭合,在磁铁插入过程中,产生感应电流,在磁场力的作用下横杆将发生转动,故B正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 2.(2024·云南大理高二期末)如图所示,正方形金属线框abcd放置于磁场中,磁场方向垂直线框平面向里,当磁感应强度均匀增大时,下列说法正确的是(　　)  A.线框中产生逆时针方向的感应电流,线框有收缩的趋势 B.线框中产生逆时针方向的感应电流,线框有扩张的趋势 C.线框中产生顺时针方向的感应电流,线框有收缩的趋势 D.线框中产生顺时针方向的感应电流,线框有扩张的趋势 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 A 13 磁场方向垂直线框平面向里,当磁感应强度均匀增大时,穿过线圈的磁通量增大,根据楞次定律可知线框中感应电流沿逆时针方向,根据左手定则可得线框所受安培力方向均指向线框内部,即线框有收缩的趋势,故选A。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 3.如图所示,一个闭合矩形金属线圈A与一根绝缘轻杆B相连。轻杆上端O点是一个固定转动轴,转动轴与线圈平面垂直,线圈静止时恰位于蹄形磁铁的正中间,线圈平面与磁感线垂直。现使线圈左右摆动,在摆动过程中间,线圈所受磁场力的方向是(　　) A.向左摆动过程中,受力方向向左;向右摆动过程中,受力方向向右 B.向左摆动过程中,受力方向向右;向右摆动过程中,受力方向向左 C.向左摆动过程中,受力方向先向左后向右;向右摆动过程中, 受力方向先向右后向左 D.向左摆动过程中,受力方向先向右后向左;向右摆动过程中,受力方向先向左后向右 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 B 13 为了阻碍相对运动,磁场对线圈的作用力方向一定和相对运动方向相反,即线圈向左摆动过程中,受力方向向右,向右摆动过程中,受力方向向左,故B正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 4.如图所示,绝缘光滑水平面上有两个离得很近的导体环a、b。将条形磁铁沿它们的正中竖直向下移动(不到达该平面),a、b的移动情况可能是(　　) A.a、b将相互远离　　　　 B.a、b将相互靠近 C.a、b将不动 D.无法判断 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 A 13 条形磁铁向下移动过程中,穿过每个环的磁通量都增大。为阻碍磁通量增大,导体环会尽量远离条形磁铁,所以a、b将相互远离,A正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 5.如图所示,两个相同的轻质铝环套在一根水平光滑绝缘杆上,当一条形磁铁向左运动靠近两环时,两环的运动情况是 (　　) A.同时向左运动,间距变大 B.同时向左运动,间距变小 C.同时向右运动,间距变小 D.同时向右运动,间距变大 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 B 13 磁铁向左运动,穿过两环的磁通量都增加,根据楞次定律,感应电流的磁场将阻碍原磁通量的增加,所以两环都向左运动。另外,两环产生的感应电流方向相同,依据安培定则和左手定则可以判断两个环之间是相互吸引的,所以选项A、C、D错误,B正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 6.如图所示,三个线圈在同一平面内,当I减小时,关于a、b线圈中的感应电流方向,以下说法正确的是(　　) A.都为顺时针方向 B.a线圈中为顺时针方向,b线圈中为逆时针方向 C.都为逆时针方向 D.a线圈中为逆时针方向,b线圈中为顺时针方向 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 D 13 根据安培定则判断可知,电流I在线圈a处产生的磁场方向垂直于纸面向外,线圈b处的磁场方向垂直于纸面向里,当I减小时,穿过线圈a、b的磁通量都减少,根据楞次定律结合安培定则可知,线圈a中产生逆时针方向的感应电流,线圈b中产生顺时针方向的感应电流,选项D正确,A、B、C错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 7.如图所示,粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈。当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线AB正上方由左向右快速经过时,若线圈始终不动,则关于线圈受到的支持力N及在水平方向运动趋势的判断正确的是(重力加速度为g)(　　) A.N先小于mg后大于mg,运动趋势向左 B.N先大于mg后小于mg,运动趋势向左 C.N先小于mg后大于mg,运动趋势向右 D.N先大于mg后小于mg,运动趋势向右 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 D 13 条形磁铁从线圈中线AB正上方由左向右运动的过程中,线圈中的磁通量先增大后减小,根据楞次定律的“来拒去留”可知,线圈先有向下和向右运动的趋势,后有向上和向右运动的趋势,故线圈受到的支持力先大于重力后小于重力,运动趋势向右,故选D。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 8.如图所示,条形磁铁从高h处自由下落,中途穿过一个固定的空心线圈,开关S断开时,磁铁落地用时t1,落地时速度为v1;S闭合时,磁铁落地用时t2,落地时速度为v2,则它们的大小关系正确的是(　　)   A.t1>t2,v1>v2 B.t1=t2,v1=v2 C.t1<t2,v1<v2 D.t1<t2,v1>v2 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 D 13 开关S断开时,线圈中无感应电流,对磁铁无阻碍作用,故磁铁自由下落,a=g;当S闭合时,线圈中有感应电流,对磁铁有阻碍作用,故a<g,所以t1<t2,v1>v2,故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 [B组　综合强化练] 9.如图所示,通电螺线管置于水平放置的光滑平行金属导轨MN和PQ之间,ab和cd是放在导轨上的两根金属棒,它们分别静止在螺线管的左右两侧,现使滑动变阻器的滑片向左滑动,则ab棒和cd棒的运动情况是(　　) A.ab棒向左运动,cd棒向右运动 B.ab棒向右运动,cd棒向左运动 C.ab棒和cd棒都向右运动 D.ab棒和cd棒保持静止 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 A 13 由安培定则可知,螺线管中磁感线方向向上,金属棒ab、cd所在处的磁感线方向均向下,当滑动变阻器的滑片向左滑动时,螺线管中电流增大,磁感应强度变大,穿过回路的磁通量增大,由楞次定律知,感应电流方向为a→c→d→b→a,由左手定则知,ab棒所受安培力方向向左,cd棒所受安培力方向向右,所以ab棒向左运动,cd棒向右运动,故A正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 10.如图所示,a、b为两弹性金属线圈,线圈a套在通电螺线管外部,线圈b置于通电螺线管的内部,两线圈所在平面都垂直于通电螺线管的轴线,通电螺线管中的电流方向如图所示,当通电螺线管中的电流增大时,对两线圈中的感应电流方向和缩扩情况说法正确的是(　　) A.自左向右看,a线圈中的感应电流方向为顺时针 B.自左向右看,b线圈中的感应电流方向为顺时针 C.a线圈会扩张 D.b线圈会扩张 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 C 13 通电螺线管中的电流增大时,穿过线圈a、b的磁通量均向右增加,根据楞次定律及安培定则可知,a中产生的感应电流方向为逆时针,b中产生的感应电流方向为逆时针,故A、B错误;因螺线管外部磁场方向向左,根据左手定则可知,a线圈的各个小段均受到向外的磁场力,有扩张的趋势,故C正确;同理可知因螺线管内部磁场方向向右,根据左手定则可知,b线圈的各个小段均受到指向圆心向里的磁场力,有收缩的趋势,故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 11.(多选)如图所示,两根彼此靠近且相互绝缘的金属棒C、D固定在铁架台上,漆包线绕成的两个线圈P、Q与其组成闭合回路。两个磁性很强的条形磁铁如图放置,当用手左右摆动线圈P时,线圈Q也会跟着摆动。以下说法正确的是(　　) A.P向右摆动的过程中,P中的电流方向为顺时针方向(从右向左看) B.P向右摆动的过程中,Q会向右摆动 C.P向右摆动的过程中,Q会向左摆动 D.若使Q左右摆动,P会始终保持静止 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 AB 13 穿过线圈P的磁感线方向向左,P向右摆动的过程中,磁通量减少,根据楞次定律,P中的电流方向从右向左看为顺时针方向,A正确;由于Q与P构成一回路,Q中的电流也为顺时针方向,Q线圈最下面的一条边中通过的电流垂直于纸面向外,该处的磁场方向向下,则该边所受的安培力向右,那么Q会向右摆动,B正确,C错误;若使Q左右摆动,最下面的那条边切割磁感线产生感应电流,则P中有电流,那么P将受到安培力而运动,D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 [C组　培优选做练] 12.图甲为手机无线充电原理图,充电底座接交流电源,对充电底座供电,充电底座内的送电线圈可产生交变磁场,从而使手机内的受电线圈产生交变电流,再经整流电路转变成直流电后对手机电池充电。如图乙所示,若在某段时间内,磁场垂直于受电线圈平面向上穿过线圈,其磁感应强度大小逐渐增大,则下列说法正确的是(　　) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 A.无线充电时,手机上受电线圈的工作原理是“电流的磁效应” B.送电线圈内的电流大小在逐渐减小 C.受电线圈中感应电流方向由c→d D.受电线圈有扩张的趋势 答案:C 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 无线充电时,手机上受电线圈的工作原理是电磁感应,故A错误;由磁感应强度大小逐渐增大可知,送电线圈内的电流大小在逐渐增大,故B错误;由楞次定律可知,受电线圈的磁场增强,则受电线圈中感应电流的磁场与原磁场方向相反,即受电线圈中感应电流的磁场方向向下,再根据安培定则可知,受电线圈中感应电流方向由c→d,故C正确;根据楞次定律“增缩减扩”的表述可知,受电线圈有收缩的趋势,故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 13.如图所示,环形导线b与导轨、导体棒构成闭合回路,导体棒在匀强磁场中可沿导轨左右运动,金属环a与环形导线b共面共心(说明:导体棒切割磁感线速度越大,感应电流越大,导体棒匀速切割磁感线时,感应电流恒定),下列说法正确的是(　　) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 A.若导体棒向左匀速运动,环a将产生逆时针方向 的感应电流,且有扩张的趋势 B.若导体棒向左加速运动,环a不会产生感应电流, 无收缩或扩张的趋势 C.若导体棒向左加速运动,环a将产生顺时针方向的感应电流,且有收缩的趋势 D.若导体棒向右加速运动,环a将产生逆时针方向的感应电流,且有扩张的趋势 答案:D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 若导体棒向左匀速运动,由右手定则可知,b中 有逆时针方向的恒定电流,产生的磁场是稳定 的磁场,则环a不会产生感应电流,故A错误;若 导体棒向左加速运动,由右手定则可知,b中有 逆时针方向的电流,由题意可知,产生的电流增大,则环b面内产生的垂直纸面向外的磁场变强,根据楞次定律可知环a中产生顺时针方向的感应电流,且有扩张的趋势,使环a、b之间的垂直纸面向里的磁场的面积变大,阻碍环a内b的磁场增强,故B、C错误;若导体棒向右加速运动,由右手定则可知,b中有顺时针方向的电流,并且产生的电流增大,则环b中产生的磁场变强,根据楞次定律可知环a将产生逆时针方向的感应电流,且有扩张的趋势,故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 MN向右运动,说明受到向右的安培力,因为MN处的磁场方向垂直纸面向里MN中的感应电流由M→NL1中感应电流的磁场方向向上L2中感应电流产生的磁场方向向上且减弱,或L2中感应电流产生的磁场方向向下且增强。若L2中感应电流产生的磁场方向向上且减弱PQ中电流方向为Q→P且减小PQ向右减速运动,故A错误,C正确;若L2中感应电流产生的磁场方向向下且增强PQ中电流方向为P→Q且增大PQ向左加速运动,故B正确,D错误。 $$