第2章 专题强化4 楞次定律的应用-【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（粤教版）

专题强化4　楞次定律的应用 第二章　电磁感应 [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。　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。 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 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 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 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 [例1]　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 C 根据题意知,金属环N向左运动,根据“增离减靠”原则知,线圈M产生的磁场在减弱,流过M的电流在减小,故C正确。 [例2]　如图所示,当磁铁突然向铜环运动时,铜环的运动情况是(　　) A.向右运动　　　　　　 B.向左运动 C.静止不动 D.不能判定 A 解法一:阻碍相对运动法 产生磁场的物体与闭合线圈之间的相互作用力可概括为四个字:“来拒去留”。磁铁向铜环运动时,铜环产生的感应电流总是阻碍磁铁与铜环间的相对运动,则磁铁和铜环间有排斥作用,故A项正确。 解法二:电流元受力分析法 如图所示,当磁铁向铜环运动时,穿过铜环的磁通量增加,由楞次定律判断出铜环中感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反,即向右,根据安培定则可判断出感应电流方向,从左侧看为顺时针方向,把铜环的电流等效为多段直线电流元,取上、下两小段电流元进行研究,由左手定则判断出两段电流元的受力,由此可判断整个铜环所受合力向右,故A项正确。 解法三:等效法 如图所示,磁铁向右运动,使铜环产生的感应电流可等效为条形磁铁,而两磁铁有排斥作用,故A项正确。 [例3]　如图所示,圆环形导体线圈a平放在水平桌面上,在a的正上方固定一竖直螺线管b,二者轴线重合,螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的回路。若将滑动变阻器的滑片P向上滑动,下面说法中正确的是(　　) A.穿过线圈a的磁通量变大 B.线圈a有收缩的趋势 C.线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流 D.线圈a对水平桌面的压力FN将增大 C P向上滑动,回路电阻增大,电流减小,磁场减弱,穿过线圈a的磁通量减小,根据楞次定律,线圈a的面积有增大趋势,A、B错误;由于线圈a中磁通量减小,根据楞次定律知线圈a中感应电流应为俯视顺时针方向,C正确;由于线圈a中磁通量减小,根据楞次定律,线圈a有阻碍磁通量减小的趋势,可知线圈a对水平桌面的压力FN减小,D错误。 [针对训练]　1.如图所示,ab是一个可以绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导体线圈,在滑动变阻器R的滑片P自左向右滑动过程中,线圈ab将(　　) A.静止不动 B.逆时针转动 C.顺时针转动 D.发生转动,但因电源的极性不明,无法确定转动的方向 C 当P向右滑动时,电路中电阻减小,电流增大,穿过线圈ab的磁通量增加,根据楞次定律判断,线圈ab将顺时针转动,C正确。 2.如图所示,螺线管cd的导线绕法不明,当磁铁ab插入螺线管时,闭合回路中有图示方向的感应电流产生,下列关于螺线管磁场极性的判断,正确的是(　　) A.c端一定是N极 B.d端一定是N极 C.c端的极性一定与磁铁b端的极性相同 D.因螺线管的绕法不明,故无法判断极性 C 根据楞次定律的另一种表述:“感应电流的效果总是阻碍引起感应电流的原因”,本题中螺线管中产生感应电流的原因是磁铁ab的下降,为了阻碍该原因,感应电流的效果只能使磁铁与螺线管之间产生相斥的作用,即螺线管的c端一定与磁铁的b端极性相同,与螺线管的绕法无关。但因为磁铁ab的N、S极性不明,所以螺线管cd的两端极性也不能明确,所以A、B、D错误,C正确。 3.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,在导轨上有两可自由滑动的导体ab和cd。当载流直导线中的电流逐渐增强时,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 C 直导线中电流增强时,回路abdc中磁通量增加并产生感应电流,根据“增缩减扩”原则知,回路abdc的面积减小,故C正确。 二 类型2　“三定则一定律”的综合应用 23 安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的比较 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) [例4]　如图所示,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 D 金属杆PQ突然向右运动,由右手定则可知,金属杆PQ中的感应电流方向由Q到P,则PQRS中感应电流方向为逆时针方向;PQRS中感应电流产生垂直纸面向外的磁场,由楞次定律可知,圆环形金属线框T中会产生垂直纸面向里的磁场,则T中感应电流方向为顺时针方向,D正确。 [针对训练]　4.(多选)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,当PQ在外力的作用下运动时,MN在安培力的作用下向右运动,则PQ所做的运动可能是(导体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 当PQ向右运动时,用右手定则可判定PQ中感应电流的方向是由Q→P,由安培定则可知穿过L1的磁场方向是自下而上的;若PQ向右加速运动,则穿过L1的磁通量增加,根据楞次定律可以判断流过MN的感应电流从N→M,根据左手定则可判定MN受到向左的安培力,将向左运动;若PQ向右减速运动,流过MN的感应电流方向、MN所受的安培力的方向均将反向,MN向右运动,选项A错误,C正确。同理可判断,选项B正确,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.研究人员发现一种具有独特属性的新型合金,只要略微提高其温度,这种合金就会变成强磁性合金,从而使它旁边的线圈中产生感应电流。如图,一圆形线圈放在圆柱形合金材料下方,现对合金材料进行加热,则(　　) A.线圈中将产生逆时针方向的电流 B.线圈中将产生顺时针方向的电流 C.线圈将有收缩的趋势 D.线圈将有扩张的趋势 13 C 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 提高温度,这种合金会从非磁性合金变成强磁性合金,穿过线圈的磁通量增加,从而在线圈中产生电流。由于原磁场的方向未知,所以不能判断出感应电流的方向,故A、B错误;当合金材料的磁场增大时,穿过线圈的磁通量增加,则为了阻碍原磁通量的增加,线圈面积有缩小的趋势,故C正确,D错误。 2.(2024·潮州金山中学高二月考)如图所示,A、B都是很轻的铝环,环A是闭合的,环B是断开的,横梁可以绕中间的支点自由转动。若用磁铁分别接近这两个圆环,则下列说法错误的是(　　) A.用磁铁的任意一磁极接近A环时,A环均被排斥 B.把磁铁远离A环,A环又会被吸引 C.磁极接近或者远离B环时,B环保持静止 D.磁铁N极接近B环时,B环会被排斥 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 用磁铁的任意一磁极接近A环时,环内磁通量变大,根据楞次定律的推论,圆环受到的安培力的效果总是阻碍磁通量的变化,可知闭合圆环中会产生感应电流,A环被排斥,A正确;同理,把磁铁远离A环,A环又会被吸引,B正确;磁极接近或者远离B环时(磁铁N极接近B环时),磁通量变化,有感应电动势,但是由于不闭合,所以没有感应电流,圆环不受到安培力的作用,圆环保持静止,C正确,D错误。 3.(多选)绕有线圈的铁芯直立在水平桌面上,铁芯上套着一个铝环,线圈与电源、开关相连,如图所示。线圈上端与电源负极相连,闭合开关的瞬间,铝环向上跳起。若保持开关闭合,则(　　) A.铝环跳起到某一高度后将回落 B.铝环停留在某一高度 C.铝环不断升高 D.如果电源的正、负极对调,观察到的现象不变 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 AD 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 闭合开关的瞬间,线圈突然产生磁场(假设磁场向上),通过铝环的磁通量突然(向上)增加,那么铝环中的感应电流就产生与原磁场方向相反的磁场(感应电流的磁场向下);因为原磁场与感应电流的磁场方向相反,相互排斥,所以铝环受到向上的斥力,铝环向上跳起;若保持开关闭合,流过线圈的电流稳定,磁场不再发生变化,铝环中没有感应电流,也没有相互作用,铝环仅受重力作用,最后回落,故A正确,B、 C错误。如果电源的正、负极对调,观察到的 现象不变,故D正确。 4.如图所示,两轻质闭合金属圆环,穿挂在一根光滑水平绝缘直杆上,原来处于静止状态。当条形磁铁的N极自右向左插入圆环时,两环的运动情况是(　　) A.同时向左运动,两环间距变大 B.同时向左运动,两环间距变小 C.同时向右运动,两环间距变大 D.同时向右运动,两环间距变小 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 B 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 将条形磁铁向左插入金属圆环的过程中,两个环中均产生感应电流。根据楞次定律,感应电流的效果是阻碍环与磁铁间的相对运动,所以两环均向左运动。靠近磁铁的环所受的安培力大于另一个,可判断两环在靠近。选项B正确。 5.(2024·广州六中高二校考)如图,粗糙绝缘水平桌面上有一铜质圆环。当一竖直放置的条形磁铁从圆环直径正上方等高快速向右通过AB的过程中,圆环始终不动,则可知圆环受到的摩擦力方向(　　) A.始终向左　　　　　　　 B.始终向右 C.先向左后向右 D.先向右后向左 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 A 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 根据楞次定律的推论“来拒去留”可知条形磁铁对圆环中感应电流的磁场力方向总是向右,圆环静止,则地面对圆环的摩擦力方向始终向左,故选A。 6.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。开关断开,条形磁铁至落地用时t1,落地时速度为v1;开关闭合,条形磁铁至落地用时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 13 D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 开关断开时,线圈中无感应电流,对条形磁铁无阻碍作用,条形磁铁自由下落,故a=g;当开关闭合时,线圈中有感应电流,对条形磁铁有阻碍作用,故a<g,所以t1<t2,v1>v2,选项D正确。 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正上方等高快速经过时,若线圈始终不动,则关于线圈受到的支持力FN及在水平方向运动趋势的判断正确的是(　　) A.FN先小于mg后大于mg,运动趋势向左 B.FN先大于mg后小于mg,运动趋势向左 C.FN先小于mg后大于mg,运动趋势向右 D.FN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 13 D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 条形磁铁从线圈正上方等高快速经过时,通过线圈的磁通量先增加后减小。当通过线圈的磁通量增加时,为阻碍其增加,在竖直方向上线圈有向下运动的趋势,所以线圈受到的支持力大于其重力,在水平方向上有向右运动的趋势;当通过线圈的磁通量减小时,为阻碍其减小,在竖直方向上线圈有向上运动的趋势,所以线圈受到的支持力小于其重力,在水平方向上有向右运动的趋势。综上所述,线圈所受 到的支持力先大于重力后小于重力,运动趋势总是 向右,故D正确。 8.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动触头向左滑动时,ab和cd棒的运动情况是(　　) A.ab向左,cd向右 B.ab向右,cd向左 C.ab、cd都向右运动 D.ab、cd保持静止 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 A 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 当滑动变阻器的滑动触头向左滑动时,电路中的总电阻变小,流过螺线管的电流将增大,周围的磁场变强,由楞次定律可知,感应电流的磁场应阻碍其变化,因此两棒应分别向外运动,增大回路的面积,以增大螺线管外部的磁通量来阻碍内部磁场的磁通量的增加,故选项A正确。 [B组　综合强化练] 9.(多选)如图所示,通电螺线管N置于闭合金属环M的轴线上,当N中的电流突然减小时,则(　　) A.金属环M有缩小的趋势 B.金属环M有扩张的趋势 C.螺线管N有缩短的趋势 D.螺线管N有伸长的趋势 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 AD 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 对通电螺线管,当通入的电流突然减小时,螺线管每匝间的相互吸引力也减小,所以匝间距有增大趋势;对金属环M,穿过的磁通量也随之减小,只有减小面积才能阻碍磁通量的减小,金属环M有缩小的趋势。选项A、D正确。 10.(多选)(2024·揭阳惠来第一中学高二月考)图甲所示粗糙U形导线框固定在水平面上,右端放有一金属棒PQ,整个装置处于竖直方向的匀强磁场中,磁感应强度B按图乙规律变化,规定竖直向上为正方向,整个过程金属棒保持静止,则(　　) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 A.1.5t0时刻,金属棒PQ所受安培力方向向右 B.0~2t0时间内,回路中的感应电流大小和方向都不变 C.0~2t0时间内,金属棒PQ所受安培力大小不变,但方向改变 D.0~2t0时间内,金属棒PQ所受摩擦力方向先水平向左,后水平向右 答案:BD 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 0~2t0时间内,磁通量的变化率不变,感应电动势大小方向不变,由楞次定律知流过回路的感应电流方向为逆时针,金属棒电流方向是从P到Q,根据左手定则,1.5t0时刻,磁场方向向下,金属棒PQ所受安培力方向水平向左,故A错误,B正确;根据F安=BIL,0~2t0时间内,电流大小方向都不变,但是B的大小方向都会变化,因此安培力大小方向也都会变,故C错误;0~2t0时间内电流方向不变,金属棒PQ先是所受安培力方向向右,摩擦力 方向水平向左,然后从t0时刻开始,所受安 培力方向向左,摩擦力方向水平向右, 故D正确。 11.(多选)圆形导体环用一根轻质细杆悬挂在O点,导体环可以在竖直平面内来回摆动,空气阻力和摩擦均可不计。在如图所示的正方形区域内,有垂直于纸面向里的匀强磁场,下列说法中正确的有(　　) A.此摆开始摆动时机械能守恒 B.导体环进入磁场和离开磁场时,环中感应电流的 方向肯定相反 C.导体环通过最低位置时,环中感应电流最大 D.最后此摆在匀强磁场中摆动时,机械能守恒 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 BD 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 导体环从左侧摆到右侧,在进入磁场和离开磁场的过程中,导体环中的磁通量发生变化,因而产生感应电流,导体环中将产生焦耳热,根据能量守恒定律知导体环的机械能不守恒,所以摆角会越来越小,当导体环完全在磁场中来回摆动时,没有感应电流,导体环最后的运动状态为在磁场区域内来回摆动,故A错误,D正确;导体环进入磁场和离开磁场的过程中,磁通量分别 增加和减小,根据楞次定律可得环中电流的方向肯定相反,故 B正确;当导体环完全进入磁场后,磁通量不变化,故导体环通 过最低位置时,环中没有电流,故C错误。 [C组　培优选做练] 12.(多选)如图所示的装置中,cd杆原来静止。当ab杆做如下哪些运动时,cd杆将向右移动(　　) 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 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 BD 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 ab杆匀速运动时,ab杆中感应电流恒定,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;由楞次定律和安培定则可知,ab杆向右加速运动时,L2中的磁通量向下,增大,可知通过cd杆的电流方向由c→d,由左手定则知cd杆向右移动;同理ab杆向左减速时cd杆也向右移动,B、D正确,C错误。 13.重为G的线圈系在一个弹簧测力计上,其下方有一通电导线,如图甲所示,导线所通过的电流如图乙所示,它们均在同一平面内,求下列不同时刻弹簧测力计的示数与G的关系。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 (1)在t1时刻; 答案:(1)小于G　 (1)在t1时刻穿过线圈的磁通量增加,由楞次定律知,为阻碍磁通量的增加,线圈有向上运动的趋势,弹簧测力计的示数小于G。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 (2)在t2时刻; 答案: (2)等于G　 (2)在t2时刻穿过线圈的磁通量不变,线圈不产生感应电流,由力的平衡知,弹簧测力计的示数等于G。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 (3)在t3时刻。 答案: (3)大于G (3)在t3时刻穿过线圈的磁通量减小,由楞次定律知,为阻碍磁通量的减小,线圈有向下运动的趋势,弹簧测力计的示数大于G。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 $$