第2章 专题拓展5 楞次定律的应用(Word教参)-【优化指导】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册（人教版2019）

专题拓展5　楞次定律的应用 物理观念 科学思维 科学探究 科学态度与责任 掌握楞次定律的几个推论。 理解安培定则、左手定则、右手定则和楞次定律的区别，知道它们的适用范围。 熟练应用安培定则、左手定则、右手定则和楞次定律分析有关综合问题。 1.从楞次定律的因果关系，培养学生的逻辑思维能力。 2．从楞次定律的不同表达形式，培养学生多角度认识问题的能力和高度的概括能力。 [对应学生用书P45] 探究点一___楞次定律的重要结论 如图所示，水平桌面上放一个圆形金属导体环，从导体环的中心正上方释放一个条形磁铁，在条形磁铁向下靠近导体环的过程中： [问题设计] (1)从上向下看导体环中的电流方向是逆时针还是顺时针？ (2)导体环内部感应电流的磁感线方向与磁铁磁场的方向相同还是相反？若磁铁向上运动呢？ (3)磁铁受到导体环的作用力向哪？若磁铁向上运动呢？ (4)导体环有收缩的趋势还是扩张的趋势？若磁铁向上运动呢？ (5)导体环对桌面的压力比重力大还是小？若磁铁向上运动呢？ (6)磁铁下落过程中能量是如何转化的？ 提示：(1)逆时针。 (2)相反，相同。 (3)向上，向下。 (4)收缩，扩张。 (5)比重力大，比重力小。 (6)重力势能一部分转化为磁铁的动能，一部分转化为导体环的电能。 1．增反减同：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量(原磁场磁通量)的变化。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；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”。 2．来拒去留：由于磁场与导体的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。口诀记为“来拒去留”。 3．增缩减扩：当闭合电路中有感应电流产生时，闭合电路的各部分导体就会受到安培力的作用，会使闭合电路的面积有变化(或有变化趋势)。若原磁通量增加，通过减小有效面积起到阻碍作用；若原磁通量减少，则通过增大有效面积起到阻碍作用。口诀记为“增缩减扩”。 4．增离减靠：若磁场变化且线圈回路可移动，当磁场增强使得穿过线圈回路的磁通量增加时，线圈将通过远离磁体来阻碍磁通量增加；反之，当磁场减弱使得穿过线圈回路的磁通量减少时，线圈将通过靠近磁体来阻碍磁通量减少。口诀记为“增离减靠”。 角度一：“增反减同”法的应用 [例1] 如图甲所示，有一个闭合导体环，磁场方向垂直于环面向里(为正方向)，当磁感应强度随时间按如图乙所示规律变化时，顺着磁场方向看，导体环中感应电流的方向是 (　　) A．一直顺时针 B．一直逆时针 C．先顺时针后逆时针 D．先逆时针后顺时针 D　解析：由题图乙可知，0～t0内，穿过导体环的磁通量增加，由楞次定律的结论——“增反减同”可知，感应电流产生的磁场方向垂直于环面向外，所以感应电流的方向为逆时针；同理可得，t0～2t0内感应电流的方向为顺时针，D正确。 角度二：“来拒去留”法的应用 [例2] 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体的正中，线圈平面与磁感线垂直。现使线圈左右摆动，在摆动过程中，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 B　解析：感应电流是由磁通量的变化引起的，而这个磁通量的变化是由线圈和磁场的相对运动引起的，故磁通量变化阻碍线圈和磁场的相对运动。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，即线圈向左摆动时，受力方向向右，向右摆动时，受力方向向左。 角度三：“增缩减扩”法的应用 [例3] (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。当一个条形磁体从高处下落接近回路时(重力加速度为g) (　　) A．P、Q将互相靠拢 B．P、Q将互相远离 C．磁体的加速度仍为g D．磁体的加速度小于g AD　解析：由楞次定律的结论可知，当穿过闭合回路的磁通量增加时，回路的面积有收缩趋势且阻碍磁体的靠近，所以P、Q将相互靠拢且磁体受到向上的阻力，磁体的加速度小于g，A、D正确。 角度四：“增离减靠”法的应用 [例4] 一个长直铁芯上绕有一个固定线圈M，铁芯右端与一根木质圆柱密接，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　解析：根据题意知，圆环N向左运动，根据“增离减靠”原则知，线圈M上的磁场在减弱，流过M的电流在减小，C正确。 探究点二___“三定则、一定律”的综合应用 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5] 如图所示，导轨间的磁场方向垂直于纸面向里，当导体棒MN在导轨上水平向右加速滑动时，正对电磁铁A的圆形金属环B中(导体棒切割磁感线速度越大，感应电流越大) (　　) A．有感应电流，且B被A吸引 B．无感应电流 C．可能有，也可能没有感应电流 D．有感应电流，且B被A排斥 D　解析：MN向右加速滑动，根据右手定则，MN中的电流方向从N→M，且大小在逐渐变大；根据安培定则可知，电磁铁A在金属环B处产生的磁场方向水平向左，且大小逐渐增强；根据楞次定律可知，B环中的感应电流产生的磁场方向水平向右，B被A排斥，D正确，A、B、C错误。 [练1] (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(导体切割磁感线的速度越大，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　解析：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的感应电流方向是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，A错误，C正确；同理可判断，B正确，D错误。 创新探究___解决实际问题 [例6] (军事情境)福建舰是我国完全自主设计建造的首艘弹射型航空母舰，2022年6月17日下水。航母上飞机弹射起飞所利用的电磁弹射原理如图所示。当固定线圈上突然通过直流电流时，线圈左侧的金属环被弹射出去，则下列说法正确的是 (　　) A．若将金属环置于线圈的右侧，环将不能弹射出去 B．金属环向左运动过程中将有扩大趋势 C．若将电池正、负极调换后，金属环不能向左弹射 D．合上开关S的瞬间，从左侧看环中产生沿逆时针方向的感应电流 D　解析：若将金属环置于线圈的右侧，当固定线圈上突然通过直流电流时，穿过金属环的磁通量瞬间增大，根据楞次定律，金属环有远离线圈的趋势，也会弹出，A错误；当固定线圈上突然通过直流电流时，穿过金属环的磁通量瞬间增大，根据楞次定律，金属环向左运动过程中将有缩小趋势，B错误；若将电池正、负极调换后，穿过金属环的磁通量仍然会瞬间增大，根据楞次定律，金属环仍能向左弹射，C错误；合上开关S的瞬间，根据安培定则，向右穿过金属环的磁通量增大，根据楞次定律，金属环中的感应电流产生向左的感应磁场，根据安培定则，从左侧看环中产生沿逆时针方向的感应电流，D正确。 [练2] (生活情境)(多选)某同学设计了一个电磁冲击钻，其原理示意图如图所示，若发现钻头M突然向右运动，则可能是 (　　) A．开关S由断开到闭合的瞬间 B．开关S由闭合到断开的瞬间 C．保持开关S闭合，滑动变阻器滑片P向左滑动 D．保持开关S闭合，滑动变阻器滑片P向右滑动 AC　解析：根据楞次定律的结论“增离减靠”可知，开关S由断开到闭合的瞬间，线圈磁通量增大，钻头M中的磁通量也增大，为阻碍磁通量增大，钻头M向右运动，A正确；开关S由闭合到断开的瞬间，线圈磁通量减小，钻头M中的磁通量也减小，为阻碍磁通量减小，钻头M向左运动，B错误；保持开关闭合，滑动变阻器滑片P向左滑动，滑动变阻器接入电路电阻减小，电路电流增大，线圈磁通量增大，钻头M中的磁通量也增大，为阻碍磁通量增大，钻头M向右运动，C正确；保持开关闭合，滑动变阻器滑片P向右滑动，滑动变阻器接入电路电阻增大，电路电流减小，线圈磁通量减小，钻头M中的磁通量也减小，为阻碍磁通量减小，钻头M向左运动，D错误。 [对应学生用书P48] 1．如图所示，匀强磁场垂直于软导线回路平面，由于磁场发生变化，回路变为圆形，且产生了逆时针方向的感应电流，则磁场情况是 (　　) A．逐渐增强，方向垂直于纸面向外 B．逐渐减弱，方向垂直于纸面向外 C．逐渐增强，方向垂直于纸面向里 D．逐渐减弱，方向垂直于纸面向里 B　解析：磁场发生变化后，回路变为圆形，由于相同周长的所有图形中，圆形的面积最大，则导线围成的面积扩大。根据楞次定律可得，导线内的磁通量一定正在减小，所以扩大面积可以阻碍磁通量的减小。由于产生了逆时针方向的感应电流，根据楞次定律“增反减同”可知原磁场方向垂直于纸面向外。 2．(多选)如图所示，在水平面上有一根固定的导轨，导轨为U形金属框架，框架上放置一根金属杆ab，不计摩擦，在竖直方向上有匀强磁场，则 (　　) A．若磁场方向竖直向上并增强时，杆ab将向右移动 B．若磁场方向竖直向上并减弱时，杆ab将向右移动 C．若磁场方向竖直向下并增强时，杆ab将向右移动 D．若磁场方向竖直向下并减弱时，杆ab将向右移动 BD　解析：不管磁场方向竖直向上还是竖直向下，当磁感应强度增大时，回路中磁通量增大，由楞次定律推论“增缩减扩”知，杆ab将向左移动，反之，杆ab将向右移动，B、D正确。 3．如图所示，闭合螺线管固定在置于光滑水平面上的小车上，现将一个条形磁铁从左向右插入螺线管的过程中，则 (　　) A.小车将向右运动 B．使条形磁铁向右插入时外力所做的功全部转化为电能，最终转化为螺线管的内能 C．条形磁铁会受到向右的力 D．小车会受到向左的力 A　解析：磁铁向右插入螺线管中，根据楞次定律的扩展含义“来拒去留”，磁铁与小车相互排斥，条形磁铁会受到向左的力，小车在光滑水平面上受力向右运动，A正确，C、D错误；电磁感应现象中满足能量守恒，由于小车动能增加，外力做的功转化为小车的动能和螺线管中的内能，B错误。 4．为了演示“感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化”的现象，老师做了这样的演示实验：如图所示，铝制水平横梁两端各固定一个铝环，其中A环是闭合的，B环是断开的，横梁可以绕中间的支点在水平面内转动，开始时装置静止不动，用一磁体的N极去接近A环，发现A环绕支点沿顺时针(俯视)方向转动。若不考虑空气流动对实验结果的影响，关于该实验，下列说法正确的是 (　　) A．若用磁体的S极接近A环，A环也将绕支点沿顺时针(俯视)方向转动 B．制作A、B环的材料只要是金属就行，很薄的铁环也可以得到相同的实验效果 C．制作A、B环的材料用绝缘材料也可以得到相同的实验效果 D．磁体接近A环的过程中，A环将有扩张的趋势 A　解析：当磁体的N极向A环靠近时，穿过A环的磁通量增加，由于A环闭合，所以A环产生感应电流，阻碍两者相对运动，因此A环阻碍磁体靠近，出现A环绕支点顺时针转动现象，同理，磁体的S极接近A环时，A环也会顺时针转动，A正确；制作A、B环的材料必须是金属导体，但用很薄的铁环时，铁环会被磁铁吸引，故不能产生相同的实验效果，B错误；制作A、B环的材料用绝缘材料时，在A环中不会产生感应电流，则磁体对环无作用力，环不会转动，C错误；磁体接近A环的过程中，穿过A环的磁通量增加，根据楞次定律可知，A环将有收缩的趋势，D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $$