2.1 楞次定律 学案 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

第1节 楞次定律 学案 核心素养目标 1.学习者在探究楞次定律的实验过程中，会提出物理问题、获取和处理信息、得出结论并作出解释，提高自身“科学探究”“科学态度与责任”的物理学科核心素养。 2.正确理解楞次定律的内容及其本质。 3.能够熟练运用楞次定律和右手定则判断感应电流的方向。 基础知识： 知识点一　影响感应电流方向的因素　楞次定律 1．产生感应电流的条件：穿过闭合回路的磁通量发生变化。 2．探究影响感应电流方向的因素 (1)实验器材：条形磁铁、电流表、线圈、导线、一节干电池(用来查明线圈中电流的流向与电流表中指针偏转方向的关系)、电阻(10 kΩ)。 (2)实验现象：如图所示，在四种情况下，将实验结果填入下表。 (3)实验分析 ①线圈内磁通量增大时 图号 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线圈内磁通量减小时 图号 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 (4)实验结论 表述一：当穿过线圈的磁通量增大时，感应电流的磁场与原磁场的方向相反；当穿过线圈的磁通量减小时，感应电流的磁场与原磁场的方向相同。 表述二：当磁铁靠近线圈时，两者相斥；当磁铁远离线圈时，两者相吸。 3．楞次定律：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。 知识点二　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，如图所示。 2．适用范围 适用于闭合电路部分导体切割磁感线产生感应电流的情况。 重难点理解： 1、 用楞次定律判断感应电流的方向 1．因果关系 闭合回路中原磁通量的变化是产生感应电流的原因，而感应电流的磁场的产生是感应电流存在的结果，即只有当闭合回路中的原磁通量发生变化时，才会有感应电流的磁场出现。 2．楞次定律中“阻碍”的含义 应用楞次定律判断感应电流的一般步骤 (1)明确研究的对象是哪一闭合导体回路。 (2)明确原磁场方向。 (3)判断该闭合回路磁通量的变化情况。 (4)由楞次定律中的“增反减同”的原则判断出感应电流的磁场方向。 (5)由右手螺旋定则判断出感应电流的方向。 典例1：(多选)某物理实验小组的同学们把零刻度在中间并调节准确的灵敏电流表与导线线圈组成闭合回路，并用该实验装置进行探究感应电流方向的活动，如图所示，若某同学将条形磁铁的N极快速插入线圈中，发现该电流表的指针向右偏转。请你由此判断出下列说法中正确的是(　　) A．将N极拔出，电流表的指针向右偏转 B．将S极插入，电流表的指针向左偏转 C．将S极拔出，电流表的指针向左偏转 D．将N极插入后静止不动，指针将指在中间刻度 思路点拨　解答本题时应明确以下三点： (1)确定电流流进电流表的方向与电流表指针偏转方向的关系。 (2)知道产生感应电流的条件。 (3)利用题意总结出磁极的运动方向与感应电流方向的关系，从而确定电流表指针偏转方向。 解析　将N极插入线圈中，电流表指针向右偏转，则若将S极插入线圈中，电流表指针将向左偏转。尽管两次都是使得穿过线圈的磁通量增大，但原磁场方向不同，产生的感应电流的磁场方向不同，电流方向相反。若将N极拔出，则与N极插入的现象相反，因为磁场方向相同，但穿过线圈的磁通量一个是增加，一个是减少，所以其产生的感应电流的方向应相反，同样若将S极拔出，与S极插入时电流方向相反。故A、C错误，B正确。当磁铁在线圈中不动时，磁通量不变，所以不产生感应电流，故D正确。答案　BD 二　右手定则的理解和应用 1．右手定则应用的两点说明 (1)当导体不动而磁场运动时，拇指的指向是导体相对磁场的运动方向。 (2)做“切割”运动的那段导体中，感应电流方向就是感应电动势方向，由低电势指向高电势，因为这段导体相当于电源的内电路。 2．楞次定律与右手定则的比较 　　　规律 比较内容　 　 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，即切割磁感线的导体 适用范围 各种电磁感应现象 只适用于部分导体在磁场中做切割磁感线的运动的情况 联系 右手定则是楞次定律的特例 3．右手定则与左手定则的比较 比较项目 右手定则 左手定则 作用 判断感应电流方向 判断通电导体所 受磁场力的方向 图例 因果关系 运动→电流 电流→受力 应用实例 发电机 电动机 右手定则和楞次定律的选用方法 (1)如果导体不动，回路中的磁通量变化，要用楞次定律判断感应电流方向，而不能用右手定则判断。 (2)如果回路中的一部分导体做切割磁感线运动产生感应电流，用右手定则判断较为简便，用楞次定律也能进行判断，但较为麻烦。 (3)如果导体不动，而磁场相对导体运动，此时仍可用右手定则判断感应电流的方向，但是右手定则中拇指所指的方向不是磁场运动的方向，而是磁场运动的反方向，即导体相对磁场做切割磁感线运动的方向。　 典例2：(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．安培力水平向左 D．安培力水平向右 思路点拨　本题可按以下思路进行分析： 解析　以导体棒为研究对象，导体棒所处位置磁场的方向向下，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。答案　AC 三　楞次定律的推广应用 1．楞次定律的一般表述 电磁感应的效果总要阻碍引起电磁感应的原因。 2．“阻碍”的表现形式 楞次定律中的“阻碍”作用，正是能的转化和守恒定律的反映，在克服“阻碍”的过程中，其他形式的能转化为电能，常见的情况有以下四种： (1)阻碍原磁通量的变化(增反减同)。 (2)阻碍导线的相对运动(来拒去留)。 (3)通过改变线圈面积来“反抗”(增缩减扩)。 (4)通过向某一侧运动来“反抗”(增离减靠)。 典例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，A、B错误；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，C正确，D错误。 答案　C 当堂达标： 1．在电磁感应现象中，下列说法正确的是(　　) A．感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流原磁场的磁通量的变化 B．感应电流的磁场方向总是与引起感应电流的磁场方向相反 C．感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流原磁场的磁通量 D．感应电流的磁场阻止了引起感应电流原磁场磁通量的变化 2.如图所示，一水平放置的圆形通电线圈1固定，另一较小的圆形线圈2从线圈1的正上方下落，在下落过程中，两线圈平面始终保持平行且共轴，则线圈2从线圈1的正上方下落至正下方的全过程中，从上往下看，线圈2中(　　) A．无感应电流 B．有顺时针方向的感应电流 C．有先顺时针方向后逆时针方向的感应电流 D．有先逆时针方向后顺时针方向的感应电流 3.在如图所示的电路中，若将滑动变阻器滑片向上移动，则a、b环中感应电流的方向是(　　) A．a环顺时针，b环顺时针 B．a环顺时针，b环逆时针 C．a环逆时针，b环顺时针 D．a环逆时针，b环逆时针 4.如图所示，在一较大的有界匀强磁场上方距磁场边界很近处有一闭合线圈，不计空气阻力，当闭合线圈平面始终在同一竖直平面内，从上方下落穿过磁场的过程中(　　) A．进入磁场时加速度小于g，离开磁场时加速度可能大于g，也可能小于g B．进入磁场时加速度大于g，离开时小于g C．进入磁场和离开磁场，加速度都大于g D．进入磁场和离开磁场，加速度都小于g 参考答案： 1.解析：A　根据楞次定律可知，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流原磁场的磁通量的变化，选项A正确，C错误。当原磁场增强时，感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向相反；当原磁场减弱时，感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向相同，选项B错误。感应电流的磁场阻碍引起感应电流原磁场磁通量的变化，不是阻止，选项D错误。 2.解析：C　根据安培定则判断可知，线圈1产生的磁场方向在线圈轴线处向上。当线圈2靠近线圈1时，穿过线圈2的磁通量增大，根据楞次定律可知，线圈2中产生顺时针方向的感应电流；当线圈2远离线圈1时，穿过线圈2的磁通量减小，根据楞次定律可知，线圈2中产生逆时针方向的感应电流。所以线圈2中感应电流的方向先是顺时针方向后是逆时针方向，故选项C正确。 3.解析：C　电路中电流沿逆时针方向，由安培定则可知，在a处的磁场方向向外，在b处的磁场方向向里；当滑动变阻器的滑片向上移动时，接入电路中的电阻值增大，电路中的电流减小，则穿过a向外的磁通量减小，由楞次定律可知，a环产生的感应电流沿逆时针方向；同时穿过b向里的磁通量也减小，由楞次定律可知，b环产生的感应电流沿顺时针方向。选项A、B、D错误，C正确。 4.解析：D　在线圈进入磁场和离开磁场时，穿过线圈的磁通量发生变化，根据楞次定律可知线圈中产生感应电流，因而受到安培力的阻碍作用，其下落的加速度均小于g，故D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $