第2章 第1节 第2课时 楞次定律-【优学精讲】2024-2025学年高中物理选择性必修第二册教用Word(鲁科版)

第2课时　楞次定律 一、楞次定律 1．内容：感应电流的磁场总要________引起感应电流的磁通量的________。 2．理解：当磁铁的N极移近导体线圈的上端时，由感应电流激发的磁场使线圈的上端也是N极，因为同名磁极________________，所以________磁铁相对线圈向下的运动；而当磁铁的N极离开导体线圈时，由感应电流激发的磁场使线圈的上端是________极，因为异名磁极______________，所以________磁铁相对线圈向上的运动。 3．能量守恒定律的关系：从能量转化和守恒的角度来看，把磁体移近线圈时，外力要克服磁体和线圈之间的排斥力做功，使外界___________________转化为________；磁体离开线圈时，外力则要克服磁体和线圈之间的吸引力做功，也使外界________________________转化为________。在这两种情况下，总能量都是________的。 4．楞次定律的几个常用结论 (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。 ①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。 ②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，产生的感应电流受到磁场的安培力，这种安培力会“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，电路的各部分导线就会受到安培力作用，会使电路的面积有变化(或有变化趋势)。 ①若原磁通量增加，则通过减小有效面积起到阻碍的作用。 ②若原磁通量减小，则通过增大有效面积起到阻碍的作用。 口诀记为“增缩减扩”。 注意：本方法适用于磁感线单方向穿过闭合回路的情况。 二、右手定则 1．内容：伸开右手，让拇指与其余四指____，且都与手掌处于同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，使________指向导体运动的方向，其余________所指的方向就是感应电流的方向。 2．适用范围：右手定则适用于闭合回路中一部分导体做切割磁感线运动时产生感应电流的情况。 [答案自填] 阻碍　变化　相互排斥　阻碍　S　相互吸引　阻碍　其他形式的能量　电能　其他形式的能量　电能　守恒　垂直　拇指　四指 判断下列说法是否正确。 (1)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。(　　) (2)感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向可能相同，也可能相反。(　　) (3)楞次定律表明感应电流的效果总是与引起感应电流的原因相对抗。(　　) (4)右手定则只适用于闭合回路中一部分导体做切割磁感线产生感应电流的情况。(　　) (5)使用右手定则时必须让磁感线垂直穿过掌心。(　　) (6)任何感应电流方向的判断既可使用楞次定律，又可使用右手定则。(　　) 提示：(1)×　(2)√　(3)√　(4)√　(5)×　(6)× 知识点一　从阻碍磁通量变化的角度应用楞次定律 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．对“阻碍”的理解 角度1　楞次定律的理解 　(2024·河北邢台联考)关于楞次定律，下列说法正确的是(　　) A．感应电流的磁场总是与原磁场反向，阻碍原磁场的变化 B．感应电流的磁场总是促进磁通量的变化 C．感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化 D．原磁场穿过闭合回路的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场同向 [解析]　原磁场穿过闭合回路的磁通量减少时，感应电流的磁场与原磁场同向，故A错误；感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，故B错误，C正确；原磁场穿过闭合回路的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场反向，故D错误。 [答案]　C 角度2　楞次定律的应用 　(2024·陕西安康联考)如图所示，条形磁体竖直放置，P位置为磁体中部，M、L分别为磁体上方和下方相应的位置。一个金属圆环在外界作用下从M位置匀速向下运动，圆环始终保持水平。下列说法错误的是(　　) A．圆环从M运动至P的过程中，从上往下看环中的电流沿顺时针方向 B．圆环从P运动至L的过程中，从上往下看环中的电流沿顺时针方向 C．圆环从M运动至P的过程中，穿过圆环的磁通量增大 D．圆环从M运动至L的过程中，穿过圆环的磁通量先增大后减小 [解析]　由条形磁铁的磁感线分布情况可知，圆环从M运动至P的过程中，穿过圆环向上的磁通量增大，根据楞次定律可知，圆环中的感应电流产生的磁场应阻碍磁通量增大，由安培定则可知，从上往下看，感应电流沿顺时针方向；从P运动至L的过程中，穿过圆环向上的磁通量减小，根据楞次定律可知，圆环中的感应电流产生的磁场应阻碍磁通量减小，则从上往下看，圆环中的电流沿逆时针方向，综上可知，圆环从M运动至L的过程中，穿过圆环的磁通量先增大后减小。 [答案]　B 　(2024·华中师大一附中校考)如图甲所示，圆形线圈P静止在水平桌面上，其正上方固定一螺线管Q，P和Q共轴，Q中的电流i随时间t变化的规律如图乙所示，取图甲中电流方向为正方向，P所受的重力为G，桌面对P的支持力为FN，则(　　) A．在t1时刻，FN>G，P中有顺时针方向感应电流 B．在t2时刻，FN＝G，P中有顺时针方向感应电流 C．在t3时刻，FN＝G，P中有顺时针方向感应电流 D．在t4时刻，FN>G，P中无感应电流 [解析]　在t1时刻，线圈Q中电流均匀增加，则穿过线圈P的磁通量增加，根据楞次定律可知，线圈P所受磁场力向下，则FN>G，P中感应电流的磁场向上，可知P中有逆时针方向感应电流(从上往下看)，A错误；在t2时刻，线圈Q中电流不变，则P中磁通量不变， P中无感应电流，则此时FN＝G，B错误；在t3时刻前后，线圈Q中电流先正向减小到0再反向增大，则t3时刻穿过线圈P的磁通量向下减小，则根据楞次定律可知，P中感应电流的磁场向下，则P中有顺时针方向感应电流，因此时Q中电流为零，则P不受磁场力，则FN＝G，C正确；在t4时刻，线圈Q中电流不变，则P中磁通量不变， P中无感应电流，则此时FN＝G，D错误。 [答案]　C 知识点二　从阻碍相对运动的角度应用楞次定律 楞次定律也可以理解为：感应电流的效果总是要反抗(或阻碍)引起感应电流的原因。 　(多选)(2024·天津南开期末)如图所示，空间中固定一条形磁体(其轴线水平) ，以下说法正确的是(　　) A．圆环a沿磁体轴线向右运动，靠近磁体N极时感应电流为顺时针(从左往右看) B．圆环b竖直下落时磁通量不变 C．圆环c经过磁体右边的位置2时磁通量为0，感应电流为0 D．圆环c经过位置2前后一小段时间内感应电流方向不变 [解析]　圆环a沿磁体轴线向右运动，穿过线圈的磁通量增多，根据楞次定律可知感应电流为顺时针方向(从左往右看)，故A正确；圆环b竖直下落时，由于在条形磁铁的中垂面上，靠近磁铁处的磁感应强度大，则穿过圆环的磁通量逐渐减小，故B错误；圆环c经过磁体右边的位置2时磁通量为0，但磁通量仍发生变化，因此仍有感应电流，故C错误；圆环c经过位置2前后一小段时间内，磁通量先是向下减少，然后是向上增多，根据楞次定律可知，感应电流均为顺时针方向(从上向下看)，故D正确。 [答案]　AD 　(2024·云南曲靖期末)如图所示，水平桌面上固定一通电直导线，电流方向如图所示，且电流逐渐增大，导线右侧有一金属导线制成的圆环，且圆环始终静止在水平桌面上，则(　　) A．圆环中产生顺时针方向的感应电流 B．圆环中无感应电流 C．圆环有扩张的趋势 D．圆环受到水平向左的摩擦力 [解析]　直导线通入向上的电流，在右侧产生的磁感线向里，电流增大，穿过圆环的磁通量增大，根据楞次定律可知感应电流的磁场向外，则感应电流为逆时针，故A、B错误；穿过圆环的磁通量增大，根据楞次定律的理解“增缩减扩”，可知圆环有收缩的趋势，故C错误；将有逆时针感应电流流过的圆环用微元法截成电流元，上下电流元所受安培力抵消，而对于左右的电流元，由于左侧所处磁感应强度更大，抵消右侧所受安培力之后为总的安培力方向，由左手定则可知方向向右，又圆环始终静止在水平桌面上，则圆环受到的水平向左的摩擦力和安培力平衡，故D正确。 [答案]　D 　(2024·天津河西期末)绝缘的水平桌面上放置一金属圆环，其圆心的正上方有一个竖直的条形磁铁。当条形磁铁沿水平方向向右移动时，圆环始终未动。若圆环的质量为m，桌面对它的支持力为FN。在此过程中(　　) A．FN小于mg B．FN大于mg C．圆环有向上的运动趋势 D．圆环有向左下的运动趋势 [解析]　当条形磁铁水平向右移动时，圆环内的磁通量减小，因此圆环做出的反应是面积有扩大的趋势，同时有向右运动的趋势，从而达到“阻碍”磁通量的减小，故金属圆环所受安培力方向向右上方，则桌面对圆环的支持力小于其自身重力，且圆环相对于桌面有向右的运动趋势。 [答案]　A 知识点三　右手定则和左手定则的应用 如图所示，假定导体棒CD向右运动。 (1)我们研究的是哪个闭合导体回路？ (2)当导体棒CD向右运动时，穿过这个闭合导体回路的磁通量是增大还是减小？ (3)感应电流的磁场应该是沿哪个方向的？ (4)导体棒CD中的感应电流是沿哪个方向的？ [提示]　(1)CDEF　(2)增大　(3)垂直于纸面向外　(4)C→D 1．楞次定律与右手定则的区别与联系 比较项目 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 对于磁感应强度随时间变化而产生的电磁感应现象较方便 对于导体棒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.右手定则与左手定则的比较 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→运动 应用实例 发电机 电动机 　(2024·吉林高二联考期末)如图是学生常用的饭卡内部实物图，其由线圈和芯片组成电路。当饭卡处于感应区域时，刷卡机会激发变化的磁场，从而在饭卡内线圈中产生感应电流来驱动芯片工作。已知线圈面积为S，共n匝。某次刷卡时，线圈平面与磁场垂直，且全部处于磁场区域内，在感应时间t内，磁感应强度方向向里且由0增大到B0，此过程中(　　) A．通过线圈的磁通量变化量大小为nB0S B．线圈中感应电流方向为逆时针方向 C．AB边受到的安培力方向向右 D．线圈有扩张的趋势 [解析]　通过线圈的磁通量变化量大小ΔΦ＝B0S－0＝B0S，故A错误；线圈内磁通量向里增加，根据楞次定律可知线圈中感应电流方向为逆时针，根据左手定则可知，AB边所受安培力方向向左，故B正确，C错误；线圈内磁通量增加，根据楞次定律可知线圈有收缩的趋势，故D错误。 [答案]　B 　(2024·河北唐山一中期末)如图所示，金属导轨EF、CD在竖直平面内水平平行放置，EF、CD通过绕在竖直放置的铁芯上的导线连接，金属杆AB竖直放置，磁场方向垂直于纸面向里，铁芯正上方有一水平放置的金属环，与导轨EF、CD垂直且始终接触良好，当金属杆AB突然向左运动时，下列说法正确的是(　　) A．AB中电流由A到B，铁芯中磁场竖直向上，环中有顺时针的电流(俯视) B．AB中电流由A到B，铁芯中磁场竖直向下，环中有顺时针的电流(俯视) C．AB中电流由B到A，铁芯中磁场竖直向上，环中有逆时针的电流(俯视) D．AB中电流由B到A，铁芯中磁场竖直向下，环中有逆时针的电流(俯视) [解析]　当金属杆AB突然向左运动时，由右手定则可知电流由A到B，由安培定则可知铁芯中的磁场方向向上，因金属杆AB由静止开始向左运动，金属环中的磁通量增加，由楞次定律可知金属环中的感应电流将产生向下的磁场，根据安培定则可知，即环中有顺时针方向电流(俯视)。 [答案]　A 1．(从阻碍磁通量变化的角度应用楞次定律)根据楞次定律可知感应电流的磁场一定(　　) A．阻碍引起感应电流的磁通量的增加 B．与引起感应电流的磁场方向相反 C．阻碍引起感应电流的磁通量的变化 D．与引起感应电流的磁场方向相同 解析：选C。根据楞次定律可知感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁通量的变化，故C正确，A、B、D错误。 2．(从阻碍磁通量变化的角度应用楞次定律)如图所示，两个相同的铝环套在一根无限长的光滑杆上，将一条形磁铁向左插入铝环(未穿出)的过程中，两环的运动情况是(　　) A．同时向右运动，距离增大 B．同时向左运动，距离变小 C．同时向右运动，距离变小 D．同时向左运动，距离增大 解析：选B。当磁铁靠近两圆环时，通过两圆环的磁通量均变大；由楞次定律可知，两圆环均产生顺时针的感应电流(从左向右看)，可知两圆环均受到条形磁铁向左的安培力，所以两圆环同时向左运动；由于两圆环中感应电流方向相同，所以两圆环相互吸引，距离变小。 3．(从阻碍相对运动的角度应用楞次定律)(多选)如图所示，在光滑水平桌面上有两个金属圆环，在它们圆心连线中点正上方有一个条形磁铁，当给条形磁铁一竖直向上的初速度后(不考虑金属环之间的作用)，将会出现的情况是(　　) A．两金属环将相互靠拢 B．两金属环将相互排斥 C．磁铁的加速度会大于g D．磁铁的加速度会小于g 解析：选AC。当给条形磁铁一竖直向上的初速度后，穿过两个圆环的磁通量减小，根据楞次定律可知，感应电流的磁场总要阻碍磁通量的变化，所以两个圆环要向磁通量增大的方向运动，则知两金属环相互靠拢，故A正确，B错误；条形磁铁向上运动，穿过两个圆环的磁通量减小，金属环产生感应电流，金属环受到向上的安培力，而磁铁受到向下的磁场力，所以磁铁向上运动的加速度会大于g，故C正确，D错误。 4.(从阻碍相对运动的角度应用楞次定律)(多选)(2024·河南南阳统考)如图所示，通电螺线管置于闭合金属环a的轴线上，b环在螺线管右侧附近，b的环面与a的环面平行，当螺线管中电流变化时，则(　　) A．电流减小时，a环有缩小的趋势以阻碍原磁通量的减小 B．电流减小时，a环有扩大的趋势以阻碍原磁通量的减小 C．电流增大时，b环远离螺线管 D．电流增大时，b环靠近螺线管 解析：选AC。电流减小时，通电螺线管产生的磁场减弱，a环磁通量减小，根据安培定则可知，通电螺线管内部磁场向右，外部磁场向左，当a环缩小时，向右的磁场磁通量不变，向左的磁场磁通量减小，总磁通量增大，故要阻碍原磁通量的减小，a环有缩小的趋势，A正确，B错误；电流增大时，磁场变强，b环磁通量增大，为阻碍原磁通量的增大，b环远离螺线管，C正确，D错误。 5.(右手定则和左手定则的应用)(多选)如图所示，光滑平行金属导轨PP′和QQ′都处于同一水平面内，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，以下关于导体棒MN中感应电流方向和它所受安培力的方向的说法正确的是(　　) A．感应电流方向是N→M B．感应电流方向是M→N C．安培力方向水平向左 D．安培力方向水平向右 解析：选AC。以导体棒MN为研究对象，所处位置磁场方向向下、运动方向向右。由右手定则可知，感应电流方向是N→M；再由左手定则可知，安培力方向水平向左。 学科网（北京）股份有限公司 $