第1节 第2课时 楞次定律-【金版新学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册同步课堂高效讲义教师用书（鲁科版）

第2课时　楞次定律 【核心素养目标】 物理观念 理解楞次定律和右手定则，会用来判断感应电流的方向。 科学思维 理解楞次定律中“阻碍”的含义，并能应用“来拒去留、增反减同”等解决实际问题，获得结论。 科学探究 能根据楞次定律的实验方案探究，进行分析归纳，总结出楞次定律。 科学态度与责任 通过实验和对实验现象的分析体验，归纳出感应电流方向的过程，养成科学探究的精神。 一、楞次定律 1.内容：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。 2.理解 (1)相对运动的角度：当磁铁的下端N极靠近导体线圈的上端时，感应电流产生的磁场使线圈的上端也为N极，因为同名磁极相互排斥，所以阻碍磁铁的向下运动；而当磁铁的下端N极远离线圈时，感应电流激发的磁场使线圈的上端为S极，根据异名磁极相互吸引，所以阻碍磁铁向上运动。 (2)能量的角度：把磁铁移近线圈时，外力要克服磁铁和线圈之间的排斥力做功，是外界其他形式的能转化成电能；当磁铁离开线圈时，外界要克服磁铁与线圈之间的吸引力做功，也使外界其他形式的能转化成电能，但总能量守恒。 二、右手定则 1.内容：伸开右手，让拇指与其余四指垂直，且都与手掌处于同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，使拇指指向导体运动的方向，其余四指所指的方向就是感应电流的方向。 2.适用条件：磁通量的变化是由导体切割磁感线引起的。 3.与楞次定律的关系：是楞次定律在导体切割磁感线这种特殊情况下的应用。 1.判断正误 (1)感应电流的磁场方向总与原磁场方向相反。(×) (2)决定感应电流方向的因素是回路的磁通量的变化情况。(√) (3)决定感应电流方向的因素是回路的磁通量的大小。(×) (4)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。(×) 2.链接实景 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，MN向右运动或向左运动时，通过MN的电流方向是怎样的？ 提示：MN向右运动时，电流方向为N→M； MN向左运动时，电流方向为M→N。 学生用书⬇第32页 知识点一　楞次定律的理解和应用 　 请根据上图中条形磁铁的运动方向及线圈中产生的感应电流的方向，分析感应电流的磁场方向是否总是与原磁场方向相反或相同？什么时候相反？什么时候相同？ 提示：不一定，有时相反，有时相同；闭合回路中原磁场的磁通量增加时，感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相反；闭合回路中原磁场的磁通量减少时，感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相同。 1.楞次定律的理解 (1)各物理量之间的关系： 回路磁通量的 (2)“阻碍”不是阻止，而是延缓这种变化。 (3)“阻碍”的不是磁感应强度，也不是磁通量，而是阻碍穿过闭合回路的磁通量变化。 (4)由于“阻碍”作用才导致了电磁感应中的能量转化。 2.楞次定律的本质 反映了能的转化和守恒。总结各种情况下感应电流产生的情况，可得结论如下：感应电流所产生的效果总要反抗产生感应电流的原因。 如图所示，在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中，有一质量为m、阻值为R的闭合矩形金属线框abcd用绝缘轻质细杆悬挂在O点，并可绕O点摆动。金属线框从右侧某一位置由静止开始释放，在摆动到左侧最高点的过程中，细杆和金属线框平面始终处于同一平面，且垂直纸面。则线框中感应电流的方向是(　　) A.a→b→c→d→a B.d→c→b→a→d C.先是d→c→b→a→d，后是a→b→c→d→a D.先是a→b→c→d→a，后是d→c→b→a→d [审题指导]　(1)选用什么方法判断感应电流方向？ (2)线框的运动过程可分为两段，什么地方为分界线？ (3)线框运动时，磁感线从哪个面进入？磁通量是增加还是减少？ 答案：B 解析：线框从右侧开始由静止释放，穿过线框平面的磁通量逐渐减少，由楞次定律可得感应电流的方向为d→c→b→a→d；过最低点所在的竖直线后继续向左摆动过程中，穿过线框平面的磁通量逐渐增大，由楞次定律可得感应电流的方向仍为d→c→b→a→d，故B正确。 楞次定律的使用步骤 针对练1.如图所示，一根条形磁铁自左向右穿过一个螺线管，则流过灵敏电流计的感应电流方向是(　　) A.先向左，再向右　　　　　　 B.先向右，再向左 C.始终向右 D.始终向左 答案：A 解析：条形磁铁从左向右进入螺线管的过程中，原磁场方向向左，且磁通量在增加，根据楞次定律，感应电流的磁场阻碍原磁场磁通量的变化，所以感应电流的磁场向右，由安培定则知感应电流的方向为顺时针方向(从左侧观察)，即流过灵敏电流计的电流方向为向左。条形磁铁从左向右离开螺线管的过程中，原磁场方向向左，且磁通量在减少，根据楞次定律，感应电流的磁场阻碍原磁场磁通量的变化，所以感应电流的磁场向左，由安培定则知感应电流的方向为逆时针方向(从左侧观察)，即流过灵敏电流计的电流方向为向右，故A正确，B、C、D错误。 针对练2.如图甲所示的闭合圆线圈放在匀强磁场中，t＝0时 学生用书⬇第33页 磁感应强度垂直线圈平面向里，磁感应强度随时间变化的关系图像如图乙所示。则在0～2 s内线圈中感应电流的方向为(　　) A.逆时针　　　　　　　 B.先逆时针后顺时针 C.顺时针 D.先顺时针后逆时针 答案：C 解析：将0～2 s时间段划分为两段：0～1 s内，线圈中磁场的磁感应强度为正，磁感应强度垂直线圈平面向里且磁通量减小，由“增反减同”可知，感应电流产生的磁场垂直线圈平面向里，根据安培定则可知，感应电流的方向为顺时针；1～2 s内，线圈中磁场的磁感应强度为负，磁感应强度垂直线圈平面向外且磁通量增大，由“增反减同”可知，感应电流产生的磁场垂直线圈平面向里，根据安培定则可知，感应电流的方向仍为顺时针，故C正确。 针对练3.如图所示，无限长通电直导线旁边同一平面有矩形线圈abcd，则(　　) A.当线圈以cd边为轴转动时，无感应电流产生 B.若线圈在平面内上、下平动，无感应电流产生 C.若线圈向右平动，其中感应电流方向是a→b→c→d D.当线圈向左平动至图中虚线位置时，其中感应电流方向是a→d→c→b 答案：B 解析：当线圈以cd边为轴转动时，穿过线圈平面的磁通量发生变化，会产生感应电流，A错误；若线圈在平面内上、下平动，穿过线圈平面的磁通量不变，不能产生感应电流，B正确；根据安培定则可知，导线右边的磁场方向垂直纸面向里，当线圈向右平动时，离导线越远的区域磁场越弱，根据楞次定律可知，感应电流产生的磁场垂直纸面向里，故感应电流的方向是a→d→c→b，C错误；根据安培定则可知，导线右边的磁场方向垂直纸面向里，当线圈向左平动至题图中虚线位置时，离导线越近的区域磁场越强，根据楞次定律可知，感应电流产生的磁场垂直纸面向外，故感应电流的方向是a→b→c→d，D错误。故选B。 知识点二　右手定则的理解和应用 　如图所示，磁场刚好处于矩形线框CDEF内。当磁场不动，导体棒AB向右运动时，AB中的电流方向向哪？当导体棒和矩形线框固定不动，磁场向右运动时，AB中的电流方向向哪？ 提示：导体棒向右运动时，电流从A流向B；导体棒不动时，磁场向右运动，电流从B流向A。 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，感应电流的方向就是感应电动势的方向，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 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运动的情况 应用 用于磁感应强度B随时间变化而产生的电磁感应现象较方便 用于导体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 (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 答案：AC 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，A、C正确。 右手定则的应用方法 针对练1.图中表示闭合电路中的一部分导体ab在磁场中做切割磁感线运动的情景，导体ab上的感应电流方向为a→b的是(　　) 学生用书⬇第34页 答案：A 解析：ab顺时针转动，运用右手定则，磁感线穿过手心，拇指指向导体运动的方向，则ab上的感应电流方向为a→b，A正确；ab向纸外运动，运用右手定则，磁感线穿过手心，拇指指向纸外，则知导体ab上的感应电流方向为b→a，B错误；线框向右运动时，穿过线框的磁通量减小，由楞次定律知，线框中感应电流方向为b→a→d→c→b，则导体ab上的感应电流方向为b→a，C错误；ab沿导轨向下运动，由右手定则判断知导体ab上的感应电流方向为b→a，D错误。 针对练2.如图所示，匀强磁场与圆形导体环平面垂直，导体ef与环接触良好，当ef向右匀速运动时(　　) A.圆环中磁通量不变，环上无感应电流产生 B.整个环中有顺时针方向的电流 C.整个环中有逆时针方向的电流 D.环的右侧有逆时针方向的电流，环的左侧有顺时针方向的电流 答案：D 解析：由右手定则知，导体ef上的电流由e→f，故环的右侧的电流方向为逆时针，环的左侧的电流方向为顺时针，故D正确。 针对练3.如图所示，金属棒与金属导轨垂直放置，且接触良好，导轨间有垂直纸面向里的匀强磁场，当金属棒ab沿导轨向右匀速滑动时，螺线管左侧小磁针的N极受力方向为(　　) A.水平向左 B.水平向右 C.垂直纸面向里 D.垂直纸面向外 答案：B 解析：导体棒切割磁感线，根据右手定则可知，ab中的电流方向为由b到a，此电流流过螺线管时，根据安培定则可知，磁场方向水平向右，故小磁针N极受力水平向右。故选B。 知识点三　楞次定律中的“阻碍” “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.通过感应磁场来阻碍原磁通量的变化(增反减同)。 2.通过吸引力或排斥力来阻碍导体间的相对运动(来拒去留)。 3.通过改变线圈面积来“阻碍”原磁通量的变化(增缩减扩)。 4.通过感应电流来阻碍自身电流的变化(自感现象将在后面学习到)。 阻碍原磁通量的变化(增反减同) (多选)如图所示，长直导线与心形金属线框放在光滑绝缘的水平面上，且长直导线与心形线框的对称轴MN垂直。当长直导线中通以图示方向的电流I，且电流增大时，下列关于心形线框的说法正确的是(　　) A.线框有面积扩大的趋势 B.线框中产生逆时针方向的感应电流 C.线框在水平面内沿逆时针方向旋转 D.线框沿垂直于直导线方向向右平动 答案：BD 解析：电流I增大时，心形线框所在处磁场垂直纸面向里且增强，由楞次定律的推论“增反减同”可知，心形线框中感应电流的磁场垂直纸面向外，依据安培定则可知线框中感应电流的方向为逆时针，故B正确；由左手定则可知线框各处受力均向线框内，即线框有面积缩小的趋势，故A、C错误；M处磁场比N处强，由安培力公式可知，左半部分受到的向右的力大于右半部分到的受向左的力，则线框沿垂直于直导线方向向右平动，故D正确。 阻碍导体间的相对运动(来拒去留) 如图所示，当条形磁铁突然向闭合铜环运动时，铜环的运动情况是(　　) A.向右摆动 B.向左摆动 C.静止 D.竖直向上运动 答案：A 解析：方法一：磁铁向右运动，铜环中产生的感应电流可等效为如图所示的小磁针。显然，由于两磁体间的排斥作用，铜环将向右摆动，A正确。 方法二：由于磁铁相对铜环向右运动而产生电磁感应，由楞次定律可知，铜环中的感应电流的磁场将阻碍由于磁铁的靠近而引起的磁通量的增加，铜环将向右运动而阻碍这种相对运动，A正确。 方法三：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的方向，从左侧看为顺时针方向，把铜环中的电流等效为若干段非常短的直线电流元，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方向向右，故A正确。 通过改变线圈面积来“阻碍”原磁通量的变化(增缩减扩) (多选)一定长度的软细导线围成一个处于同一平面的不规则闭合线圈，将线圈置于垂直于线圈平面向外的磁场中，若因磁场的变化而导致线圈变成圆形，下列说法正确的是(　　) A.磁场的磁感应强度是增强的 B.磁场的磁感应强度是减弱的 C.线圈中产生逆时针方向的电流 D.线圈中产生顺时针方向的电流 答案：BC 解析：线圈因磁场变化变成圆形，线圈面积增大，由楞次定律可知，感应电流所产生的磁场是为了阻碍磁通量的减少而使线圈面积增大，所以原磁场的磁感应强度减弱，故A错误，B正确；根据楞次定律和安培定则可得，线圈中产生逆时针方向的电流，故C正确，D错误。故选BC。 学生用书⬇第35页 1.关于楞次定律，下列说法正确的是(　　) A.感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化 B.闭合回路的一部分导体在磁场中运动时，必受磁场的阻碍作用 C.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 D.感应电流的磁场总是跟原磁场反向，阻碍原磁场的变化 答案：A 解析：感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，故A正确；闭合回路的一部分导体在磁场中平行磁感线运动时，不受磁场的阻碍作用，故B错误；当穿过闭合回路的原磁场增强时，感应电流的磁场跟原磁场反向，当穿过闭合回路的原磁场减弱时，感应电流的磁场跟原磁场同向，故C、D错误。 2.(多选)闭合电路的一部分导体在磁场中切割磁感线运动，如图所示，能正确表示感应电流I的方向、磁感应强度B的方向跟导体运动方向关系的是(　　) 答案：BC 解析：导体棒不切割磁感线，因此无感应电流产生，故A错误；伸开右手时，让磁感线穿过掌心，大拇指方向指向导体运动方向，则感应电流方向应沿导线向右，故B正确；伸开右手时，让磁感线穿过掌心，大拇指方向指向导体运动方向，则感应电流方向应沿导线斜向左上方，故C正确；伸开右手时，让磁感线穿过掌心，大拇指方向指向导体运动方向，则感应电流方向应沿导线向外，故D错误。故选BC。 3.如图所示，水平放置的圆柱形光滑玻璃棒左边绕有一线圈，右边套有一金属圆环。圆环初始时静止。将图中开关S由断开状态拨至连接状态，电路接通的瞬间，可观察到(　　) A.拨至M端或N端，圆环都向左运动 B.拨至M端或N端，圆环都向右运动 C.拨至M端时圆环向左运动，拨至N端时向右运动 D.拨至M端时圆环向右运动，拨至N端时向左运动 答案：B 解析：将开关S由断开状态拨至M端或N端，都会使线圈中的电流突然增大，穿过右边圆环的磁通量突然增大，由楞次定律可知，圆环都会向右运动以阻碍磁通量的增大，选项B正确，A、C、D均错误。 4.(多选)如图甲所示，同心导体圆环M、N处在同一平面内，M环的半径大于N环，若先后在两环中通有如图乙所示的电流i，电流沿顺时针方向，则下列判断正确的是(　　) A.若在M环中通有电流，则N环中的感应电流沿逆时针方向，N环有收缩的趋势 B.若在M环中通有电流，则N环中的感应电流沿顺时针方向，N环有收缩的趋势 C.若在N环中通有电流，则M环中的感应电流沿逆时针方向，M环有收缩的趋势 D.若在N环中通有电流，则M环中的感应电流沿逆时针方向，M环有扩张的趋势 答案：AD 解析：若在M环中通有顺时针方向的电流，根据安培定则，可知穿过N环的磁通量垂直纸面向里，逐渐增大，故根据楞次定律可知，N环中的感应电流沿逆时针方向；根据左手定则，可知N环受到沿半径向里的安培力，有收缩的趋势，A正确，B错误。若在N环中通有顺时针方向的电流，根据安培定则，可知穿过M环的磁通量垂直纸面向里，逐渐增大，根据楞次定律可知，M环中的感应电流沿逆时针方向；此时M环上的磁场方向为垂直纸面向外，根据左手定则，可知M环受到沿半径向外的安培力，有扩张的趋势，C错误，D正确。故选AD。 学科网（北京）股份有限公司 $