高中物理人教版2第四章電磁感應(yīng)3楞次定律 2023版第4章3楞次定律

3楞次定律學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)脈絡(luò)1.理解楞次定律的內(nèi)容，能運(yùn)用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向．(重點(diǎn))2．理解楞次定律是能量守恒定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的反應(yīng)．(難點(diǎn))3．掌握右手定則，并理解右手定則的實(shí)質(zhì)．(重點(diǎn))楞次定律eq\o([先填空])1．實(shí)驗(yàn)探究將螺線(xiàn)管與電流計(jì)組成閉合回路，如圖4-3-1，分別將N極、S極插入、拔出線(xiàn)圈，記錄感應(yīng)電流方向如圖4-3-2所示．圖4-3-1圖4-3-2(1)線(xiàn)圈內(nèi)磁通量增加時(shí)的情況圖號(hào)磁場(chǎng)方向感應(yīng)電流的方向感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向甲向下逆時(shí)針(俯視)向上乙向上順時(shí)針(俯視)向下(2)線(xiàn)圈內(nèi)磁通量減少時(shí)的情況圖號(hào)磁場(chǎng)方向感應(yīng)電流的方向感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向丙向下順時(shí)針(俯視)向下丁向上逆時(shí)針(俯視)向上(3)歸納結(jié)論當(dāng)線(xiàn)圈內(nèi)磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向相反，阻礙磁通量的增加；當(dāng)線(xiàn)圈內(nèi)磁通量減少時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向相同，阻礙磁通量的減少．2．楞次定律感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化．eq\o([再判斷])1．感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是與引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向相反．(×)2．感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向可能相同，也可能相反．(√)3．楞次定律表明感應(yīng)電流的效果總是與引起感應(yīng)電流的原因相對(duì)抗．(√)eq\o([后思考])1．當(dāng)穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)如何阻礙其增加？【提示】感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與穿過(guò)線(xiàn)圈的原磁場(chǎng)方向相反．2．當(dāng)穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量減少時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)如何阻礙其減少？【提示】感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與穿過(guò)線(xiàn)圈的原磁場(chǎng)方向相同．eq\o([合作探討])探討1：楞次定律中，“阻礙”是否就是阻止的意思？【提示】楞次定律中的“阻礙”不是阻止的意思，只是延緩了磁通量的變化，電路中的磁通量還是變化的．探討2：當(dāng)導(dǎo)體回路的面積發(fā)生變化，或回路相對(duì)磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)，或磁場(chǎng)本身發(fā)生變化時(shí)，回路中都可能產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的方向與這些變化有什么對(duì)應(yīng)關(guān)系？【提示】感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙磁通量的變化．eq\o([核心點(diǎn)擊])1．因果關(guān)系閉合導(dǎo)體回路中原磁通量的變化是產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因，而感應(yīng)電流的磁場(chǎng)的產(chǎn)生是感應(yīng)電流存在的結(jié)果，即只有當(dāng)閉合導(dǎo)體回路中的磁通量發(fā)生變化時(shí)，才會(huì)有感應(yīng)電流的磁場(chǎng)出現(xiàn)．2．楞次定律中“阻礙”的含義3．楞次定律的應(yīng)用方法1．如圖4-3-3所示，光滑導(dǎo)軌L1、L2水平地固定在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，A、B兩導(dǎo)體棒放置在導(dǎo)軌上，并與L1、L2接觸良好，現(xiàn)對(duì)導(dǎo)體棒B進(jìn)行如下一些操作，則下列對(duì)應(yīng)導(dǎo)體棒A的運(yùn)動(dòng)情況中錯(cuò)誤的是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：05002023】圖4-3-3A．導(dǎo)體棒B向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體棒A受到向右的力而向右運(yùn)動(dòng)B．導(dǎo)體棒B向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體棒A受到向左的力而向左運(yùn)動(dòng)C．導(dǎo)體棒B運(yùn)動(dòng)得越快，導(dǎo)體棒A的加速度越大D．導(dǎo)體棒B(設(shè)導(dǎo)體棒B足夠長(zhǎng))順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體棒A也順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)【解析】當(dāng)導(dǎo)體棒B向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，由右手定則可以判斷導(dǎo)體棒B中感應(yīng)電流的方向?yàn)橛蒐1指向L2，導(dǎo)體棒A中的感應(yīng)電流方向?yàn)橛蒐2指向L1，如圖所示．由左手定則知，導(dǎo)體棒A受到向右的安培力而使其向右做加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體棒B受到向左的安培力而阻礙導(dǎo)體棒B向右運(yùn)動(dòng)，故選項(xiàng)A正確．同理可知，選項(xiàng)B、C正確．當(dāng)導(dǎo)體棒B順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，A、B兩導(dǎo)體棒中感應(yīng)電流的方向與圖相同，導(dǎo)體棒A仍受到向右的安培力，導(dǎo)體棒A向右做加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，而不是轉(zhuǎn)動(dòng)，故選項(xiàng)D不正確．【答案】D2．某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)電磁沖擊鉆，其原理示意圖如圖4-3-4所示，若發(fā)現(xiàn)鉆頭突然向右運(yùn)動(dòng)，則可能是()圖4-3-4A．開(kāi)關(guān)S由斷開(kāi)到閉合的瞬間B．開(kāi)關(guān)S由閉合到斷開(kāi)的瞬間C．保持開(kāi)關(guān)S閉合，變阻器滑片P加速向右滑動(dòng)D．保持開(kāi)關(guān)S閉合，變阻器滑片P勻速向右滑動(dòng)【解析】若發(fā)現(xiàn)鉆頭M突然向右運(yùn)動(dòng)，則兩螺線(xiàn)管互相排斥，根據(jù)楞次定律，可能是開(kāi)關(guān)S由斷開(kāi)到閉合的瞬間，選項(xiàng)A正確．【答案】A3．(多選)如圖4-3-5所示，矩形閉合金屬線(xiàn)圈放置在固定的水平薄板上，有一塊蹄形磁鐵如圖所示置于水平薄板的正下方(磁極間距略大于矩形線(xiàn)圈的寬度)．當(dāng)磁鐵全部勻速向右通過(guò)線(xiàn)圈時(shí)，線(xiàn)圈始終靜止不動(dòng)，那么線(xiàn)圈受到薄板摩擦力的方向和線(xiàn)圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向(從上向下看)是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：05002023】圖4-3-5A．摩擦力方向一直向左B．摩擦力方向先向左、后向右C．感應(yīng)電流的方向順時(shí)針→逆時(shí)針→逆時(shí)針→順時(shí)針D．感應(yīng)電流的方向順時(shí)針→逆時(shí)針【解析】靠近兩極的磁場(chǎng)強(qiáng)，且方向從N極出S極進(jìn)，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的方向順時(shí)針→逆時(shí)針→逆時(shí)針→順時(shí)針，線(xiàn)圈始終有向右運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，摩擦力方向一直向左，選項(xiàng)AC正確．【答案】AC楞次定律中幾種“阻礙”的表現(xiàn)形式1．阻礙原磁通量的變化——增反減同．2．阻礙導(dǎo)體和磁體之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)——來(lái)拒去留．3．通過(guò)改變線(xiàn)圈的面積來(lái)“反抗”磁通量的變化——增縮減擴(kuò)．右手定則eq\o([先填空])1．內(nèi)容：伸開(kāi)右手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)；讓磁感線(xiàn)從掌心進(jìn)入，并使拇指指向?qū)Ь€(xiàn)運(yùn)動(dòng)的方向，這時(shí)四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向．2．適用范圍：右手定則適用于閉合回路中一部分導(dǎo)體做切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流的情況．eq\o([再判斷])1．右手定則只適用于導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生感應(yīng)電流的情況．(√)2．使用右手定則時(shí)必須讓磁感線(xiàn)垂直穿過(guò)掌心．(×)3．任何感應(yīng)電流方向的判斷既可使用楞次定律，又可使用右手定則．(×)eq\o([后思考])試歸納比較左手定則、右手定則、安培定則分別用來(lái)判斷哪個(gè)量的方向．【提示】左手定則用于判斷安培力和洛倫茲力的方向，右手定則用于判斷閉合電路的部分導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向，安培定則用于判斷電流的磁場(chǎng)方向．eq\o([合作探討])如圖4-3-6所示，導(dǎo)體框架放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)體棒bc放在框架上，向右做切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)．圖4-3-6探討1：應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向．【提示】感應(yīng)電流的方向?yàn)閍→d→c→b→a.探討2：導(dǎo)體棒bc向右運(yùn)動(dòng)，abcd回路磁通量增大，應(yīng)用右手定則判斷感應(yīng)電流的方向．【提示】導(dǎo)體棒bc向右做切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，由右手定則可得，回路中感應(yīng)電流的方向?yàn)閍→d→c→b→a.eq\o([核心點(diǎn)擊])1．右手定則與楞次定律的區(qū)別與聯(lián)系楞次定律右手定則區(qū)別研究對(duì)象整個(gè)閉合回路閉合回路的一部分，即做切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體適用范圍各種電磁感應(yīng)現(xiàn)象只適用于導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的情況應(yīng)用對(duì)于磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象較方便對(duì)于導(dǎo)體棒切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象較方便聯(lián)系右手定則是楞次定律的特例2.右手定則與左手定則的比較右手定則左手定則作用判斷感應(yīng)電流方向判斷通電導(dǎo)體所受磁場(chǎng)力的方向圖例因果關(guān)系運(yùn)動(dòng)→電流電流→運(yùn)動(dòng)應(yīng)用實(shí)例發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)4．(多選)如圖4-3-7所示，光滑平行金屬導(dǎo)軌PP′和QQ′都處于同一水平面內(nèi)，P和Q之間連接一電阻R，整個(gè)裝置處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．現(xiàn)垂直于導(dǎo)軌放置一根導(dǎo)體棒MN，用一水平向右的力F拉動(dòng)導(dǎo)體棒MN，以下關(guān)于導(dǎo)體棒MN中感應(yīng)電流的方向和它所受安培力的方向的說(shuō)法正確的是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：05002023】圖4-3-7A．感應(yīng)電流方向是N→MB．感應(yīng)電流方向是M→NC．安培力方向水平向左D．安培力方向水平向右【解析】以導(dǎo)體棒MN為研究對(duì)象，所處位置磁場(chǎng)方向向下、運(yùn)動(dòng)方向向右．由右手定則可知，感應(yīng)電流方向是N→M；再由左手定則可知，安培力方向水平向左．【答案】AC5．(多選)如圖4-3-8所示，M為水平放置的橡膠圓盤(pán)，在其外側(cè)面均勻地帶有負(fù)電荷．在M正上方用絲線(xiàn)懸掛一個(gè)閉合鋁環(huán)N，鋁環(huán)也處于水平面中，且M盤(pán)和N環(huán)的中心在同一條豎直線(xiàn)O1O2上，現(xiàn)讓橡膠圓盤(pán)由靜止開(kāi)始繞O1O2軸按圖示方向逆時(shí)針加速轉(zhuǎn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是()圖4-3-8A．鋁環(huán)N對(duì)橡校圓盤(pán)M的作用力方向豎直向下B．鋁環(huán)N對(duì)橡膠圓盤(pán)M的作用力方向豎直向上C．鋁環(huán)N有擴(kuò)大的趨勢(shì)，絲線(xiàn)對(duì)它的拉力增大D．鋁環(huán)N有縮小的趨勢(shì)，絲線(xiàn)對(duì)它的拉力減小【解析】橡膠圓盤(pán)M由靜止開(kāi)始繞其軸線(xiàn)O1O2按箭頭所示方向加速轉(zhuǎn)動(dòng)，形成環(huán)形電流，環(huán)形電流的大小增大，根據(jù)右手螺旋定則知，通過(guò)N線(xiàn)圈的磁通量向下，且增大，根據(jù)楞次定律的另一種表述，引起的機(jī)械效果阻礙磁通量的增大，知金屬環(huán)N的面積有縮小的趨勢(shì)，且有向上的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，所以絲線(xiàn)的拉力減小，根據(jù)牛頓第三定律，N對(duì)M的作用力豎直向下，故A、D正確，B、C錯(cuò)誤．故選A、D.【答案】AD6．(多選)如圖4-3-9所示，水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動(dòng)的金屬棒PQ、MN，當(dāng)PQ在外力的作用下運(yùn)動(dòng)時(shí)，MN在磁場(chǎng)力的作用下向右運(yùn)動(dòng)，則PQ所做的運(yùn)動(dòng)可能是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：05002023】圖4-3-9A．向右加速運(yùn)動(dòng) B．向左加速運(yùn)動(dòng)C．向右減速運(yùn)動(dòng) D．向左減速運(yùn)動(dòng)【解析】當(dāng)PQ向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，用右手定則可判定PQ中感應(yīng)電流的方向是由Q→P，由安培定則可知穿過(guò)L1的磁場(chǎng)方向是自下而上的；若PQ向右加速運(yùn)動(dòng)，則穿過(guò)L1的磁通量增加，用楞次定律可以判斷流過(guò)MN的感應(yīng)電流是從N→M的，用左手定則可判定MN受到向左的安培力，將向左運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A不正確；若PQ向右減速運(yùn)動(dòng)，流過(guò)MN的感應(yīng)電流方向、MN所受的安培力