2024-2025版高中物理第四章電磁感應(yīng)3楞次定律學(xué)案新人教版選修3-2

PAGE15-楞次定律目標(biāo)導(dǎo)航思維脈圖1.通過試驗(yàn)歸納得出楞次定律。 (科學(xué)探究)2.理解楞次定律和右手定則的內(nèi)容。 (物理觀念)3.理解楞次定律中“阻礙”的含義。 (科學(xué)思維)4.理解楞次定律符合能量守恒定律。 (物理觀念)必備學(xué)問·自主學(xué)習(xí)一、探究感應(yīng)電流的方向1.試驗(yàn)探究:將螺線管與電流表組成閉合電路,分別將N極、S極插入、抽出線圈,如圖所示,記錄感應(yīng)電流方向如下。2.分析:(1)線圈內(nèi)磁通量增加時(shí)的狀況(表內(nèi)選填“向上”或“向下”)圖序磁場方向感應(yīng)電流的方向(俯視)感應(yīng)電流的磁場方向甲向下逆時(shí)針向上乙向上順時(shí)針向下(2)線圈內(nèi)磁通量削減時(shí)的狀況(表內(nèi)選填“向上”或“向下”)圖序磁場方向感應(yīng)電流的方向(俯視)感應(yīng)電流的磁場方向丙向下順時(shí)針向下丁向上逆時(shí)針向上3.試驗(yàn)結(jié)論:(1)當(dāng)線圈內(nèi)磁通量增加時(shí),感應(yīng)電流的磁場與原磁場方向相反,阻礙磁通量的增加。(2)當(dāng)線圈內(nèi)磁通量削減時(shí),感應(yīng)電流的磁場與原磁場方向相同,阻礙磁通量的削減。二、楞次定律及其應(yīng)用1.內(nèi)容:感應(yīng)電流具有這樣的方向,即感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變更。2.應(yīng)用楞次定律推斷感應(yīng)電流方向的步驟:(1)明確所探討的閉合電路,推斷原磁場方向。(2)推斷閉合電路內(nèi)原磁場的磁通量的變更狀況。(3)由楞次定律推斷感應(yīng)電流的磁場方向。(4)依據(jù)感應(yīng)電流的磁場方向,由安培定則推斷出感應(yīng)電流的方向。三、右手定則內(nèi)容:伸開右手,使拇指與其余四個(gè)手指垂直,并且都與手掌在同一平面內(nèi),讓磁感線從掌心進(jìn)入,并使拇指指向?qū)Ь€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。(1)感應(yīng)電流的磁場肯定與引起感應(yīng)電流的磁場方向相反。 (×)(2)電路不閉合,穿過回路的磁通量變更時(shí),也會產(chǎn)生“阻礙”作用。 (×)(3)引起感應(yīng)電流的磁場變更很快時(shí),感應(yīng)電流的磁場與引起感應(yīng)電流的磁場方向相反。 (×)(4)感應(yīng)電流的磁場總是阻礙原磁通量的變更。 (√)關(guān)鍵實(shí)力·合作學(xué)習(xí)學(xué)問點(diǎn)一感應(yīng)電流的方向角度1利用楞次定律推斷感應(yīng)電流的方向1.因果關(guān)系:楞次定律反映了電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的因果關(guān)系,磁通量發(fā)生變更是緣由,產(chǎn)生感應(yīng)電流是結(jié)果,緣由產(chǎn)生結(jié)果,結(jié)果反過來影響緣由。2.“阻礙”的理解:問題結(jié)論誰阻礙誰是感應(yīng)電流的磁場阻礙引起感應(yīng)電流的磁場(原磁場)的磁通量的變更為何阻礙(原)磁場的磁通量發(fā)生了變更阻礙什么阻礙的是磁通量的變更,而不是阻礙磁通量本身如何阻礙當(dāng)原磁場磁通量增加時(shí),感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場的方向相反;當(dāng)原磁場磁通量削減時(shí),感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場的方向相同,即“增反減同”結(jié)果如何阻礙并不是阻擋,只是延緩了磁通量的變更,這種變更將接著進(jìn)行,最終結(jié)果不受影響提示:“阻礙”不是“阻擋”。引起感應(yīng)電流的磁場仍舊變更了,是阻而未止。“阻礙”并不意味著“相反”,當(dāng)磁通量削減時(shí),“阻礙”意味著相同。如圖表示一對同軸螺線管,圖中線圈A中的電流方向用“?”和“×”表示,請畫出線圈A的磁感線,再分析假如線圈A中的電流增大,則線圈B中的感應(yīng)電流是什么方向。 (模型建構(gòu))提示:A產(chǎn)生的磁場方向如圖,假如線圈A中的電流增大,則B中產(chǎn)生的電流的方向上邊向里,下邊向外?！镜淅?】在“探究影響感應(yīng)電流方向的因素”的試驗(yàn)中,用靈敏電流計(jì)和線圈組成閉合回路,通過“插入”和“拔出”磁鐵,使線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流,記錄試驗(yàn)過程中的相關(guān)信息,就可以分析得出感應(yīng)電流方向遵循的規(guī)律。如圖為某同學(xué)的部分試驗(yàn)記錄,在圖1中,電流計(jì)指針向左偏轉(zhuǎn)。以下說法正確的是 ()A.在圖2所示試驗(yàn)過程中,電流計(jì)指針應(yīng)當(dāng)向左偏轉(zhuǎn)B.在圖3所示試驗(yàn)過程中,電流計(jì)指針應(yīng)當(dāng)向左偏轉(zhuǎn)C.這組試驗(yàn)可以說明,感應(yīng)電流的磁場方向與線圈的繞向有關(guān)D.這組試驗(yàn)可以說明,感應(yīng)電流的磁場方向與磁鐵的磁場方向有關(guān)【解題指南】如圖1所示,當(dāng)磁鐵的N極向下運(yùn)動(dòng)時(shí),依據(jù)楞次定律可知,感應(yīng)電流的磁場的方向向上,由安培定則可知感應(yīng)電流的方向螺旋向下,此時(shí)電流從下向上流過電流計(jì),發(fā)覺電流計(jì)指針向左偏轉(zhuǎn),可知電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)方向與電流方向間的關(guān)系:電流從下向上流過電流計(jì),電流計(jì)指針向左偏轉(zhuǎn),電流從上向下流過電流計(jì),則電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)?！窘馕觥窟xD。在圖2所示試驗(yàn)過程中,磁鐵的S極向下運(yùn)動(dòng)時(shí),穿過螺線管向上的磁通量增大,依據(jù)楞次定律可知,感應(yīng)電流的磁場的方向向下,由安培定則可知感應(yīng)電流的方向螺旋向上,此時(shí)電流從上向下流過電流計(jì),電流計(jì)指針應(yīng)當(dāng)向右偏轉(zhuǎn),故A錯(cuò)誤;在圖3所示的試驗(yàn)過程中,磁鐵的N極向上運(yùn)動(dòng)時(shí),穿過螺線管向下的磁通量減小,依據(jù)楞次定律可知,感應(yīng)電流的磁場的方向向下,由安培定則可知感應(yīng)電流的方向螺旋向上,此時(shí)電流從上向下流過電流計(jì),電流計(jì)指針應(yīng)當(dāng)向右偏轉(zhuǎn),故B錯(cuò)誤;同理可知圖4穿過螺線管向上的磁通量減小,依據(jù)楞次定律可知,感應(yīng)電流的磁場的方向向上,由安培定則可知感應(yīng)電流的方向螺旋向下,此時(shí)電流從下向上流過電流計(jì),電流計(jì)指針應(yīng)當(dāng)向左偏轉(zhuǎn),所以這組試驗(yàn)可以說明,感應(yīng)電流的磁場方向與磁鐵的磁場方向、磁鐵運(yùn)動(dòng)的方向有關(guān),而試驗(yàn)中線圈纏繞方向一樣,所以不能探討感應(yīng)電流的磁場方向與線圈繞向的關(guān)系,故C錯(cuò)誤,D正確。故選D。應(yīng)用楞次定律推斷感應(yīng)電流方向的步驟角度2利用右手定則推斷感應(yīng)電流的方向1.楞次定律與右手定則的比較:比較內(nèi)容楞次定律右手定則區(qū)別探討對象整個(gè)閉合回路閉合回路的一部分,即做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體適用范圍各種電磁感應(yīng)現(xiàn)象只適用于部分導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的狀況聯(lián)系右手定則是楞次定律的特例提示:留意楞次定律與右手定則的適用范圍。2.右手定則、右手螺旋定則和左手定則的區(qū)分:(1)右手定則推斷的是導(dǎo)體切割磁感線時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢方向與磁場方向、導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向三者之間的關(guān)系,應(yīng)用時(shí)右手呈伸直狀。(2)右手螺旋定則推斷的是電流方向與它產(chǎn)生的磁場方向之間的關(guān)系,右手必需呈螺旋狀,對直電流和環(huán)形電流大拇指和四指所代表的對象不一樣。(3)左手定則推斷的是磁場對電流的安培力方向或?qū)щ娏Ｗ拥穆鍌惼澚Ψ较蚺c磁場方向、電流或帶電粒子運(yùn)動(dòng)方向之間的關(guān)系,應(yīng)用時(shí)左手呈伸直狀。【典例2】(2024·全國卷Ⅲ)如圖,在方向垂直于紙面對里的勻強(qiáng)磁場中有一U形金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌平面與磁場垂直。金屬桿PQ置于導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌形成閉合回路PQRS,一圓環(huán)形金屬框T位于回路圍成的區(qū)域內(nèi),線框與導(dǎo)軌共面?，F(xiàn)讓金屬桿PQ突然向右運(yùn)動(dòng),在運(yùn)動(dòng)起先的瞬間,關(guān)于感應(yīng)電流的方向,下列說法正確的是 ()A.PQRS中沿順時(shí)針方向,T中沿逆時(shí)針方向B.PQRS中沿順時(shí)針方向,T中沿順時(shí)針方向C.PQRS中沿逆時(shí)針方向,T中沿逆時(shí)針方向D.PQRS中沿逆時(shí)針方向,T中沿順時(shí)針方向【解題探究】(1)如何確定PQRS中電流的方向?提示:用右手定則推斷。(2)如何確定T中電流的方向?提示:用楞次定律推斷?！窘馕觥窟xD。因?yàn)镻Q突然向右運(yùn)動(dòng),由右手定則可知,PQRS中的感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針,穿過T中的磁通量減小,由楞次定律可知,T中的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針,故A、B、C錯(cuò)誤,D正確。1.如圖,a、b、c三個(gè)上下平行的圓形線圈同軸水平放置,現(xiàn)閉合b線圈中的電鍵S,則在閉合S的瞬間,由上向下視察 ()A.a、c線圈中無感應(yīng)電流B.a、c線圈中的感應(yīng)電流都沿順時(shí)針方向C.a、c線圈中的感應(yīng)電流都沿逆時(shí)針方向D.a、c線圈中感應(yīng)電流的方向相反【解析】選B。閉合S時(shí),b線圈中電流沿逆時(shí)針方向,依據(jù)安培定則,穿過a線圈的磁場方向向上,磁通量增大,依據(jù)楞次定律,感應(yīng)電流的磁場方向向下,由安培定則推斷感應(yīng)電流為順時(shí)針方向,同理c線圈中的感應(yīng)電流也為順時(shí)針方向。故B正確,A、C、D錯(cuò)誤。2.(多選)如圖所示,兩個(gè)線圈套在同一個(gè)鐵芯上,線圈的繞向在圖中已經(jīng)標(biāo)出。左線圈連著平行導(dǎo)軌M和N,導(dǎo)軌電阻不計(jì),在導(dǎo)軌垂直方向上放著金屬棒ab,金屬棒處在垂直于紙面對外的勻強(qiáng)磁場中,下列說法中正確的是 ()A.當(dāng)金屬棒ab向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),a點(diǎn)電勢高于b點(diǎn),c點(diǎn)電勢高于d點(diǎn)B.當(dāng)金屬棒ab向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),b點(diǎn)電勢高于a點(diǎn),c點(diǎn)與d點(diǎn)等電勢C.當(dāng)金屬棒ab向右加速運(yùn)動(dòng)時(shí),b點(diǎn)電勢高于a點(diǎn),c點(diǎn)電勢高于d點(diǎn)D.當(dāng)金屬棒ab向右加速運(yùn)動(dòng)時(shí),b點(diǎn)電勢高于a點(diǎn),d點(diǎn)電勢高于c點(diǎn)【解析】選B、D。當(dāng)金屬棒向右勻速運(yùn)動(dòng)切割磁感線時(shí),金屬棒產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電動(dòng)勢,由右手定則推斷電流方向?yàn)閍→b。依據(jù)電流從電源(ab相當(dāng)于電源)正極流出沿外電路回到電源負(fù)極的特點(diǎn),可以推斷b點(diǎn)電勢高于a點(diǎn)。又因?yàn)樽缶€圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢恒定,則感應(yīng)電流也恒定,所以穿過右線圈的磁通量保持不變,不產(chǎn)生感應(yīng)電流,c點(diǎn)與d點(diǎn)等電勢;當(dāng)ab向右做加速運(yùn)動(dòng)時(shí),由右手定則可推斷φb>φa,電流沿逆時(shí)針方向。ab導(dǎo)體兩端的電動(dòng)勢不斷增大,那么左邊電路中的感應(yīng)電流也不斷增大,由安培定則可推斷它在鐵芯中的磁感線方向是沿逆時(shí)針方向的,并且磁感應(yīng)強(qiáng)度不斷增加,所以右邊電路途圈中向上的磁通量不斷增加。由楞次定律可推斷右邊電路的感應(yīng)電流方向應(yīng)沿逆時(shí)針,而在右線圈組成的電路中,感應(yīng)電動(dòng)勢僅產(chǎn)生在繞在鐵芯上的那部分線圈上。把這個(gè)線圈看成電源,由于電流是從c沿內(nèi)電路(即右線圈)流向d,因此d點(diǎn)電勢高于c點(diǎn),綜上可得,選項(xiàng)B、D正確,A、C錯(cuò)誤。故選B、D?！炯庸逃?xùn)練】1.如圖所示,一根條形磁鐵自左向右穿過一個(gè)閉合螺線管,則電路中 ()A.始終有自a向b的感應(yīng)電流流過電流表GB.始終有自b向a的感應(yīng)電流流過電流表GC.先有a→G→b方向的感應(yīng)電流,后有b→G→a方向的感應(yīng)電流D.將不會產(chǎn)生感應(yīng)電流【解析】選C。條形磁鐵內(nèi)部磁場的方向是從S極指向N極,可知條形磁鐵自左向右穿過一個(gè)閉合螺線管的過程中磁場的方向都是向右的,當(dāng)條形磁鐵進(jìn)入螺線管的時(shí)候,閉合線圈中的磁通量增加;當(dāng)條形磁鐵穿出螺線管時(shí),閉合線圈中的磁通量削減,依據(jù)楞次定律推斷條形磁鐵進(jìn)入和穿出螺線管的過程中,感應(yīng)電流的磁場分別是向左和向右的,再由右手定則可以推斷出,先有a→G→b方向的感應(yīng)電流,后有b→G→a方向的感應(yīng)電流,選項(xiàng)C正確,A、B、D錯(cuò)誤。2.如圖,導(dǎo)體棒MN垂直放置在光滑水平導(dǎo)軌ad和bc上,與電阻R形成閉合回路。垂直導(dǎo)軌平面僅在abcd區(qū)域存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場,以下有關(guān)感應(yīng)電流的說法正確的是 ()A.若導(dǎo)體棒MN水平向左運(yùn)動(dòng),通過電阻R電流方向?yàn)閐→R→cB.若導(dǎo)體棒MN水平向右運(yùn)動(dòng),通過電阻R電流方向?yàn)閐→R→cC.當(dāng)導(dǎo)體棒MN繞其中點(diǎn)O順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng),通過電阻R電流方向?yàn)閏→R→dD.當(dāng)導(dǎo)體棒MN繞其中點(diǎn)O順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng),電阻R沒有感應(yīng)電流通過【解析】選C。由右手定則可知,若導(dǎo)體棒MN水平向左運(yùn)動(dòng),通過電阻R電流方向從c→R→d,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;若導(dǎo)體棒MN水平向右運(yùn)動(dòng),由于導(dǎo)體棒不切割磁感線,故不產(chǎn)生感應(yīng)電流,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;當(dāng)導(dǎo)體棒MN繞其中點(diǎn)O順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng),由右手定則可知,通過電阻R電流方向從c→R→d,選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤。學(xué)問點(diǎn)二楞次定律的應(yīng)用拓展1.楞次定律的一般表述:電磁感應(yīng)的效果總要阻礙引起電磁感應(yīng)的緣由。2.“阻礙”的表現(xiàn)形式:楞次定律中的“阻礙”作用,正是能的轉(zhuǎn)化和守恒定律的反映,在克服“阻礙”的過程中,其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能,常見的狀況有以下四種:(1)阻礙原磁通量的變更(增反減同)。(2)阻礙導(dǎo)體的相對運(yùn)動(dòng)(來拒去留)。(3)通過變更線圈面積來“抗拒”增縮減擴(kuò)。(4)阻礙自身電流的變更(自感現(xiàn)象將在后面學(xué)習(xí)到)。情境:如圖甲所示,磁鐵插入線圈,電流表指針偏轉(zhuǎn);圖乙所示,磁鐵靠近閉合金屬圓環(huán),圓環(huán)遠(yuǎn)離磁鐵。請說明圖中“阻礙“的表現(xiàn)形式。探討:甲圖“增反減同”乙圖“來拒去留”。提示:甲圖中,線圈所處的磁場向下,當(dāng)條形磁鐵向下運(yùn)動(dòng)時(shí),穿過線圈的磁通量增加,由楞次定律可推斷感應(yīng)電流為逆時(shí)針方向(從上向下看)感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場向上,與原磁場方向相反,即“增反減同”;乙圖中,線圈所處的磁場向左,當(dāng)條形磁鐵向右運(yùn)動(dòng),穿過線圈的磁通量增加,依據(jù)楞次定律,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為順時(shí)針(從左向右看),感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場與條形磁鐵排斥,即“來拒去留”?！镜淅?】(多選)如圖所示,光滑固定金屬導(dǎo)軌M、N水平放置,兩根導(dǎo)體棒P、Q平行放于導(dǎo)軌上,形成一個(gè)閉合回路,當(dāng),下列說法正確的是 ()A.P、Q將相互遠(yuǎn)離 B.C. D.磁鐵的加速度仍為g【審題關(guān)鍵】序號信息提?、俅┻^回路的磁通量增加②P、Q相互靠近,阻礙穿過回路的磁通量的增加③磁鐵受到向上的安培力作用,所以合力小于重力,加速度小于g【解析】選B、C。當(dāng)條形磁鐵從高處下落接近回路時(shí),穿過回路的磁通量增加,依據(jù)楞次定律:感應(yīng)電流的磁場總是阻礙磁通量的變更,可知,P、Q將相互靠攏,回路的面積減小一點(diǎn),使穿過回路的磁場減小一點(diǎn),起到阻礙原磁通量增加的作用,故A錯(cuò)誤,B正確;由楞次定律中的“來拒去留”可知,磁鐵受到向上的安培力作用,所以合力小于重力,磁鐵的加速度肯定小于g,故C正確,D錯(cuò)誤。故選B、C。1.如圖所示,粗糙水平桌面上有一矩形導(dǎo)體線圈,當(dāng)一豎直放置的條形磁鐵從線圈中線AB正上方等高處快速經(jīng)過時(shí)線圈始終不動(dòng),則關(guān)于線圈受到的支持力及在水平方向運(yùn)動(dòng)趨勢的推斷正確的是 ()A.支持力先變大后變小,運(yùn)動(dòng)趨勢向左B.支持力先變大后變小,運(yùn)動(dòng)趨勢向右C.支持力先變小后變大,運(yùn)動(dòng)趨勢向左D.支持力先變小后變大,運(yùn)動(dòng)趨勢向右【解析】選B。當(dāng)磁鐵向右運(yùn)動(dòng)靠近時(shí),線圈中的磁通量增大,依據(jù)楞次定律的其次種描述“來拒去留”,可知,線圈有向下和向右運(yùn)動(dòng)的趨勢,故線圈受到的支持力增大,同時(shí)運(yùn)動(dòng)趨勢向右,同理,當(dāng)向右運(yùn)動(dòng)遠(yuǎn)離時(shí),線圈中的磁通量減小,依據(jù)楞次定律的其次種描述“來拒去留”,可知,線圈有向上和向右運(yùn)動(dòng)的趨勢,故線圈受到的支持力減小,同時(shí)運(yùn)動(dòng)趨勢向右,故A、C、D錯(cuò)誤,B正確。故選B。2.如圖,金屬環(huán)A用絕緣輕繩懸掛,與長直螺線管共軸,并位于其左側(cè)。若變阻器的滑片P向左移動(dòng),則 ()A.金屬環(huán)A向左運(yùn)動(dòng),同時(shí)向外擴(kuò)張B.金屬環(huán)A向左運(yùn)動(dòng),同時(shí)向里收縮C.金屬環(huán)A向右運(yùn)動(dòng),同時(shí)向外擴(kuò)張D.金屬環(huán)A向右運(yùn)動(dòng),同時(shí)向里收縮【解析】選B。變阻器滑片P向左移動(dòng),電阻變小,電流變大,依據(jù)楞次定律,感應(yīng)電流的磁場方向與原電流磁場方向相反,故相互排斥,則金屬環(huán)A將向左運(yùn)動(dòng),因磁通量增大,金屬環(huán)A有收縮趨勢,故B正確,A、C、D錯(cuò)誤?！炯庸逃?xùn)練】四根同樣光滑的細(xì)鋁竿a、b、c、d放在同一水平桌面上,其中c、d固定,a、b靜止地放在c、d竿上,接觸良好,O點(diǎn)為回路中心,如圖所示,當(dāng)條形磁鐵的一端從O點(diǎn)正上方快速插向回路時(shí),a、b兩竿將 ()A.保持不動(dòng)B.分別遠(yuǎn)離O點(diǎn)C.分別向O點(diǎn)靠近D.因不知磁極的極性,故無法推斷【解析】選C。可以假設(shè)磁鐵的下端為N極,當(dāng)條形磁鐵插入導(dǎo)軌之間時(shí),穿過導(dǎo)軌的磁通量增大,依據(jù)楞次定律推斷出導(dǎo)軌中產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向,再依據(jù)左手定則推斷出磁鐵的磁場對感應(yīng)電流的安培力作用,從而得出兩棒的運(yùn)動(dòng)狀況;然后再假設(shè)磁鐵的下端為S極用同樣的方法推斷。本題也可敏捷應(yīng)用楞次定律的一般表述推斷。3.如圖甲所示,絕緣的水平桌面上放置一金屬圓環(huán),在圓環(huán)的正上方放置一個(gè)螺線管,在螺線管中通入如圖乙所示的電流,電流從螺線管a端流入為正,以下說法正確的是 ()A.從上往下看,0～1s內(nèi)圓環(huán)中的感應(yīng)電流沿順時(shí)針方向B.0～1s內(nèi)圓環(huán)面積有擴(kuò)張的趨勢C.3s末圓環(huán)對桌面的壓力小于圓環(huán)的重力D.1～2s內(nèi)和2～3s內(nèi)圓環(huán)中的感應(yīng)電流方向相反【解析】選A。0～1s線圈中電流增大,產(chǎn)生的向上的磁場增大,金屬環(huán)中磁通量增大,依據(jù)楞次定律可知,從上往下看,0～1s內(nèi)圓環(huán)中的感應(yīng)電流沿順時(shí)針方向,故A正確;0～1s線圈中電流增大,產(chǎn)生的磁場增大,金屬環(huán)中磁通量增大,有面積縮小趨勢,故B錯(cuò)誤;3s末金屬環(huán)中感應(yīng)電流最大,但螺線管中感應(yīng)電流為零,與金屬環(huán)間無相互作用,所以3s末圓環(huán)對桌面的壓力等于圓環(huán)的重力,故C錯(cuò)誤;1～2s正方向電流減小,2～3s反向電流增大,依據(jù)楞次定律,金屬環(huán)中感應(yīng)電流的磁場方向不變,感應(yīng)電流方向不變,故D錯(cuò)誤?！就卣估}】考查內(nèi)容:楞次定律與能量守恒【典例】如圖所示,用一根長為L,質(zhì)量不計(jì)的細(xì)桿與一個(gè)上弧長為l0、下弧長為d0的金屬線框的中點(diǎn)連接并懸掛于O點(diǎn),懸點(diǎn)正下方存在一個(gè)上弧長為2l0、下弧長為2d0的方向垂直紙面對里的勻強(qiáng)磁場,且d0?A.金屬線框進(jìn)入磁場時(shí)感應(yīng)電流的方向?yàn)閍→b→c→d→aB.金屬線框離開磁場時(shí)感應(yīng)電流的方向?yàn)閍→d→c→b→aC.金屬線框dc邊進(jìn)入磁場與ab邊離開磁場的速度大小總是相等D.向左搖擺進(jìn)入或離開磁場的過程中,所受安培力方向向右;向右搖擺進(jìn)入或離開磁場的過程中,所受安培力方向向左【解析】選D。當(dāng)線框進(jìn)入磁場時(shí),dc邊切割磁感線,由楞次定律可推斷,感應(yīng)電流的方向?yàn)閍→d→c→b→a;當(dāng)線框離開磁場時(shí),同理可推斷其感應(yīng)電流的方向?yàn)閍→b→c→d→a,A、B錯(cuò);線框dc邊(或ab邊)進(jìn)入磁場(或離開磁場)時(shí),都要切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流,機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能,故dc邊進(jìn)入磁場與ab邊離開磁場的速度大小不相等,C錯(cuò);由“來拒去留”知,D對。情境·模型·素養(yǎng)如圖所示,在一根較長的鐵釘上,用漆包線繞兩個(gè)線圈A和B。將線圈B的兩端與漆包線CD相連,使CD平放在靜止的小磁針的正上方,與小磁針平行。探究:(1)合上開關(guān)的瞬間,小磁針N極的偏轉(zhuǎn)狀況?(2)線圈A中電流穩(wěn)定后,小磁針又怎樣偏轉(zhuǎn)?【解析】干電池通電的瞬間,依據(jù)楞次定律,線圈B中產(chǎn)生電流,電流的方向由C到D,依據(jù)安培定則,CD導(dǎo)線下方的磁場方向垂直紙面對里,則小磁針N極向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn),S極向紙外偏轉(zhuǎn)。線圈A中電流穩(wěn)定后,B線圈中的感應(yīng)電流消逝,小磁針又回到原來的位置。答案:(1)在開關(guān)合上的瞬間,小磁針的N極向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn)(2)當(dāng)線圈A內(nèi)的電流穩(wěn)定以后,小磁針又回到原來的位置如圖所示為生產(chǎn)中常用的一種延時(shí)繼電器的示意圖。鐵芯上有兩個(gè)線圈A和B,線圈A跟電源連接,線圈B的兩端接在一起,構(gòu)成了一個(gè)閉合電路。探究:在斷開開關(guān)S的時(shí)候,彈簧K不能馬上將銜鐵D拉起,使觸頭C(連接工作電路)離開,而是過一小段時(shí)間后才執(zhí)行這個(gè)動(dòng)作。分析一下產(chǎn)生這種狀況的緣由?！窘馕觥吭跀嚅_開關(guān)S的時(shí)候,線圈A中的電流變小至消逝時(shí),鐵芯中的磁通量減小,從而在線圈B中產(chǎn)生感應(yīng)電流;在線圈B中產(chǎn)生感應(yīng)電流的磁場要阻礙原磁場的變更,依據(jù)楞次定律可知,這樣就使鐵芯中的磁場減弱得慢些,從而彈簧K不能馬上將銜鐵D拉起,使觸頭C(連接工作電路)馬上離開,而是過一小段時(shí)間后才執(zhí)行這個(gè)動(dòng)作。答案:見解析課堂檢測·素養(yǎng)達(dá)標(biāo)1.現(xiàn)代汽車中有一種防抱死系統(tǒng)(簡稱ABS),該系統(tǒng)有一個(gè)自動(dòng)檢測車速的裝置,用來限制車輪的轉(zhuǎn)動(dòng),其原理如圖所示:鐵質(zhì)齒輪P與車輪同步轉(zhuǎn)動(dòng),右側(cè)緊靠有一個(gè)繞有線圈的條形磁體,磁體的左端是S極,右端是N極,M是一個(gè)電流檢測器。當(dāng)車輪帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),這時(shí)由于鐵齒靠近或離開線圈時(shí),使穿過線圈的磁通量發(fā)生變更,導(dǎo)致線圈中產(chǎn)生了感應(yīng)電流。這個(gè)脈沖電流信號經(jīng)放大后去限制制動(dòng)機(jī)構(gòu),可有效地防止車輪制動(dòng)時(shí)被抱死。在齒A從圖中所示位置順時(shí)針轉(zhuǎn)到虛線位置過程中,M中的感應(yīng)電流方向?yàn)?()A.始終從右向左B.始終從左向右C.先從右向左,后從左向右D.先從左向右,后從右向左【解析】選D。鐵齒靠近線圈時(shí)被磁化,產(chǎn)生的磁場方向從右向左,齒輪P從圖示位置按順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中,先是A下面的鐵齒離開,通過線圈的磁通量先減小,接著A齒靠近,通過線圈的磁通量增加。依據(jù)楞次定律,線圈中感應(yīng)電流的磁場先向左后向右,依據(jù)右手螺旋定則推斷出感應(yīng)電流的方向,所以通過M的感應(yīng)電流的方向先從左向右,然后從右向左。故D正確,A、B、C錯(cuò)誤。2.如圖所示,緊繞有閉合線圈的絕緣圓筒放在電子秤上,某同學(xué)將一條形磁鐵豎直向下先加速后減速插入圓筒。插入磁鐵過程中,電子秤的示數(shù) ()A.比插入磁鐵前電子秤的示數(shù)大B.比插入磁鐵前電子秤的示數(shù)小C.加速插入時(shí)比插入磁鐵前電子秤的示數(shù)大,減速插入時(shí)比插入磁鐵前電子秤的示數(shù)小D.加速插入時(shí)比插入磁鐵前電子秤的示數(shù)小,減速插入時(shí)比插入磁鐵前電子秤的示數(shù)大【解析】選A。不論磁鐵的哪一極向下插入,穿過線圈的磁通量均增加,依據(jù)楞次定律可知,線圈都將阻礙磁鐵相對于線圈的運(yùn)動(dòng),所以線圈受到向下的磁場力的作用,則線圈對下面的電子秤的壓力增大,與磁場加速或減速無關(guān),故A正確,B、C、D錯(cuò)誤。3.如圖所示,導(dǎo)線框abcd與導(dǎo)線在同一平面內(nèi),