4[1]3《楞次定律》学案全集1(人教版选修3-2).docx

4.3楞次定律【学习目标】一知识与技能1掌握楞次定律的内容，能运用楞次定律判断感应电流方向。2培养观察实验的能力以及对实验现象分析、归纳、总结的能力。3能够熟练应用楞次定律判断感应电流的方向4掌握右手定那么，并理解右手定那么实际上为楞次定律的一种具体表现形式。二过程与方法1通过实践活动，观察得到的实验现象，再通过分析论证，归纳总结得出结论。2通过应用楞次定律判断感应电流的方向，培养学生应用物理规律解决实际问题的能力。三情感、态度与价值观在本节课的学习中，同学们直接参与物理规律的发现过程，体验了一次自然规律发现过程中的乐趣和美的享受，并在头脑中进一步强化“实践是检验真理的唯一标准这一辩证唯物主义观点。【自主学习】想一想：闭合回路的磁通量发生变化时产生了感应电流，感应电流虽是标量，但有方向，如何判断感应电流的方向呢点一点：由电流的磁效应可知感应电流周围也存在着磁场称为感应磁场，感应磁场的方向可用安培定那么来判断，而感应磁场又与引起磁通量变化的磁场有关，故可通过感应磁场的方向来判断感应电流的方向。议一议：在以下四幅图中，先画出原磁场的方向，后依据灵敏电流计指针的偏画出感应电流的方向，再画出感应磁场的方向，并通过完成下表中的问题以正确分析感应磁场的作用。图2图1图3图4原方向原变化指针偏向感方向俯视感方向作用形式图1中N极向下运动向下增加向右偏转逆时针向上感应磁场阻碍了磁通量的增加图2中N极向上运动向下减小向左偏转顺时针向下感应磁场阻碍了磁通量的减小图3中S极向下运动向上增加向右偏转顺时针向下感应磁场阻碍了磁通量的增加图4中S极向上运动向上减小向左偏转逆时针向上感应磁场阻碍了磁通量的减小填一填：由以上探究可知：感应电流总具体有这样的方向，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，即楞次定律。要注意此时感应磁场的方向既不一定与原磁场的方向相同，也不一定与原磁场的方向相反，但一定是阻碍磁通量的变化。点一点：在上述四个过程中磁铁受到的感应磁场的作用方向与其运动的方向相反，故在此过程中磁铁的机械能转化为线圈的电能。填一填：应用楞次定律的应用步骤：明确研究的是哪一个闭合电路；先确定原来磁场的方向，再分析穿过闭合电路的磁通量的变化；由楞次定律确定感应电流的磁场方向；用安培定那么即右手螺旋定那么判断感应电流的方向。但也有很多问题需要把这个思路逆着应用。填一填：在导线切割磁感线运动中运用右手定那么判断感应电流的方向比用楞次定律方便的多，具体如下：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平面，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。议一议：安培定那么用于判断电流所产生的磁场方向，左手定那么用于判断磁场力的方向，而右手定那么用于判断感应电流的方向，在应用中一定注意区分。议一议：电流不仅有方向，还有大小，那么感应电流的大小如何计算呢由电流的形成条件可知在闭合回路应该存在电源，那么在闭合回路中哪一局部是电源呢电动势的大小又如何计算呢【典例剖析】【例1】 如下列图，试判定当开关S闭合和断开瞬间，线圈ABCD的电流方向。忽略导线GH的磁场作用解析：当S闭合时1研究回路是ABCD，穿过回路的磁场是电流I所产生的磁场，方向由安培定那么判定是指向读者；2回路ABCD的磁通量由无到有，是增大的；3由楞次定律可知感应电流磁场方向应和B原相反，即背离读者向内“增反减同。由安培定那么判定感应电流方向是BADCB。当S断开时1研究回路仍是ABCD，穿过回路的原磁场仍是I产生的磁场，方向由安培定那么判定是指向读者；2断开瞬间，回路ABCD磁通量由有到无，是减小的；3由楞次定律知感应电流磁场方向应是和B原相同即指向读者；4由安培定那么判定感应电流方向是ABCDA。点评：用楞次定律解题时，沿一定的程序进行推理判断比较标准，尤其是初学者一定要熟练掌握【例2】 如下列图，当条形磁铁突然向闭合铜环运动时，铜环里产生的感应电流的方向怎样铜环运动情况怎样解析：磁铁右端的磁感线分布如下列图，当磁铁向环运动时，环中磁通量变大，由楞次定律可判断出感应电流磁场方向，再由安培定那么判断出感应电流方向如图16-3-5所示.把铜环等效为多段直线电流元，取上、下两对称的小段研究，由左手定那么可知其受安培力如图，由此推想整个铜环受合力向右,故铜环将向右摆动. 点评：由于磁铁的靠近引起环中感应电流的产生，而电流通电导体在磁场中受到力作用.其他解法：另解一：磁铁向右运动，使铜环产生感应电流如下列图.此环形电流可等效为图中所示的小磁针。显然，由于两磁体间的推斥作用铜环将向右运动。另解二：由于磁铁向右运动而使铜环中产生感应电流，根据楞次定律的另一种表述可知铜环将向右躲避以阻碍这种相对运动.【例3】 如下列图，固定于水平面上的光滑平行导电轨道AB、CD上放着两根细金属棒ab、cd.当一条形磁铁自上而下竖直穿过闭合电路时，两金属棒ab、cd将如何运动磁铁的加速度仍为g吗解析：当条形磁铁从高处下落接近回路abcd时，穿过回路的磁通量方向向下且在不断增加.根据楞次定律的第二种表述：感应电流所产生的效果，总要对抗产生感应电流的原因.在这里，产生感应电流的原因是：条形磁铁的下落使回路中的磁通量增加，为对抗条形磁铁的下落，感应电流的磁场给条形磁铁一个向上的阻碍其下落的阻力，使磁铁下落的加速度小于g.为了对抗回路中的磁通量增加，ab、cd两导体棒将互相靠拢，使回路的面积减小，以阻碍磁通量的增加.同理，当穿过平面后，磁铁的加速度仍小于g，ab、cd将相互远离.点评：磁铁穿过闭合电路前、后，引起磁通量的变化是不同的，因而引起的感应电流方向不同.据楞次定律判断出感应电流方向，再应用左手定那么判断受力情况，由牛顿第三定律可判断磁铁受力方向.此法较为繁琐.假设根据楞次定律的另一种表述感应电流的效果，总是对抗产生感应电流的原因，此题中的“原因是磁铁靠近过线圈后“远离,从而可以判断.【课堂训练】1根据楞次定律知感应电流的磁场一定是 A.阻碍引起感应电流的磁通量B.与引起感应电流的磁场反向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答案：C点评：楞次定律揭示了感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁通量的变化.2如下列图，通电导线旁边同一平面有矩形线圈abcd.那么 A.假设线圈向右平动，其中感应电流方向是abcdB.假设线圈竖直向下平动，无感应电流产生C.当线圈以ab边为轴转动时，其中感应电流方向是abcdD.当线圈向导线靠近时，其中感应电流方向是abcd答案：ABC点评：先明确直线电流周围磁感线的分布情况，再用楞次定律 判定.3如下列图，一水平放置的矩形闭合线框abcd，在细长磁铁的N极附近竖直下落，保持bc边在纸外，ad边在纸内，如图中的位置经过位置到位置，位置和都很靠近，在这个过程中，线圈中感应电流 A.沿abcd流动B.沿dcba流动C.由到是沿abcd流动，由到是沿dcba流动D.由到是沿dcba流动，由到是沿abcd流动解析：根据细长磁铁的N极附近的磁感线分布，线圈abcd在位置时，穿过线圈的磁通量为零；在位置时，磁感线向上穿过线圈；在位置时，磁感线向下穿过线圈.设磁感线向上穿过线圈，磁通量为正，因此可见，由到再到，磁通量连续减小，感应电流方向不变，应沿abcda流动.故A正确.答案：A点评：明确N极附近磁感线的分布情况由穿过磁感线的条数判定磁通量变化,再用楞次定律分段研究4如下列图，两个相同的铝环套在一根光滑杆上，将一条形磁铁向左插入铝环的过程中两环的运动情况是 A.同时向左运动，间距增大B.同时向左运动，间距不变C.同时向左运动，间距变小D.同时向右运动，间距增大解析：在条形磁铁插入铝环过程中，穿过铝环的磁通量增加，两环为了阻碍磁通量的增加，应朝条形磁铁左端运动，由于两环上感应电流方向相同，故将相互吸引，而使间距变小.答案：C点评：同向电流相互吸引，异向电流相互排斥5如下列图，匀强磁场垂直于圆形线圈指向纸里,a、b、c、d为圆形线圈上等距离的四点，现用外力作用在上述四点，将线圈拉成正方形.设线圈导线不可伸长，且线圈仍处于原先所在的平面内，那么在线圈发生形变的过程中 A.线圈中将产生abcd方向的感应电流B.线圈中将产生adcb方向的感应电流C.线圈中产生感应电流的方向先是abcd，后是adcbD.线圈中无感应电流产生解析：由几何知识知，周长相等的几何图形中，圆的面积最大.当由圆形变成正方形时磁通量变小.答案：A点评：周长相同情况下，圆的面积最大6.如下列图，有一固定的超导圆环，在其右端放一条形磁铁，此时圆环中无电流，当把磁铁向右方移走时，由于电磁感应，在超导圆环中产生了一定的电流.那么以下判断中正确的选项是 A.此电流方向如箭头所示，磁铁移走后，此电流继续维持B.此电流方向与箭头方向相反，磁铁移走后，此电流很快消失C.此电流方向如箭头所示，磁铁移走后，此电流很快消失D.此电流方向与箭头方向相反，磁铁移走后，此电流继续维持解析：在超导圆环中产生感应电流后，电能根本不损失，电流继续存在.答案：D点评：超导无电阻71931年，英国物理学家狄拉克从理论上预言了存在着只有一个磁极的粒子磁单极子.如下列图，如果有一个磁单极子单N极从a点开始运动穿过线圈后从b点飞过.那么 A.线圈中感应电流的方向是沿PMQ方向B.线圈中感应电流的方向是沿QMP方向C.线圈中感应电流的方向先是沿QMP方向，然后是PMQ方向D.线圈中感应电流的方向先是沿PMQ方向，然后是QMP方向解析：将磁单极子单N极，理解为其磁感线都是向外的答案：B点评：关键是磁单极子的磁场 特点.8如下列图，一平面线圈用细杆悬于P点，开始时细杆处于水平位置，释放后让它在如下列图的匀强磁场中运动.线圈平面始终与纸面垂直，当线圈第一次通过位置和位置时，顺着磁场方向看去，线圈中感应电流的方向分别为 A.逆时针方向,逆时针方向B.逆时针方向,顺时针方向C.顺时针方向,顺时针方向D.顺时针方向,逆时针方向解析：线圈在位置时，磁通量方向水平向右且在增加.据楞次定律，感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，所以感应电流的磁场方向应水平向左.据安培定那么，顺着磁场方向看，线圈中的感应电流方向为逆时针方向.当线圈第一次通过位置时，穿过线圈的磁通量方向水平向右且在减小.根据楞次定律，感应电流的磁场方向应水平向左.再根据安培定那么，顺着磁场方向看去，线圈中感应电流的方向应为顺时针.答案：B点评：应用楞次定律按程序 分析9如下列图，ab是一个可绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形线框，当滑动变阻器的滑片P自左向右滑动时，从纸外向纸内看，线框ab将 A.保持静止不动B.逆时针转动C.顺时针转动D.发生转动，但因电源极性不明，无法确定转动方向解析：滑动变阻器R的滑片P向右滑动时，接入电路的电阻变大，电流强度变小，由这个电流产生的磁场减弱，穿过线框磁通量变小.根据楞次定律，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流磁场的变化,所以线框ab应顺时针方向转动，增大其垂直于磁感线方向的投影面积，才能阻碍线框的磁通量减小.答案：C点评：假设被电源未标明极性所困惑，于是作个假设：设电源左端为正或右端为正，然后根据两种情况中的磁极的极性和引起穿过线圈磁通量的变化分别判断.这样做，费很大周折,如能抓住楞次定律的实质去判别那么很简便.