第二章電磁感應(yīng)③科學(xué)探究：經(jīng)過探究螺線管中感應(yīng)電流方向的實驗，記錄、分析實驗現(xiàn)象，交流討論，歸納出普遍的規(guī)律；通過觀察通電自感和斷電自感時燈泡亮度的變化，認識自感現(xiàn)象．通過對感應(yīng)電流等相關(guān)問題的科學(xué)探究，強調(diào)對實驗現(xiàn)象和實驗結(jié)果進行歸納推理，以此提升學(xué)生對實驗結(jié)果定性和定量分析的能力．④科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：了解人類探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的過程，體會并培養(yǎng)探究自然規(guī)律的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神；參與實驗、多角度分析和逐步明確歸納感應(yīng)電流方向的過程，領(lǐng)略楞次定律的表述因高度抽象和概括而表現(xiàn)出的簡潔美；讓學(xué)生了解電磁感應(yīng)定律、楞次定律等電磁學(xué)基本規(guī)律在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用．對自然界有好奇心，具有探索的興趣；知道物理學(xué)能解決人們生產(chǎn)、生活中的一些問題．本章重點

①電磁感應(yīng)現(xiàn)象；②磁通量；③楞次定律；④法拉第電磁感應(yīng)定律；⑤導(dǎo)線切割磁感線的電動勢公式．本章難點

①感應(yīng)電動勢；②自感；③渦流；④電磁驅(qū)動和電磁阻尼．第一節(jié)感應(yīng)電流的方向?qū)W習(xí)目標學(xué)法與考法1．通過探究感應(yīng)電流大小和方向的實驗，理解楞次定律的內(nèi)容及其本質(zhì)(重點)2．理解楞次定律是能量守恒定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的體現(xiàn)(難點)3．掌握右手定則，并理解右手定則的實質(zhì)(重點)學(xué)法：①通過實驗，探究影響感應(yīng)電流方向的因素；②通過推理分析，理解楞次定律；③通過查閱資料，用能量的觀點解釋楞次定律考法：①考查影響感應(yīng)電流方向的因素；②考查用楞次定律判定感應(yīng)電流的方向；③考查用右手定則判斷感應(yīng)電流方向知識概覽課前·

自主預(yù)習(xí)1．實驗探究：將螺線管與電流表組成________回路，分別將N極和S極插入、抽出線圈，如圖所示，記錄感應(yīng)電流方向如下．影響感應(yīng)電流方向的因素閉合2．分析(1)線圈內(nèi)磁通量增加時的情況：(表內(nèi)均填“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______逆時針______乙______順時針______(2)線圈內(nèi)磁通量減少時的情況：(表內(nèi)均填“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______順時針______丁______逆時針______向下向上向上向下向下向下向上向上3．實驗結(jié)論(1)當線圈內(nèi)磁通量增加時，感應(yīng)電流的磁場與原磁場方向________，阻礙磁通量的增加．(2)當線圈內(nèi)磁通量減少時，感應(yīng)電流的磁場與原磁場方向________，阻礙磁通量的減少．相反相同感應(yīng)電流的磁場一定與引起感應(yīng)電流的磁場方向相反嗎？【答案】不一定，但感應(yīng)電流的磁場一定阻礙引起感應(yīng)電流的磁場的磁通量的變化．微思考感應(yīng)電流的磁場一定 (

)A．阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量B．與引起感應(yīng)電流的磁場反向C．阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化D．與引起感應(yīng)電流的磁場方向相同【答案】C【解析】感應(yīng)電流的磁場阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，而不是阻礙磁通量，它和引起感應(yīng)電流的磁場可以同向，也可以反向．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________的變化．2．應(yīng)用楞次定律的一般步驟(1)明確所研究的閉合回路，判斷____________________．(2)判斷閉合回路內(nèi)________________的變化情況．(3)由楞次定律判斷感應(yīng)電流的__________．(4)根據(jù)感應(yīng)電流的磁場方向，由________定則判斷出感應(yīng)電流的方向．楞次定律磁通量原磁場方向原磁場的磁通量磁場方向安培如圖所示，兩輕質(zhì)閉合金屬圓環(huán)，穿掛在一根光滑水平絕緣直桿上，原來處于靜止狀態(tài)．當條形磁鐵的N極自右向左插入圓環(huán)時，兩環(huán)怎樣運動？【答案】將條形磁鐵向左插入金屬圓環(huán)的過程中，兩個環(huán)中均產(chǎn)生感應(yīng)電流．根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的效果是阻礙環(huán)與磁鐵間的相對運動，所以兩環(huán)均向左運動．靠近磁鐵的環(huán)所受的安培力大于另一個，可知兩環(huán)間距變?。⑺伎?多選)如圖所示，當磁鐵運動時，流過電阻的電流是由A經(jīng)R到B，則磁鐵的運動可能是 (

)A．向下運動B．向上運動C．向左運動D．以上都不可能【答案】BC【解析】由感應(yīng)電流方向A→R→B，應(yīng)用安培定則得知感應(yīng)電流在螺線管內(nèi)產(chǎn)生的磁場方向應(yīng)是從上指向下；由條形磁鐵的磁感線分布知，螺線管內(nèi)原磁場是向下的，故磁通量的變化過程是減少，即磁鐵向上運動或向左、向右平移，所以B、C正確．1．內(nèi)容：伸開右手，使大拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一平面內(nèi)，讓________從掌心進入，并使大拇指指向?qū)Ь€運動的方向，這時四指所指的方向就是____________的方向．2．適用范圍：適用于閉合電路部分導(dǎo)體___________產(chǎn)生感應(yīng)電流的情況．右手定則磁感線感應(yīng)電流切割磁感線左手定則和右手定則中“四指所指的方向”表示的物理意義一樣嗎？【答案】不一樣，左手定則中“四指所指的方向”為已知電流的方向，右手定則中“四指所指的方向”表示感應(yīng)電流的方向．微思考(多選)如圖所示，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，整個裝置處于豎直向下的勻強磁場中，現(xiàn)在垂直于導(dǎo)軌放置一根導(dǎo)體棒MN，用一水平向右的力F拉動導(dǎo)體棒MN，以下關(guān)于導(dǎo)體棒MN中感應(yīng)電流方向和它所受安培力的方向的說法正確的是 (

)A．感應(yīng)電流方向是N→MB．感應(yīng)電流方向是M→NC．安培力水平向左D．安培力水平向右【答案】AC【解析】磁場方向向下，導(dǎo)體棒MN的運動方向向右，由右手定則，感應(yīng)電流方向是N→M，再由左手定則，安培力水平向左，所以A、C正確．課堂·

重難探究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)電流的磁場的產(chǎn)生是感應(yīng)電流存在的結(jié)果，即只有當閉合導(dǎo)體回路中的磁通量發(fā)生變化時，才會有感應(yīng)電流的磁場出現(xiàn)．楞次定律的理解2．楞次定律中“阻礙”的含義例1如圖為電磁剎車實驗裝置，小車底面安裝有矩形導(dǎo)線框abcd，線框底面平行于地面，在小車行進方向有與abcd等寬、等長的有界勻強磁場，磁場方向垂直地面向上．小車進入磁場前撤去牽引力，小車穿過磁場后滑行一段距離停止．則小車 (

)A．進入磁場時，矩形導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的方向為adcbaB．離開磁場時，矩形導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的方向為abcdaC．穿過磁場的過程中，中間有一段時間矩形導(dǎo)線框中沒有感應(yīng)電流D．穿過磁場的過程中，矩形導(dǎo)線框受到的安培力方向始終水平向左【答案】D【解析】根據(jù)楞次定律可知，進入磁場時，矩形導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的方向為abcda，離開磁場時，矩形導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的方向為adcba，A、B錯誤；因線圈與磁場等寬、等長，則穿過磁場的過程中，矩形導(dǎo)線框中始終有感應(yīng)電流，C錯誤；根據(jù)左手定則可知，穿過磁場的過程中，矩形導(dǎo)線框受到的安培力方向始終水平向左，D正確變式1如圖所示，一根條形磁鐵自左向右穿過一個閉合螺線管，則電路中 (

)A．始終有感應(yīng)電流自a向b流過電流表?B．始終有感應(yīng)電流自b向a流過電流表?C．先有a→?→b方向的感應(yīng)電流，后有b→?→a方向的感應(yīng)電流D．將不會產(chǎn)生感應(yīng)電流【答案】C【解析】在條形磁鐵進入螺線管過程中，閉合線圈中的磁通量增加，產(chǎn)生感應(yīng)電流方向為a→?→b；當條形磁鐵完全進入螺線管，閉合線圈中的磁通量不變，無感應(yīng)電流產(chǎn)生；在條形磁鐵穿出螺線管過程中，閉合線圈中的磁通量減少，產(chǎn)生感應(yīng)電流方向為b→?→a,C正確．

“阻礙”不一定是相反，“阻礙”的是磁通量的變化；“阻礙”也不是阻止，而是延緩了磁通量的變化過程．

“阻礙”的表現(xiàn)形式(1)從磁通量變化的角度看：感應(yīng)電流的效果是阻礙磁通量的變化．(2)從相對運動的角度看：感應(yīng)電流的效果是阻礙相對運動．1．楞次定律與右手定則的比較楞次定律的應(yīng)用區(qū)別楞次定律右手定則研究對象整個閉合回路閉合回路的一部分，即做切割磁感線運動的導(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動的情況應(yīng)用用于磁感應(yīng)強度B隨時間變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象較方便用于導(dǎo)體切割磁感線產(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例2

電阻R、電容C與一線圈連成閉合電路，條形磁鐵靜止于線圈的正上方，N極朝下，如圖所示．現(xiàn)使磁鐵開始自由下落，在N極接近線圈上端的過程中，流過R的電流方向和電容器極板的帶電情況是 (

)A．從a到b，上極板帶正電B．從a到b，下極板帶正電C．從b到a，上極板帶正電D．從b到a，下極板帶正電【答案】D【解析】在磁鐵自由下落，N極接近線圈上端的過程中，通過線圈的磁通量方向向下且在增大，根據(jù)楞次定律可判斷出線圈中感應(yīng)電流的磁場方向向上，利用安培定則可判知線圈中感應(yīng)電流方向為逆時針(由上向下看)，流過R的電流方向從b到a，電容器下極板帶正電．D正確．變式2如圖所示，兩根彼此靠近且相互絕緣的金屬棒C、D固定在鐵架臺上，與兩個銅線圈P、Q組成一閉合回路，兩個磁性很強的條形磁鐵如圖放置，當用手左右擺動線圈P時，線圈Q也會跟著擺動，仿佛小熊在蕩秋千．當P向右擺動的過程中，Q向哪個方向擺動？【答案】P向右擺動的過程中，P中的電流方向為順時針方向(從右向左看)，Q中的電流方向也為順時針方向(從右向左看)，Q線圈下側(cè)將受到向右的安培力作用，所以Q也會向右擺動．

楞次定律既適用于閉合電路的一部分導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向的判斷，又適用于因磁場變化在閉合電路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向的判斷．判斷感應(yīng)電流方向的“四步法”1．適用范圍：閉合電路的部分導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流方向的判斷．2．右手定則反映了磁場方向、導(dǎo)體運動方向和電流方向三者之間的相互垂直關(guān)系．(1)大拇指的方向是導(dǎo)體相對磁場切割磁感線的運動方向，既可以是導(dǎo)體運動而磁場未動，也可以是導(dǎo)體未動而磁場運動，還可以是兩者以不同速度同時運動．(2)四指指向電流方向，切割磁感線的導(dǎo)體相當于電源．右手定則例3

下列圖中表示閉合電路中的一部分導(dǎo)體ab在磁場中做切割磁感線運動的情景，導(dǎo)體ab上的感應(yīng)電流方向為a→b的是 (

)【答案】A【解析】題中四圖都屬于閉合電路的一部分導(dǎo)體切割磁感線，應(yīng)用右手定則判斷可得：A中電流方向為a→b，B中電流方向為b→a，C中電流方向沿a→d→c→b→a，D中電流方向為b→a.故A正確．變式3如圖所示，勻強磁場與圓形導(dǎo)體環(huán)平面垂直，導(dǎo)體ef與環(huán)接觸良好，當ef向右勻速運動時 (

)A．圓環(huán)中磁通量不變，環(huán)上無感應(yīng)電流產(chǎn)生B．整個環(huán)中有順時針方向的電流C．整個環(huán)中有逆時針方向的電流D．環(huán)的右側(cè)有逆時針方向的電流，環(huán)的左側(cè)有順時針方向的電流【答案】D【解析】由右手定則知ef上的電流由e→f，故右側(cè)的電流方向為逆時針，左側(cè)的電流方向為順時針，D正確．

左、右手定則的區(qū)分(1)區(qū)分左手定則和右手定則的根本是抓住“因果關(guān)系”：“因電而動”——用左手，“因動生電”——用右手．(2)使用左手定則和右手定則時很容易混淆，為了便于記憶，可把兩個定則簡單地總結(jié)為通電受力，“力”的最后一筆“丿”向左，用左手；運動生電，“電”的最后一筆“乚”向右，用右手．

閉合導(dǎo)體回路的一部分導(dǎo)體做切割磁感線運動時，可用右手定則判斷感應(yīng)電流的方向．核心素養(yǎng)應(yīng)用1．巧記楞次定律的用法楞次定律與二次感應(yīng)問題2．電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的二次感應(yīng)問題當閉合回路中的磁通量發(fā)生變化時，回路中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流阻礙磁通量的變化，我們稱之為一次感應(yīng)．當上一回路附近存在另一回路時，感應(yīng)電流的磁場如果在該回路中再次產(chǎn)生感應(yīng)電流，則稱之為“二次感應(yīng)”．要產(chǎn)生“二次感應(yīng)”電流的條件是：第一次產(chǎn)生的感應(yīng)電流是變化的，即變化的磁場產(chǎn)生感應(yīng)電流，當感應(yīng)電流變化時，就會在另一閉合回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，就認為是“二次感應(yīng)”問題．例4

(多選)如圖所示，水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動的金屬棒PQ、MN，MN的左邊有一閉合電路．當PQ在外力的作用下運動時，MN向右運動，則PQ所做的運動可能是 (

)A．向右加速運動B．向左加速運動C．向右減速運動D．向左減速運動【答案】BC小練·

隨堂鞏固1．如圖所示，CDEF是一個矩形金屬框，當導(dǎo)體棒AB向右移動時，回路中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，則下列說法中正確的是 (

)A．導(dǎo)體棒中的電流方向由B→AB．電流表A1中的電流方向由F→EC．電流表A1中的電流方向由E→FD．電流表A2中的電流方向由D→C【答案】B【解析】根據(jù)右手定則，電源內(nèi)部電流方向為A到B，所以電流表A1中的電流方向由F→E，A、C錯誤，B正確．同理電流表A2中的電流方向由C→D，D錯誤．2．(多選)如圖所示，通電螺線管N置于閉合金屬環(huán)M的軸線上，當N中的電流突然減小時，則 (

)A．金屬環(huán)M有縮小的趨勢B．金屬環(huán)M有擴張的趨勢C．螺線管N有縮短的趨勢D．螺線管N有伸長的趨勢【答案】AD【解析】對通電螺線管，當通入的電流突然減小時，螺線管每匝間的相互吸引力也減小，所以各匝間距有增大趨勢；對金屬環(huán)M，穿過的磁通量也隨之減少，由于它包圍內(nèi)外磁場，只有減小面積才能阻礙磁通量的減少，金屬環(huán)M有縮小的趨勢．A、D正確．3．如圖所示，將一個鋁框放在蹄形磁鐵的兩個磁極間，鋁框可以繞豎直軸線OO′自由轉(zhuǎn)動．轉(zhuǎn)動磁鐵，會發(fā)現(xiàn)靜止的鋁框也會發(fā)生轉(zhuǎn)動．下列說法正確的是 (

)A．鋁框與磁極轉(zhuǎn)動方向相反B．鋁框始終與磁極轉(zhuǎn)動的一樣快C．鋁框是因為磁鐵吸引鋁質(zhì)材料而轉(zhuǎn)動的D．鋁框是因為受到安培力而轉(zhuǎn)動的【答案】D【解析】根據(jù)楞次定律可知，為阻礙磁通量增加，則導(dǎo)致鋁框與磁鐵轉(zhuǎn)動方向相同，但快慢不一，A、B錯誤；轉(zhuǎn)動磁鐵時，導(dǎo)致鋁框的磁通量增加，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流，出現(xiàn)安培力，導(dǎo)致鋁框轉(zhuǎn)動，所以鋁框是因為受到安培力而轉(zhuǎn)動的，C錯誤，D正確．4．甲、乙兩個完全相同的銅環(huán)可繞固定的軸OO′無摩擦旋轉(zhuǎn)，若分別加上如圖(a)、(b)所示的勻強磁場，當同時讓甲、乙以相同的初速度旋轉(zhuǎn)時 (

)A．甲環(huán)先停B．乙環(huán)先停C．兩環(huán)同時停D．無法判斷兩環(huán)停止旋轉(zhuǎn)的先后【答案】B【解析】由題圖知，甲環(huán)旋轉(zhuǎn)時沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生，乙環(huán)旋轉(zhuǎn)時切割磁感線，有感應(yīng)電流產(chǎn)生，根據(jù)楞次定律，運動導(dǎo)體上的感應(yīng)電流所受的磁場力(安培力)總是反抗(或阻礙)導(dǎo)體的運動，因此乙環(huán)先停下，B正確．5．如圖所示，在載流直導(dǎo)線旁固定有兩平行光滑導(dǎo)軌A、B，導(dǎo)軌與直導(dǎo)線平行且在同一