4.楞次定律必備知識·自主學(xué)習(xí)一、右手定則【情境思考】如圖所示實(shí)驗(yàn)中,導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng),電流計(jì)指針一定偏轉(zhuǎn)嗎?舉例說明怎樣運(yùn)動(dòng)電流計(jì)指針不偏轉(zhuǎn)。提示:不一定。當(dāng)導(dǎo)體棒沿上下運(yùn)動(dòng)時(shí),電流計(jì)指針不偏轉(zhuǎn)。1.使用方法:將右手手掌伸平,使大拇指與其余并攏的_________,并與手掌在同一平面內(nèi),讓磁感線從_________,大拇指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)方向,這時(shí)___________就是感應(yīng)電流的方向,也就是感應(yīng)電動(dòng)勢的方向。

2.適用范圍:適用于_____電路部分導(dǎo)體___________產(chǎn)生感應(yīng)電流的情況。四指垂直手心穿入四指的指向切割磁感線閉合二、楞次定律【情境思考】在如圖的實(shí)驗(yàn)中,磁鐵向上、向下運(yùn)動(dòng),穿過線圈的磁通量如何變化?提示:向上運(yùn)動(dòng),磁通量減少;向下運(yùn)動(dòng),磁通量增多。1.分析:(1)線圈內(nèi)磁通量增加時(shí)的情況:(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A_____逆時(shí)針_____B_____逆時(shí)針_____向下向上向上向上(2)線圈內(nèi)磁通量減少時(shí)的情況:(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C_____順時(shí)針_____D_____順時(shí)針_____向上向下向下向下2.實(shí)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_____。(2)當(dāng)線圈內(nèi)磁通量減少時(shí),感應(yīng)電流的磁場與原磁場方向_____。相反相同3.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)電流的磁場總是要阻礙引起感應(yīng)電流的_______的變化。(2)應(yīng)用楞次定律的一般步驟:①分辨引起電磁感應(yīng)的原磁場B0的_____。②確定B0通過閉合回路磁通量的_____。③根據(jù)_________,確定感應(yīng)電流的磁場B′方向。④用_________判斷能夠形成上述磁場B′的感應(yīng)電流的方向。磁通量方向增減楞次定律安培定則關(guān)鍵能力·合作學(xué)習(xí)知識點(diǎn)一應(yīng)用楞次定律判定感應(yīng)電流的方向1.“阻礙”的理解:問題結(jié)論誰阻礙誰是感應(yīng)電流的磁通量阻礙引起感應(yīng)電流的磁場(原磁場)的磁通量的變化為何阻礙(原)磁場的磁通量發(fā)生了變化阻礙什么阻礙的是磁通量的變化,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)原磁場磁通量減少時(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止,只是延緩了磁通量的變化,這種變化將繼續(xù)進(jìn)行,最終結(jié)果不受影響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,常見的情況有以下四種:(1)阻礙原磁通量的變化(增反減同)。(2)阻礙導(dǎo)體的相對運(yùn)動(dòng)(來拒去留)。(3)通過改變線圈面積來“反抗”(擴(kuò)大或縮小)。(4)阻礙自身電流的變化(自感現(xiàn)象將在后面學(xué)習(xí)到)?！締栴}探究】(1)“阻礙”和“阻止”的意思一樣嗎?為什么?提示:不一樣?！白璧K”沒有“停止”的意思,只是使原來的變化變慢了。例如,阻礙磁通量的增加,磁通量仍在增加,只不過增加得慢了。(2)“阻礙”意味著“相反”嗎?提示:不一定。要根據(jù)磁通量的變化情況判斷,即“增反減同”?！镜淅痉丁俊镜淅?2020·安慶高二檢測)如圖甲所示,在一空心螺線管內(nèi)部中點(diǎn)處放置一小銅環(huán);如圖乙所示,在一空心螺線管外部放置一大銅環(huán),電路接通瞬間,下列說法正確的是 (

)A.從左往右看,兩個(gè)銅環(huán)中部都有順時(shí)針方向感應(yīng)電流B.從左往右看,小銅環(huán)有順時(shí)針方向感應(yīng)電流,大銅環(huán)中有逆時(shí)針方向感應(yīng)電流C.兩個(gè)銅環(huán)都有收縮趨勢D.小銅環(huán)有擴(kuò)張趨勢【解析】選A。圖甲和圖乙中當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí),螺線管的磁感線分布為內(nèi)部從右向左,外部從左向右。因此甲圖中的銅環(huán)在開關(guān)閉合瞬間有向左的磁通量,由楞次定律可知會產(chǎn)生順時(shí)針的電流來阻礙磁通量的增加;同時(shí)銅環(huán)有收縮的趨勢阻礙磁通量的增大;而乙圖中的銅環(huán)的磁通量為螺線管內(nèi)部的向左的磁通量減去外部向右的磁通量的凈磁通,因此銅環(huán)越大磁通量越小,銅環(huán)越小磁通量越大,因此由楞次定律可知乙圖銅環(huán)產(chǎn)生順時(shí)針的電流,銅環(huán)有擴(kuò)張的趨勢,故A正確,B、C、D錯(cuò)誤?！疽?guī)律方法】“四步法”判定感應(yīng)電流的方向【素養(yǎng)訓(xùn)練】1.(多選)(2020·青島高二檢測)如圖,在水平光滑桌面上,兩相同的矩形剛性小線圈分別疊放在固定的絕緣矩形金屬框的左、右兩邊上,且每個(gè)小線圈都各有一半面積在金屬框內(nèi),在金屬框接通逆時(shí)針方向電流的瞬間 (

)A.兩小線圈會有相互靠攏的趨勢B.兩小線圈會有相互遠(yuǎn)離的趨勢C.兩小線圈中感應(yīng)電流都沿順時(shí)針方向D.左邊小線圈中感應(yīng)電流沿順時(shí)針方向,右邊小線圈中感應(yīng)電流沿逆時(shí)針方向【解析】選B、C。根據(jù)右手螺旋定則可知,通電導(dǎo)線瞬間,對于左金屬框,因矩形金屬框內(nèi)部的磁場比外部強(qiáng),所以左邊小線圈有向外的磁通量,且增大;同理,右邊金屬框也一樣,因此左、右小線圈的磁通量均增大,根據(jù)楞次定律可知,兩線圈的感應(yīng)電流方向都是順時(shí)針方向,再由同向電流相互吸引,異向電流相互排斥(安培定則和左手定則),知兩線圈的運(yùn)動(dòng)情況是相互遠(yuǎn)離。故B、C正確,A、D錯(cuò)誤。故選B、C。2.(2017·全國卷Ⅲ)如圖,在方向垂直于紙面向里的勻強(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。現(xiàn)讓金屬桿PQ突然向右運(yùn)動(dòng),在運(yùn)動(dòng)開始的瞬間,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【解析】選D。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。【加固訓(xùn)練】1.如圖所示,一均勻的扁平條形磁鐵的軸線與圓形線圈在同一平面內(nèi),磁鐵中心與圓心重合,為了在磁鐵開始運(yùn)動(dòng)時(shí)線圈中能得到逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流,磁鐵的運(yùn)動(dòng)方式應(yīng)是 (

)A.N極向紙內(nèi),S極向紙外,使磁鐵繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)B.N極向紙外,S極向紙內(nèi),使磁鐵繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)C.磁鐵在線圈平面內(nèi)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)D.磁鐵在線圈平面內(nèi)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)【解析】選A。當(dāng)N極向紙內(nèi),S極向紙外轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),穿過線圈的磁場從無到有并向里,感應(yīng)電流的磁場應(yīng)向外,電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針,A選項(xiàng)正確;當(dāng)N極向紙外,S極向紙內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),穿過線圈的磁場向外并增加,感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針,B選項(xiàng)錯(cuò)誤;當(dāng)磁鐵在線圈平面內(nèi)繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),穿過線圈的磁通量始終為零,因而不產(chǎn)生感應(yīng)電流,C、D選項(xiàng)錯(cuò)誤。2.如圖所示,金屬環(huán)所在區(qū)域存在著勻強(qiáng)磁場,磁場方向垂直紙面向里。當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度逐漸增大時(shí),內(nèi)、外金屬環(huán)中感應(yīng)電流的方向?yàn)?(

)A.外環(huán)順時(shí)針、內(nèi)環(huán)逆時(shí)針B.外環(huán)逆時(shí)針,內(nèi)環(huán)順時(shí)針C.內(nèi)、外環(huán)均為逆時(shí)針D.內(nèi)、外環(huán)均為順時(shí)針【解析】選B。首先明確研究的回路由外環(huán)和內(nèi)環(huán)共同組成,回路中包圍的磁場方向垂直紙面向里且內(nèi)、外環(huán)之間的磁通量增加。由楞次定律可知兩環(huán)之間的感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相反,垂直于紙面向外,再由安培定則判斷出感應(yīng)電流的方向是:在外環(huán)沿逆時(shí)針方向,在內(nèi)環(huán)沿順時(shí)針方向,故選項(xiàng)B正確。知識點(diǎn)二楞次定律、右手定則、左手定則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)別研究對象整個(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)的情況應(yīng)用用于磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象用于導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象聯(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:比較項(xiàng)目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)體所受磁場力的方向已知條件已知導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向和磁場方向已知電流方向和磁場方向圖例

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)【典例示范】【典例】(多選)(2019·全國卷Ⅰ)空間存在一方向與紙面垂直、大小隨時(shí)間變化的勻強(qiáng)磁場,其邊界如圖(a)中虛線MN所示,一硬質(zhì)細(xì)導(dǎo)線的電阻率為ρ、橫截面積為S,將該導(dǎo)線做成半徑為r的圓環(huán)固定在紙面內(nèi),圓心O在MN上。t=0時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向如圖(a)所示,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖(b)所示,則在t=0到t=t1的時(shí)間間隔內(nèi) (

)A.圓環(huán)所受安培力的方向始終不變B.圓環(huán)中的感應(yīng)電流始終沿順時(shí)針方向C.圓環(huán)中的感應(yīng)電流大小為

D.圓環(huán)中的感應(yīng)電動(dòng)勢大小為

【解析】選B、C。在t=0到t=t0的時(shí)間間隔內(nèi),磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直紙面向里且逐漸減弱,根據(jù)楞次定律可知圓環(huán)中的感應(yīng)電流沿順時(shí)針方向,且圓環(huán)所受安培力的方向水平向左;在t=t0到t=t1的時(shí)間間隔內(nèi),磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直紙面向外且逐漸增強(qiáng),根據(jù)楞次定律可知圓環(huán)中的感應(yīng)電流沿順時(shí)針方向,且圓環(huán)所受安培力的方向水平向右,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;圓環(huán)中的感應(yīng)電動(dòng)勢大小為E=,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤;圓環(huán)中的感應(yīng)電流大小為I=,故選項(xiàng)C正確。【素養(yǎng)訓(xùn)練】1.(多選)如圖所示,DCEF為水平放置的金屬框架,GH為金屬細(xì)棒,靜止平放在框架上,它與框架之間的摩擦不計(jì),當(dāng)條形磁鐵從圖示位置以O(shè)O′為軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),則 (

)A.順時(shí)針轉(zhuǎn)過90°過程中,GH棒向右運(yùn)動(dòng)B.順時(shí)針轉(zhuǎn)過90°過程中,GH棒向左運(yùn)動(dòng)C.逆時(shí)針轉(zhuǎn)過90°過程中,GH棒向右運(yùn)動(dòng)D.逆時(shí)針轉(zhuǎn)過90°過程中,GH棒向左運(yùn)動(dòng)【解析】選A、C。在圖示位置,條形磁鐵的磁場與閉合回路平行,穿過回路的磁通量為零,條形磁鐵從圖示位置繞OO′軸轉(zhuǎn)動(dòng)90°的過程中,穿過回路的磁通量變大;穿過閉合回路的磁通量可以用穿過回路的磁感線的凈條數(shù)來表示,穿過回路的磁感線凈條數(shù)等于條形磁鐵內(nèi)部穿過回路的條數(shù)與從磁鐵外部穿過回路的條數(shù)之差,從磁鐵外部穿過該回路的磁感線條數(shù)越多,穿過該回路的磁通量越小;在磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)過程中,磁通量增大,由楞次定律可知,感應(yīng)電流的磁場總是阻礙原磁通量的變化,為了阻礙磁通量的增大,金屬細(xì)棒向右運(yùn)動(dòng),增大回路的面積,從而阻礙磁通量的增大,即無論條形磁鐵順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)還是逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),金屬細(xì)棒都向右運(yùn)動(dòng),故A、C正確,B、D錯(cuò)誤。故選A、C。2.如圖所示,導(dǎo)軌間的磁場方向垂直于紙面向里,當(dāng)導(dǎo)體棒MN在導(dǎo)軌上向右加速滑動(dòng)時(shí),正對電磁鐵A的圓形金屬環(huán)B中 (

)A.有感應(yīng)電流,且B被A吸引B.無感應(yīng)電流C.可能有,也可能沒有感應(yīng)電流D.有感應(yīng)電流,且B被A排斥【解析】選D。導(dǎo)體棒MN向右加速滑動(dòng),導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢E=BLv增大,通過電磁鐵A的電流增大,電磁鐵A產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度變大,穿過金屬環(huán)B的磁通量增大,B中產(chǎn)生感應(yīng)電流,由楞次定律可知,為阻礙磁通量的增加,感應(yīng)電流方向與A中的相反,B被A排斥,向左運(yùn)動(dòng);故A、B、C錯(cuò)誤,D正確;故選D。3.一根導(dǎo)體棒ab在水平方向的勻強(qiáng)磁場中自由下落,并始終保持水平方向且與磁場方向垂直。如圖所示,則有 (

)A.Uab=0

B.φa>φb,Uab保持不變C.φa≥φb,Uab越來越大 D.φa<φb,Uab越來越大【解析】選D。導(dǎo)體棒ab切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢,由右手定則可知,b點(diǎn)電勢高,a點(diǎn)電勢低,即φa<φb,導(dǎo)體棒下落過程速度v越來越大,感應(yīng)電動(dòng)勢E=BLv越來越大,導(dǎo)體棒ab兩端電勢差Uab

越來越大,故D正確?！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的方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,且d0≤L。先將線框拉開到如圖所示位置,松手后讓線框進(jìn)入磁場,忽略空氣阻力和摩擦力。下列說法正確的是 (

)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.向左擺動(dòng)進(jìn)入或離開磁場的過程中,所受安培力方向向右;向右擺動(dòng)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,由楞次定律可判斷,感應(yīng)電流的方向?yàn)閍→d→c→b→a;當(dāng)線框離開磁場時(shí),同理可判其感應(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?！菊n堂回眸】課堂檢測·素養(yǎng)達(dá)標(biāo)1.(2019·全國卷Ⅲ)楞次定律是下列哪個(gè)定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的具體體現(xiàn)? (

)

A.電阻定律 B.庫侖定律C.歐姆定律 D.能量守恒定律【解析】選D。楞次定律指感應(yīng)電流的磁場阻礙引起感應(yīng)電流的原磁場的磁通量的變化,這種阻礙作用做功將其他形式的能轉(zhuǎn)變?yōu)楦袘?yīng)電流的電能,所以楞次定律的阻礙過程實(shí)質(zhì)上就是能量轉(zhuǎn)化的過程,故D項(xiàng)正確。2.M和N是繞在一個(gè)環(huán)形鐵芯上的兩個(gè)線圈,繞法和線路如圖所示。現(xiàn)將開關(guān)K從a處斷開,然后合向b處,在此過程中,通過電阻R2的電流方向是 (

)A.先由c流向d,后又由c流向dB.先由c流向d,后又由d流向cC.先由d流向c,后又由d流向cD.先由d流向c,后又由c流向d【解析】選A。開關(guān)接a時(shí),線圈M中的電流在環(huán)形鐵芯內(nèi)產(chǎn)生順時(shí)針的磁場,開關(guān)K從a處斷開,磁場減弱為零,線圈N中的磁通量發(fā)生了變化,由楞次定律得出線圈N中產(chǎn)生向右的感應(yīng)磁場,進(jìn)而在N中有了感應(yīng)電流,電流方向由c到d。開關(guān)接b時(shí),線圈M中的電流在環(huán)形鐵芯內(nèi)產(chǎn)生逆時(shí)針的磁場,線圈N中的磁通量發(fā)生了變化,由楞次定律得出線圈N中產(chǎn)生向右的感應(yīng)磁場,進(jìn)而在N中有了感應(yīng)電流,電流方向c到d。3.(2020·全國Ⅲ卷)如圖,水平放置的圓柱形光滑玻璃棒左邊繞有一線圈,右邊套有一金屬圓環(huán)。圓環(huán)初始時(shí)靜止。將圖中開關(guān)S由斷開狀態(tài)撥至連接狀態(tài),電路接通的瞬間,可觀察到(

)A.撥至M端或N端,圓環(huán)都向左運(yùn)動(dòng)B.撥至M端或N端,圓環(huán)都向右運(yùn)動(dòng)C.撥至M端時(shí)圓環(huán)向左運(yùn)動(dòng),撥至N端時(shí)向右運(yùn)動(dòng)D.撥至M端時(shí)圓環(huán)向右運(yùn)動(dòng),撥至N端時(shí)向左運(yùn)動(dòng)【解析】選B。不論開關(guān)S撥至M端或N端,穿過右邊金屬圓環(huán)的磁通量都會增加,由楞次定律的“增縮減擴(kuò)”可知,圓環(huán)向右運(yùn)動(dòng)才能減小磁通量的增加,故B正確。4.矩形導(dǎo)線框abcd固定在勻強(qiáng)磁場中,磁感線的方向與導(dǎo)線框所在平面垂直,規(guī)定磁場的正方向垂直紙面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所示。若規(guī)定順時(shí)針方向?yàn)楦袘?yīng)電流I的正方向,下列各圖中正確的是 (

)【解析】選D。由題圖可知,0～1s內(nèi),線框中磁通量的變化率相同,故0～1s內(nèi)電流的方向相同,由楞次定律可知,電路中電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針,即電流為負(fù)方向;同理可知,1～2s內(nèi)電路中的電流為順時(shí)針,2～3s內(nèi),電路中的電流為順時(shí)針,3～4s內(nèi),電路中的電流為逆時(shí)針,由E=可知,電路中電流大小恒定不變。故選D。5.一個(gè)簡易的電磁彈射玩具如圖所示,線圈、鐵芯組合充當(dāng)炮筒,硬幣充當(dāng)子彈?，F(xiàn)將一個(gè)金屬硬幣放在鐵芯上(金屬硬幣半徑略大于鐵芯半徑),電容器剛開始時(shí)處于無電狀態(tài),先將開關(guān)撥向1,電容器充電,再將開關(guān)由1撥向2的瞬間,硬幣將向上飛出。則下列說法正確的是 (

)A.當(dāng)開關(guān)撥向1時(shí),電容器上板帶負(fù)電B.當(dāng)開關(guān)由1撥向2時(shí),線圈內(nèi)磁感線方向向上C.當(dāng)開關(guān)由1撥向2瞬間,鐵芯中的磁通量減小D.當(dāng)開關(guān)由1撥向2瞬間,硬幣中會產(chǎn)生向上的感應(yīng)磁場【解析】選D。當(dāng)開關(guān)撥向1時(shí),有短暫電流出現(xiàn),電容器處于充電狀態(tài),由于電容器的上極板與電源正極相連,因此電容器的上板帶正電,故A錯(cuò)誤。當(dāng)開關(guān)由1撥向2時(shí),電容器放電,電流從上向下通過線圈,根據(jù)安培定則可知,線圈中磁感線方向向下,故B錯(cuò)誤。當(dāng)開關(guān)由1撥向2的瞬間,電容器處于放電狀態(tài),電流增大,鐵芯中的磁通量增大,根據(jù)楞次定律,則硬幣中會產(chǎn)生向上的感應(yīng)磁場,故C錯(cuò)誤、D正確。故選D。6.老師做了一個(gè)物理小實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生觀察:一輕質(zhì)橫桿兩側(cè)各固定一金屬環(huán),橫桿繞中心點(diǎn)自由轉(zhuǎn)動(dòng),老師拿一條形磁鐵插向其中一個(gè)小環(huán),后又取出插向另一個(gè)小環(huán),同學(xué)們看到的現(xiàn)象是 (

)A.磁鐵插向左環(huán),橫桿發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng),從上方向下看,橫桿順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)B.磁鐵插向右環(huán),橫桿發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng),從上方向下看,橫桿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)C.無論磁鐵插向左環(huán)還是右環(huán),橫桿都不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)D.無論磁鐵插向左環(huán)還是右環(huán),橫桿都發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)【解析】選B。左環(huán)不閉合,磁鐵插向左環(huán)時(shí),不產(chǎn)生感應(yīng)電流,環(huán)不受力,橫桿不轉(zhuǎn)動(dòng);右環(huán)閉合,磁鐵插向右環(huán)時(shí),右環(huán)內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流,右環(huán)受到磁場的作用,橫桿轉(zhuǎn)動(dòng),根據(jù)“來拒去留”可知,從上方向下看,橫桿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。故選B。7.(多選)如圖所示,面積為S的矩形導(dǎo)線框abcd,處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中,磁場方向與線框平面成θ角。當(dāng)線框以ab為軸順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)90°角過程中,下列判斷正確的是 (

)A.線框中電流方向先為a→b→c→d→a,再為a→d→c→b→aB.線框中電流方向一直為a→b→c→d→aC.線框中電流先減小后增大D.線框中電流先增大后減小【解析】選B、D。矩形線框abcd如圖所示放置,此時(shí)通過線框的磁通量為Φ1=BSsinθ。當(dāng)線框以ab為軸順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)90°角過程中θ先減小,后反向增大,當(dāng)規(guī)定此時(shí)穿過線框?yàn)檎?則當(dāng)線框繞ab軸轉(zhuǎn)90°角時(shí),穿過線框反面,則其磁通量:Φ2=-BSsinθ。因此穿過線框平面的磁通量的變化為先減小后反向增大。根據(jù)楞次定律可知,θ減小時(shí),磁通量減小,產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向是a→b→c→d→a;磁通量反向增大時(shí),同理可知,感應(yīng)電流的方向仍然是a→b→c→d→a。故A錯(cuò)誤,B正確;θ減小時(shí),cd棒切割磁感線,產(chǎn)生的電動(dòng)勢:E=Bv有效=B··ω·cosθ,可知,電動(dòng)勢隨夾角的減小而增大,所以線框中電流先增大;當(dāng)θ反向增大時(shí),電動(dòng)勢隨夾角的增大而減小。故C錯(cuò)誤,D正確。課時(shí)素養(yǎng)評價(jià)三楞次定律【基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)】

(25分鐘·60分)一、選擇題(本題共6小題,每小題6分,共36分)1.關(guān)于感應(yīng)電流,下列說法正確的是 (

)A.根據(jù)楞次定律知:感應(yīng)電流的磁場一定阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量B.感應(yīng)電流的磁場總是阻礙原磁場的減弱C.感應(yīng)電流的磁場方向與引起感應(yīng)電流的磁場方向可能相同,也可能相反D.當(dāng)導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí),必須用安培定則確定感應(yīng)電流的方向【解題指南】解答本題要注意以下三點(diǎn):(1)楞次定律的實(shí)質(zhì)是確定了感應(yīng)磁場是要阻礙原磁場的變化。(2)若原磁場增大則感應(yīng)磁場與原磁場反向;若原磁場減小則感應(yīng)磁場與原磁場同向。(3)磁場與電流的關(guān)系用安培定則來確定。【解析】選C。由楞次定律知,感應(yīng)電流的磁場總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化,A錯(cuò)誤;感應(yīng)電流的磁場總是阻礙電路中的原磁通量的變化,不是阻礙原磁場的變化,B錯(cuò)誤;由楞次定律知,如果是因磁通量的減少而引起的感應(yīng)電流,則感應(yīng)電流的磁場方向與引起感應(yīng)電流的磁場方向相同,阻礙磁通量的減少;如果是因磁通量的增加而引起的感應(yīng)電流,則感應(yīng)電流的磁場與引起感應(yīng)電流的磁場方向相反,阻礙磁通量的增加,C正確;導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí),應(yīng)直接用右手定則確定感應(yīng)電流的方向;若閉合回路磁通量變化,由楞次定律確定感應(yīng)電流的磁場方向,然后用安培定則確定感應(yīng)電流的方向,D錯(cuò)誤。2.如圖是某同學(xué)記錄的演示楞次定律的實(shí)驗(yàn)筆記,經(jīng)檢查,不符合實(shí)驗(yàn)事實(shí)的是 (

)【解析】選C。A項(xiàng)條形磁鐵N極向下插入線圈,原磁場方向向下,導(dǎo)致線圈中磁通量增加,由楞次定律可知感應(yīng)電流的磁場方向應(yīng)該向上,根據(jù)安培定則即可確定電流的流向,故A符合實(shí)驗(yàn)事實(shí),不符合題意;B項(xiàng)條形磁鐵N極向下離開線圈,原磁場方向向下,導(dǎo)致線圈中磁通量減少,由楞次定律可知感應(yīng)電流的磁場方向應(yīng)該向下,根據(jù)安培定則即可確定電流的流向,故B符合實(shí)驗(yàn)事實(shí),不符合題意;C項(xiàng)條形磁鐵S極向下插入線圈,原磁場方向向上,導(dǎo)致線圈中磁通量增加,由楞次定律可知感應(yīng)電流的磁場方向應(yīng)該向下,根據(jù)安培定則即可確定電流的流向,故C不符合實(shí)驗(yàn)事實(shí),符合題意;D項(xiàng)條形磁鐵S極向下離開線圈,原磁場方向向上,導(dǎo)致線圈中磁通量減少,由楞次定律可知感應(yīng)電流的磁場方向應(yīng)該向上,根據(jù)安培定則即可確定電流的流向,故D符合實(shí)驗(yàn)事實(shí),不符合題意。故選C?！炯庸逃?xùn)練】如圖所示為閉合電路中的一部分導(dǎo)體ab在磁場中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的情景,其中能產(chǎn)生由a到b的感應(yīng)電流的是 (

)【解析】選A。題目中導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng),先由感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件判斷是否存在感應(yīng)電流,再應(yīng)用右手定則判斷感應(yīng)電流方向。由右手定則可判定ab中的電流,A項(xiàng)中由a向b,B項(xiàng)中由b向a,C項(xiàng)中由b向a,D項(xiàng)中由b向a。故選A。3.如圖,圓環(huán)形導(dǎo)體線圈a平放在水平桌面上,在a的正上方固定一豎直螺線管b,二者軸線重合,螺線管與電源和滑動(dòng)變阻器連接成如圖所示的電路。若將滑動(dòng)變阻器的滑片P向下滑動(dòng),下列表述正確的是 (

)A.線圈a中將產(chǎn)生俯視逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流B.穿過線圈a的磁通量變小C.線圈a有擴(kuò)張的趨勢D.線圈a對水平桌面的壓力FN將減小【解析】選A。由題圖根據(jù)右手定則可知,線圈產(chǎn)生向下的磁場,當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向下滑動(dòng)時(shí),電阻減小,電流增大,磁感應(yīng)強(qiáng)度變大,因此根據(jù)楞次定律,線圈中會產(chǎn)生阻礙磁場變大的感應(yīng)電流,即將產(chǎn)生俯視逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流,故選項(xiàng)A正確;因?yàn)榛瑒?dòng)變阻器的滑片P向下滑動(dòng)時(shí),電阻減小,電流增大,磁感應(yīng)強(qiáng)度變大,所以線圈中磁通量變大,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;因?yàn)榛瑒?dòng)變阻器的滑片P向下滑動(dòng)時(shí),線圈中磁通量增加,因此之后線圈面積減小時(shí)才能阻礙磁通量的增加,所以線圈a有收縮的趨勢,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;通過楞次定律可知線圈電流,可以將線圈等效為條形磁鐵,則兩磁鐵都是N極相對,因此線圈a對水平桌面的壓力FN將增大,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選A。4.如圖所示,閉合線圈上方有一豎直放置的條形磁鐵,磁鐵的N極朝下。當(dāng)磁鐵向下運(yùn)動(dòng)時(shí)(未插入線圈內(nèi)部) (

)A.線圈中感應(yīng)電流的方向與圖中箭頭方向相同,磁鐵與線圈相互吸引B.線圈中感應(yīng)電流的方向與圖中箭頭方向相反,磁鐵與線圈相互排斥C.線圈中感應(yīng)電流的方向與圖中箭頭方向相反,磁鐵與線圈相互吸引D.線圈中感應(yīng)電流的方向與圖中箭頭方向相同,磁鐵與線圈相互排斥【解析】選D。當(dāng)磁鐵N極朝下,向下運(yùn)動(dòng)時(shí),穿過線圈的磁通量向下,且增大,根據(jù)楞次定律,感應(yīng)電流的磁場阻礙磁通量的增加,方向向上,則線圈中的電流方向與箭頭方向相同,磁鐵與線圈相互排斥。故A、B、C錯(cuò)誤,D正確;故選D。5.如圖,通電直導(dǎo)線a與圓形金屬環(huán)b位于同一豎直平面內(nèi),相互絕緣。若b中產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流,且b受到的安培力合力豎直向下,則可推知直導(dǎo)線a中電流的方向和大小變化情況分別為 (

)A.向右,減小 B.向右,增大C.向左,減小 D.向左,增大【解析】選A。由安培定則可知,感應(yīng)電流的磁場垂直于紙面向里;b受到的合力向下,由楞次定律可知,說明穿過b的磁通量減小,所以原磁場方向垂直于紙面向里,由安培定則可知,a中電流方向向右,原磁通量變小,則原磁場減小,a中電流減小,故A正確,B、C、D錯(cuò)誤。6.如圖所示是動(dòng)圈式麥克風(fēng)的示意簡圖,磁鐵固定在適當(dāng)?shù)奈恢?線圈與一個(gè)膜片連接,聲波傳播時(shí)可使膜片左右移動(dòng),從而引起線圈運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電流,則線圈 (

)A.磁通量增大時(shí),感應(yīng)電流從a流向bB.磁通量減小時(shí),感應(yīng)電流從b流向aC.磁通量先增大后減小時(shí),感應(yīng)電流一直從a流向bD.磁通量先增大后減小時(shí),感應(yīng)電流先從b流向a再從a流向b【解析】選D。由題圖可知,螺線管中原磁場方向向右;當(dāng)磁通量增大時(shí),感應(yīng)電流磁場方向向左,由右手螺旋定則可知感應(yīng)電流方向從b流向a;磁通量減小時(shí),感應(yīng)電流磁場方向向右,由右手螺旋定則可知感應(yīng)電流從a流向b,故A、B、C錯(cuò)誤,D正確;故選D。二、非選擇題(本題共2小題,共24分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)7.(12分)如圖所示,試探究在以下四種情況中小磁針N極的偏轉(zhuǎn)方向。(1)開關(guān)S閉合時(shí)。(2)開關(guān)S閉合后。(3)開關(guān)S閉合后,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使電流增強(qiáng)。(4)開關(guān)S斷開時(shí)?！窘馕觥块_關(guān)S閉合時(shí),左邊線圈的電流及磁場情況和穿過右邊線圈磁通量方向如圖所示。(1)S閉合時(shí),穿過右邊線圈的磁通量Φ增加,由楞次定律可知,感應(yīng)電流b→a,再由安培定則可知,N極指向垂直紙面向外的方向。(2)S閉合后,穿過右邊線圈的磁通量Φ不變,不產(chǎn)生感應(yīng)電流,小磁針不偏轉(zhuǎn)。(3)此種情況與(1)現(xiàn)象相同,即N極指向垂直紙面向外的方向。(4)此種情況與(1)現(xiàn)象相反,即N極指向垂直紙面向里的方向。答案:見解析8.(12分)(2019·江蘇高考)如圖所示,勻強(qiáng)磁場中有一個(gè)用軟導(dǎo)線制成的單匝閉合線圈,線圈平面與磁場垂直。已知線圈的面積S=0.3m2、電阻R=0.6Ω,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2T?，F(xiàn)同時(shí)向兩側(cè)拉動(dòng)線圈,線圈的兩邊在Δt=0.5s時(shí)間內(nèi)合到一起。求線圈在上述過程中:(1)感應(yīng)電動(dòng)勢的平均值E;(2)感應(yīng)電流的平均值I,并在圖中標(biāo)出電流方向;(3)通過導(dǎo)線橫截面的電荷量q。【解析】(1)由法拉第電磁感應(yīng)定律有:感應(yīng)電動(dòng)勢的平均值E=磁通量的變化ΔΦ=BΔS解得:E=代入數(shù)據(jù)得:E=0.12V;(2)由閉合電路歐姆定律可得:平均電流I=代入數(shù)據(jù)得I=0.2A由楞次定律可得,感應(yīng)電流沿順時(shí)針方向。(3)由電流的定義式I=可得:電荷量q=IΔt,代入數(shù)據(jù)得q=0.1C。答案:(1)0.12V(2)0.2A電流方向如圖(3)0.1C【能力提升】(15分鐘·40分)9.(7分)如圖所示,當(dāng)導(dǎo)線ab在電阻不計(jì)的金屬導(dǎo)軌上滑動(dòng)時(shí),線圈C向右擺動(dòng),則ab的運(yùn)動(dòng)情況是 (

)A.向左或向右做勻速運(yùn)動(dòng)B.向左或向右做減速運(yùn)動(dòng)C.向左或向右做加速運(yùn)動(dòng)D.只能向右做勻加速運(yùn)動(dòng)【解析】選B。線圈C向右擺動(dòng),說明穿過線圈的磁通量減小,也就是螺線管中的電流是減小的,也就是ab產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢逐漸減小,則ab必做減速運(yùn)動(dòng);故選B?！炯庸逃?xùn)練】如圖甲所示,豎直放置的螺線管與導(dǎo)線abcd構(gòu)成回路,導(dǎo)線所圍的區(qū)域內(nèi)有一垂直紙面向里變化的磁場,螺線管下方水平桌面上有一導(dǎo)體圓環(huán),導(dǎo)線abcd所圍區(qū)域內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度按圖乙中哪一圖線所表示的方式隨時(shí)間變化時(shí),導(dǎo)體環(huán)將受到向上的磁場力作用 (

)【解析】選A。選項(xiàng)A中,abcd中磁通量變化時(shí),產(chǎn)生感應(yīng)電流,螺線管下方的導(dǎo)體環(huán)中有磁通量穿過,但由于磁場的變化越來越慢,穿過圓環(huán)的磁通量也越來越小,根據(jù)楞次定律,為阻礙環(huán)中磁通量的減少,環(huán)將靠近