2018-2019版物理新导学笔记选修3-2江苏专用版讲义：第四章 电磁感应 3 Word版含答案

3楞次定律
[学习目标] 1.正确理解楞次定律的内容及其本质.2.掌握右手定则，并理解右手定则实际上为楞次定律的一种具体表现形式.3.能够熟练运用楞次定律和右手定则判断感应电流的方向.
一、楞次定律
感应电流具有这样的方向，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.
二、右手定则
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个平面内；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.
[即学即用]
1.判断下列说法的正误.
(1)感应电流的磁场总是与引起感应电流的磁场方向相反.(×)
(2)感应电流的磁场可能与引起感应电流的磁场方向相同.(√)
(3)感应电流的磁场总是阻止引起感应电流的磁通量的变化.(×)
2.如图1所示，光滑平行金属导轨PP′和QQ′，都处于同一水平面内，P和Q之间连接一电阻R，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中.现垂直于导轨放置一根导体棒MN，MN向右运动时，MN中的电流方向为________，MN向左运动时，MN中的电流方向为________.(填“M→N”或“N→M”)
图1
答案N→M M→N
一、楞次定律
[导学探究]根据如图2甲、乙、丙、丁所示进行实验操作，并填好实验现象.
图2
请根据上表所填内容理解：甲、乙两种情况下，磁通量都________，感应电流的磁场方向与原磁场方向________；丙、丁两种情况下，磁通量都________，感应电流的磁场方向与原磁场方向________.
答案向下向上向下向上增加增加减少减少向上向下向下向上相反相反相同相同增加相反减少相同
[知识深化]楞次定律中“阻碍”的含义
1.“阻碍”的理解
(1)谁阻碍——感应电流产生的磁场.
(2)阻碍谁——阻碍引起感应电流的磁通量的变化.
(3)如何阻碍——当原磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；当原磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同.
(4)阻碍效果——阻碍并不是阻止，结果增加的还是增加，减少的还是减少.
2.“阻碍”的表现形式
(1)从磁通量变化的角度看，感应电流的效果是阻碍磁通量的变化.
(2)从相对运动的角度看，感应电流的效果是阻碍相对运动.
例1关于楞次定律，下列说法正确的是()
A.感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化
B.闭合电路的一部分导体在磁场中运动时，必受磁场阻碍作用
C.原磁场穿过闭合回路的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场同向
D.感应电流的磁场总是跟原磁场反向，阻碍原磁场的变化
答案 A
解析感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，选项A正确；闭合电路的一部分导体在磁场中平行磁感线运动时，不受磁场阻碍作用，选项B错误；原磁场穿过闭合回路的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场反向，选项C错误；当原磁通量增加时感应电流的磁场跟原磁场反向，当原磁通量减少时感应电流的磁场跟原磁场同向，选项D错误.
二、楞次定律的应用
楞次定律应用四步曲
(1)确定原磁场方向；
(2)判定产生感应电流的磁通量如何变化(增加还是减少)；
(3)根据楞次定律确定感应电流的磁场方向(增反减同)；
(4)判定感应电流的方向.
该步骤也可以简单地描述为“一原二变三感四螺旋”，一原——确定原磁场的方向；二变——确定磁通量是增加还是减少；三感——判断感应电流的磁场方向；四螺旋——用右手螺旋定则判断感应电流的方向.
例2(多选)如图3所示，闭合金属圆环沿垂直于磁场方向放置在有界匀强磁场中，将它从匀强磁场中匀速拉出，以下各种说法中正确的是()
图3
A.向左拉出和向右拉出时，环中的感应电流方向相反
B.向左或向右拉出时，环中感应电流方向都是沿顺时针方向的
C.向左或向右拉出时，环中感应电流方向都是沿逆时针方向的
D.将圆环左右拉动，当环全部处在磁场中运动时，圆环中无感应电流
答案BD
解析将金属圆环不管从哪边拉出磁场，穿过闭合圆环的磁通量都要减少，根据楞次定律可知，感应电流的磁场要阻碍原磁通量的减少，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，应用右手螺旋定则可以判断出感应电流的方向是顺时针方向的，选项B正确，A、C错误；在圆环离开磁场前，穿过圆环的磁通量没有改变，该种情况无感应电流，D正确.
例3(2017·宿迁市高二下学期期末) 如图4所示，一条形磁铁靠近一个闭合线圈，灵敏电流表中感应电流的方向是()
图4
A.由a流向b
B.由b流向a
C.先由a流向b，再由b流向a
D.先由b流向a，再由a流向b
答案 A
解析磁铁靠近线圈，通过线圈的磁通量增加，线圈中原磁场方向向右，由楞次定律可判断出感应电流的磁场方向向左，故电流由a流向b，A正确.
三、右手定则的应用
[导学探究]如图5所示，导体棒ab向右做切割磁感线运动.
图5
(1)请用楞次定律判断感应电流的方向.
(2)感应电流I的方向、原磁场B的方向、导体棒运动的速度v的方向三者之间什么关系？根据右手定则，自己试着做一做.
答案(1)感应电流的方向a→d→c→b→a.
(2)满足右手定则.
[知识深化]右手定则的理解
1.适用范围：闭合电路的部分导体切割磁感线产生感应电流方向的判断.
2.右手定则反映了磁场方向、导体运动方向和电流方向三者之间的相互垂直关系.
(1)大拇指所指的方向是导体相对磁场切割磁感线的运动方向，既可以是导体运动而磁场未动，也可以是导体未动而磁场运动，还可以是两者以不同速度同时运动.
(2)四指指向电流方向，切割磁感线的导体相当于电源.
例4下列图中表示闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动的情景，导体ab 上的感应电流方向为a→b的是()
答案 A
解析在导体ab上，A中电流方向为a→b，B中电流方向为b→a，C中电流方向为b→a，D中电流方向为b→a，故选A.
1.(楞次定律的理解)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方向相反
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
解析感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，故选C.
2.(楞次定律的应用)某磁场磁感线如图6所示，有一铜线圈自图中A处落至B处，在下落过程中始终保持水平，自上向下看，线圈中的感应电流方向是()
图6
A.始终顺时针
B.始终逆时针
C.先顺时针再逆时针
D.先逆时针再顺时针
答案 C
解析自A处落至题图水平虚线所示位置的过程中，穿过线圈的磁通量增加，由楞次定律知线圈中感应电流方向为顺时针，从题图水平虚线所示位置落至B处的过程中，穿过线圈的磁通量减少，由楞次定律知，线圈中感应电流方向为逆时针，C项正确.
3.(楞次定律的应用)磁铁在线圈中心上方开始运动时，线圈中产生如图7所示方向的感应电流，则磁铁()
图7
A.向上运动
B.向下运动
C.向左运动
D.向右运动
答案 B
4.(右手定则的应用)(多选)闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，如图所示，能正确表示磁感应强度B的方向、导体运动速度方向与产生的感应电流方向间关系的是()
答案BC
解析图A中导体不切割磁感线，导体中无电流；由右手定则可以判断B、C正确；D图中感应电流方向应垂直纸面向外.
考点一楞次定律的理解
1.关于感应电流，下列说法正确的是()
A.根据楞次定律知，感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁通量
B.感应电流的磁场总是阻碍原磁场的减弱
C.感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向可能相同，也可能相反
D.当导体切割磁感线运动时，只能用安培定则确定感应电流的方向
答案 C
考点二楞次定律的应用
2.(多选) 如图1所示，通电直导线L和平行直导线放置的闭合导体框abcd，当通电导线L运动时(不与导体框接触且始终在导体框左侧)，以下说法正确的是()
图1
A.当导线L向左平移时，导体框abcd中感应电流的方向为abcda
B.当导线L向左平移时，导体框abcd中感应电流的方向为adcba
C.当导线L向右平移时，导体框abcd中感应电流的方向为abcda
D.当导线L向右平移时，导体框abcd中感应电流的方向为adcba
答案AD
3.电阻R、电容器C与一线圈连成闭合电路，条形磁铁位于线圈的正上方，N极朝下，如图2所示.在使磁铁竖直向上远离线圈上端的过程中，流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是()
图2
A.从b到a，下极板带正电
B.从a到b，下极板带正电
C.从b到a，上极板带正电
D.从a到b，上极板带正电
答案 D
4.如图3所示，一圆形金属线圈放置在水平桌面上，匀强磁场垂直桌面竖直向下，过线圈上A 点作切线OO′，OO′与线圈在同一平面上.在线圈以OO′为轴翻转180°的过程中，线圈中电流方向()
图3
A.始终为A→B→C→A
B.始终为A→C→B→A
C.先为A→C→B→A再为A→B→C→A
D.先为A→B→C→A再为A→C→B→A
答案 A
解析在线圈以OO′为轴翻转0～90°的过程中，穿过线圈正面向里的磁通量逐渐减少，由楞次定律可知感应电流方向为A→B→C→A；线圈以OO′为轴翻转90°～180°的过程中，穿过线圈反面向里的磁通量逐渐增加，由楞次定律可知感应电流方向仍然为A→B→C→A，A 正确.
5.如图4所示，一圆形金属环与两固定的平行长直导线在同一竖直面内，环的圆心与两导线距离相等，环的直径小于两导线间距.两导线中通有大小相等、方向向下的恒定电流.若( )
图4
A.金属环平行于长直导线向上运动，则环上的感应电流方向为顺时针方向
B.金属环平行于长直导线向下运动，则环上的感应电流方向为顺时针方向
C.金属环向左侧直导线靠近，则环上的感应电流方向为逆时针方向
D.金属环向右侧直导线靠近，则环上的感应电流方向为逆时针方向 答案 D
6.长直导线与矩形线框abcd 处在同一平面中静止不动，如图5甲所示.长直导线中通以大小和方向都随时间做周期性变化的电流，I －t 图象如图乙所示.规定沿长直导线方向向上的电流为正.关于0～T 时间内矩形线框中感应电流的方向，下列说法正确的是( )
图5
A.由顺时针方向变为逆时针方向
B.由逆时针方向变为顺时针方向
C.由顺时针方向变为逆时针方向，再变为顺时针方向
D.由逆时针方向变为顺时针方向，再变为逆时针方向 答案 D
解析 0～T
4时间内，直导线中向上的电流增大，通过线框中的磁通量增大，线框中产生逆时
针方向的感应电流.T 4～T
2时间内，直导线中向上的电流减小，通过线框中的磁通量减少，线框
中产生顺时针方向的感应电流；同样判断出T 2～34T 、3
4T ～T 时间内的感应电流方向分别为顺时
针和逆时针，故选D.
7.如图6所示，一对大磁极，中间处可视为匀强磁场，上、下边缘处为非匀强磁场，一矩形导线框abcd 保持水平，从两磁极间中心上方某处开始下落，并穿过磁场，则( )
图6
A.线框中有感应电流，方向是先a→b→c→d→a后d→c→b→a→d
B.线框中有感应电流，方向是先d→c→b→a→d后a→b→c→d→a
C.受磁场力的作用，线框要发生转动
D.线框中始终没有感应电流
答案 D
解析由于线框从两磁极间中心上方某处开始下落，根据对称性知，下落过程中穿过线框abcd的磁通量始终是零，没有变化，所以始终没有感应电流，因此不会受磁场力的作用，故选项D正确.
8.(多选)(2017·泰州中学高二期中)如图7，线圈L1，铁芯M，线圈L2都可自由移动，S合上后使L2中有感应电流且流过电阻R的电流方向为a→b，可采用的办法是()
图7
A.使L2迅速靠近L1
B.断开电源开关S
C.将铁芯M插入
D.使L2迅速远离L1
答案AC
解析由题意可知，流过电阻R的电流方向为a→b，根据楞次定律，则有：穿过线圈L2的感应磁场方向是水平向左，因此要产生这样的感应磁场，要么原磁场水平向左减小，要么原磁场方向水平向右增大；根据右手螺旋定则可知，线圈L1的磁场方向是水平向右，当使L2迅速靠近L1时，导致穿过线圈L2的磁通量向右且增大，因此会产生方向为a→b的感应电流，故A正确；同理可知D错误；根据右手螺旋定则可知，线圈L1的磁场方向是水平向右，当断开电源开关时，导致穿过线圈L2的磁通量向右且减小，因此产生的感应电流方向为b→a，故B错误；根据右手螺旋定则可知，线圈L1的磁场方向水平向右，当铁芯M插入时，导致穿过线圈L2的磁通量向右且增加，因此会产生方向为a→b的感应电流，故C正确.
考点三右手定则的应用
9.如图8所示，CDEF是一个矩形金属框，当导体棒AB向右移动时，回路中会产生感应电流，则下列说法中正确的是()
图8
A.导体棒中的电流方向由B→A
B.电流表A1中的电流方向由F→E
C.电流表A1中的电流方向由E→F
D.电流表A2中的电流方向由D→C
答案 B
解析根据右手定则，导体棒内部电流方向为A到B，所以电流表A1中的电流方向由F→E，
A、C错，B对.同理电流表A2中的电流方向由C→D，D错.
10.如图9所示，匀强磁场与圆形导体环所在平面垂直，导体ef与环接触良好，当ef向右匀速运动时()
图9
A.圆环中磁通量不变，环上无感应电流产生
B.整个环中有顺时针方向的电流
C.整个环中有逆时针方向的电流
D.环的右侧有逆时针方向的电流，环的左侧有顺时针方向的电流
答案 D
解析由右手定则知ef上的电流由e→f，故右侧的电流方向为逆时针，左侧的电流方向为顺时针，故选D.
11.两根相互平行的金属导轨水平放置于图10所示的匀强磁场中，在导轨上与导轨接触良好的导体棒AB和CD可以自由滑动.当AB在外力F作用下向右运动时，下列说法中正确的是()
图10
A.导体棒CD内有电流通过，方向是D→C
B.导体棒CD内有电流通过，方向是C→D
C.磁场对导体棒CD的作用力水平向左
D.磁场对导体棒AB的作用力水平向右
答案 B
解析当导体棒AB向右运动时，由右手定则可以判断回路中感应电流方向为A→C→D→B→A，再根据左手定则进一步确定磁场对导体棒CD的作用力水平向右，磁场对导体棒AB的作用力水平向左，故选B.
12.如图11所示，MN、PQ为同一水平面的两平行光滑导轨，导轨间有垂直于导轨平面的磁场(图中未画出)，导体ab、cd与导轨有良好的接触并能自由滑动，当导体ab沿轨道向右滑动时，则()
图11
A.cd向右滑
B.cd不动
C.cd向左滑
D.无法确定
答案 A
解析对ab应用右手定则确定回路中电流方向，应用左手定则确定cd受到安培力的方向，与磁场的方向无关.
13.(2017·盐城市高二第二学期期末)1831年10月28日，法拉第在一次会议上展示了他发明的圆盘发电机，它是利用电磁感应的原理制成的，是人类历史上的第一台发电机.图示是这个圆盘发电机的示意图：铜盘安装在水平的铜轴上，铜片甲、乙分别与转动轴、铜盘边缘接触.下列四幅图示中的图A、B中磁场方向与铜盘平行；图C、D中磁场方向与铜盘垂直，C图中磁场区域仅是甲、丙之间，D图中磁场区域仅是甲、乙之间.从右向左看铜盘以相同的角速度逆时针方向转动，电阻R上有电流且方向沿纸面向上的是()
答案 D
解析A、B图中半径与磁场方向平行不切割磁感线，故没有感应电流，A、B错误；从右向左看，铜盘逆时针转动时，由右手定则可知，铜盘内感应电流的方向由乙流向甲，所以电阻R上的电流方向沿纸面向下，C错误.图D中，根据右手定则可知，铜盘内感应电流的方向从甲到乙，流经R时电流方向沿纸面向上，D正确.
14.(多选)如图12所示，导体棒AB、CD可在水平光滑轨道上自由滑动，当导体棒AB向左移动时()
图12
A.AB中感应电流的方向为A到B
B.AB中感应电流的方向为B到A
C.CD向左移动
D.CD向右移动
答案AD
解析由右手定则可判断AB中感应电流方向为A→B，CD中电流方向为C→D，由左手定则可判定CD受到向右的安培力作用而向右运动.。