2017-2018高中物理 第一章 電磁感應(yīng) 第三節(jié) 感應(yīng)電流的方向?qū)W案 粵教版選修3-2

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1、 第三節(jié)　感應(yīng)電流的方向 [學(xué)習(xí)目標(biāo)]　1.正確理解楞次定律的內(nèi)容及其本質(zhì).2.掌握右手定則，并理解右手定則實(shí)際上為楞次定律的一種具體表現(xiàn)形式.3.能夠熟練運(yùn)用楞次定律和右手定則判斷感應(yīng)電流的方向． 一、楞次定律 [導(dǎo)學(xué)探究]　根據(jù)如圖1甲、乙、丙、丁所示進(jìn)行電路圖連接與實(shí)驗(yàn)操作，并填好實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象． 圖1 甲 乙 丙 丁 條形磁鐵運(yùn)動的情況 N極向下 插入線圈 S極向下 插入線圈 N極向上 拔出線圈 S極向上 拔出線圈 原磁場方向(向上或向下) 向下 向上 向下 向上 穿過線圈的磁通量變化情況(增加或減少) 增加 增加 減少 減

2、少 感應(yīng)電流的方向(在螺線管上俯視) 逆時針 順時針 順時針 逆時針 感應(yīng)電流的磁場方向(向上或向下) 向上 向下 向下 向上 原磁場與感應(yīng)電流磁場的方向關(guān)系 相反 相反 相同 相同 請根據(jù)上表所填內(nèi)容理解：甲、乙兩種情況下，磁通量都增加，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相反；丙、丁兩種情況下，磁通量都減少，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相同． [知識梳理]　楞次定律： (1)內(nèi)容：感應(yīng)電流的方向可以這樣確定：感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化． (2)理解：當(dāng)磁通量增加時，感應(yīng)電流的磁場與原磁場方向相反，當(dāng)磁通量減少時，感應(yīng)電流的磁場與原

3、磁場方向相同，即增反減同． [即學(xué)即用]　判斷下列說法的正誤． (1)感應(yīng)電流的磁場總是與引起感應(yīng)電流的磁場方向相反．(　　) (2)感應(yīng)電流的磁場可能與引起感應(yīng)電流的磁場方向相同．(　　) (3)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．(　　) 答案　(1)×　(2)√　(3)√ 二、右手定則 [導(dǎo)學(xué)探究]　如圖2所示，導(dǎo)體棒ab向右做切割磁感線運(yùn)動． 圖2 (1)請用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向． (2)感應(yīng)電流I的方向、原磁場B的方向、導(dǎo)體棒運(yùn)動的速度v的方向三者之間什么關(guān)系？根據(jù)課本右手定則，自己試著做一做． 答案　(1)感應(yīng)電流的方向a→d→c→b→

4、a. (2)滿足右手定則． [知識梳理]　右手定則： 伸開右手，讓拇指跟其余四個手指垂直，并且都跟手掌在同一個平面內(nèi)；讓磁感線垂直從心進(jìn)入，拇指指向?qū)w運(yùn)動的方向，其余四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向． [即學(xué)即用]　判斷下列說法的正誤． (1)右手定則只能用來判斷導(dǎo)體垂直切割磁感線時的感應(yīng)電流方向．(　　) (2)所有的電磁感應(yīng)現(xiàn)象都可以用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向．(　　) (3)所有的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，都可以用安培定則判斷感應(yīng)電流方向．(　　) (4)當(dāng)導(dǎo)體不動，而磁場運(yùn)動時，不能用右手定則判斷感應(yīng)電流方向．(　　) 答案　(1)×　(2)√　(3)×　(4)× 一、楞

5、次定律的理解 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)生變化是原因，產(chǎn)生感應(yīng)電流是結(jié)果． 2．“阻礙”的含義： (1)誰阻礙——感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場． (2)阻礙誰——阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化． (3)如何阻礙——當(dāng)原磁通量增加時，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相反；當(dāng)原磁通量減少時，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相同． (4)阻礙效果——阻礙并不是阻止，結(jié)果增加的還是增加，減少的還是減少． 注意：從相對運(yùn)動的角度看，感應(yīng)電流的效果是阻礙相對運(yùn)動． 例1　關(guān)于楞次定律，下列說法正確的是 (　　) A．感應(yīng)電流的磁場總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化

6、 B．閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動時，必受磁場阻礙作用 C．原磁場穿過閉合回路的磁通量增加時，感應(yīng)電流的磁場與原磁場同向 D．感應(yīng)電流的磁場總是跟原磁場反向，阻礙原磁場的變化 答案　A 解析　感應(yīng)電流的磁場總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，選項(xiàng)A正確；閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中平行磁感線運(yùn)動時，不受磁場阻礙作用，選項(xiàng)B錯誤；原磁場穿過閉合回路的磁通量增加時，感應(yīng)電流的磁場與原磁場反向，選項(xiàng)C錯誤；當(dāng)原磁場增強(qiáng)時感應(yīng)電流的磁場跟原磁場反向，當(dāng)原磁場減弱時感應(yīng)電流的磁場跟原磁場同向，選項(xiàng)D錯誤． 二、楞次定律的應(yīng)用 楞次定律應(yīng)用四步曲 (1)確定原磁場方向； (2)判定

7、產(chǎn)生感應(yīng)電流的磁通量如何變化(增加還是減少)； (3)根據(jù)楞次定律確定感應(yīng)電流的磁場方向(增反減同)； (4)判定感應(yīng)電流的方向． 該步驟也可以簡單地描述為“一原二變?nèi)兴穆菪?，一原——確定原磁場的方向；二變——確定磁通量是增加還是減少，三感——判斷感應(yīng)電流的磁場方向；四螺旋——用右手螺旋定則判斷感應(yīng)電流的方向． 例2　(多選)如圖3所示，閉合金屬圓環(huán)沿垂直于磁場方向放置在有界勻強(qiáng)磁場中，將它從勻強(qiáng)磁場中勻速拉出，以下各種說法中正確的是(　　) 圖3 A．向左拉出和向右拉出時，環(huán)中的感應(yīng)電流方向相反 B．向左或向右拉出時，環(huán)中感應(yīng)電流方向都是沿順時針方向的 C．向左或

8、向右拉出時，環(huán)中感應(yīng)電流方向都是沿逆時針方向的 D．將圓環(huán)左右拉動，當(dāng)環(huán)全部處在磁場中運(yùn)動時，圓環(huán)中無感應(yīng)電流 答案　BD 解析　將金屬圓環(huán)不管從哪邊拉出磁場，穿過閉合圓環(huán)的磁通量都要減少，根據(jù)楞次定律可知，感應(yīng)電流的磁場要阻礙原磁通量的減少，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相同，應(yīng)用安培定則可以判斷出感應(yīng)電流的方向是順時針方向的，選項(xiàng)B正確，A、C錯誤；另外在圓環(huán)離開磁場前，穿過圓環(huán)的磁通量沒有改變，該種情況無感應(yīng)電流，D正確． 針對訓(xùn)練　如圖4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，內(nèi)、外金屬環(huán)中感應(yīng)電流的方向?yàn)?　　) 圖4 A．外

9、環(huán)順時針、內(nèi)環(huán)逆時針 B．外環(huán)逆時針、內(nèi)環(huán)順時針 C．內(nèi)、外環(huán)均為逆時針 D．內(nèi)、外環(huán)均為順時針 答案　B 解析　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)沿逆時針方向，在內(nèi)環(huán)沿順時針方向，故選項(xiàng)B正確． 三、右手定則的應(yīng)用 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(yùn)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

10、磁感線的運(yùn)動方向，既可以是導(dǎo)體運(yùn)動而磁場未動，也可以是導(dǎo)體未動而磁場運(yùn)動，還可以是兩者以不同速度同時運(yùn)動． (2)四指指向電流方向，切割磁感線的導(dǎo)體相當(dāng)于電源． 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(yùn)動的情景，導(dǎo)體ab上的感應(yīng)電流方向?yàn)閍→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?yàn)閍→b，B中電流方向?yàn)閎→a，C中電流方向沿a→d→c→b→a，D中電流方向?yàn)閎→a.故選A. 1.某磁場磁感線如圖5所示，有一銅線圈自圖中A處落至B處，在下落過程中，自上向下看，線圈中的感應(yīng)電流

11、方向是(　　) 圖5 A．始終順時針 B．始終逆時針 C．先順時針再逆時針 D．先逆時針再順時針 答案　C 解析　自A處落至圖示位置時，穿過線圈的磁通量增加，由楞次定律知線圈中感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r針，從圖示位置落至B處時，穿過線圈的磁通量減少，由楞次定律知，線圈中感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r針，C項(xiàng)正確． 2．磁鐵在線圈中心上方開始運(yùn)動時，線圈中產(chǎn)生如圖6方向的感應(yīng)電流，則磁鐵(　　) 圖6 A．向上運(yùn)動 B．向下運(yùn)動 C．向左運(yùn)動 D．向右運(yùn)動 答案　B 3．如圖7所示，勻強(qiáng)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(dāng)ef向右勻速運(yùn)動時(　　) 圖7 A．

12、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?yàn)槟鏁r針，左側(cè)的電流方向?yàn)轫槙r針，選D. 4.1931年，英國物理學(xué)家狄拉克曾經(jīng)從理論上預(yù)言：存在只有一個磁極的粒子，即“磁單極子”.1982年，美國物理學(xué)家卡布萊拉設(shè)計了一個尋找磁單極子的實(shí)驗(yàn)．他設(shè)想，如果一個只有N極的磁單極子從上向下穿過如圖8所示的超導(dǎo)線圈，那么，從上向下看，超導(dǎo)線圈上將出現(xiàn)(　　) 圖8 A．先順時針方向，后逆時針方向的感

13、應(yīng)電流 B．先逆時針方向，后順時針方向的感應(yīng)電流 C．順時針方向持續(xù)流動的感應(yīng)電流 D．逆時針方向持續(xù)流動的感應(yīng)電流 答案　D 解析　N極磁單極子從上向下通過時，穿過線圈的磁通量先向下增加，接著突變?yōu)橄蛏蠝p少．故由楞次定律知，感應(yīng)電流的磁場一直向上，故電流始終為逆時針． 一、選擇題(1～8題為單選題，9～12題為多選題) 1．根據(jù)楞次定律可知，感應(yīng)電流的磁場一定是 (　　) A．與引起感應(yīng)電流的磁場反向 B．阻止引起感應(yīng)電流的原磁通量的變化 C．阻礙引起感應(yīng)電流的原磁通量的變化 D．使電路磁通量為零 答案　C 2.如圖1所示，在一水平、固定的閉合導(dǎo)體圓環(huán)上方，有一

14、條形磁鐵(N極朝上，S極朝下)由靜止開始下落，磁鐵從圓環(huán)中穿過且不與圓環(huán)接觸．關(guān)于圓環(huán)中感應(yīng)電流的方向(從上向下看)，下列說法正確的是(　　) 圖1 A．總是順時針 B．總是逆時針 C．先順時針后逆時針 D．先逆時針后順時針 答案　C 解析　磁鐵下落過程中原磁場是向上的，穿過圓環(huán)的磁通量先增大后減小，由楞次定律可判斷出選項(xiàng)C正確． 3．如圖2所示，CDEF是一個矩形金屬框，當(dāng)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(　　) 圖2 A．導(dǎo)體棒中的電流方向由B→A B．電流表A1中的電流方向由F→E C．電流表A1中的電流方向由E→F D．

15、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，導(dǎo)體棒內(nèi)部電流方向?yàn)锳到B，所以電流表A1中的電流方向由F→E，A、C錯，B對．同理電流表A2中的電流方向由C→D，D錯． 4．電阻R、電容器C與一線圈連成閉合電路，條形磁鐵位于線圈的正上方，N極朝下，如圖3所示．現(xiàn)使磁鐵N極遠(yuǎn)離線圈上端的過程中，流過R的電流方向和電容器極板的帶電情況是(　　) 圖3 A．從b到a，下極板帶正電 B．從a到b，下極板帶正電 C．從b到a，上極板帶正電 D．從a到b，上極板帶正電 答案　D 解析　當(dāng)磁鐵開始由圖示位置向上運(yùn)動時，向下穿過線圈的磁通量變小，由楞次定律可得，感應(yīng)電流

16、的磁場方向與原磁場方向相同，即向下，再由安培定則可得感應(yīng)電流方向沿線圈盤旋而上，由于線圈相當(dāng)于電源，則流過R的電流方向是從a到b，電容器上極板帶正電．故選D. 5.如圖4所示，一圓形金屬線圈放置在水平桌面上，勻強(qiáng)磁場垂直桌面豎直向下，過線圈上A點(diǎn)作切線OO′，OO′與線圈在同一平面上．在線圈以O(shè)O′為軸翻轉(zhuǎn)180°的過程中，線圈中電流方向(　　) 圖4 A．始終為A→B→C→A B．始終為A→C→B→A C．先為A→C→B→A再為A→B→C→A D．先為A→B→C→A再為A→C→B→A 答案　A 解析　在線圈以O(shè)O′為軸翻轉(zhuǎn)0～90°的過程中，穿過線圈正面向里的磁通量逐漸減

17、少，由楞次定律可知感應(yīng)電流方向?yàn)锳→B→C→A；線圈以O(shè)O′為軸翻轉(zhuǎn)90°～180°的過程中，穿過線圈反面向里的磁通量逐漸增加，由楞次定律可知感應(yīng)電流方向仍然為A→B→C→A，A正確． 6．如圖5所示為一個圓環(huán)形導(dǎo)體，有一個帶負(fù)電的粒子沿直徑方向在圓環(huán)表面勻速掠過的過程，環(huán)中感應(yīng)電流的情況(　　) 圖5 A．無感應(yīng)電流 B．有逆時針方向的感應(yīng)電流 C．有順時針方向的感應(yīng)電流 D．有先逆時針方向后順時針方向的感應(yīng)電流 答案　A 解析　由題意可知，帶負(fù)電的粒子沿直徑方向運(yùn)動，周圍會產(chǎn)生磁場，但因沿著直徑運(yùn)動，則穿過圓環(huán)的合磁通量為零，因此沒有感應(yīng)電流，故A正確，B、C、D錯誤．

18、 7．長直導(dǎo)線與矩形線框abcd處在同一平面中靜止不動，如圖6甲所示．長直導(dǎo)線中通以大小和方向都隨時間做周期性變化的交流電，i－t圖象如圖乙所示．規(guī)定沿長直導(dǎo)線方向向上的電流為正方向．關(guān)于最初一個周期內(nèi)矩形線框中感應(yīng)電流的方向，下列說法正確的是(　　) 圖6 A．由順時針方向變?yōu)槟鏁r針方向 B．由逆時針方向變?yōu)轫槙r針方向 C．由順時針方向變?yōu)槟鏁r針方向，再變?yōu)轫槙r針方向 D．由逆時針方向變?yōu)轫槙r針方向，再變?yōu)槟鏁r針方向 答案　D 解析　0～時間內(nèi)，直導(dǎo)線中的電流增大，通過線框中的磁通量增大，線框中產(chǎn)生逆時針方向的電流.～時間內(nèi)，直導(dǎo)線中的電流減小，通過線框中的磁通量減小，線

19、框中產(chǎn)生順時針方向的電流，同樣判斷出第3個、第4個周期時間內(nèi)的電流方向分別為順時針和逆時針． 8.如圖7所示，一對大磁極，中間處可視為勻強(qiáng)磁場，上、下邊緣處為非勻強(qiáng)磁場，一矩形導(dǎo)線框abcd保持水平，從兩磁極間中心上方某處開始下落，并穿過磁場，則(　　) 圖7 A．線框中有感應(yīng)電流，方向是先a→b→c→d→a后d→c→b→a→d B．線框中有感應(yīng)電流，方向是先d→c→b→a→d后a→b→c→d→a C．受磁場力的作用，線框要發(fā)生轉(zhuǎn)動 D．線框中始終沒有感應(yīng)電流 答案　D 解析　由于線框從兩極間中心上方某處開始下落，根據(jù)對稱性知，下落過程中穿過線框abcd的磁通量始終是零，沒

20、有變化，所以始終沒有感應(yīng)電流，因此不會受磁場力的作用．故選項(xiàng)D正確． 9.某空間出現(xiàn)了如圖8所示的一組閉合電場線，方向從上向下看是順時針的，這可能是(　　) 圖8 A．沿AB方向磁場在迅速減弱 B．沿AB方向磁場在迅速增強(qiáng) C．沿BA方向磁場在迅速增強(qiáng) D．沿BA方向磁場在迅速減弱 答案　AC 10．要使圖9中b線圈中產(chǎn)生圖示方向的電流，可采取的辦法有(　　) 圖9 A．閉合開關(guān)S B．閉合開關(guān)S后，把b靠近a C．閉合開關(guān)S后，把滑動變阻器R的滑片左移 D．閉合開關(guān)S后，把a(bǔ)中鐵芯向左邊抽出 答案　CD 11.如圖10所示，通電直導(dǎo)線L和平行直導(dǎo)線放置的

21、閉合導(dǎo)體框abcd，當(dāng)通電導(dǎo)線L運(yùn)動時，以下說法正確的是 (　　) 圖10 A．當(dāng)導(dǎo)線L向左平移時，導(dǎo)體框abcd中感應(yīng)電流的方向?yàn)閍bcda B．當(dāng)導(dǎo)線L向左平移時，導(dǎo)體框abcd中感應(yīng)電流的方向?yàn)閍dcba C．當(dāng)導(dǎo)線L向右平移時(未到達(dá)ad)，導(dǎo)體框abcd中感應(yīng)電流的方向?yàn)閍bcda D．當(dāng)導(dǎo)線L向右平移時(未到達(dá)ad)，導(dǎo)體框abcd中感應(yīng)電流的方向?yàn)閍dcba 答案　AD 解析　當(dāng)導(dǎo)線L向左平移時，閉合導(dǎo)體框abcd中磁場減弱，磁通量減少，abcd回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場將阻礙原磁通量的減少，由于導(dǎo)線L在導(dǎo)體框abcd中磁場方向垂直紙面向里，所以abcd中感應(yīng)電

22、流的磁場方向應(yīng)為垂直紙面向里，由安培定則可知感應(yīng)電流的方向?yàn)閍bcda，選項(xiàng)A正確；當(dāng)導(dǎo)線L向右平移時(未到達(dá)ad)，閉合導(dǎo)體框abcd中磁場增強(qiáng)，磁通量增加，abcd回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場將阻礙原磁通量的增加，可知感應(yīng)電流的磁場為垂直紙面向外，再由安培定則可知感應(yīng)電流的方向?yàn)閍dcba，選項(xiàng)D正確． 12.如圖11所示，導(dǎo)體棒AB、CD可在水平軌道上自由滑動，當(dāng)導(dǎo)體棒AB向左移動時 (　　) 圖11 A．AB中感應(yīng)電流的方向?yàn)锳到B B．AB中感應(yīng)電流的方向?yàn)锽到A C．CD向左移動 D．CD向右移動 答案　AD 解析　由右手定則可判斷AB中感應(yīng)電流方向?yàn)锳→B，CD中電流方向?yàn)镃→D，由左手定則可判定CD受到向右的安培力作用而向右運(yùn)動． 12