人教版 (2019)选择性必修 第二册楞次定律导学案

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1．楞次定律中“阻碍”的含义可以推广为：感应电流的效果总是阻碍引起感应电流的原因，列表说明如下：
说明：以上五种情况“殊途同归”，实质上都是以不同的方式阻碍磁通量的变化。
2．“三定则—定律”的综合应用
（1）“三个定则”“一个定律”的比较
（2）相互联系
①应用楞次定律时，一般要用到安培定则。
②研究感应电流受到的安培力时，一般先用右手定则确定电流方向，再用左手定则确定安培力的方向，有时也可以直接应用楞次定律的推论确定。
二．典例精讲
1．“增反减同”的应用
例题1 （2025·河南信阳·联考题）安培曾做过如图所示的实验：把绝缘导线绕制成线圈，在线圈内部悬挂一个用薄铜片做成的圆环，圆环所在平面与线圈轴线垂直，取一条形磁铁置于铜环的右侧，条形磁铁的右端为N极。闭合开关，电路稳定后，发现铜环静止不动，安培由此错失发现电磁感应现象的机会。实际上，在电路闭合的瞬间（ ）
A．从右侧看，铜环中有逆时针的感应电流
B．从右侧看，铜环中有顺时针的感应电流
C．铜环仍保持不动
D．铜环会远离磁铁
【答案】A
【解析】AB、根据楞次定律，当接通开关瞬间，导致穿过线圈的磁通量向左增大，则从右侧看，线圈的感应电流为逆时针方向，故A正确，B错误；
CD、当线圈中有逆时针方向的电流时，根据右手螺旋定则可知感应电流产生的磁场的方向向右，铜环会靠近磁铁，故CD错误。故选：A。
2．“来拒去留”的应用
例题2 （2025·内蒙古·联考题）如图所示，光滑固定金属导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放置在导轨上，形成一个闭合回路，当一条形磁铁从高处下落接近回路时（重力加速度为g）（ ）
A．P、Q会互相靠拢
B．磁铁下落的加速度大于g
C．磁铁的动能的增加量等于其势能的减少量
D．P、Q会互相远离
【答案】A
【解析】AD．当一条形磁铁从高处下落接近回路时，穿过回路的磁通量增大，根据楞次定律可知，P、Q会互相靠拢阻碍磁通量的增大，故A正确，D错误；
B．根据楞次定律可知，回路产生的感应磁场会阻碍磁铁的下落，则磁铁下落的加速度小于g，故B错误；
C．磁铁的重力势能转化为系统的动能和因焦耳热产生的内能，故磁铁的动能的增加量小于其势能的减少量，故C错误。故选A。
3．“增缩减扩”的应用
例题3 （多选）（2025·湖北武汉·联考题）如图甲所示，圆形线圈P静止在水平桌面上，其正上方固定一螺线管Q，P和Q共轴，Q中的电流i随时间t变化的规律如图乙所示，取甲图中电流方向为正方向，P所受的重力为G，桌面对P的支持力为FN，则（ ）
A．在t1时刻，FN＞G，P有收缩的趋势
B．在t2时刻，FN＝G，穿过P的磁通量不变
C．在t3时刻，FN＝G，P中有感应电流
D．在t4时刻，FN＞G，P有收缩的趋势
【答案】ABC
【解析】A．当螺线管中电流增大时，其形成的磁场不断增强，因此线圈P中的磁通量增大，根据楞次定律可知线圈P将阻碍其磁通量的增大，故线圈有远离和面积收缩的趋势，即FN＞G，P有收缩的趋势，故A正确；
B．当螺线管中电流不变时，其形成磁场不变，线圈P中的磁通量不变，因此线圈P中无感应电流产生，则t2时刻FN＝G，故B正确；
C．t3时刻螺线管中电流为零，但是线圈P中磁通量是变化的，因此此时线圈P中有感应电流，但此时刻二者之间没有相互作用力，即FN＝G，故C正确；
D．当螺线管中电流不变时，其形成的磁场不变，线圈P中的磁通量不变，因此磁铁线圈中无感应电流产生，故t4时刻FN＝G，此时P没有收缩的趋势，故D错误。
故选ABC。
4．“三定则—定律”的综合应用
例题4 （多选）如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，MN的左边有一如图所示的闭合电路，当PQ在一外力的作用下运动时，MN向右运动，则PQ所做的运动可能是（ ）
A．向右加速运动B．向左加速运动
C．向右减速运动D．向左减速运动
【答案】BC
【解析】MN向右运动，说明MN受到向右的安培力，因为ab在MN处的磁场垂直纸面向里MN中的感应电流方向为M→N L1中感应电流的磁场方向向上。若L2中磁场方向向上减弱PQ中电流方向为Q→P且减小PQ向右减速运动；若L2中磁场方向向下增强PQ中电流方向为P→Q且增大PQ向左加速运动。故选BC。
三．跟踪训练
1．（2024·北京·历年真题）如图所示，线圈M和线圈P绕在同一个铁芯上，下列说法正确的是（ ）
A．闭合开关瞬间，线圈M和线圈P相互吸引
B．闭合开关，达到稳定后，电流表的示数为0
C．断开开关瞬间，流过电流表的电流方向由a到b
D．断开开关瞬间，线圈P中感应电流的磁场方向向左
【答案】B
【解析】A．闭合开关瞬间，由楞次定律可知，线圈P中感应电流的磁场与线圈M中电流的磁场方向相反，二者相互排斥，故A错误；
B．闭合开关，达到稳定后，通过线圈P的磁通量保持不变，感应电流为零，电流表的示数为零，故B正确；
CD．断开开关瞬间，通过线圈P的磁场方向向右，磁通量减小，由楞次定律可知感应电流的磁场方向向右，因此流过电流表的感应电流方向由b到a，故CD错误。
故选B。
2．（2024·浙江·模拟题）《大众科学》月刊网站报道，研究人员发现：一种具有独特属性的新型合金能够将热能直接转化为电能。具体而言，只要略微提高温度，这种合金就会变成强磁性合金，从而使环绕它的线圈中产生电流，其简化模型如图所示。A为圆柱形合金材料（材料产生的磁场类似于条形磁铁），B为线圈，套在圆柱形合金材料上，线圈的半径大于合金材料的半径。现对A进行加热，则（ ）
A．B中将产生逆时针方向的电流B．B中将产生顺时针方向的电流
C．B线圈有收缩的趋势D．B线圈有扩张的趋势
【答案】D
【解析】合金材料加热后，合金材料成为磁体，通过线圈B的磁通量增大，由于线圈B内有两个方向的磁场，由楞次定律可知线圈只有扩张，才能阻碍磁通量的变化，C错误、D正确；由于不知道极性，无法判断感应电流的方向，A、B错误。故选D。
3．（多选）一个长直密绕线圈N放在一个金属圆环M的中心，圆环轴线与线圈轴线重合，如图甲所示。线圈N通有如图乙所示的电流，下列说法正确的是（ ）
A．t＝时刻，圆环有扩张的趋势
B．t＝时刻，圆环有收缩的趋势
C．t＝和t＝时刻，圆环内有相同的感应电流
D．t＝和t＝时刻，圆环内有相同的感应电流
【答案】AD
【解析】由题图可知在t＝时刻，通过线圈N的电流增大，则线圈产生的磁感应强度增大，所以穿过金属圆环M的磁通量增大，对圆环，面积越大，磁通量越小，根据楞次定律可知，圆环有扩张趋势，故A正确，B错误；由图可知，在t＝时刻通过线圈的电流增大，而在t＝时刻通过线圈的电流减小，根据楞次定律可知两时刻圆环内感应电流方向不同，故C错误；由图可知，在t＝和t＝时刻，线圈内电流的变化率是大小相等的，则线圈产生的磁场的变化率也相等，根据法拉第电磁感应定律可知，圆环内的感应电动势大小是相等的，所以感应电流大小也相等，根据楞次定律可知两时刻圆环内感应电流方向也相同，故D正确。故选AD。
4．（多选）（2025·昆明模拟）如图，在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨，导轨平面与磁场垂直。金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS，一个圆环形金属线框T位于回路围成的区域内，线框与导轨共面。现让金属杆PQ突然向左运动，在运动开始的瞬间，关于感应电流的方向，下列说法正确的是（ ）
A．PQRS中沿顺时针方向，T中沿逆时针方向
B．PQRS中沿逆时针方向，T中沿顺时针方向
C．T具有收缩趋势，PQ受到向右的安培力
D．T具有扩张趋势，PQ受到向右的安培力
【关键点拨】PQ切割磁感线，根据右手定则判断感应电流的方向：PQRS产生电流后，会对穿过T的磁通量产生影响，根据楞次定律分析T中的感应电流的变化情况。
【答案】AC
【解析】PQ突然向左运动时，根据右手定则可知，电流方向由P到Q，即闭合回路PQRS中的电流沿顺时针方向，又由安培定则可知，回路PQRS中感应电流产生的磁场方向垂直纸面向里，故穿过环形金属线框T的磁通量将变大，由楞次定律可知，T中将产生沿逆时针方向的感应电流，故A对、B错；穿过环形金属线框T的磁通量变大，由楞次定律的推广可知，T有收缩的趋势，以阻碍磁通量的增大；PQ中有由P到Q的电流，由左手定则可知，PQ受到的安培力向右，故C对、D错。故选AC。
推论
例证
阻碍原磁通量变化——“增反减同”

磁铁靠近，B感、B原反向，二者相斥；
磁铁远离，B感、B原同向，二者相吸
阻碍相对运动——“来拒去留”
使回路面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”
注意：此结论只适用于磁感线单方向穿过回路的情境
P、Q是光滑固定导轨，a、b是可移动金属棒，磁铁下移，回路面积应减小，a、b靠近
B减小，线圈扩张
使闭合线圈远离或靠近磁体——“增离减靠”
当开关S闭合（断开）时，左环向左（右）摆动、右环向右（左）摆动，远离（靠近）通电线圈
阻碍原电流的变化——“增反减同”（即自感现象）
闭合S，B灯先亮，A灯逐渐变亮；再断开S，两灯逐渐熄灭
名称
用途
选用原则
安培定则
判断电流产生的磁场（方向）分布
因电生磁
左手定则
判断通电导线、运动电荷所受磁场力的方向
因电受力
右手定则
判断导体切割磁感线产生的感应电流方向或电源正负极
因动生电
楞次定律
判断因回路磁通量改变而产生的感应电流方向
因磁通量
变化生电