沪教版（2019）高二物理选择性必修第二册第4讲 感应电流方向的判断（楞次定律）学案

感应电流方向的判断（楞次定律）
通过对本节课的学习，你能够：
掌握判断感应电流方向的规律——楞次定律
理解楞次定律中“阻碍”作用的多种含义
学习用右手定则判断感应电流方向
【知识导图】
复习回顾：闭合电路中产生感应电流的条件？
只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流。
问题1：指针为什么会向左右两边转？产生两种不同方向的感应电流。怎样才能判断感应电流的方向呢？
这节课我们就来学习感应电流方向的判断方法——楞次定律。
1．楞次定律
（1）内容：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。
（2）适用情况：所有的电磁感应现象。
（1）阻碍原磁通量的变化——“增反减同”
（2）阻碍相对运动——“来拒去留”
（3）使线圈面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”
（4）阻碍原电流的变化（自感现象）——“增反减同”
（1）内容：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.
适用情况：导体切割磁感线产生感应电流。
【题干】一矩形线框abcd与长直通电导线处于同一平面内，ad边与导线平行，如图所示。当线框在此平面内向右运动到导线的右边的过程中，线框内感应电流的方向为(　　)
A．一直沿顺时针方向
B．一直沿逆时针方向
C．先沿顺时针方向，再沿逆时针方向
D．先沿顺时针方向，再沿逆时针方向，最后沿顺时针方向
【答案】D
【解析】根据“来拒去留”“同向吸引异向排斥”“近大远小”等规律可得，电流方向依次为b→c、c→b、a→d、d→a，即先顺时针，再逆时针，最后顺时针，故D正确。
【题干】两个闭合的金属环，穿在一根光滑的绝缘杆上，如图所示，当条形磁铁的S极自右向左插向圆环时，环的运动情况是(　　)
A．两环同时向左移动，间距增大
B．两环同时向左移动，间距变小
C．两环同时向右移动，间距变小
D．两环同时向左移动，间距不变
【答案】B
【解析】当磁铁的S极靠近时，穿过两圆环的磁通量变大，由楞次定律可得两圆环的感应电流方向都是顺时针方向(从右向左看)，根据左手定则可知两圆环受到磁铁向左的安培力，远离磁铁，即向左移．由于两圆环的电流方向相同，所以两圆环相互吸引，即相互合拢，间距变小，故B项正确，A、C、D项错误．
【题干】（2020·新课标Ⅲ卷）如图，水平放置的圆柱形光滑玻璃棒左边绕有一线圈，右边套有一金属圆环。圆环初始时静止。将图中开关S由断开状态拨至连接状态，电路接通的瞬间，可观察到（
）
A．拨至M端或N端，圆环都向左运动
B．拨至M端或N端，圆环都向右运动
C．拨至M端时圆环向左运动，拨至N端时向右运动
D．拨至M端时圆环向右运动，拨至N端时向左运动
【答案】B
【解析】无论开关S拨至哪一端，当把电路接通一瞬间，左边线圈中的电流从无到有，电流在线圈轴线上的磁场从无到有，从而引起穿过圆环的磁通量突然增大，根据楞次定律（增反减同），右边圆环中产生了与左边线圈中方向相反的电流，异向电流相互排斥，故选B。
【题干】（2020·江苏卷）如图所示，两匀强磁场的磁感应强度B1和B2大小相等、方向相反。金属圆环的直径与两磁场的边界重合。下列变化会在环中产生顺时针方向感应电流的是（　　）
A．同时增大B1减小B2
B．同时减小B1增大B2
C．同时以相同的变化率增大B1和B2
D．同时以相同的变化率减小B1和B2
【答案】B
【解析】AB．产生顺时针方向的感应电流则感应磁场的方向垂直纸面向里。由楞次定律可知，圆环中的净磁通量变化为向里磁通量减少或者向外的磁通量增多，A错误，B正确。
CD．同时以相同的变化率增大B1和B2，或同时以相同的变化率较小B1和B2，两个磁场的磁通量总保持大小相同，所以总磁通量为0，不会产生感应电流，CD
错误。故选B。
【题干】电阻R、电容C与一线圈连成闭合回路,条形磁铁静止于线圈的正上方,N极朝下,如图所示。现使磁铁开始自由下落,在N极接近线圈上端的过程中,流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是(　　)
A.从a到b,上极板带正电
B.从a到b,下极板带正电
C.从b到a,上极板带正电
D.从b到a,下极板带正电
【答案】D
【解析】穿过线圈的磁场方向向下,磁铁接近时,线圈中磁通量增加,由楞次定律知,产生感应电流的磁场方向向上,由安培定则可知,流过R的电流方向是从b到a,b电势高于a,故电容器下极板带正电,选项D正确。
【题干】如图所示,平行导体滑轨MM'、NN'放置于同一水平面上,固定在竖直向下的匀强磁场中,导体棒AB、CD横放在滑轨上且静止,形成一个闭合电路.当AB向右滑动的瞬间,
电路中感应电流的方向及CD受到的安培力方向分别为
(　　)
A.电流方向沿ABCD,安培力方向向右
B.电流方向沿ABCD,安培力方向向左
C.电流方向沿ADCB,安培力方向向右
D.电流方向沿ADCB,安培力方向向左
【答案】C　
【解析】由右手定则可判断,AB中感应电流方向为B→A,则CD中电流方向为D→C,由左手定则可判断,CD受到向右的安培力,选项C正确.
1.如图表示闭合电路中的一部分导体ab在磁场中做切割磁感线运动的情景，其中能产生由a到b的感应电流的是(　　)
2.如图所示,在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中,有一质量为m、阻值为R的闭合矩形金属线框abcd用绝缘轻质细杆悬挂在O点,并可绕O点摆动.金属线框从右侧某一位置由静止开始释放,在摆动到左侧最高点的过程中,细杆和金属线框始终处于同一平面内,且垂直于纸面,则线框中感应电流的方向
(　　)
A.一直是a→b→c→d→a
B.一直是d→c→b→a→d
C.先是d→c→b→a→d,后是a→b→c→d→a
D.先是a→b→c→d→a,后是d→c→b→a→d
3.如图所示,闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁,磁铁的N极向下但未插入线圈内部.当磁铁向下运动时
(　　)
A.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同,磁铁与线圈相互吸引
B.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同,磁铁与线圈相互排斥
C.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反,磁铁与线圈相互吸引
D.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反,磁铁与线圈相互排斥
如图所示，一个N极朝下的条形磁铁竖直下落，恰能穿过水平放置的固定矩形导线框，则(　　)
A．磁铁经过位置①时，线框中感应电流沿abcd方向；经过位置②时，沿adcb方向
B．磁铁经过位置①时，线框中感应电流沿adcb方向；经过位置②时，沿abcd方向
C．磁铁经过位置①和②时，线框中的感应电流都沿abcd方向
D．磁铁经过位置①和②时，线框中感应电流都沿adcb方向
5.(多选)如图所示，两同心圆环A、B置于同一水平面上，其中B为均匀带负电绝缘环，A为导体环。当B绕轴心顺时针转动且转速增大时，下列说法正确的是(　　)
A．A中产生逆时针方向的感应电流
B．A中产生顺时针方向的感应电流
C．A具有收缩的趋势
D．A具有扩展的趋势
如图所示，A为水平放置的胶木圆盘，在其侧面均匀分布着负电荷，在A的正上方用绝缘丝线悬挂一个金属圆环B，使B的环面水平且与圆盘面平行，其轴线与胶木盘A的轴线OO′重合。现使胶木盘A由静止开始绕其轴线OO′按箭头所示方向加速转动，则(　　)
A．金属环B的面积有扩大的趋势，丝线受到的拉力增大
B．金属环B的面积有缩小的趋势，丝线受到的拉力减小
C．金属环B的面积有扩大的趋势，丝线受到的拉力减小
D．金属环B的面积有缩小的趋势，丝线受到的拉力增大
2.（多选）如图所示，金属导轨上的导体棒ab在匀强磁场中沿导轨做下列哪种运动时，铜制线圈c中将有感应电流产生且被螺线管吸引(　　)
A．向右做匀速运动
B．向左做减速运动
C．向右做减速运动
D．向右做加速运动
3.（多选）如图所示，在匀强磁场中放有平行金属导轨，它与大线圈M相连接，要使小导线圈N获得顺时针方向的感应电流，则放在金属导轨上的金属棒ab的运动情况是(两线圈共面放置)(　　)
A．向右匀速运动
B．向左加速运动
C．向右减速运动
D．向右加速运动
4.(多选)
如图所示，固定的光滑金属导轨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，一条形磁铁从高处下落接近回路时(　　)
A．P、Q将相互靠拢
B．P、Q将相互远离
C．磁铁的加速度仍为g
D．磁铁的加速度小于g
5．(多选)如图所示装置中，cd杆原来静止。当ab杆做如下哪些运动时，cd杆将向右移动(　　)
A．向右匀速运动
B．向右加速运动
C．向左加速运动
D．向左减速运动
1．（2018·新课标I卷）（多选）如图，两个线圈绕在同一根铁芯上，其中一线圈通过开关与电源连接，另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路。将一小磁针悬挂在直导线正上方，开关未闭合时小磁针处于静止状态。下列说法正确的是
A．开关闭合后的瞬间，小磁针的N极垂直纸面向里的方向转动
B．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向
C．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向外的方向
D．开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，小磁针的N极垂直纸面向外的方向转动
2．（多选）如图所示，空间存在两个磁场，磁感应强度大小均为B，方向相反且垂直纸面，MN、PQ为其边界，OO′为其对称轴.一导线折成边长为L的正方形闭合回路abcd，回路在纸面内以恒定速度v0向右运动，当运动到关于OO′对称的位置时(　
　)
A.穿过回路的磁通量为零
B.回路中感应电动势大小为BLv0
C.回路中感应电流的方向为顺时针方向
D.回路中ab边与cd边所受安培力方向相同
3.(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的左边有一闭合电路。当PQ在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
4.如图所示，一个闭合三角形导线框位于竖直平面内，其下方固定一根与线框所在的竖直平面平行且很靠近(但不重叠)的水平直导线，导线中通以图示方向的恒定电流。线框从实线位置由静止释放，在其后的运动过程中(　　)
A．线框中的磁通量为零时其感应电流也为零
B．线框中感应电流方向为先顺时针后逆时针
C．线框受到安培力的合力方向竖直向上
D．线框减少的重力势能全部转化为电能
5.如图所示，在一固定水平放置的闭合导体圆环正上方，有一条形磁铁从静止开始下落，下落过程中始终保持竖直方向，起始高度为h，最后落在水平地面上。若不计空气阻力，重力加速度取g，下列说法中正确的是(　　)
A．磁铁下落的整个过程中，圆环中的感应电流方向始终为顺时针方向(俯视圆环)
B．磁铁在整个下落过程中，圆环受到它的作用力总是竖直向下的
C．磁铁在整个下落过程中，它的机械能不变
D．磁铁落地时的速率一定等于
通过本节课的学习，主要讲解了以下几个问题：
应用楞次定律判断感应电流方向的一般步骤
?1?确定原磁场方向.
?2?明确闭合回路中磁通量变化的情况.
?3?应用楞次定律的“增反减同”，确定感应电流的磁场的方向.
?4?应用安培定则，确定感应电流的方向.
应用楞次定律的步骤可概括为：一原二变三感四螺旋.
1.如图所示，一个有界匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外。一个矩形闭合导线框abcd，沿纸面由位置1(左)匀速运动到位置2(右)。则(　　)
A.导线框进入磁场时，感应电流方向：a→b→c→d→a
B.导线框离开磁场时，感应电流方向a→d→c→b→a
C.导线框离开磁场时，受到的安培力方向水平向右
D.导线框进入磁场时，受到的安培力方向水平向左
2.(多选)两根相互平行的金属导轨水平放置于如图所示的匀强磁场中，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，下列说法正确的是(　　)
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的作用力向左
D.磁场对导体棒AB的作用力向左
3.(2019·全国Ⅲ卷，14)楞次定律是下列哪个定律在电磁感应现象中的具体体现(　　)
A.电阻定律
B.库仑定律
C.欧姆定律
D.能量守恒定律
4.如图所示，质量为m的铜质闭合线圈静置于粗糙水平桌面上。当一个竖直放置的条形磁铁贴近线圈，沿线圈中线由左至右从线圈正上方等高、匀速经过时，线圈始终保持不动。则关于线圈在此过程中受到的支持力FN和摩擦力Ff的情况，以下判断正确的是(　　)
A.FN先大于mg，后小于mg
B.FN一直大于mg
C.Ff先向左，后向右
D.线圈中的电流方向始终不变
1.（多选）如图所示，螺线管B置于闭合金属圆环A的轴线上，当B中通过的电流I减小时(　　)
A．环A有缩小的趋势
B．环A有扩张的趋势
C．螺线管B有缩短的趋势
D．螺线管B有伸长的趋势
2．如图甲所示，长直导线与闭合金属线框位于同一平面内，长直导线中的电流i随时间t的变化关系如图乙所示．在0～时间内，直导线中电流向上，则在～T时间内，线框中感应电流的方向与所受安培力的合力方向分别是(　　)
A．顺时针，向左
B．逆时针，向右
C．顺时针，向右
D．逆时针，向左
3.如图所示，匀强磁场垂直圆形线圈指向纸内，a、b、c、d为圆形线圈上等距离的四点，现用外力在上述四点将线圈拉成正方形，且线圈仍处在原先所在平面内，则在线圈发生形变的过程中(　　)
A．线圈中将产生abcda方向的感应电流
B．线圈中将产生adcba方向的感应电流
C．线圈中感应电流方向无法判断
D．线圈中无感应电流
4．如图所示，Ⅰ和Ⅱ是一对异名磁极，ab为放在其间的金属棒．ab和cd用导线连成一个闭合回路．当ab棒向右运动时，cd金属棒受到向下的安培力．下列说法正确的是(　　)
A．由此可知d端电势高于c端电势
B．由此可知Ⅰ是S极
C．由此可知Ⅰ是N极
D．当cd棒向下运动时，ab导线受到向左的安培力
5.如图所示，一个金属圆环水平放置在竖直向上的匀强磁场中，若要使圆环中产生如箭头所示方向的瞬时感应电流，下列方法可行的是(　　)
A.使匀强磁场的磁感应强度均匀增大
B.使圆环绕水平轴ab如图转动30°
C.使圆环绕水平轴cd如图转动30°
D.保持圆环水平并使其绕过圆心的竖直轴转动
1.为了测量列车运行的速度和加速度的大小，可采用如图甲所示的装置，它由一块安装在列车车头底部的强磁体和埋设在轨道地面的一组线圈及电流测量记录仪组成(测量记录仪未画出)。当列车经过线圈上方时，线圈中产生的电流被记录下来，P、Q为接测量仪器的端口。若俯视轨道平面磁场垂直地面向下(如图乙)，则在列车经过测量线圈的过程中，流经线圈的电流方向(　　)
A.始终沿逆时针方向
B.先沿逆时针，再沿顺时针方向
C.先沿顺时针，再沿逆时针方向
D.始终沿顺时针方向
2.(多选)现代科学研究中常要用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。如图所示，上面为侧视图，上、下为电磁铁的两个磁极，电磁铁线圈中电流的大小可以变化；下面为磁极之间真空室的俯视图。现有一电子在真空室中做圆周运动，从上往下看电子沿逆时针方向做加速运动。则下列判断正确的是(　　)
A.通入螺线管的电流在增强
B.通入螺线管的电流在减弱
C.电子在轨道中做圆周运动的向心力是电场力
D.电子在轨道中加速的驱动力是电场力
3.如图所示，左侧闭合电路中的电流大小为I1，ab为一段长直导线；右侧平行金属导轨的左端连接有与ab平行的长直导线cd，在远离cd导线的右侧空间存在与导轨平面垂直的匀强磁场，在磁场区域放置垂直于导轨且与导轨接触良好的导体棒MN，当导体棒沿导轨匀速运动时，可在cd上产生大小为I2的感应电流。已知I1＞I2，不计匀强磁场对导线ab和cd的作用，用f1和f2分别表示导线cd对ab的安培力大小和ab对cd的安培力大小。下列说法中正确的是(　　)
A.若MN向左运动，则ab与cd两导线相互吸引，f1＝f2
B.若MN向右运动，则ab与cd两导线相互吸引，f1＝f2
C.若MN向左运动，则ab与cd两导线相互吸引，f1＞f2
D.若MN向右运动，则ab与cd两导线相互吸引，f1＞f2
4.
(多选)如图所示，在直线电流附近有一根金属棒ab，当金属棒以b端为圆心，以ab为半径，在过导线的平面内匀速旋转到达图中的位置时(　　)
a端聚积电子
b端聚积电子
金属棒内电场强度等于零
D．棒ab两端的电势φa>φb
5.如图所示，一通电螺线管b放在闭合金属线圈a内，螺线管的中心轴线恰和线圈的一条直径MN重合．要使线圈a中产生感应电流，可采用的方法有(　　)
A．使通电螺线管中的电流发生变化
B．使螺线管绕垂直于线圈平面且过线圈圆心的轴转动
C．使线圈a以MN为轴转动
D．使线圈绕垂直于MN的直径转动