2.1科学探究：感应电流的方向 学案（含答案）

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1、第第 1 1 节节 科学探究：感应电流的方向科学探究：感应电流的方向 核 心 素 养 物理观念 科学探究 科学思维 科学态度与责任 1.通过实验 探究感应电 流的方向， 理解楞次定 律的内涵。 2 理解右手 定则与楞次 定律的关 系；能区别 右手定则和 左手定则。 能分析物理现象， 提出并准确表 述可探究的物理问题， 能进行合 理假设； 能在他人帮助下制订实 验方案， 使用螺线管等器材获得 信息，能将收集的信息填入表 格；能分析表格中的实验信息， 归纳总结， 形成与实验目的相关 的结论；能撰写规范的实验报 告， 在报告中能呈现数据分析过 程及实验结论， 能根据实验中的 问题提出改进措施。 注意

2、提升提出问题能力、 猜想假 设能力及分析论证能力。 1.区分右手 定则、左手 定则及安培 定则，并能 理解应用。 2 能从能量 守恒的角度 来理解楞次 定律。 会应用楞次定律 和右手定则解决 有关问题。 知识点一 探究影响感应电流方向的因素 观图助学 通过初中的学习，我们知道以上两种情况下都能够产生感应电流，不同情况下， 电流计指针偏转的方向不同，表示电流方向不同，试猜想电流的方向与哪些因素 有关？ 1实验探究 将螺线管与电流计组成闭合回路， 分别将条形磁铁的 N 极、 S 极插入、 抽出线圈， 如图所示，记录感应电流方向。 2.实验记录 图号 磁场 方向 穿过螺线管的 磁通量变化 感应电流方

3、 向(俯视) 感应电流的 磁场方向 归纳总结 甲 N 极 插入 向下 增加 逆时针 向上 感应电流的磁 场与原磁场的 方向相反 乙 S 极 插入 向上 增加 顺时针 向下 丙 N 极 拔出 向下 减少 顺时针 向下 感应电流的磁 场与原磁场的 方向相同 丁 S 极 拔出 向上 减少 逆时针 向上 3.实验结论 (1)当穿过线圈的磁通量增加时，感应电流的磁场阻碍磁通量的增加。 (2)当穿过线圈的磁通量减少时，感应电流的磁场阻碍磁通量的减少。 思考判断 (1)感应电流的磁场总是与原磁场方向相反。() (2)当原磁通量减少时，感应电流的磁场阻碍原磁通量的减少。() 知识点二 楞次定律 1内容 感应电

4、流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。 2理解 (1)当磁铁 N 极移近导体线圈上端时，由感应电流激发的磁场使线圈的上端也是 N 极，因为同名磁极相互排斥，所以阻碍磁铁相对线圈向下的运动；而当磁铁 N 极离开导体线圈上端时， 由感应电流激发的磁场使线圈的上端是 S 极， 因为异名 磁极相互吸引，所以阻碍磁铁相对线圈向上的运动。 (2)从能量转化和守恒的角度来看，把磁体移近线圈时，外力要克服磁体和线圈 之间的排斥力做功，使外界其他形式的能量转化为电能；磁体离开线圈时，外力 要克服磁体和线圈之间的引力做功，也使外界其他形式的能量转化为电能。 思考判断 (1)在电磁感应现象中，感应电流的磁场阻

5、止原磁场的变化。() (2)在楞次定律中，阻碍的是磁通量的变化，而不是阻碍磁通量本身。() (3)感应电流的磁场与引起感应电流的磁场方向可能相同，也可能相反。() 知识点三 右手定则 1内容 伸开右手，让拇指与其余四指垂直，且都与手掌处于同一个平面内，让磁感线垂 直穿过手心，使拇指指向导体运动的方向，其余四指所指的方向就是感应电流的 方向。 2适用范围 适用于闭合电路的部分导体切割磁感线产生感应电流的情况。 思考判断 (1)右手定则适用于判定闭合导体回路中的部分导线切割磁感线运动产生感应电 流的方向。() (2)部分导线切割磁感线运动产生感应电流的方向也可以应用楞次定律来判断。 () (3)右

6、手定则用于判断感应电流的方向，其四指的指向为导体运动方向。() 我们可以猜想电流的方向与磁场的方向、导体运动的方向等有关。 做实验时，我们首先要确定电流由正接线柱流入电流计时，电流计指针偏转的方 向，其次要确定螺线管漆包线的绕向，确定电流的方向。 实线表示磁铁的磁感线，虚线表示感应电流磁感线。 感应电流的磁场方向可以由安培定则判断。 楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象中的具体体现。 右手定则可视为楞次定律在导体切割磁感线时特殊情况下的应用。 核心要点 楞次定律的理解与应用 问题探究 如图所示，一根条形磁铁从左向右靠近闭合金属环的过程中(始终在金属环左侧)。 (1)判断闭合金属环中的感应电流的

7、方向(自左向右看)。 (2)磁铁与闭合金属环间存在斥力还是引力？ 答案 (1)逆时针方向 (2)斥力 探究归纳 1因果关系 楞次定律表明感应电流的磁场阻碍产生感应电流的磁场的磁通量的变化， 磁通量 发生变化是原因，产生感应电流是结果，即“结果”阻碍“原因”。 2“阻碍”的理解 3“阻碍”的表现形式 楞次定律中的“阻碍”的作用，正是能的转化和守恒定律的反映，在克服“阻碍” 的过程中，其他形式的能转化为电能，常见的情况有以下三种： (1)阻碍原磁通量的变化(增反减同)； (2)阻碍导体的相对运动(来拒去留)； (3)通过改变线圈面积来“反抗”(增缩减扩)。 经典示例 例 1 (多选)磁场垂直穿过一

8、个圆形线圈，由于磁场的变化，在线圈中产生顺时 针方向的感应电流，如图所示，则以下说法正确的是( ) A若磁场方向垂直线圈向里，则此磁场的磁感应强度是在增强 B若磁场方向垂直线圈向里，则此磁场的磁感应强度是在减弱 C若磁场方向垂直线圈向外，则此磁场的磁感应强度是在增强 D若磁场方向垂直线圈向外，则此磁场的磁感应强度是在减弱 解析 线圈所产生的感应电流方向为顺时针方向， 由安培定则知感应电流的磁场 方向垂直纸面向里，由楞次定律中“增反减同”可知，可能是方向垂直线圈向里 的磁场正在减弱或是方向垂直线圈向外的磁场正在增强，故选项 B、C 正确。 答案 BC 例 2 如图所示，一根条形磁铁自左向右穿过一

9、个闭合螺线管，则电路中( ) A始终有感应电流自 a 向 b 流过电流表 B始终有感应电流自 b 向 a 流过电流表 C先有 ab 方向的感应电流，后有 ba 方向的感应电流 D将不会产生感应电流 解析 当条形磁铁自左向右进入闭合螺线管的过程中， 通过闭合螺线管的原磁场 方向向右，且磁通量在增加，根据楞次定律，螺线管中产生感应电流方向为 a b；当条形磁铁自左向右离开螺线管的过程中，通过闭合螺线管的原磁场方 向向右，且磁通量在减少，根据楞次定律，螺线管中产生感应电流方向为 b a，选项 C 正确。 答案 C 规律总结 应用楞次定律判断感应电流方向的思路 (1)明确研究对象是哪一个闭合电路。 (

10、2)明确原磁场的方向。 (3)判断穿过闭合回路内原磁场的磁通量是增加还是减少。 (4)由楞次定律判断感应电流的磁场方向。 (5)由安培定则判断感应电流的方向。 针对训练 1 如图所示，当磁场的磁感应强度 B 增强时，内、外金属环上的感应 电流的方向应为( ) A内环顺时针，外环逆时针 B外环顺时针，内环逆时针 C内、外环均为顺时针 D内、外环均为逆时针 解析 当磁场增强时，穿过闭合回路的磁通量增加，根据楞次定律，感应电流的 磁场方向必然与正在增强的磁场方向相反，即垂直纸面向外，再应用安培定则可 得，回路中的感应电流方向为：外环逆时针，内环顺时针，选项 A 正确。 答案 A 核心要点 右手定则的

11、应用 问题探究 如图所示，导体棒 ab 向右做切割磁感线运动。 (1)用楞次定律判断导体棒 ab 中感应电流的方向； (2)用右手定则判断导体棒 ab 中感应电流的方向； (3)两种方法判断的结果是否一致？ 答案 (1)导体棒中感应电流的方向为 b 到 a (2)导体棒中感应电流的方向为 b 到 a (3)一致 探究归纳 1右手定则和楞次定律实质是等效的，但在判断闭合电路的部分导体切割磁感 线产生感应电流方向时右手定则较为方便。 2楞次定律与右手定则的区别及联系 楞次定律 右手定则 区 别 研究 对象 整个闭合回路 闭合回路的一部分导体 适用 范围 各种电磁感应现象 只适用于导体在磁场中做 切

12、割磁感线运动的情况 应用 用于磁通量变化而产生的电磁感用于导体切割磁感线产生 应现象较方便 的电磁感应现象较方便 联系 右手定则是楞次定律的特例 经典示例 例 3 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，导体棒 ab 上的感应电流方向为 ab 的是( ) 解析 根据右手定则，在导体棒 ab 上，A 中电流方向为 ab，B、C、D 中电流 方向为 ba，故选项 A 正确。 答案 A 针对训练 2 一个闭合金属线框的两边接有电阻 R1、R2，框上垂直搁置一根金属 棒，棒与框接触良好，整个装置放在匀强磁场中，如图所示。当用外力使 ab 棒 右移时，下列判断中正确的是( )

13、 A穿过线框的磁通量不变，框内没有感应电流 B框内有感应电流，电流方向沿顺时针方向绕行 C框内有感应电流，电流方向沿逆时针方向绕行 D框内有感应电流，左半边逆时针方向绕行，右半边顺时针方向绕行 解析 由右手定则，ab 切割磁感线，导体 ab 中感应电流方向为 ab。金属框左 半部分感应电流为逆时针方向绕行，右半部分感应电流为顺时针方向绕行。故 D 正确。 答案 D 1(楞次定律的理解)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感应电流的磁场总是阻止磁通量的变化 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

14、总是跟原磁场反向，阻碍原磁场的变化 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； 阻碍并不是阻止，只起延缓的作用，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。 答案 A 2(楞次定律的应用)如图所示，一水平放置的矩形线圈 abcd，在细长的磁铁的 N 极附近竖直下落，保持 bc 边在纸外，ad 边在纸内，从图中的位置经过位置 到位置，位置和都很靠近。在这个过程中，绕圈中感应电流( ) A沿 abcd 流动 B

15、沿 dcba 流动 C由到是沿 abcd 流动，由到是沿 dcba 流动 D由到是沿 dcba 流动，由到是沿 abcd 流动 解析 由条形磁铁的磁场可知，线圈在位置时穿过闭合线圈的磁通量为零，线 圈从位置到位置，从下向上穿过线圈的磁通量在减少，根据楞次定律可知感 应电流的方向是 abcd；线圈从位置到位置，从上向下穿过线圈的磁通量在 增加，根据楞次定律可知感应电流的方向仍为 abcd，A 正确，B、C、D 错误。 答案 A 3(右手定则的应用)如图所示，匀强磁场与圆形导体环平面垂直，导体棒 ef 与 环接触良好，当 ef 向右匀速运动时( ) A圆环中磁通量不变，环上无感应电流产生 B整个环

16、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 解析 由右手定则知 ef 上电流方向为 ef，故右侧的电流方向为逆时针，左侧 的电流方向为顺时针，选项 D 正确。 答案 D 4(楞次定律的应用)如图所示，AOC 是光滑的金属导轨，AO 沿竖直方向，OC 沿水平方向，ab 是一根金属棒，与导轨接触良好，它从图示位置由静止开始在 重力作用下运动，运动过程中 b 端始终在 OC 上，a 端始终在 OA 上，直到完全 落在 OC 上，空间存在着匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，则 ab 棒在上述 过程中( ) A感应电流方向是 ba B感应电流方向是 ab C感应电流方向先是 ba，后是 ab D感应电流方向先是 ab，后是 ba 解析 在金属棒向下滑动的过程中， 金属棒与导轨所围成的三角形面积先增大后 减小，三角形 aOb 内的磁通量先增大后减小，由楞次定律可判断选项 C 正确。 答案 C