高考物理大一轮复习 第10章 电磁感应 第1讲 电磁感应现象 楞次定律学案 新人教版.docx

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高考物理大一轮复习第10章电磁感应第1讲电磁感应现象楞次定律学案新人教版

第一讲　电磁感应现象　楞次定律

考试内容

要求

高考命题统计

命题规律

2015

2016

2017

卷Ⅰ

卷Ⅱ

卷Ⅰ

卷Ⅱ

卷Ⅲ

卷Ⅰ

卷Ⅱ

卷Ⅲ

电磁感应现象

Ⅰ

高考对本章内容考查命题频率较高，大部分以选择题的形式出题，也有部分是计算题，多以中档以上难度的题目来增加试卷的区分度，考查较多的知识点有：

感应电流的产生条件、方向判定和导体切割磁感线产生感应电动势的计算，同时也会与力学、磁场、能量等知识综合考查及图象问题的考查.

磁通量

Ⅰ

法拉第电磁感应定律

Ⅱ

T15

6分

T24

14分

T20

6分

T25

20分

T21

6分

楞次定律

Ⅰ

T15

6分

自感、涡流

Ⅰ

T19

6分

T18

6分

一

电磁感应现象

1．磁通量

（1）概念

在磁感应强度为B的匀强磁场中，与磁场方向垂直的面积S与B的乘积．

（2）公式

Φ＝BS.

（3）单位

1Wb＝1_T·m2.

（4）公式的适用条件

①匀强磁场；

②磁感线的方向与平面垂直，即B⊥S.

2．电磁感应现象

（1）电磁感应现象

当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，电路中有感应电流产生的现象．

（2）产生感应电流的条件

①条件：

穿过闭合电路的磁通量发生变化.

②特例：

闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动．

（3）产生电磁感应现象的实质

电磁感应现象的实质是产生感应电动势，如果回路闭合则产生感应电流；如果回路不闭合，则只有感应电动势，而无感应电流.

（4）图中能产生感应电流的是________.

提示：

B

二

楞次定律的理解及应用

1．内容：

感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化．

2．适用情况：

所有电磁感应现象．

3．对楞次定律中“阻碍”的理解

4．对照教材实验：

如图A和B都是很轻的铅环，A是闭合的，B是断开的．试分析用磁铁的任一极去接近或远离两环时，会发生什么现象？

提示：

当磁铁接近或远离A环时，A环将远离或靠近磁铁，磁铁接近或远离B环时，B环不动．

5．右手定则

（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．

（2）适用情况：

导体切割磁感线产生感应电流．

1．判断正误

（1）线框不闭合时，即使穿过线框的磁通量发生变化，线框中也没有感应电流产生．（　　）

（2）当导体切割磁感线时，一定产生感应电动势．（　　）

（3）回路不闭合，穿过回路的磁通量变化时，也会产生“阻碍”作用．（　　）

（4）感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁场的磁通量变化．（　　）

（5）感应电流的方向可能与B的方向平行，但一定与v的方向垂直．（　　）

答案：

（1）√　

（2）√　（3）×　（4）√　（5）×

2．下列实验现象，属于电磁感应现象的是（　　）

答案：

C

3．（人教版选修3－2P9第7题改编）如图所示，固定于水平面上的金属架abcd处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动．t＝0时，磁感应强度为B＝0，此时MN到达的位置恰好使MbcN构成一个边长为l的正方形．为使MN棒中不产生感应电流，从t＝0开始，磁感应强度B随时间t变化的示意图为（　　）

答案：

C

4．（人教版选修3－2P7第1题改编）如图所示的匀强磁场中有一个矩形闭合导线框．在下列四种情况下，线框中会产生感应电流的是（　　）

A．如图甲所示，保持线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中左右运动

B．如图乙所示，保持线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中上下运动

C．如图丙表示，线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线AB转动

D．如图丁所示，线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线CD转动

答案：

C

考点一

电磁感应现象的判断

判断感应电流有无的程序

1．（2014·全国卷Ⅰ）在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能观察到感应电流的是（　　）

A．将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路，然后观察电流表的变化

B．在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，然后观察电流表的变化

C．将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接，往线圈中插入条形磁铁后，再到相邻房间去观察电流表的变化

D．绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，观察电流表的变化

解析：

选D　只形成闭合回路，回路中的磁通量不变化，不会产生感应电流，选项A、B、C错误；给线圈通电或断电瞬间，通过闭合回路的磁通量变化，会产生感应电流，能观察到电流表示数的变化，选项D正确．

2．现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关按如图所示连接．下列说法中正确的是（　　）

A．开关闭合后，线圈A插入或拔出线圈B都会引起电流计指针偏转

B．线圈A插入线圈B中后，开关闭合和断开的瞬间电流计指针均不会偏转

C．开关闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑动，会使电流计指针静止在中央零刻度

D．开关闭合后，只有滑动变阻器的滑片P加速滑动，电流计指针才能偏转

解析：

选A　开关闭合后，线圈A插入或拔出线圈B都会引起穿过线圈B的磁通量的变化，从而使电流计指针偏转，选项A正确；线圈A插入线圈B中后，开关闭合和断开的瞬间，线圈B的磁通量会发生变化，电流计指针会偏转，选项B错误；开关闭合后，滑动变阻器的滑片P无论匀速滑动还是加速滑动，都会导致线圈A的电流变化，使线圈B的磁通量变化，电流计指针都会发生偏转，选项C、D错误.

考点二

楞次定律的理解和应用

判断感应电流方向的“三步走”

（2017·全国卷Ⅲ）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突然向右运动，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中沿顺时针方向，T中沿顺时针方向

C．PQRS中沿逆时针方向，T中沿逆时针方向

D．PQRS中沿逆时针方向，T中沿顺时针方向

解析：

选D　金属杆PQ突然向右运动，在运动开始的瞬间，闭合回路PQRS中磁场方向垂直纸面向里，磁通量增大，由楞次定律可判断，闭合回路PQRS中感应电流产生的磁场垂直纸面向外，由安培定则可判断感应电流方向为逆时针；由于闭合回路PQRS中感应电流产生的磁场方向垂直纸面向外，与原磁场方向相反，则T中磁通量减小，由楞次定律可判断，T中感应电流产生的磁场方向垂直纸面向里，由安培定则可知T中感应电流方向为顺时针，选项D正确．

楞次定律推论的应用技巧

（1）线圈（回路）中磁通量变化时，阻碍原磁通量的变化——应用“增反减同”的规律；

（2）导体与磁体间有相对运动时，阻碍相对运动——应用“来拒去留”的规律；

（3）当回路可以形变时，感应电流可使线圈面积有扩大或缩小的趋势——应用“增缩减扩”的规律；

（4）自感现象中，感应电动势阻碍原电流的变化——应用“增反减同”的规律．

（2016·上海卷）（多选）如图（a），螺线管内有平行于轴线的外加匀强磁场，以图中箭头所示方向为其正方向．螺线管与导线框abcd相连，导线框内有一小金属圆环L，圆环与导线框在同一平面内．当螺线管内的磁感应强度B随时间按图（b）所示规律变化时（　　）

A．在t1～t2时间内，L有收缩趋势

B．在t2～t3时间内，L有扩张趋势

C．在t2～t3时间内，L内有逆时针方向的感应电流

D．在t3～t4时间内，L内有顺时针方向的感应电流

解析：

选AD　据题意，在t1～t2时间内，外加磁场磁感应强度增加且斜率在增加，则在导线框中产生沿顺时针方向增加的电流，该电流激发出增加的磁场，该磁场通过圆环，在圆环内产生感应电流，根据结论“增缩减扩”可以判定圆环有收缩趋势，故选项A正确；在t2～t3时间内，外加磁场均匀变化，在导线框中产生稳定电流，该电流激发出稳定磁场，该磁场通过圆环时，圆环中没有感应电流，故选项B、C错误；在t3～t4时间内，外加磁场向下减小，且斜率也减小，在导线框中产生沿顺时针方向减小的电流，该电流激发出向内减小的磁场，故圆环内产生顺时针方向电流，选项D正确．

3．（2018·湖北襄阳联考）（多选）如图所示，线圈A、B同心置于光滑水平桌面上，线圈A中通有逐渐增大的逆时针方向的电流，则（　　）

A．线圈B将顺时针转动起来

B．线圈B中有顺时针方向的电流

C．线圈B将有沿半径方向扩张的趋势

D．线圈B对桌面的压力将增大

解析：

选BC　方法一：

画出A中电流产生的磁场，由于A中电流增大，故穿过B的合磁通量垂直纸面向外且增大；由楞次定律可知B中感应电流的磁场方向垂直纸面向里，最后由安培定则可判断B中感应电流的方向是顺时针，B正确；由左手定则判断B所受安培力方向沿半径向外，有扩张的趋势，但不会转动．A错误、C正确．因安培力沿水平方向，B环对桌面的压力不变，D错误．

方法二：

当线圈A中通有逐渐增大的逆时针方向的电流时，穿过线圈B的磁通量竖直向上且增大，根据楞次定律，线圈B产生顺时针方向的电流；根据楞次定律的另一种表述，线圈B有扩张的趋势，阻碍磁通量的增加，故B、C正确，A错误．线圈B受到的安培力在水平方向上，线圈B对桌面的压力将不变，故D错误．

4．（2017·江苏南通一模）（多选）如图所示，铝质的圆筒形管竖直立在水平桌面上，一条形磁铁从铝管的正上方由静止开始下落，然后从管内下落到水平桌面上．已知磁铁下落过程中不与管壁接触，不计空气阻力，下列判断正确的是（　　）

A．磁铁在整个下落过程中做自由落体运动

B．磁铁在管内下落过程中机械能守恒

C．磁铁在管内下落过程中，铝管对桌面的压力大于铝管的重力

D．磁铁在下落过程中动能的增加量小于其重力势能的减少量

解析：

选CD　磁铁下落过程中受到阻碍作用，故机械能不守恒，A、B错误；由楞次定律可知磁铁对铝管有排斥力，铝管对桌面的压力大于重力，C正确；由动能定理知D正确.

考点三

“三定则、一定律”的综合应用

基本现象

应用的定则或定律

运动电荷、电流产生磁场

安培定则

磁场对运动电荷、电流的作用力

左手定则

电磁

感应

部分导体做切割磁感线运动

右手定则

闭合回路磁通量变化

楞次定律

（1）右手定则与左手定则的区别：

“因电而动”——用左手定则，“因动而电”——用右手定则．

（2）安培定则与楞次定律的区别：

“因电生磁”——用安培定则．

“因磁生电”——用楞次定律（或右手定则）．

（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

解析：

选BC　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中的感应电流由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中电流为Q→P且减小

向右减速运动；若L2中磁场方向向下增强

PQ中电流为P→Q且增大

向左加速运动．

“三定则、一定律”的应用技巧

2个条件：

感应电流产生的条件

2种方法：

判断感应电流方向

2个原则：

（1）无论是“安培力”还是“洛伦兹力”，只要是“力”都用左手判断；

（2）“电生磁”或“磁生电”均用右手判断.

5．（多选）如图所示匚形线架ABCD上有一根可以无摩擦滑动的导线ab，左侧有通电导线MN，电流方向由N到M，若将线框置于匀强磁场中，则（　　）

A．ab边向右运动时，导线MN与AB边相互吸引

B．ab边向左运动时，导线MN与AB边相互吸引

C．ab边向左运动时，导线MN与AB边相互排斥

D．ab边向右运动时，导线MN与AB边相互排斥

解析：

选BD　ab边向右运动时，根据右手定则可得，ab中的感应电流的方向从b流向a，AB中的电流从A流向B，方向向下，与导线MN中的电流的方向相反，所以导线MN与AB边相互排斥，A错误，D正确；ab边向左运动时，根据右手定则可得，ab中的感应电流的方向从a流向b，AB中的电流从B流向A，方向向上，与导线MN中的电流的方向相同，所以导线MN与AB边相互吸引，故B正确，C错误．

6．如图所示，金属棒ab、金属导轨和螺线管组成闭合回路，金属棒ab在匀强磁场B中沿导轨向右运动，则（　　）

A．ab棒不受安培力作用

B．ab棒所受安培力的方向向右

C．ab棒向右运动速度v越大，所受安培力越大

D．螺线管产生的磁场，A端为N极

解析：

选C　金属棒ab沿导轨向右运动时，安培力方向向左，以“阻碍”其运动，选项A、B错误；金属棒ab沿导轨向右运动时，感应电动势E＝Blv，感应电流I＝

，安培力F＝BIl＝

，可见，选项C正确；根据右手定则可知，流过金属棒ab的感应电流的方向是从b流向a，所以流过螺线管的电流方向是从A端到达B端，根据右手螺旋定则可知，螺线管的A端为S极，选项D错误．