第1讲 电磁感应现象 楞次定律Word文档格式.docx
《第1讲 电磁感应现象 楞次定律Word文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第1讲 电磁感应现象 楞次定律Word文档格式.docx（18页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
2．公式：
Φ＝BS。
3．单位：
1Wb＝1_T·
m2。
4．标矢性：
磁通量是标量（选填“标量”或“矢量”），但有正负。
知识点二 电磁感应现象
1．电磁感应现象：
当穿过闭合回路的磁通量发生变化时，电路中有电流产生，这种现象称为电磁感应现象。
2．产生感应电流的条件
（1）电路闭合。
（2）磁通量发生变化。
3．实质：
磁通量发生变化时，电路中产生感应电动势，如果电路闭合，则有感应电流；
如果电路不闭合，则只有感应电动势，而无感应电流。
知识点三 楞次定律
1．楞次定律
（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）适用范围：
适用于一切回路中磁通量变化的情况。
2．右手定则
（1）使用方法。
①让磁感线穿入右手手心。
②使大拇指指向导体运动的方向。
③则其余四指指向感应电流的方向。
适用于部分导体切割磁感线的情况。
[诊断自测]
1．如图所示，矩形线框在磁场内做的各种运动中，能够产生感应电流的是（ ）
答案：
B
2.
如图所示，正方形线圈abcd位于纸面内，边长为l，匝数为n，过ab中点和cd中点的连线OO′恰好位于垂直纸面向里的匀强磁场的右边界上，磁感应强度为B，则穿过线圈的磁通量为（ ）
A.
B．
C．Bl2D．nBl2
解析：
穿过线圈的磁通量Φ＝BS＝B·
l2＝
，选项A正确。
A
3．（多选）下列图中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，导体ab上的感应电流方向为b→a的是（ ）
ab棒顺时针转动，运用右手定则：
磁感线穿过手心，拇指指向顺时针方向，则导体ab上的感应电流方向为a→b，故A项错误；
ab向纸外运动，运用右手定则时，磁感线穿过手心，拇指指向纸外，则知导体ab上的感应电流方向为b→a，故B项正确；
穿过回路的磁通量减小，由楞次定律知，回路中感应电流方向由b→a→d→c，则导体ab上的感应电流方向为b→a，故C项正确；
ab棒沿导轨向下运动，由右手定则判断知导体ab上的感应电流方向为b→a，故D项正确。
BCD
4．（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
两个导体棒与两根金属导轨构成闭合回路，当AB向右运动时，回路中磁通量增加，结合安培定则判断回路中感应电流的方向是B→A→C→D→B。
再根据左手定则，可判断出磁场对CD的作用力向右，对AB的作用力向左。
故选项B、D正确。
BD
考点一 电磁感应现象的理解和判断
1．常见的产生感应电流的三种情况
2．判断是否产生感应电流的流程
（1）确定研究的回路。
（2）弄清楚回路内的磁场分布，并确定穿过该回路的磁通量Φ。
（3）Φ不变→无感应电流
Φ变化→
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
本题以验证“由磁产生电”设想的实验为背景，主要考查电磁感应现象。
产生感应电流必须满足的条件：
①电路闭合；
②穿过闭合电路的磁通量要发生变化。
选项A、B电路闭合，但磁通量不变，不能产生感应电流，故选项A、B不能观察到电流表的变化；
选项C满足产生感应电流的条件，也能产生感应电流，但是等我们从一个房间到另一个房间后，电流表中已没有电流，故选项C也不能观察到电流表的变化；
选项D满足产生感应电流的条件，能产生感应电流，可以观察到电流表的变化，所以选项D。
D
[多维练透]
1．现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流表及开关按如图所示连接。
下列说法正确的是（ ）
A．开关闭合后，线圈A插入或拔出都会引起电流表指针偏转
B．线圈A插入线圈B中后，开关闭合和断开的瞬间，电流表指针均不会偏转
C．开关闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑动，会使电流表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，电流表指针才能偏转
线圈A插入或拔出，都将造成线圈B处磁场的变化，因此线圈B处的磁通量变化，产生感应电流，故A正确；
开关闭合和断开均能引起线圈B中磁通量的变化而产生感应电流，故B错误；
开关闭合后，只要移动滑片P，线圈B中磁通量变化而产生感应电流，故C、D错误。
2．（2019·
江苏徐州打靶冲刺）下列各图所描述的物理情境中，没有产生感应电流的是（ ）
开关S闭合稳定后，穿过线圈N的磁通量保持不变，线圈N中不会产生感应电流，故A符合题意；
磁铁向铝环A靠近，穿过铝环的磁通量增大，铝环中产生感应电流，故B不符合题意；
金属框中从A位置向B位置运动，穿过金属框的磁通量发生变化，金属框产生感应电流，故C不符合题意；
铜盘在磁场中按图示方向转动，铜盘的一部分切割磁感线，回路中产生感应电流，故D不符合题意。
考点二 楞次定律的应用
1．楞次定律中“阻碍”的含义
2．利用楞次定律判断感应电流方向的步骤
（2018·
全国卷Ⅰ·
19）（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。
A．开关闭合后的瞬间，小磁针的N极朝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极朝垂直纸面向外的方向转动
根据安培定则，开关闭合时铁芯上产生水平向右的磁场。
A对：
开关闭合后的瞬间，根据楞次定律，直导线上将产生由南向北的电流，根据安培定则，直导线上方的磁场垂直纸面向里，故小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动。
B、C错：
开关闭合并保持一段时间后，直导线上没有感应电流，故小磁针的N极指北。
D对：
开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，根据楞次定律，直导线上将产生由北向南的电流，这时直导线上方的磁场垂直纸面向外，故小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动。
AD
[方法技巧] 判断感应电流方向的方法
71）楞次定律。
（2）右手定则。
该方法适用于部分导体切割磁感线。
判断时注意掌心、四指、拇指的方向：
（1）掌心——磁感线垂直穿入；
（2）拇指——指向导体运动的方向；
（3）四指——指向感应电流的方向。
1．（2017·
全国卷Ⅲ·
15）
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
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。
广西柳州模拟）MN、GH为光滑的水平平行金属导轨，ab、cd为跨在导轨上的两根金属杆，匀强磁场垂直穿过MN、GH所在的平面，如图所示，则（ ）
A．若固定ab，使cd向右滑动，则abdc回路有电流，电流方向由a到b到d到c
B．若ad、cd以相同的速度一起向右滑动，则abdc回路有电流，电流方向由c到d到b到a
C．若ab向左、cd向右同时运动，则abdc回路电流为0
D．若ab、cd都向右运动，且两棒速度vcd>
vab，则abdc回路有电流，电流方向由c到d到b到a
若固定ab，使cd向右滑动，由右手定则知应产生顺时针方向的电流，故A错。
若ab、cd同向运动且速度大小相同，ab、cd所围的面积不变，磁通量不变，不产生感应电流，故B错。
若ab向左、cd向右同时运动，则abdc回路中有顺时针方向的电流，故C错。
若ab、cd都向右运动，且vcd>
vab，则ab、cd所围的面积发生变化，磁通量也发生变化，故由楞次定律可判断出产生由c到d到b到a的电流，故D正确。
3.
（2016·
海南单科·
4）如图，一圆形金属环与两固定的平行长直导线在同一竖直面内，环的圆心与两导线距离相等，环的直径小于两导线间距。
两导线中通有大小相等、方向向下的恒定电流。
若（ ）
A．金属环向上运动，则环上的感应电流方向为顺时针方向
B．金属环向下运动，则环上的感应电流方向为顺时针方向
C．金属环向左侧直导线靠近，则环上的感应电流方向为逆时针方向
D．金属环向右侧直导线靠近，则环上的感应电流方向为逆时针方向
根据楞次定律，当金属圆环上、下移动时，穿过圆环的磁通量不发生变化，故没有感应电流产生，故选项A、B错误；
当金属圆环向左移动时，则穿过圆环的磁场垂直纸面向外并且增强，故根据楞次定律可以知道，产生的感应电流为顺时针，故选项C错误；
当金属圆环向右移动时，则穿过圆环的磁场垂直纸面向里并且增强，故根据楞次定律可以知道，产生的感应电流为逆时针，故选项D正确。
考点三 利用楞次定律的推论速解电磁感应现象问题
楞次定律中“阻碍”的含义可以推广为感应电流的“效果”总是阻碍产生感应电流的原因，可由以下三种方式呈现。
内容
例证
阻碍原磁通量变化——“增反减同”
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”
上海卷·
19）（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
L收缩还是扩张取决于螺线管中产生感应电流的变化情况，t1～t2磁通量的变化率增大，感应电流变大，abcd线框内磁通量变大，L有收缩的趋势，A选项正确；
t2～t3时间内磁通量的变化率为常数，产生的感应电流恒定不变，abcd线框内磁感应强度不变，L没有电流，也就没有扩张趋势，B、C选项错误；
根据楞次定律，t3～t4时间内由于螺线管内磁通量变化引起的感应电流在线框中为dcba方向并减小，L线圈中原磁场的方向垂直于纸面向里且磁感应强度大小减小，根据楞次定律得L中的感应电流方向为顺时针方向，D选项正确。
1．如图所示，在水平放置的螺线管的中央，放着一个可绕水平轴OO′自由转动的闭合线圈abcd，轴OO′与螺线管的轴线垂直，ab边在OO′轴的左上方，闭合K的瞬间，关于线圈的运动情况，下列说法正确的是（ ）
A．不转动
B．ab边向左转动
C．ab边向右转动
D．转动的方向与螺线管中的电流方向有关
闭合K的瞬间，通过闭合线圈abcd的磁通量增大，根据楞次定律，线圈ab边向左转动，转动的方向与螺线管中的电流方向无关，选项B正确。
【人教版选修3－2P14第6题改编】
（多选）如图所示，一轻质绝缘横杆两侧各固定一金属环，横杆可绕中心点自由转动，老师拿一条形磁铁插向其中一个小环，后又取出插向另一个小环，同学们看到的现象及现象分析正确的是（ ）
A．磁铁插向左环，横杆发生转动
B．磁铁插向右环，横杆发生转动
C．磁铁插向左环，左环中不产生感应电动势和感应电流
D．磁铁插向右环，右环中产生感应电动势和感应电流
在水平面内有一固定的U形裸金属框架，框架上静止放置一根粗糙的金属杆ab，整个装置放在竖直方向的匀强磁场中，如图所示。
A．只有当磁场方向向上且增强，ab杆才可能向左移动
B．只有当磁场方向向下且减弱，ab杆才可能向右移动
C．无论磁场方向如何，只要磁场减弱，ab杆就可能向右移动
D．当磁场变化时，ab杆中一定有电流产生，且一定会移动
根据楞次定律中“增缩减扩”的原理，无论磁场方向如何，只要磁场增强，导体棒就可能向左移动，只要磁场减弱，导体棒就可能向右移动，A、B项错误，C项正确；
当磁场变化时，ab杆中一定有电流产生，ab杆也一定受安培力，但如果安培力小于金属杆与框架间的最大静摩擦力，则ab杆不会移动，D项错误。
C
考点四 三定则一定律的综合应用
1．“三定则”“一定律”的比较
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、电流有力的作用
左手定则
电磁
部分导体做切割磁感线运动
右手定则
感应
闭合回路磁通量的变化
2.“三个定则”和“一个定律”的因果关系
（1）因电而生磁（I→B）→安培定则；
（2）因动而生电（v、B→I安）→右手定则；
（3）因电而受力（I、B→F安）→左手定则；
（4）因磁而生电（S、B→I安）→楞次定律。
如图所示，金属导轨间的磁场方向垂直于纸面向里，当与导轨接触良好的导线MN在导轨上向右加速滑动时，正对电磁铁A的圆形金属环B中（ ）
A．有感应电流，且B被A吸引
B．无感应电流
C．可能有，也可能没有感应电流
D．有感应电流，且B被A排斥
MN向右加速滑动，根据右手定则，MN中的电流方向从N→M，且大小在逐渐变大，根据安培定则知，电磁铁A的左端为N极，且磁场逐渐增强，根据楞次定律知，B环中的感应电流产生的内部磁场方向向右，B被A排斥。
故选项D正确。
[方法技巧] 程序法（正向推理法）
1．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棒向左运动时，cd导线受到向下的磁场力。
则有（ ）
A．由此可知d点电势高于c点电势
B．由此可知Ⅰ是S极
C．由此可知Ⅰ是N极
D．当ab棒向左运动时，ab导线受到向左的磁场力
由左手定则可知，cd棒受到的安培力向下，所以cd棒中电流方向是由c指向d，所以c点的电势高于d点的电势，故A错误；
结合A的分析可知，ab中的电流由b流向a，ab棒向左运动时，由右手定则可知，ab棒所处位置磁场方向竖直向上，则Ⅰ是S极，Ⅱ是N极，故B正确，C错误；
当ab棒向左运动时，根据楞次定律可知ab导线受到向右的磁场力，故D错误。
（多选）置于匀强磁场中的金属圆盘中央和边缘各引出一根导线，与套在铁芯上部的线圈A相连。
套在铁芯下部的线圈B引出两根导线接在两根水平导轨上，如图所示。
导轨上有一根金属棒ab处在垂直于纸面向外的匀强磁场中。
A．圆盘顺时针加速转动时，ab棒将向右运动
B．圆盘顺时针匀速转动时，ab棒将向右运动
C．圆盘顺时针减速转动时，ab棒将向右运动
D．圆盘顺时针加速转动时，ab棒将向左运动
由右手定则知，圆盘顺时针加速转动时，感应电流从圆心流向边缘，线圈A中产生的磁场方向向下且磁场增强。
由楞次定律知，线圈B中的感应磁场方向向上，由右手螺旋定则知，ab棒中感应电流方向由a→b。
由左手定则知，ab棒受的安培力方向向左，将向左运动。
故A错误，D正确；
同理可知，若圆盘顺时针减速转动时，则ab棒将向右运动，选项C正确；
当圆盘顺时针匀速转动时，线圈A中产生恒定的电流，那么线圈B的磁通量不变，则ab棒没有感应电流，则将不会运动，故B错误；
故选C、D。
CD
电磁感应中的STSE问题
电磁感应现象与生活密切相关，高考对这部分的考查更趋向于有关现代气息和STSE问题中信息题的考查。
命题背景有电磁炉、电子秤、电磁卡、电磁焊接术、卫星悬绳发电、磁悬浮列车等。
（2017·
18）
扫描隧道显微镜（STM）可用来探测样品表面原子尺度上的形貌。
为了有效隔离外界振动对STM的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小振动，如图所示。
无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场；
出现扰动后，对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是（ ）
底盘上的紫铜薄板出现扰动时，其扰动方向不确定，在选项C这种情况下，紫铜薄板出现上下或左右扰动时，穿过薄板的磁通量难以改变，不能发生电磁感应现象，没有阻尼效应；
在选项B、D这两种情况下，紫铜薄板出现上下扰动时，也没有发生电磁阻尼现象；
选项A这种情况下，不管紫铜薄板出现上下或左右扰动时，都发生电磁感应现象，产生电磁阻尼效应，选项A正确。
江苏卷·
6）（多选）电吉他中电拾音器的基本结构如图所示，磁体附近的金属弦被磁化，因此弦振动时，在线圈中产生感应电流，电流经电路放大后传送到音箱发出声音。
下列说法正确的有（ ）
A．选用铜质弦，电吉他仍能正常工作
B．取走磁体，电吉他将不能正常工作
C．增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势
D．弦振动过程中，线圈中的电流方向不断变化
铜质弦为非磁性材料，不能被磁化，选用铜质弦，电吉他不能正常工作，A项错误；
若取走磁体，金属弦不能被磁化，其振动时，不能在线圈中产生感应电动势，电吉他不能正常工作，B项正确；
由E＝n
可知，C项正确；
弦振动过程中，穿过线圈的磁通量大小不断变化。
由楞次定律可知，线圈中感应电流方向不断变化，D项正确。
（2019·
北京丰台区模拟）随着科技的不断发展，无线充电已经进入人们的视线。
小到手表、手机，大到电脑、电动汽车。
都已经实现了无线充电从理论研发到实际应用的转化。
如图所示为某品牌的无线充电手机利用电磁感应方式充电的原理图。
关于无线充电，下列说法正确的是（ ）
A．无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是“电流的磁效应”
B．只有将充电底座接到直流电源上才能对手机进行充电
C．接收线圈中交变电流的频率与发射线圈中交变电流的频率相同
D．只要有无线充电底座，所有手机都可以进行无线充电
无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是电磁感应，故A错误；
当给充电设备通以恒定直流电时，充电设备不会产生交变磁场，即不能正常充电，故B错误；
接收线圈中交变电流的频率应与发射线圈中交变电流的频率相同，故C正确；
被充电手机内部，应该有一类似金属线圈的部件与手机电池相连，当有交变磁场时，则产生感应电动势，那么普通手机由于没有金属线圈，所以不能够利用无线充电设备进行充电，故D错误。
（多选）航母上飞机弹射起飞利用的电磁驱动原理如图所示。
当固定线圈上突然通过直流电流时，线圈左侧的金属环被弹射出去，现在线圈左侧同一位置，先后放上用横截面积相等的铜和铝导线制成形状、大小相同的两个闭合环，电阻率ρ铜<
ρ铝，则合上开关S的瞬间（ ）
A．从右侧看，环中产生沿逆时针方向的感应电流
B．铜环受到的安培力大于铝环受到的安培力
C．若将金属环置于线圈的右侧，环将向右弹射
D．电池正负极调换后，金属环仍能向左弹射
线圈中电流为左侧流入，磁场方向为向右，在闭合开关的过程中，磁场变强。
则由楞次定律可以知道，感应电流由右侧看为顺时针，故A项错误；
因为铜环的电阻较小，故铜环中感应电流较大。
故铜环受到的安培力要大于铝环，故B项正确；
若环放在线圈右方，根据“来拒去留”可得，环将向右运动，故C项正确；
电池正负极调换后，金属环受力向左，故仍将向左弹出，故D项正确。
（多选）涡流检测是工业上无损检测的方法之一，如图所示，线圈中通以一定频率的正弦交流电，靠近待测工件时，工件内会产生涡流，同时线圈中的电流受涡流影响也会发生变化。
下列说法中正确的是（ ）
A．涡流的磁场总是要阻碍穿过工件磁通量的变化
B．涡流的频率等于通入线圈的交流电频率
C．通电线圈和待测工件间存在周期性变化的作用力
D．待测工件可以是塑料或橡胶制品
由楞次定律可知，涡流的磁场总是要阻碍穿过工件磁通量的变化，A项正确；
类似于变压器，涡流的频率等于通入线圈的交流电频率，B项正确；
由于电流在磁场中受安培力作用，故通电线圈和待测工件间存在周期性变化的作用力，C项正确；
涡流必须是在导体中产生，故待测工件不能是塑料或橡胶制品，D项错误。
ABC
升级会员 