高考物理一轮复习第十章电磁感应第1讲电磁感应现象楞次定律学案新人教版Word下载.docx

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（3）通过矩形abb′a′的磁通量为0。

知识点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的运动。

3．电磁感应现象的实质

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3感应电流方向的判定

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。

如图所示，矩形闭合线圈abcd竖直放置，OO′是它的对称轴，通电直导线AB与OO′平行，且AB、OO′所在平面与线圈平面垂直，AB中通有如图所示的电流I，请回答：

（1）穿过线圈abcd中的磁通量为多少？

（2）AB中电流I逐渐增大，线圈abcd中有感应电流吗？

（3）要使线圈abcd中产生感应电流，可行的做法有哪些（至少答出两种方法）?

[答案]　

（1）0　

（2）无　（3）使线圈左右平动；

以OO′为轴转动。

思维诊断：

（1）磁通量与线圈的匝数无关。

（　√　）

（2）闭合电路内只要有磁通量，就有感应电流产生。

（　×

　）

（3）感应电流的磁场一定与引起感应电流的磁场方向相反。

（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的变化。

自测巩固,ZICEGONGGU）　　

1．（2019·

西安高新一中期末考试）如图所示，一个条形磁铁水平放置，在条形磁铁的N极右方有一个小圆环，圆环水平，圆环从位置a水平向下平移到位置b和c，a和c关于条形磁铁位置对称，b在a、c中间，在a、b、c三个位置穿过圆环的磁通量分别为由Φ1、Φ2和Φ3，则下列说法正确的是（　B　）

A．由位置a到c穿过圆环磁通量的变化为0

B．Φ1、Φ2和Φ3中Φ2最小

C．Φ1＝Φ3<

Φ2

D．以上说法均错误

[解析]　在位置b时，磁场与圆环面平行，穿过圆环的磁通量为0，在位置a时磁场从圆环下表面向上穿过圆环，在位置c时磁场从圆环上表面向下穿过圆环，选项B对，D错；

磁通量为标量，但有正负之分，正负代表磁场穿过圆环的方向，不表示大小，选项AC错。

2．绕在同一铁芯上的线圈Ⅰ、Ⅱ按如图所示方向连接，G为电流计，则（　B　）

A．保持开关S闭合状态，G的示数不为零

B．开关S闭合瞬间，G的示数不为零

C．保持开关S闭合状态，改变变阻器R0滑动触头的位置，G的示数为零

D．断开开关S的瞬间，G的示数为零

[解析]　开关闭合瞬间，线圈Ⅰ中电流从无到有，电流的磁场也从无到有，穿过线圈Ⅱ的磁通量从无到有，线圈Ⅱ中产生感应电流，电流计G有示数，B正确；

开关闭合稳定后，线圈Ⅰ中电流稳定不变，电流的磁场不变，此时线圈Ⅱ虽有磁通量但磁通量稳定不变，线圈Ⅱ中无感应电流产生，电流计G无示数，A错误；

开关闭合稳定后，来回移动滑动变阻器的滑片，电阻变化，线圈Ⅰ中的电流变化，电流形成的磁场也发生变化，穿过线圈Ⅱ的磁通量也发生变化，线圈Ⅱ中有感应电流产生，电流计G有示数，C错误；

开关断开瞬间，线圈Ⅰ中电流从有到无，电流的磁场也从有到无，穿过线圈Ⅱ的磁通量也从有到无，线圈Ⅱ中有感应电流产生、电流计G有示数，D错误。

3.如图所示，若套在条形磁铁上的弹性金属导线圈Ⅰ突然缩小为线圈Ⅱ，则关于线圈的感应电流及其方向（从上往下看）是（　A　）

A．有顺时针方向的感应电流

B．有逆时针方向的感应电流

C．先逆时针后顺时针方向的感应电流

D．无感应电流

[解析]　穿过线圈的磁通量包括磁体内和磁体外的一部分，总磁通量是向上的。

当线圈突然缩小时总磁通量向上增加，原因是磁体外向下穿线圈的磁通量减少。

故由楞次定律判断，感应电流的方向为顺时针方向。

HEXINKAODIANZHONGDIANTUPO　,核心考点·

重点突破

　　　　考点一电磁感应现象的判断

1．磁通量的计算

（1）公式Φ＝BS。

此式的适用条件是：

匀强磁场，磁感线与平面垂直。

如图所示。

（2）在匀强磁场B中，若磁感线与平面不垂直，公式Φ＝BS中的S应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积；

公式Φ＝B·

Scosθ中的Scosθ即为面积S在垂直于磁感线方向的投影，我们称之为“有效面积”。

（3）磁通量有正负之分，其正负是这样规定的：

任何一个面都有正、反两面，若规定磁感线从正面穿入为正磁通量，则磁感线从反面穿入时磁通量为负值。

若磁感线沿相反的方向穿过同一平面，且正向磁感线条数为Φ1，反向磁感线条数为Φ2，则磁通量等于穿过该平面的磁感线的净条数（磁通量的代数和），即Φ＝Φ1－Φ2。

（4）如右图所示，若闭合电路abcd和ABCD所在平面均与匀强磁场B垂直，面积分别为S1和S2，且S1>

S2，但磁场区域恰好只有ABCD那么大，穿过S1和S2的磁通量是相同的，因此，Φ＝BS中的S应是指闭合回路中包含磁场的那部分有效面积。

（5）磁通量与线圈的匝数无关，也就是磁通量大小不受线圈匝数的影响。

同理，磁通量的变化量ΔΦ＝Φ2－Φ1也不受线圈匝数的影响。

所以，直接用公式求Φ、ΔΦ时，不必去考虑线圈匝数n。

2．磁通量的变化ΔΦ＝Φ2－Φ1，其数值等于初、末态穿过某个平面磁通量的差值。

分析磁通量变化的方法有：

方法一：

据磁通量的定义Φ＝B·

S（S为回路在垂直于磁场的平面内的投影面积）。

一般存在以下几种情形：

（1）投影面积不变，磁感应强度变化，即ΔΦ＝ΔB·

S。

（2）磁感应强度不变，投影面积发生变化，即ΔΦ＝B·

ΔS。

其中投影面积的变化又有两种形式：

a.处在磁场的闭合回路面积发生变化，引起磁通量变化；

b.闭合回路面积不变，但与磁场方向的夹角发生变化，从而引起投影面积变化。

（3）磁感应强度和投影面积均发生变化。

这种情况较少见，此时不能简单地认为ΔΦ＝ΔB·

方法二：

根据磁通量的物理意义，通过分析穿过回路的磁感线条数的变化来定性分析磁通量的变化。

3．电磁感应现象能否发生的判断流程

（1）确定研究的闭合电路。

（2）弄清楚回路内的磁场分布，并确定该回路的磁通量Φ。

（3）

例1（2019·

江苏无锡期末）有人根据条形磁铁的磁场分布情况用塑料制作了一个模具，模具的侧边界刚好与该条形磁铁的磁感线重合，如图所示。

另取一个柔软的弹性导体线圈套在模具上方某位置，线圈贴着模具上下移动的过程中，下列说法正确的是（地磁场很弱，可以忽略）（　B　）

A．线圈切割磁感线，线圈中产生感应电流

B．线圈紧密套在模具上移动过程中，线圈中没有感应电流产生

C．由于线圈所在处的磁场是不均匀的，故而不能判断线圈中是否有感应电流产生

D．若线圈平面放置不水平，则移动过程中会产生感应电流

[解析]　本题考查电磁感应现象。

根据题述可知，模具的侧边界刚好与该条形磁铁的磁感线重合，柔软的弹性导体线圈套在模具上方某位置，线圈贴着模具上下移动的过程中，线圈中磁通量不变，所以线圈紧密套在模具上移动的过程中线圈中没有感应电流产生，选项B正确，A、C、D错误。

〔类题演练1〕

　（2019·

山西清徐中学月考）在匀强磁场中，有两条平行金属导轨a、b，磁场方向垂直a、b所在的平面向下，c、d为串接有电流表、电压表的两金属棒，如图所示，两棒以相同的水平速度向右匀速运动，则以下结论正确的是（　D　）

A．电压表有读数，电流表没有读数

B．电压表有读数，电流表也有读数

C．电压表无读数，电流表有读数

D．电压表无读数，电流表也无读数

[解析]　当两棒以相同的水平速度向右匀速运动时，回路的磁通量不变，没有感应电流产生，电流表没有读数。

电压表是由电流表改装而成的，核心的部件是电流表，没有电流，指针不偏转，电压表也没有读数。

A、B、C错误，故D正确。

　　　　考点二感应电流方向的判断

1．感应电流方向判断的两种方法

方法一　用楞次定律判断

方法二　用右手定则判断

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。

2．楞次定律和右手定则的关系

（1）从研究对象上说，楞次定律研究的是整个闭合回路，右手定则研究的是闭合电路中的一部分导体，即一段导体做切割磁感线运动的情况。

（2）从适用范围上说，楞次定律适用于磁通量变化引起感应电流的各种情况（包括一部分导体做切割磁感线运动的情况），右手定则只适用于一段导体在磁场中做切割磁感线运动的情况。

因此，右手定则是楞次定律的一种特殊情况。

一般来说，若导体不动，回路中磁通量变化，应该用楞次定律判断感应电流方向而不能用右手定则；

若是回路中一部分导体做切割磁感线运动产生感应电流，用右手定则判断较为简单，用楞次定律进行判断也可以，但较为麻烦。

例2（2020·

云南昆明诊断）两固定且互相垂直的无限长直导线l1与l2在同一竖直面内，导线中通有大小相等、方向如图所示的恒定电流。

有一正方形导线框ABCD，初始时刻，AB边与l1重合，AD边与l2重合，所有导线间彼此绝缘，下列说法正确的是（　D　）

A．若导线框向右平移，则导线框内产生逆时针方向的感应电流

B．若导线框向上平移，则导线框内产生顺时针方向的感应电流

C．若导线框沿AC方向平移，则导线框内产生顺时针方向的感应电流

D．若导线框向右平移，l1对CD边的安培力垂直CD边向右

[解析]　本题考查楞次定律、安培力。

根据题意和通电直导线周围磁场的特点可知，初始时刻，线框中磁通量为零。

若导线框向右平移，导线框中合磁场方向为垂直纸面向外，导线框内磁通量增大，根据楞次定律可知，导线框内产生顺时针方向的感应电流，选项A错误；

若导线框向上平移，导线框中合磁场方向为垂直纸面向里，导线框内磁通量增大，根据楞次定律可知，导线框内产生逆时针方向的感应电流，选项B错误；

若导线框沿AC方向平移，导线框中磁通量一直为零，导线框内不产生感应电流，选项C错误；

若导线框向右平移，导线框内产生顺时针方向的感应电流，l1在CD边处产生的磁场方向垂直纸面向里，由左手定则可知，l1对CD边的安培力方向水平向右，选项D正确。

〔类题演练2〕

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（　D　）

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]　金属杆PQ向右切割磁感线，根据右手定则可知PQRS中感应电流沿逆时针方向；

原来T中的磁场方向垂直于纸面向里，金属杆PQ中的感应电流产生的磁场方向垂直于纸面向外，使得穿过T的磁通量减小，根据楞次定律可知T中产生顺时针方向的感应电流，综上所述，可知A、B、C错误，D正确。

　　　　考点三楞次定律的推论

对楞次定律中“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概括如下：

（1）当回路的磁通量发生变化时，感应电流的效果就阻碍原磁通量的变化，即“增反减同”。

（2）当出现引起磁通量变化的相对运动时，感应电流的效果就阻碍（导体间的）相对运动，即“来拒去留”。

（3）当回路可以形变时，感应电流可以使线圈面积有扩大或缩小的趋势，即“增缩减扩”。

（4）当回路磁通量变化由自身电流变化引起时，感应电流的效果是阻碍原电流的变化（自感现象），即“增反减同”。

例3（多选）如图所示，光滑固定导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放于导轨上，形成一个闭合回路，当一条形磁铁从高处下落接近回路时（　AD　）

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

[解析]　方法一：

假设磁铁的下端为N极，穿过回路的磁通量增加，根据楞次定律可判断感应电流的磁场方向向上，根据安培定则可判断出回路中感应电流方向为逆时针方向。

再根据左手定则可判断P、Q所受的安培力的方向，安培力使P、Q相互靠拢。

由于回路所受的安培力的合力向下，根据牛顿第三定律知，磁铁将受到向上的反作用力，从而加速度小于g。

若磁铁的下端为S极，根据类似的分析可以得出相同的结果，所以A、D选项正确。

根据楞次定律的另一种表述——感应电流的效果总是要反抗产生感应电流的原因，本题的“原因”是回路中磁通量的增加，归根结底是磁铁靠近回路，“效果”便是阻碍磁通量的增加和磁铁的靠近，根据“增缩减扩”和“来拒去留”，可知P、Q将相互靠近且磁铁的加速度小于g。

〔类题演练3〕

　如图所示，粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈。

当一竖直放置的通有恒定电流的螺线管沿线圈中线AB正上方水平快速通过时，若线圈始终不动，则关于线圈受到的支持力FN及在水平方向的运动趋势，下列说法中正确的是（　D　）

A．FN先小于mg后大于mg，运动趋势向左

B．FN先大于mg后小于mg，运动趋势先向右后向左

C．FN先小于mg后大于mg，运动趋势先向左后向右

D．FN先大于mg后小于mg，运动趋势向右

[解析]　通电螺线管从线圈正上方快速通过时，通过线圈的磁通量先增大后减小。

当通过线圈磁通量增大时，为阻碍其增大，在竖直方向上线圈有向下运动的趋势，所以线圈受到的支持力大于其重力，在水平方向上线圈有向右运动的趋势；

当通过线圈的磁通量减小时，为阻碍其减小，在竖直方向上线圈有向上运动的趋势，所以线圈受到的支持力小于其重力，在水平方向上线圈有向右运动的趋势。

综上所述，线圈所受到的支持力先大于重力后小于重力，运动趋势总是向右，选项D正确。

考点四实验：

探究影响感应电流方向的因素

1．实验设计

如图所示，条形磁铁插入或拔出线圈来改变穿过螺线管的磁通量，利用电流表指针的偏转方向判断感应电流的方向。

2．实验器材

电流表、条形磁铁、螺线管、电池、开关、导线、滑动变阻器等。

3．实验现象

相对运

动情况

原磁场方向

向下

向上

Φ的变化情况

增加

减少

感应电流在线圈中的方向

自下而上

自上而下

感应电流的磁场方向（线圈中）

感应电流的磁场方向与原磁场方向的关系

相反

相同

4.实验结论

当穿过线圈的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场的方向相反；

当穿过线圈的磁通量减少时，感应电流的磁场与原磁场的方向相同。

5．注意事项

实验前应首先查明线圈中电流的流向与电流表指针偏转方向之间的关系，判断的方法是：

采用如图所示的电路，把一节干电池与电流表及线圈串联，由于电流表量程较小，所以在电路中应接入限流变阻器R，电池采用旧电池，开关S采用瞬间接触，记录指针偏转方向。

例4（2019·

四川模拟）在“研究电磁感应现象”的实验中，首先按如图甲接线，以查明电流表指针的偏转方向与电流方向之间的关系；

当闭合S时，观察到电流表指针向左偏，不通电时电流表指针停在正中央。

然后按图乙所示将电流表与副线圈B连成一个闭合回路，将原线圈A、电池、滑动变阻器和开关S串联成另一个闭合电路。

（1）S闭合后，将螺线管A（原线圈）插入螺线管B（副线圈）的过程中，电流表的指针将如何偏转？

向右偏转

（2）线圈A放在B中不动时，指针如何偏转？

不偏转

（3）线圈A放在B中不动，将滑动变阻器的滑片P向左滑动时，电流表指针将如何偏转？

（4）线圈A放在B中不动，突然断开S。

电流表指针将如何偏转？

向左偏转。

[解析]　

（1）线圈A中电流产生的磁场方向向上，插入B线圈，线圈B中磁通量变大。

线圈B中感应电流阻碍磁通量变大，则感应电流的磁场方向向下，感应电流从电表的“－”流入电表，从电表的“＋”流出电表，电流表指针向右偏转。

（2）线圈A不动，线圈B中磁通量不变，无感应电流，指针不偏转。

（3）线圈A中磁场方向向上，滑片向左移动。

电流变大，线圈B中磁通量变大，线圈B中感应电流阻碍磁通量变大，则感应电流的磁场方向向下，感应电流从电表的“－”流入电表，从电表的“＋”流出电表，电流表指针向右偏转。

（4）线圈A中磁场方向向上，突然断开S，线圈B中磁通量变小，线圈B中感应电流阻碍磁通量变小，则感应电流的磁场方向向上，感应电流从电表的“＋”流入电表，从电表的“－”流出电表，电流表指针向左偏转。

〔类题演练4〕

兰州一中模拟）在研究电磁感应现象和磁通量变化时感应电流方向的实验中，所需的实验器材已用导线连接成如图所示的实验电路。

（1）将线圈A插入线圈B中，闭合开关的瞬间，线圈B中感应电流与线圈A中电流的绕行方向相反（填“相同”或“相反”）。

（2）某同学设想使一线圈中电流逆时针流动，另一线圈中感应电流顺时针流动，可行的实验操作是BC。

A．抽出线圈AB．插入软铁棒

C．使变阻器滑片P右移D．断开开关

[解析]　

（1）将线圈A插入线圈B中，闭合开关的瞬间，穿过线圈B的磁通量变大，由楞次定律可得，线圈B中感应电流与线圈A中电流的绕行方向相反。

（2）使一线圈中电流逆时针流动，另一线圈中感压电流顺时针流动，两线圈电流磁场方向相反，则穿过副线圈的磁通量应增加；

抽出线圈A时，穿过副线圈的磁通量减小，原、副线圈电流方向相同，故A错误；

插入软铁棒，穿过副线圈的磁通量增大，原、副线圈电流方向相反，故B正确；

由电路图可知，使变阻器滑片P右移，原线圈电流增大，穿过副线圈的磁通量增大，原、副线圈电流方向相反，故C正确；

断开开关，穿过副线圈B的磁通量减小，原、副线圈电流方向相同，故D错误。

JIEDUANPEIYOUCHAQUEBULOU　,阶段培优·

查缺补漏

__一定律、三定则的综合应用__

1．一定律、三定则的比较

适用范围

基本现象

安培定则

电流的磁效应

电流、运动电荷周围产生磁场

左手定则

磁场力

磁场对电流、电荷的作用

电磁感应

部分导体做切割磁感线运动

楞次定律

闭合回路的磁通量发生变化

2.相互联系

（1）应用楞次定律，一般要用到安培定则。

（2）研究感应电流受到的安培力，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。

例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（　BC　）

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]　MN向右运动，说明MN受到向右的安培力，ab在MN处产生的磁场垂直纸面向里

MN中的电流由M→N

L1中感应电流的磁场方向向上

L2中磁场方向向上减弱或磁场方向向下增强；

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，故B、C正确。

方法总结：

左、右手定则巧区分

（1）右手定则与左手定则的区别：

抓住“因果关系”才能无误，“因动而电”——用右手；

“因电而动”——用左手。

（2）使用中左手定则和右手定则很容易混淆，为了便于区分，可把两个定则简单地总结为“通电受力用左手，运动生电用右手”。

“力”的最后一笔“丿”方向向左，用左手；

“电”的最后一笔“乚”方向向右，用右手。

2NIANGAOKAOMONIXUNLIAN　,2年高考·

模拟训练

全国卷Ⅲ，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（　D　）

A．电阻定律B．库仑定律

C．欧姆定律D．能量守恒定律

[解析]　楞次定律表述了感应电流的磁场方向，同时也体现了不同能量间的关系。

总能量是守恒的，感应电流产生电能，电能是“阻碍”的结果。

2．（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。

下列说法正确的是（　AD　）

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

[解析]　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。

3．（2019·

安徽皖江区联考）如图所示，闭合圆形导体线圈放置在匀强磁场中，线圈平面与磁场平行，当磁感应强度逐渐增大时，以下说法正确的是（　C　）

A．线圈中产生顺时针