高中教育高考物理总复习第38讲电磁感应现象楞次定律讲义.docx

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高中教育高考物理总复习第38讲电磁感应现象楞次定律讲义

——教学资料参考参考范本——

【高中教育】高考物理总复习第38讲电磁感应现象楞次定律讲义

______年______月______日

____________________部门

考情剖析

考查内容

考纲要求

考查年份

考查详情

能力要求

电磁感应现象、感应电流的产生条件、楞次定律

Ⅰ、Ⅱ

16年

T6—选择，考查楞次定律和法拉第电磁感应

定律的应用

理解与分析综合

17年

T1—选择，考查对磁通量概念的理解

理解

弱项清单,1.磁通量的概念理解有错；

2．不理解电磁感应现象产生的本质原因（磁通量发生变化）；

3．感应电流产生的条件理解不深刻；

4．不能正确区分感应电流磁场与原磁场．

知识整合

一、电磁感应现象

1．电磁感应现象：

只要穿过闭合电路的________发生变化，闭合回路中就有电流产生，这种利用______________的现象叫做电磁感应，产生的电流叫做________．

2．产生感应电流的条件

（1）回路________；

（2）穿过回路的________发生变化．

（3）补充说明：

无论回路是否闭合，只要穿过线圈平面的________发生变化，线圈中就有感应电动势产生，产生感应电动势的那部分导体相当于________；如果电路闭合，则有________，电路不闭合，则只有________而无感应电流．

3．电磁感应现象中的能量转化：

发生电磁感应现象时，机械能或其他形式的能转化为________．

二、感应电流方向的判定

1．楞次定律

（1）内容：

感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要________引起感应电流的磁通量的变化．

（2）适用情况：

所有________现象．

2．右手定则

（1）内容：

伸开右手，使拇指与其余四指________，并且都与手掌在同一平面内，让磁感线________，并使拇指指向________的方向，这时四指所指的方向就是________的方向．

（2）适用情况：

闭合电路中的__________切割磁感线产生感应电流的情况．

方法技巧考点1　感应电流的产生条件

1．条件：

穿过闭合电路的磁通量发生变化．

特例：

闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动．

2．磁通量发生变化的三种常见情况

（1）磁场强弱不变，回路面积改变；

（2）回路面积不变，磁场强弱改变；

（3）回路面积和磁场强弱均不变，但二者的相对位置发生改变．

3．判断电磁感应现象是否发生的一般流程

【典型例题1】　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

【典型例题2】　（17年扬州模拟）法拉第在1831年发现了“磁生电”现象．如图，他把两个线圈绕在同一个软铁环上，线圈A和电池连接，线圈B用导线连通，导线下面平行放置一个小磁针，实验中可能观察到的现象是（　　）

A．用一节电池作电源小磁针不偏转，用十节电池作电源小磁针会偏转

B．线圈B匝数较少时小磁针不偏转，匝数足够多时小磁针会偏转

C．线圈A和电池连接瞬间，小磁针会偏转

D．线圈A和电池断开瞬间，小磁针不偏转

考点2　楞次定律及其推论的应用

1．楞次定律中“阻碍”的理解

谁阻碍谁

感应电流的磁场阻碍原磁场

阻碍的是什么

阻碍的是原磁场的磁通量的变化

如何阻碍

磁通量增加时感应电流的磁场与原磁场方向相反（阻碍磁通量的增加）；磁通量减小时感应电流的磁场方向与原磁场方向一致（阻碍磁通量的减小），即“增反减同”

阻碍的结果

“阻碍”不是“阻止”，只是延缓了磁通量的变化，这种变化仍将继续进行

2.楞次定律的推广

推广表述：

感应电流的效果总是阻碍产生感应电流的原因．其具体方式为：

（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”．

3．应用楞次定律解题的一般程序

【典型例题3】　（16年南通模拟）如图所示，a、b都是较轻的铝环，a环闭合，b环断开，横梁可以绕中间支点自由转动，开始时整个装置静止．下列说法中正确的是（　　）

A．条形磁铁插入a环时，横梁不会发生转动

B．只有当条形磁铁N极拔出a环时，横梁才会转动

C．条形磁铁用相同方式分别插入a、b环时，两环转动情况相同

D．铝环a产生的感应电流总是阻碍环与磁铁间的相对运动

　1.（多选）如图所示，一闭合线圈用细线悬挂着，一条形磁铁从远方垂直线圈平面向线圈靠近，下列说法正确的是（　　）

A．不知道磁铁极性，无法确定线圈运动趋势

B．不管磁铁极性如何，线圈都将向右运动

C．不管磁铁极性如何，线圈都有收缩趋势

D．不管磁铁极性如何，线圈都有扩张趋势

考点3　左手定则、右手定则及其与楞次定律的综合应用

1．右手定则是楞次定律的特例，用于判断导线在磁场中切割磁感线时产生感应电流的情况．

2．安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律综合应用的比较

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

　　【典型例题4】　如图所示，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，垂直纸面向外的匀强磁场垂直穿过MN、GH所在的平面，则（　　）

A．若固定ab，使cd向右滑动，则abdc回路有电流，电流方向为a→b→d→c→a

B．若ab、cd以相同的速度一起向右运动，则abdc回路有电流，电流方向为a→c→d→b→a

C．若ab向左、cd向右同时运动，则abdc回路中的电流为零

D．若ab、cd都向右运动，且两杆速度vcd>vab，则abdc回路有电流，电流方向为a→c→d→b→a

　　　2.（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，当PQ在外力的作用下运动时，MN在磁场力作用下向右运动，则PQ所做的运动可

能是（　　）

A．向右匀加速运动

B．向左匀加速运动

C．向右匀减速运动

D．向左匀减速运动

当堂检测　　1.如图，一圆形金属环与两固定的平行长直导线在同一竖直平面内，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

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

第1题图

　　第2题图

2．（多选）如图所示，一用细线悬着的闭合通电螺旋管套在线圈正中间，且关于通电螺旋管轴线轴对称，增大通电螺旋管的电流，下列说法正确的是（　　）

A．线框中感应电流从左向右看为顺时针

B．线框中感应电流从左向右看为逆时针

C．线框有扩张的趋势

D．悬线拉力增大

3．电阻R、电容器C与一线圈连成闭合电路，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

第3题图

　　第4题图

4．如图所示，质量为m的铜质小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

5．（17年南通模拟）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（　　）

第5题图

A．顺时针，向左B．逆时针，向右

C．顺时针，向右D．逆时针，向左

第38讲　电磁感应现象

楞次定律知识整合

基础自测

一、1.磁通量　磁场产生电流　感应电流

2．

（1）闭合　

（2）磁通量　（3）磁通量　电源　感应电流　感应电动势

3．电能

二、1.

（1）阻碍　

（2）电磁感应

2．

（1）垂直　从掌心进入　导线运动　感应电流　

（2）部分导体

方法技巧

·典型例题1·D　【解析】　要使线圈a中产生感应电流，需使得穿过线圈的磁通量发生变化．图中螺线管和线圈在同一平面，无论电流如何，穿过线圈的磁通量始终为零，要使磁通量发生变化，需使得螺线管与线圈不共面，故答案选D.

·典型例题2·C　【解析】　用电池作电源时线圈A中电流不变，故线圈B中磁通量不发生改变，没有感应电流产生，小磁针不偏转，故A、B错误；线圈A和电池连接瞬间或断开瞬间，线圈B中磁通量均发生改变，产生感应电流，感应电流的磁场使小磁针发生偏转，故C正确．

·典型例题3·D　【解析】　电磁感应现象中“阻碍”两字对应着感应电流产生的安培力的效果．不管磁铁是插入还是拔出a环，环中都有感应电流产生，感应电流的磁场将阻碍环与磁铁间的相对运动，所以横梁将转动；因b环不闭合，磁铁插入时不产生感应电流，横梁不转动；综上分析，D选项正确．

·变式训练1·BC　【解析】　根据楞次定律的推广表述——“来拒去留”和“增缩减扩”（与磁铁极性无关），可知B、C选项正确．

·典型例题4·D　【解析】　由右手定则可判断出A项做法使回路产生顺时针方向的电流，故A项错；若ab、cd同向运动且速度大小相同，ab、cd所围面积不变，磁通量不变，故不产生感应电流，故B项错；若ab向左，cd向右，则abdc回路中有顺时针方向的电流，故C项错；若ab、cd都向右运动，且两杆速度vcd>vab，则ab、cd所围面积发生变化，磁通量也发生变化，由楞次定律可判断出，abdc回路中产生顺时针方向的电流，故D项正确．

·变式训练2·BC　【解析】　设PQ向右运动，用右手定则和安培定则判定可知穿过L1的磁感线方向向上．若PQ向右加速，则穿过L1的磁通量增加，用楞次定律判定可知通过MN的感应电流方向是从N指向M，对MN用左手定则判定可知MN向左运动，故A选项不正确；若PQ向右减速运动，则穿过L1的磁通量减小，用楞次定律判定可知通过MN的感应电流方向是从M指向N，用左手定则可知MN向右运动，故选项C正确；同理设PQ向左运动，用上述类似的方法可判定选项B正确，而选项D错误．

当堂检测

1．D　【解析】　先根据安培定则结合对称性明确磁场分布：

圆环竖直直径左侧磁场垂直纸面向外，竖直直径右侧磁场垂直纸面向里，穿过圆环的磁通量为0.当上下移动圆环时环内磁通量一直保持为0，不产生感应电流，故AB选项错误；当向左移动圆环时因环内磁通量增加而产生感应电流，根据楞次定律可知感应电流的磁场应垂直纸面向里，再由安培定则可以判断环内电流应为顺时针，C选项错误；同理可得D选项正确．

2．AC　【解析】　根据安培定则明确通电螺线管磁场分布．增大电流则线圈中磁通量增大，根据楞次定律可得此时感应电流方向从左向右看为顺时针，故A选项正确而B选项错误；再根据左手定则可判断出线圈所受安培力指向线圈外侧，故C选项正确；而根据磁场对称性可得线框所受安培力合力为0，所以细线拉力始终等于线圈重力，故D选项错误．

3．D　【解析】　当磁铁N极向下运动时，穿过线圈的磁通量变大，由楞次定律可得，感应磁场方向与原磁场方向相反，再由安培定则可得感应电流方向沿线圈盘旋而下，由于线圈相当于电源，线圈下端相当于电源的正极，则流过R的电流方向是从b到a，对电容器充电下极板带正电．故D正确．

4．A　【解析】　条形磁铁向右运动的过程中，线圈中的磁通量先增加后减小，为阻碍磁通量的变化，线圈先有向下的运动趋势，后有向上的运动趋势，故FN先大于mg，后小于mg，A项正确，B项错误；条形磁铁相对线圈一直向右运动，为阻碍相对运动，线圈有向右运动的趋势，故摩擦力Ff一直向左，C项错误；线圈中的磁通量先增加后减小，据楞次定律可知，感应电流的方向（俯视）先逆时针后顺时针，D项错误．

5．B　【解析】　在0～时间内，直导线中电流向上，由题图乙知，在～T时间内，直导线电流方向也向上，根据安培定则知，导线右侧磁场的方向垂直纸面向里，电流逐渐增大，则磁场逐渐增强，根据楞次定律，金属线框中产生逆时针方向的感应电流．根据左手定则，金属线框左边受到的安培力方向向右，右边受到的安培力向左，离导线越近，磁场越强，则左边受到的安培力大于右边受到的安培力，所以金属线框所受安培力的合力方向向右，故B正确，A、C、D错误．