高考物理一轮复习 专题 电磁感应现象 楞次定律导学案1.docx

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高考物理一轮复习专题电磁感应现象楞次定律导学案1

电磁感应现象楞次定律

知识梳理

知识点一　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　　　　的面积S与B的乘积.

2.公式：

Φ＝　　　　.

3.单位：

1Wb＝　　　　.

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.

5.磁通量的意义

磁通量可以理解为穿过某一面积的磁感线的条数.

答案：

1.垂直　2.BS　3.1T·m2

知识点二　电磁感应现象

1.电磁感应现象

当穿过闭合电路的磁通量　　　　时，电路中有　　　　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　　　　.

（2）特例：

闭合电路的一部分导体在磁场内做　　　　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　　　　，如果回路闭合，则产生　　　　；如果回路不闭合，那么只有　　　　，而无　　　　.

答案：

1.发生变化　感应电流　2.

（1）发生变化　

（2）切割磁感线　3.感应电动势　感应电流　感应电动势　感应电流

知识点三　感应电流方向的判断

1.楞次定律

（1）内容：

感应电流的磁场总要　　　　引起感应电流的　　　　的变化.

（2）适用情况：

所有的电磁感应现象.

2.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平面内，让磁感应线从　　　　进入，并使拇指指向　　　　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：

　　　　产生感应电流

答案：

1.

（1）阻碍　磁通量　2.

（1）掌心　导体运动　

（2）导体切割磁感线

[思考判断]

（1）1831年，英国

物理学家法拉第发现了——电磁感应现象。

（　　）

（2）1834年，俄国物理学家楞次总结了确定感应电流方向的定律——楞次定律。

（　　）

（3）闭合电路内只要有磁通量，就有感应电流产生。

（　　）

（4）穿过线圈的磁通量和线圈的匝数有关。

（　　）

（5）由楞次定律知，感应电流的磁场一定与引起感应电流的磁场方向相反。

（　　）

（6）感应电流的磁场一定阻止引起感应电流的磁场的磁通量的变化。

（　　）

答案　

（1）√　

（2）√　（3）×　（4）×　（5）×　（6）×

考点精练

考点一　电磁感应现象的判断

1.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）线圈在磁场中转动.

2.判断电磁感应现象是否发生的流程

（1）确定研究的回路.

（2）弄清楚回路内的磁场分布，并确定该回路的磁通量Φ.

（3）

对应训练

考向1　磁场变化引起的感应电流

[典例1]　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]　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中磁通变化而产生感应电流，故C、D错误.

[答案]　A

考向2　“有效”面积变化引起的感应电流

[典例2]　（多选）如图所示，矩形线框abcd由静止开始运动，若要使线框中产生感应电流，则线框的运动情况应该是（　　）

A.向右平动（ad边还没有进入磁场）

B.向上平动（ab边还没有离开磁场）

C.以bc边为轴转动（ad边还没有转入磁场）

D.以ab边为轴转动（转角不超过90°）

[解题指导]　解答本题时应把握以下两点：

（1）产生感应电流的条件是穿过闭合回路的磁通量发生变化.

（2）判断线框做各种运动时穿过线框的磁通量是否发生变化.

[

解析]　选项A和D所描述的情况中，线框在磁场中的有效面积S均发生变化（A情况下S增大，D情况

下S减小），穿过线框的磁通量均改变，由产生感应电流的条件知线框中会产生感应电流.而选项B、C所描述的情况中，线框中的磁通量均不改变，不会产生感应电流.

[答案]　AD

考点二　楞次定律的理解及应用

1.楞次定律中“阻碍”的含义

2.应用楞次定律判断感应电流方向的步骤

对应训练

考向1　楞次定律的基本应用

[典例3]　如图所示，通有恒定电流的导线MN与闭合金属框共面，第一次将金属框由Ⅰ平移到Ⅱ，第二次将金

属框绕cd边翻转到Ⅱ，设先后两次通过金属框的磁通量变化量大小分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则（　　）

A.ΔΦ1>ΔΦ2，两次运动中线框中均

有沿adcba方向电流出现

B.ΔΦ1＝ΔΦ2，两次运动中线框中均有沿abcda方向电流出现

C.ΔΦ1<ΔΦ2，两次运动中线框中均有沿adcba方向电流出现

D.ΔΦ1<ΔΦ2，两次运动中线框中均有沿abcda方向电流出现

[解析]　设金属框在位置Ⅰ的磁通量为ΦⅠ，金属框在位置Ⅱ的磁通量为ΦⅡ，由题可知：

ΔΦ1＝|ΦⅡ－ΦⅠ|，ΔΦ2＝|－ΦⅡ－ΦⅠ|，所以金属框的磁通量变化量大小ΔΦ1<ΔΦ2，由安培定则知两次磁通量均向里减小，所以由楞次定律知两次运动中线框中均有沿adcba方向的电流，C对.

[答案]　C

考向2　楞次定律的拓展应用——“增反减同”

[典例4]　如图所示，线圈两端与电阻相连构成闭合回路，在线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的S极朝下.在将磁铁的S极插入线圈的过程中（　　）

A.通过电阻的感应电流的方向由a到b，线圈与磁铁相互排斥

B.通过电阻的感应电流的方向由b到a，线圈与磁铁相互排斥

C.通过电阻的感应电流的方向由a到b，线圈与磁铁相互吸引

D.通过电阻的感应电流的方向由b到a，线圈与磁铁相互吸引

[解析]　将磁铁的S极插入线圈的过程中，由楞次定律知，通过电阻的感应电流的方向由b到a，线圈与磁铁相互排斥.

[答案]　B

考向3　楞次定律的拓展应用——“来拒去留”

[典例5]　如图所示，两个相同的轻

质铝环套在一根水平光滑绝缘杆上，当一条形磁铁向左运动靠近两环时，两环的运动情况是（　　）

A.同时向左运动，间距增大

B.同时向左运动，间距减小

C.同时向右运动，间距减小

D.同时向右运动，间距增大

[解析]　当条形磁铁向左靠近两环时，两环中的磁通量均增加.根

据楞次定律，两环的运动都要阻碍磁铁相对环的运动，即阻碍“靠近”，那么两环都向左运动.又由于两环中的感应电流方向相同，两环相互吸引，且磁铁对右环的斥力较大，故右环向左运动的加速度较大，所以两环间距离要减小，故只有选项B正确.

[答案]　B

考向4　楞次定律的拓展应用——“增缩减扩”

[典例6]　（多选）如图所示，光滑固定的金属导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放置在导轨上，形成一个闭合回路，一条形磁铁从高处下落接近回路时（　　）

A.P、Q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]　根据楞次定律的另一种表述——感应电流的效果，总要反抗产生感应电流的原因.本题中“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.所以，P、Q将互相靠近且磁铁的加速度小于g，应选A、D.

[答案]　AD

反思总结

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引起感应电流的原因.

（1）阻碍原磁通量变化——“增反减同”.

（2）阻碍相对运动——“来拒去留”.

（3）使回路面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”.

考点三　“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、电流的作用力

左手定则

电磁

感应

部分导体切割磁感线运动

右手定则

闭合回路磁通量发生变化

楞次定律

2.“三定则”的应用区别

三个定则容易混淆，特别是左、右手易错用，抓住因果关系是关键.

（1）因电而生磁（I→B）→安培定则.

（2）因动而生电（v、B→I）→右手定则.

（3）因电而受力（I、B→F安）→左手定则.

3.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（“来拒去留”或“增缩减扩”）确定.

对应训练

[典例7]　（多选）如图所示，一端接有定值电阻的平行金属轨道固定在水平面内，通有恒定电流的长直绝缘导线垂直并紧靠轨道固定，导体棒与轨道垂直且接触良好.在向右匀速通过M、N两区的过程中，导体棒所受安培力分别用FM、FN表示.不计轨道电阻.以下叙述正确的是（　　）

A.FM向右B.FN向左

C.FM逐渐增大D.FN逐渐减小

[解题指导]　

（1）利用安培定则判断直线电流产生磁场的方向及强弱分布.

（2）利用阻碍相对运动可判断安培力的方向.

[解析]　根据安培定则，在轨道内的M区、N区通电长直导线产生的磁场分别垂直轨道平面向外和向里，由此可知，当导体棒运动到M区时，根据右手定则可以判定，在导体棒内产生的感应电流与长直绝缘导线中的电流方向相反，再根据左手定则可知，金属棒在M区时受到的安培力方向向左，A错误；同理可以判定B正确；再根据导体棒在M区匀速靠近长直绝缘导线时对应的磁场越来越大，因此产生的感

应电动势越来越大，根据闭合电路的欧姆定律和安培力的公式可知，导体棒所受的安培力FM也逐渐增大，C正确；同理D正确.

[答案]　BCD

[变式]　（多选）如图所示，金属导轨上的导体棒ab在匀强磁场中沿导轨做下列哪种运动时，铜制线圈c中将有感应电流产生且被螺线管吸引（　　）

A.向右做匀速运动B.向左做减速运动

C.向右做减速运动D.向右做加速运动

答案：

BC　解析：

当导体棒向右匀速运动时产生恒定的电流，线圈中的磁通量恒定不变，无感应电流出现，A错；当导体棒向左做减速运动时，由右手定则可判定回路中出现从b→a的感应电流且减小，由安培定则知螺线管中感应电流的磁场

向左在减弱，由楞次定律知c中出现顺时针方向的感应

电流（从右向左看）且被螺线管吸引，B对；同理可判定C对，D错.

反思总结

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.

随堂检测

1．（2016·海南单科，4）如图11，一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（　　）

图11

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

2．（2016·江苏单科，6）（多选）电吉他中电拾音器的基本结构如图12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（　　）

图12

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

3．（2017·湖北武汉名校联考）如图13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（　　）

图13

A．顺时针，向左B．逆时针，向右

C．顺时针，向右

D．逆时针，向左

参考答案

1.解析　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。

答案　D

2.解析　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项对；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。

答案　BCD

3.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。

答案　B