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2022届高考物理一轮复习 第10章 电磁感应 第1节 电磁感应现象 楞次定律教案 新人教版2022届高考物理一轮复习 第10章 电磁感应 第1节 电磁感应现象 楞次定律教案 新人教版年级：姓名：- 16 -第1节 电磁感应现象 楞次定律高考备考指南考点内容要求高考(全国卷)三年命题情况对照分析202020192018命题分析电磁感应现象卷T21：法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律和安培力卷T14：电磁感应现象物理学史卷T14：楞次定律卷T24：法拉第电磁感应定律及其应用卷T20：楞次定律和法拉第电磁感应定律卷T21：电磁感应中的图象问题卷T19：电磁感应中的图象问题卷T14：楞次定律和法拉第电磁感应定律卷T17：楞次定律和法拉第电磁感应定律卷T19：楞次定律和法拉第电磁感应定律卷T18：电磁感应中的图象问题卷T20：楞次定律和法拉第电磁感应定律1.高考对本章的考查，有选择题、计算题，试题情景新颖，难度中等偏上。2命题热点侧重于：(1)感应电流的产生条件、方向判定和感应电动势的计算。(2)结合图象综合考查楞次定律和电磁感应定律的应用。(3)以近代科技、生活实际为背景，考查电磁感应规律与力学、电路、能量的综合应用。32022年的考查，从各方面可能仍延续原来的形式及考点，只是在原理应用方面可能会更多地联系生产、生活和科技发展。磁通量楞次定律法拉第电磁感应定律自感、涡流核心素养物理观念：感应电流、感应电动势、磁通量、自感、涡流(如2018卷T18)。科学思维：楞次定律、法拉第电磁感应定律(如2019卷T20、卷T21)。科学探究：探究断电自感和通电自感的规律。科学态度与责任：磁悬浮、电磁阻尼在生产中的应用。第1节电磁感应现象楞次定律一、磁通量1概念：在磁感应强度为B的匀强磁场中，与磁场方向垂直的面积S与B的乘积。2公式：BS。3适用条件：(1)匀强磁场。(2)S为垂直磁场的有效面积。4磁通量是标量(填“标量”或“矢量”)，但有正负。5物理意义：相当于穿过某一面积的磁感线的条数。如图所示，矩形abcd、abba、abcd的面积分别为S1、S2、S3，匀强磁场的磁感应强度B与平面abcd垂直，则：(1)通过矩形abcd的磁通量为BS1cos 或BS3。(2)通过矩形abcd的磁通量为BS3。(3)通过矩形abba的磁通量为0。6磁通量变化：21。二、电磁感应现象1定义：当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中有感应电流产生，这种利用磁场产生电流的现象叫作电磁感应。2感应电流的产生条件(1)表述一：闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线的运动。(2)表述二：穿过闭合电路的磁通量发生变化。3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。三、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：一切电磁感应现象。2右手定则(1)内容：如图所示，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：导线切割磁感线产生感应电流。一、思考辨析(正确的画“”，错误的画“”)1磁通量是矢量，有正、负之分。()2当导体切割磁感线运动时，导体中一定产生感应电流。()3穿过线圈的磁通量与线圈的匝数无关。()4电路中磁通量发生变化时，就一定会产生感应电流。()5感应电流的磁场总是与原磁场方向相反。()二、走进教材1(鲁科版选修32P8T3)如图所示，条形磁铁以速度v向螺线管靠近，下面几种说法中正确的是()A螺线管中不会产生感应电流B螺线管中会产生感应电流C只有磁铁速度足够大时，螺线管中才能产生感应电流D只有在磁铁的磁性足够强时，螺线管中才会产生感应电流B当条形磁铁以速度v向螺线管靠近，穿过螺线管的磁通量增大，则螺线管中会产生感应电流，与磁铁的速度、磁铁的磁性强弱无关，故B正确。2(粤教版选修32P12T2改编)一矩形线框abcd与长直通电导线处于同一平面内，ad边与导线平行，如图所示。当线框在此平面内向右运动到导线的右边的过程中，线框内感应电流的方向为()A一直沿顺时针方向B一直沿逆时针方向C先沿顺时针方向，再沿逆时针方向D先沿顺时针方向，再沿逆时针方向，最后沿顺时针方向D根据“来拒去留”“同向吸引异向排斥”“近大远小”等规律可得，电流方向依次为bc、cb、ad、da，即先顺时针，再逆时针，最后顺时针，故D正确。3.(人教版选修32P14T6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。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，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BD左环不闭合，磁铁插向左环时，产生感应电动势，不产生感应电流，环不受力，横杆不转动，故A、C错误；右环闭合，磁铁插向右环时，环内产生感应电流，环受到磁场的作用，横杆转动，故B、D正确。4.(粤教版选修32P13T4改编)如图所示，两个线圈A、B套在一起，线圈A中通有电流，方向如图所示。当线圈A中的电流突然增强时，线圈B中的感应电流方向为()A沿顺时针方向B沿逆时针方向C无感应电流D先沿顺时针方向，再沿逆时针方向答案A 电磁感应现象的理解和判断对磁通量的理解1.如图所示，两个同心圆形线圈a、b在同一平面内，其半径大小关系为rarb，条形磁铁穿过圆心并与圆面垂直，则穿过两线圈的磁通量a、b间的大小关系为()AabBabCabD条件不足，无法判断C条形磁铁内部的磁感线全部穿过a、b两个线圈，而外部磁感线穿过线圈a的比穿过线圈b的要多，线圈a中磁感线条数的代数和要小，故选项C正确。电磁感应现象的判断2.如图所示，一个U形金属导轨水平放置，其上放有一个金属导体棒ab，有一磁感应强度为B的匀强磁场斜向上穿过轨道平面，且与竖直方向的夹角为。在下列各过程中，一定能在轨道回路里产生感应电流的是()Aab向右运动，同时使减小B使磁感应强度B减小，角同时也减小Cab向左运动，同时增大磁感应强度BDab向右运动，同时增大磁感应强度B和角(090)A设此时回路面积为S，据题意，磁通量BScos ，S增大，减小，cos 增大，则增大，A正确；B减小，减小，cos 增大，可能不变，B错误；S减小，B增大，可能不变，C错误；S增大，B增大，增大，cos 减小，可能不变，D错误。3(2017全国卷)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()ABCDA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。1判断感应电流有无的方法2判断磁通量是否变化的方法(1)根据公式BSsin (为B与S间的夹角)判断。(2)根据穿过平面的磁感线的条数是否变化判断。3产生感应电流的三种常见情况 判断感应电流方向的两种方法楞次定律的理解及应用1.(多选)如图所示，在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中，有一质量为m、阻值为R的闭合矩形金属线框abcd，用绝缘轻质细杆悬挂在O点，并可绕O点左右摆动。金属线框从图示位置的右侧某一位置由静止释放，在摆动到左侧最高点的过程中，细杆和金属线框平面始终处于同一平面，且垂直纸面。则下列说法中正确的是()A线框中感应电流的方向先是dcbad，后是abcdaB线框中感应电流的方向是dcbadC穿过线框中的磁通量先变大后变小D穿过线框中的磁通量先变小后变大BD线框从题图所示位置的右侧摆到最低点的过程中，穿过线框的磁通量减小，由楞次定律可判断感应电流的方向为dcbad，从最低点到左侧最高点的过程中，穿过线框的磁通量增大，由楞次定律可判断感应电流的方向为dcbad。1楞次定律中“阻碍”的含义2“四步法”判断感应电流方向右手定则的应用2(2020渭南模拟)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ab的是()ABCDAab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ab，故A项正确；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ba，故B项错误；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badc，则导体ab上的感应电流方向为ba，故C项错误；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ba，故D项错误。右手定则的理解和应用(1)右手定则适用于闭合电路的部分导体切割磁感线产生感应电流的情况。(2)右手定则是楞次定律的一种特殊形式，用右手定则能解决的问题，用楞次定律均可代替解决。(3)右手定则应用“三注意”：磁感线必须垂直穿入掌心。拇指指向导体运动的方向。四指所指的方向为感应电流方向。 楞次定律推论的应用楞次定律中“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。列表说明如下：内容例证阻碍原磁通量变化“增反减同”磁铁靠近，B感与B原反向，二者相斥磁铁远离，B感与B原同向，二者相吸阻碍相对运动“来拒去留”使回路面积有扩大或缩小的趋势“增缩减扩”P、Q是光滑固定导轨，a、b是可动金属棒，磁铁下移，面积应减小，a、b靠近B减小，线圈扩张阻碍原电流的变化“增反减同”合上S，B灯先亮增反减同典例示法1如图所示，一个N极朝下的条形磁铁竖直下落，恰能穿过水平放置的固定矩形导线框，则()A磁铁经过位置时，线框中感应电流沿abcd方向；经过位置时，线框中感应电流沿adcb方向B磁铁经过位置时，线框中感应电流沿adcb方向；经过位置时，线框中感应电流沿abcd方向C磁铁经过位置和时，线框中的感应电流都沿abcd方向D磁铁经过位置和时，线框中感应电流都沿adcb方向思路点拨：(1)当原磁场的磁通量增加时感应电流的磁场与原磁场方向相反。(2)当原磁场的磁通量减小时感应电流的磁场与原磁场方向相同。A当磁铁经过位置时，穿过线框的磁通量向下且不断增加，由增反减同可确定感应电流的磁场方向向上，阻碍磁通量的增加，根据右手螺旋定则可判定感应电流应沿abcd方向；当磁铁经过位置时，穿过线框的磁通量向下且不断减少，由增反减同可确定感应电流的磁场方向向下，阻碍磁通量的减少，根据右手螺旋定则可判定感应电流沿adcb方向，故本题答案为选项A。来拒去留典例示法2如图所示，弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁。如果在磁铁的下端的水平桌面上放一个固定的闭合线圈，并使磁极上下振动。磁铁在向下运动的过程中，下列说法正确的是()A线圈给它的磁场力始终向上B线圈给它的磁场力先向上再向下C线圈给它的磁场力始终向下D线圈给它的磁场力先向下再向上A根据楞次定律的“来拒去留”，则当磁铁在向下运动的过程中，线圈产生感应电流，形成感应磁场，从而阻碍磁铁的向下运动，则线圈给它的磁场力始终向上，故本题答案为选项A。增缩减扩典例示法3如图所示，圆环形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管b与电源、滑动变阻器连接成如图所示的电路。若将滑动变阻器的滑片P向下滑动，下列表述正确的是()A线圈a中将产生沿顺时针方向(俯视)的感应电流B穿过线圈a的磁通量减小C线圈a有扩张的趋势D线圈a对水平桌面的压力FN将增大思路点拨：(1)当原磁场的磁通量增加时闭合回路的面积有缩小的趋势，以阻碍磁通量的增大。(2)当原磁场的磁通量减小时闭合回路的面积有扩大的趋势，以阻碍磁通量的减小。D当滑动变阻器的滑片P向下滑动时，螺线管中的电流将增大，使穿过线圈a的磁通量变大，选项B错误；由楞次定律可知，线圈a中将产生沿逆时针方向(俯视)的感应电流，并且线圈a有缩小和远离螺线管的趋势，线圈a对水平桌面的压力FN将增大，故选项D正确，A、C错误。1.(多选)如图所示，两个条形磁铁的N极和S极相向水平放置，一竖直放置的矩形线框从两个磁铁之间正上方由静止落下，并从两磁铁中间穿过。下列关于线框受到的安培力及从右向左看感应电流的方向说法正确的是()A感应电流方向先沿逆时针方向，后沿顺时针方向B感应电流方向先沿顺时针方向，后沿逆时针方向C安培力方向一直竖直向上D安培力方向先竖直向上，后竖直向下BC由题图可知，中间磁感应强度最大，而向上或向下磁感应强度均越来越小，故在线框从高处下落的过程中，穿过线框的磁通量一直向右，且先增大后减小，根据增反减同知，感应电流的磁场方向先向左后向右，由右手螺旋定则知感应电流方向从右向左看先沿顺时针方向后沿逆时针方向，选项A错误，选项B正确；根据来拒去留知，产生的感应电流一直阻碍物体间的相对运动，则安培力方向一直竖直向上，选项C正确，选项D错误。2.(2020四川绵阳模拟)两个闭合的金属环，穿在一根光滑的绝缘杆上，如图所示，当条形磁铁的S极自右向左插向圆环时，环的运动情况是()A两环同时向左移动，间距增大B两环同时向左移动，间距变小C两环同时向右移动，间距变小D两环同时向左移动，间距不变B当磁铁的S极靠近时，穿过两圆环的磁通量变大，由楞次定律可得两圆环的感应电流的方向都是顺时针方向(从右向左看)，根据左手定则可知两圆环受到磁铁向左的安培力，远离磁铁，即向左移。由于两圆环的电流方向相同，所以两圆环相互吸引，即相互合拢，间距变小，故B正确。3.(多选)如图所示，两同心圆环A、B置于同一水平面上，其中B为均匀带负电绝缘环，A为导体环。当B绕轴心顺时针转动且转速增大时，下列说法正确的是()AA中产生逆时针方向的感应电流BA中产生顺时针方向的感应电流CA具有收缩的趋势DA具有扩展的趋势BD由题图可知，B为均匀带负电绝缘环，B中电流为逆时针方向，由右手螺旋定则可知，电流的磁场垂直纸面向外且逐渐增强；由楞次定律可知，磁场增强时，感应电流的磁场与原磁场的方向相反，所以感应电流的磁场的方向垂直纸面向里，A中感应电流的方向为顺时针方向，故选项A错误，B正确；B环外的磁场的方向与B环内的磁场的方向相反，当B环内的磁场增强时，A环具有面积扩展的趋势，故选项C错误，D正确。 “一定律、三定则”的综合应用规律比较名称基本现象因果关系应用的定则或定律电流的磁效应电流、运动电荷产生磁场因电生磁安培定则安培力、洛伦兹力磁场对电流、运动电荷有作用力因电受力左手定则电磁感应部分导体做切割磁感线运动因动生电右手定则闭合回路磁通量变化因磁生电楞次定律(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的左边有一如图所示的闭合电路，当PQ在一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向左减速运动审题指导：MN向右运动，表明电流从MN，则L1中的磁场方向向上，由此看出L2中的磁场变化分两种情况：向上减小或向下增加；则可判断L2中的电流方向，而L2中的电流是由PQ运动产生的，再由右手定则判断PQ的运动性质。BCMN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中的感应电流方向为MNL1中感应电流的磁场方向向上若L2中磁场方向向上减弱PQ中电流方向为QP且减小向右减速运动；若L2中磁场方向向下增强PQ中电流方向为PQ且增大向左加速运动。(1)应用楞次定律时，一般要用到安培定则来分析原来磁场的分布情况。(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，或者直接应用楞次定律的推论确定。(3)“一定律、三定则”中只要是涉及力都用左手判断，涉及“电生磁”或“磁生电”均用右手判断，即“左力右电”。“因动生电”现象的判断1.(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BC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；当导体棒向左减速运动时，由右手定则可判定回路中出现从ba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。“因电而动”现象2.如图所示，通电螺线管置于水平放置的光滑平行金属导轨MN和PQ之间，ab和cd是放在导轨上的两根金属棒，它们分别静止在螺线管的左右两侧，现使滑动变阻器的滑片向左滑动，则ab和cd棒的运动情况是()Aab向左运动，cd向右运动Bab向右运动，cd向左运动Cab、cd都向右运动Dab、cd保持静止A由安培定则可知螺线管中磁感线方向向上，金属棒ab、cd处的磁感线方向均向下，当滑片向左滑动时，螺线管中电流大小增大，因此磁场变强，即磁感应强度变大， 回路中的磁通量增大，由楞次定律知，感应电流方向为acdba，由左手定则知ab受安培力方向向左，cd受安培力方向向右，故ab向左运动，cd向右运动。只有A正确。