2021高考物理一轮复习-第10章-电磁感应-第1讲-电磁感应现象-楞次定律教案.doc

2021高考物理一轮复习 第10章 电磁感应 第1讲 电磁感应现象 楞次定律教案

2021高考物理一轮复习 第10章 电磁感应 第1讲 电磁感应现象 楞次定律教案

年级：
姓名：

16

第1讲　电磁感应现象　楞次定律

　磁通量
1．定义：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：Φ＝BS。
3．单位：1 Wb＝1_T·m2。
4．标矢性：磁通量是标量(选填“标量”或“矢量”)，但有正负。
　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。
　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。
(2)适用范围：适用于部分导体切割磁感线的情况。

1.

(鲁科版选修3－2·P8·T3)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，则螺旋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.

(人教版选修3－2·P14·T6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。]
3.

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．Bl2 D.nBl2
A　[穿过线圈的磁通量Φ＝BS＝B·l2＝，选项A正确。]
4.

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
A　[由安培定则可判断，线圈A中电流在线圈内产生的磁场向外，在线圈外产生的磁场向里，穿过线圈B的合磁通量向外。当线圈A中的电流增大时，产生的磁场增强，通过线圈B的磁通量增加，由楞次定律可知线圈B中的感应电流方向为顺时针方向，故A正确。]
5．(2019·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(　　)
A．电阻定阻 B.库仑定律
C．欧姆定律 D.能量守恒定律
D　[楞次定律中的“阻碍”作用，是能量守恒定律在电磁感应现象中的具体体现，在克服这种“阻碍”的过程中，其他形式的能转化为电能，选项D正确。]
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→
(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)(　　)

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
B　[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。]

1．下列图中能产生感应电流的是(　　)

B　[根据产生感应电流的条件可知，A中，电路没闭合，无感应电流；B中，电路闭合，且垂直磁感线的回路面积增大，即闭合电路的磁通量增大，有感应电流；C中，穿过闭合线圈的磁通量相互抵消，合磁通量恒为零，无感应电流；D中，闭合回路的磁通量不发生变化，无感应电流，故选项B正确。]
2．(2019·北京海淀期末)(多选)如图所示，将带铁芯的线圈A通过滑动变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端连接到灵敏电流计上，把线圈A放进线圈B的里面。下面几种情况，灵敏电流计指针可能有偏转的是(　　)

A．闭合开关瞬间
B．开关闭合且电路稳定后
C．开关闭合，拔出线圈A的过程
D．开关闭合，将滑动变阻器的滑片P向左滑动的过程
ACD　[感应电流产生的条件是闭合回路中通过线圈的磁通量发生变化，闭合开关瞬间有磁通量变化，有感应电流，A正确；开关闭合且电路稳定后，电流不再发生变化，通过线圈B的磁通量无变化，无感应电流，B错误；拔出线圈A，则通过线圈B的磁通量减小，有感应电流，C正确；滑片P滑动，滑动变阻器接入电路的电阻发生变化，电流发生变化，线圈A产生的磁场发生变化，则通过线圈B的磁通量发生变化，有感应电流，D正确。]
考点二　楞次定律的理解与应用
　感应电流方向的判断
1．应用楞次定律判断感应电流方向的“四步法”

2．楞次定律中“阻碍”的含义

(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
D　[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。]
　利用楞次定律的推论速解电磁感应问题
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”

(2020·河南郑州联考)(多选)如图甲所示，螺线管内有一平行于轴线的磁场，规定图中箭头所示方向为磁感应强度B的正方向，螺线管与U形导线框cdef相连，导线框cdef内有一半径很小的金属圆环L，圆环面积为S，圆环与导线框cdef在同一平面内，当螺线管内的磁感应强度随时间按图乙所示规律变化时，下列说法中正确的是(　　)

A．在t1时刻，金属圆环L内的磁通量最大，最大值Φm＝B0S
B．在t2时刻，金属圆环L内的磁通量最大
C．在t1～t2时间内，金属圆环L有扩张的趋势
D．在t1～t2时间内，金属圆环L内有顺时针方向的感应电流
BD　[本题考查电磁感应和楞次定律。在t1时刻，螺线管内磁感应强度最大，但其变化率为0，则导线框内感应电流为零，金属圆环L内的磁通量为零，选项A错误；在t2时刻，螺线管内磁感应强度变化率最大，则导线框内感应电流最大，金属圆环L内的磁通量最大，选项B正确；在t1～t2时间内，螺线管内磁感应强度变化率变大，则导线框内感应电流变大，磁场增强，根据楞次定律可知，金属圆环L有收缩的趋势，选项C错误；由楞次定律可知，在t1～t2时间内，导线框cdef内产生逆时针方向感应电流，感应电流逐渐增大，金属圆环L内磁通量增大，则金属圆环L内有顺时针方向的感应电流，选项D正确。]

3．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
B　[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。]
4.

(2019·北京西城区期末)如图所示，弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁．如果在磁铁下端的水平桌面上放一个固定的闭合线圈，并使磁铁上下振动。磁铁在向下运动的过程中，下列说法正确的是(　　)
A．线圈给磁铁的磁场力始终向上
B．线圈给磁铁的磁场力先向上再向下
C．线圈给磁铁的磁场力始终向下
D．线圈给磁铁的磁场力先向下再向上
A　[本题考查楞次定律在受力问题中的应用。根据楞次定律的“来拒去留”可知，磁铁向闭合线圈靠近，线圈给磁铁的磁场力始终向上，选项A正确。]
5．(2020·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
D　[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。]
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、电流有力的作用
左手定则
电磁感应
部分导体做切割磁感线运动
右手定则
闭合回路磁通量的变化
楞次定律
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。
3．相互联系
(1)应用楞次定律时，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。

(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
BC　[MN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左手定则,MN中的感应电流方向为M→N安培定则,L1中感应电流的磁场方向向上楞次定律,。若L2中磁场方向向上减弱安培定则,PQ中电流方向为Q→P且减小右手定则,向右减速运动；若L2中磁场方向向下增强
安培定则,PQ中电流方向为P→Q且增大右手定则,向左加速运动。]

6．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
B　[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。]
7.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
D　[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。]

科学态度与责任系列④——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·全国卷Ⅰ·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(　　)

A　[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。]

(2020·广东惠州调研)(多选)目前无线电力传输技术已经比较成熟，如图所示为一种非接触式电源供应系统。这种系统基于电磁感应原理可无线传输电力，两个感应线圈可以放置在左右相邻或上下相对的位置。利用这一原理，可以对手机进行无线充电。下列说法正确的是 (　　)
A．若A线圈中输入电流，B线圈中就会产生感应电动势
B．只有A线圈中输入变化的电流，B线圈中才会产生感应电动势
C．A中电流越大，B中感应电动势越大
D．A中电流变化越快，B中感应电动势越大
BD　[根据法拉第电磁感应定律，只有A线圈中输入变化的电流，B线圈中才会产生感应电动势，若A线圈中输入恒定电流，B线圈中不会产生感应电动势，选项A错误，B正确；根据法拉第电磁感应定律，A线圈中电流变化越快，B线圈中感应电动势越大，A线圈中的电流越大，B中感应电动势不一定越大，选项D正确，C错误。]
(2020·广东江门调研)如图所示为游乐场中过山车的“磁力刹车装置”。在过山车两侧安装铜片，停车区的轨道两侧安装强力磁铁，当过山车进入停车区时，铜片与强力磁铁的相互作用使过山车能很快地停下，下列说法中错误的是 (　　)

A．过山车进入停车区时其动能转化成电能
B．过山车进入停车区的过程中两侧的铜片中会产生感应电流
C．把铜片换成有机玻璃片，也能达到相同的刹车效果
D．过山车进入停车区的过程中铜片受到的安培力使过山车减速
C　[本题考查对磁力刹车原理的理解。磁力刹车制动器是由一个或两个磁力很强的磁铁长条组成，当金属片(通常是铜或铜铝合金)切割磁感线时，会在金属内部产生涡流，这将生成一个磁场来反抗运动．由此产生的制动力是与速度成正比的．金属片在磁场中移动，同时产生电能。C选项中玻璃片不是金属，达不到同样的刹车效果，故C错误。]
(2020·北京昌平区质检)随着电动汽车的大量普及，汽车无线充电受到越来越多的关注．无线充电简单方便，不需手动操作，没有线缆拖拽，大大提高了用户体验，将受电线圈安装在汽车的底盘上，将供电线圈安装在地面上，如图所示．当电动汽车行驶到供电线圈装置上时，受电线圈即可“接受”到供电线圈的电流，从而对蓄电池进行充电。关于无线充电，下列说法正确的是(　　)

A．无线充电技术与变压器的工作原理相同
B．为了保护受电线圈不受损坏，可在车底加装一个金属护板
C．只有将供电线圈接到直流电源上，才能对蓄电池进行充电
D．当受电线圈没有对准供电线圈(二者没有完全重合)时，将不能进行无线充电
A　[本题借助无线充电为背景考查电磁感应问题。无线充电技术与变压器都是利用电磁感应原理，故A正确；加装的金属护板会产生涡流，涡流会产生热量，且可能会熔化金属，故加装金属护板浪费能量，还可能损坏电器，故B错误；应将供电线圈接到交流电源上，对蓄电池进行充电，故C错误；当受电线圈没有对准供电线圈(二者没有完全重合)时，也可以进行无线充电，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
BCD　[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“楞次定律”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。]
(2016·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
BCD　[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。]