2022届高三物理大一轮复习-第9章-第1节-电磁感应现象-楞次定律-.docx

2022 高考导航 考纲呈现 1电磁感应现象 2磁通量 3法拉第电磁感应定律 4楞次定律 5自感、涡流 说明：1.导体切割磁感线时，感应电动势的计算，只限于 l 垂直于 B、v 的状况 2在电磁感应现象里，不要求推断内电路中各点 电势的凹凸 3不要求用自感系数计算自感电动势 热点视角 1感应电流的产生条件、方向推断和电动势的简洁计算，磁感应强度、磁通量、电动势、电压、电流随时间变化的图象，以及感应电动势、感应电流随线框位移变化的图象，是高频考点，以选择题为主 2 滑轨类问题、线框穿越有界匀强磁场、电磁感应中的能量转化等综合问题，能很好地考查考生的力气，备受命题专家的青睐 第一节 电磁感应现象 楞次定律 一、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 和 B 的乘积 2公式：B S.3单位：1 Wb1_T m2.4标矢性：磁通量是标量，但有正、负 1.(多选)如图所示，ab 是水平面上一个圆的直径，cd 为平行于 ab 的弦，在过 ab 的竖直平面内有一通电导线 ef，且 ef 平行于 ab，下列状况下，穿过圆的磁通量发生变化的是()A导线中电流变大 Bef 竖直向上平移 C以 ab 为轴转过 90 Def 水平移动到弦 cd 上方 答案：CD 二、电磁感应 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)磁通量变化 3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电能 特殊提示：无论回路是否闭合，只要穿过线圈平面的磁通量发生变化，线圈中就有感应电动势产生 2.(多选)下列情形中金属框或线圈中能产生感应电流的是()答案：BCD 三、感应电流方向的推断 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)适用状况：全部的电磁感应现象 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个平面内，让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导体运动的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向(2)适用状况：导体切割磁感线产生感应电流 3.(多选)下列各图是验证楞次定律试验的示意图，竖直放置的线圈固定不动，将磁铁从线圈上方插入或拔出，由线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流各图中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等状况，其中正确的是()答案：CD 考点一 电磁感应现象的推断 推断电路中能否产生感应电流的一般流程：(单选)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，有一个磁感应强度为 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，确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 B Dab 向右运动，同时增大磁感应强度 B 和 角(0 vab，则 abdc 回路有电流，电流方向为 acdba 解析：选 D.由右手定则可推断出 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 vcdvab，则 ab、cd所围面积发生变化，磁通量也发生变化，由楞次定律可推断出，abdc 回路中产生顺时针方向的电流，故 D 项正确 6(单选)如图所示的装置中，cd 杆原来静止，当 ab 杆做如下哪种运动时，cd 杆将向右移动()A向右匀速运动 B向右减速运动 C向左加速运动 D向左减速运动 解析：选 D.ab 匀速运动时，ab 中感应电流恒定，L1中磁通量不变，穿过 L2的磁通量不变，L2中无感应电流产生，cd 保持静止，A 不正确；ab 向右减速运动时，L1中的磁通量向上减小，由楞次定律知 L2中感应电流产生的磁场方向向下，故通过 cd 的电流方向向上，cd 向左移动，B 错误；同理得 C 不正确，D 正确 一、单项选择题 1在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的试验中，能观看到感应电流的是()A将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路，然后观看电流表的变化 B在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，然后观看电流表的变化 C将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接，往线圈中插入条形磁铁后，再到相邻房间去观看电流表的变化 D绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，观看电流表的变化 解析：选 D.产生感应电流必需满足的条件：电路闭合；穿过闭合电路的磁通量要发生变化选项 A、B 电路闭合，但磁通量不变，不能产生感应电流，故选项 A、B 不能观看到电流表的变化；选项 C 满足产生感应电流的条件，也能产生感应电流，但是等我们从一个房间到另一个房间后，电流表中已没有电流，故选项 C 也不能观看到电流表的变化；选项 D 满足产生感应电流的条件，能产生感应电流，可以观看到电流表的变化，所以选 D.2长直导线与矩形线框 abcd 处在同一平面中静止不动，如图甲所示长直导线中通以大小和方向都随时间做周期性变化的沟通电：iImsin t，it 图象如图乙所示 规定沿长直导线方向向上的电流为正方向 关于最初一个周期内矩形线框中感应电流的方向，下列说法正确的是()A由顺时针方向变为逆时针方向 B由逆时针方向变为顺时针方向 C由顺时针方向变为逆时针方向，再变为顺时针方向 D由逆时针方向变为顺时针方向，再变为逆时针方向 解析：选 D.0T4内，i 正方向增大，框中电流为逆时针，T4T2内，i 正方向减小，框中电流为顺时针，T23T4内，i 负方向增大，框中电流为顺时针，3T4T 内，i 负方向减小，框中电流为逆时针，故 D 正确 3如图所示，几位同学在做“摇绳发电”试验：把一条长导线的两端连在一个灵敏电流计的两个接线柱上，形成闭合回路 两个同学快速摇动 AB 这段“绳”假设图中情景发生在赤道，地磁场方向与地面平行 图中摇“绳”同学是沿东西站立的，甲同学站在西边，手握导线的 A 点，乙同学站在东边，手握导线的 B 点 则下列说法正确的是()A当“绳”摇到最高点时，“绳”中电流最大 B当“绳”摇到最低点时，“绳”受到的安培力最大 C当“绳”向上运动时，“绳”中电流从 A 流向 B D当“绳”向下运动时，“绳”受到的安培力向上 解析：选 D.地磁场方向与地面平行，当“绳”摇到最高点(或最低点)时，速度方向与磁场方向平行，不切割磁感线，感应电流为零，故 A、B 错；地磁场方向由南向北当“绳”向下运动时，由右手定则推断出“绳”中电流从 A 流向 B，再由左手定则推断出“绳”受的安培力向上，故 C 错，D 对还可直接由安培力阻碍相对运动，得出 D 对 4美国大众科学月刊网站报道，美国明尼苏达高校的争辩人员发觉一种具有独特属性的新型合金能够将热能直接转化为电能具体而言，只要略微提高温度，这种合金就会变成强磁性合金，从而使环绕它的线圈中产生电流，其简化模型如图所示A 为圆柱形合金材料，B 为线圈，套在圆柱形合金材料上，线圈的半径大于合金材料的半径现对 A 进行加热，则()AB 中将产生逆时针方向的电流 BB 中将产生顺时针方向的电流 CB 线圈有收缩的趋势 DB 线圈有扩张的趋势 解析：选 D.合金材料加热后，合金材料成为磁体，通过线圈 B 的磁通量增大，由于线圈 B 内有两个方向的磁场，由楞次定律可知线圈只有扩张，才能阻碍磁通量的变化，C 错误，D 正确，由于不知道极性，无法推断感应电流的方向，A、B 错误 5如图所示，固定的水平长直导线中通有电流 I，矩形线框与导线在同一竖直平面内，且一边与导线平行线框由静止释放，在下落过程中()A穿过线框的磁通量保持不变 B线框中感应电流方向保持不变 C线框所受安培力的合力为零 D线框的机械能不断增大 解析：选 B.当线框由静止向下运动时，穿过线框的磁通量渐渐减小，依据楞次定律可得，产生的感应电流的方向为顺时针方向，且方向不发生变化，A 错误，B 正确；因线框上下两边所在处的磁感应强度不同，线框所受的安培力的合力确定不为零，C 错误；整个线框所受的安培力的合力竖直向上，对线框做负功，线框的机械能减小，D 错误 6如图，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条形磁铁从线圈中线 AB 正上方水平快速经过时，若线圈始终不动，则关于线圈受到的支持力FN及在水平方向运动趋势的正确推断是()AFN先小于 mg 后大于 mg，运动趋势向左 BFN先大于 mg 后小于 mg，运动趋势向左 CFN先小于 mg 后大于 mg，运动趋势向右 DFN先大于 mg 后小于 mg，运动趋势向右 解析：选 D.依据楞次定律的推论推断磁铁靠近线圈时，阻碍靠近线圈受到磁场力方向为右偏下，故FNmg，有向右运动趋势，磁铁从 B 点离开线圈时，线圈受到磁场力方向向右偏上，故 FNmg.同理，当金属环离开磁铁下端时，金属环与磁铁相互吸引，因而绳的拉力T2mg，故 A 正确 二、多项选择题 9.如图所示，一个金属薄圆盘水平放置在竖直向上的匀强磁场中，下列做法中能使圆盘中产生感应电流的是()A圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动 B圆盘以某一水平直径为轴匀速转动 C圆盘在磁场中向右匀速平移 D匀强磁场均匀增加 解析：选 BD.只有当圆盘中的磁通量发生变化时，圆盘中才产生感应电流，当圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动或圆盘在磁场中向右匀速平移时，圆盘中的磁通量不发生变化，不能产生感应电流，A、C 错误；当圆盘以某一水平直径为轴匀速转动或匀强磁场均匀增加时，圆盘中的磁通量发生变化，圆盘中将产生感应电流，B、D 正确 10(2021 江西景德镇质检)如图所示，一根长导线弯曲成“n”形，通以直流电 I，正中间用绝缘线悬挂一金属环 C，环与导线处于同一竖直平面内在电流 I 增大的过程中，下列推断正确的是()A金属环中无感应电流产生 B金属环中有逆时针方向的感应电流 C悬挂金属环 C 的竖直线的拉力大于环的重力 D悬挂金属环 C 的竖直线的拉力小于环的重力 解析：选 BC.由安培定则知，C 中磁场垂直纸面对里，当电流增大时，环中磁通量增大，由楞次定律知，C 环中有逆时针方向的感应电流，A 错误，B 正确；感应电流总是阻碍引起感应电流的缘由，所以环有向下运动趋势，环受到线的拉力大于重力，C 正确，D 错误 11.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 解析：选 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，无感应电流毁灭，A错；当导体棒向左减速运动时，由右手定则可判定回路中毁灭从 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 中毁灭顺时针感应电流(从右向左看)且被螺线管吸引，B 对；同理可判定 C 对、D 错 12.(2021 南京模拟)如图所示，一个闭合三角形导线框 ABC 位于竖直平面内，其下方(略靠前)固定一根与导线框平面平行的水平直导线，导线中通以图示方向的恒定电流释放导线框，它由实线位置下落到虚线位置未发生转动，在此过程中()A导线框中感应电流的方向依次为 ACBAABCAACBA B导线框的磁通量为零时，感应电流却不为零 C导线框所受安培力的合力方向依次为向上向下向上 D导线框所受安培力的合力为零，做自由落体运动 解析：选 AB.依据右手螺旋定则可知导线上方的磁场方向垂直于纸面对外，下方的磁场方向垂直于纸面对里，而且越靠近导线磁场越强，所以闭合导线框 ABC 在下降过程中，导线框内垂直于纸面对外的磁通量先增大，当增大到 BC 边与导线重合时，达到最大，再向下运动，导线框内垂直于纸面对外的磁通量渐渐减小至零，然后随导线框的下降，导线框内垂直于纸面对里的磁通量增大，当增大到 A 点与导线重合时，达到最大，连续下降时由于导线框渐渐远离导线，使导线框内垂直于纸面对里的磁通量再渐渐减小，所以依据楞次定律可知，感应电流的磁场总是阻碍内部磁通量的变化，所以感应电流的磁场先向里，再向外，最终向里，所以导线框中感应电流的方向依次为 ACBAABCAACBA，A 正确；当导线框内的磁通量为零时，内部的磁通量照旧在变化，有感应电动势产生，所以感应电流不为零，B 正确；依据对楞次定律的理解，感应电流的效果总是阻碍导体间的相对运动，由于导线框始终向下运动，所以导线框所受安培力的合力方向始终向上，不为零，C、D 错误 13.如图甲所示，圆形线圈 P 静止在水平桌面上，其正上方固定一螺线管 Q，P 和 Q 共轴，Q 中通有变化电流 i，电流随时间变化的规律如图乙所示，P 所受的重力为 G，桌面对 P 的支持力为 FN，则()At1时刻 FNG，P 有收缩的趋势 Bt2时刻 FNG，此时穿过 P 的磁通量最大 Ct3时刻 FNG，此时 P 中无感应电流 Dt4时刻 FNG，此时穿过 P 的磁通量最小 解析：选 AB.t1时刻，电流增大，由楞次定律的阻碍作用知，线圈有远离螺线管、收缩面积的趋势，选项 A 正确；t2时刻电流不变，线圈无感应电流，FNG，此时穿过 P 的磁通量最大，选项 B 正确；t3时刻电流为零，但电流从有到无，穿过线圈的磁通量发生变化，此时 P 中有感应电流，但磁感应强度为零，FNG，选项 C 错误；t4时刻电流不变，线圈无感应电流，FNG，此时穿过 P 的磁通量最大，选项 D 错误 三、非选择题 14.为推断线圈绕向，可将灵敏电流计 G 与线圈 L 连接，如图所示 已知线圈由a 端开头绕至 b 端；当电流从电流计 G 左端流入时，指针向左偏转(1)将磁铁 N 极向下从线圈上方竖直插入 L 时，发觉指针向左偏转俯视线圈，其绕向为_(填：“顺时针”或“逆时针”)(2)当条形磁铁从图中的虚线位置向右远离 L 时，指针向右偏转俯视线圈，其绕向为_(填：“顺时针”或“逆时针”)解析：(1)依据楞次定律，线圈的磁场上端为 N 极，下端为 S 极，又由于指针向左偏转，所以线圈中的电流方向为从 b 到 a，由右手螺旋定则知，俯视线圈时，从 a 到 b，线圈的绕向为顺时针(2)依据楞次定律，线圈的磁场上端为 N 极，下端为 S 极，又由于指针向右偏转，所以线圈中的电流方向为从 a 到 b，由右手螺旋定则知，俯视线圈时，从 a 到 b，线圈的绕向为逆时针 答案：(1)顺时针(2)逆时针