第一講-電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律(原卷版)

第一講電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律知識(shí)梳理一、磁通量1．概念：在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，有一個(gè)與磁場方向垂直的平面，面積為S，我們把B與S的乘積叫作穿過這個(gè)面積的磁通量。2．公式：Φ＝BS。3．公式的適用條件(1)勻強(qiáng)磁場。(2)S為垂直磁場的有效面積。4．磁通量是標(biāo)量(選填“標(biāo)量”或“矢量”)。5．磁通量變化：ΔΦ＝Φ2－Φ1。二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象1．定義：當(dāng)穿過閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化時(shí)，閉合導(dǎo)體回路中就產(chǎn)生感應(yīng)電流。這種利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫作電磁感應(yīng)。2．產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的條件穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化或閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場內(nèi)做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)。3．實(shí)質(zhì)：產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。如果電路閉合，則有感應(yīng)電流；如果電路不閉合，則只有感應(yīng)電動(dòng)勢而無感應(yīng)電流。三、感應(yīng)電流方向的判定1．楞次定律(1)內(nèi)容：感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。(2)適用范圍：一切電磁感應(yīng)現(xiàn)象。2．右手定則(1)內(nèi)容：如圖，伸開右手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一平面內(nèi)；讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使拇指指向?qū)Ь€運(yùn)動(dòng)的方向，這時(shí)四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向。(2)適用情況：導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流?？键c(diǎn)一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象判斷是否產(chǎn)生感應(yīng)電流的方法①確定所研究回路；②看Φ是否變化；③回路是否閉合；②③同時(shí)滿足可產(chǎn)生感應(yīng)電流。例1、用圖中三套實(shí)驗(yàn)裝置探究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件，下列選項(xiàng)中能產(chǎn)生感應(yīng)電流的操作是()A．甲圖中，使導(dǎo)體棒AB順著磁感線方向運(yùn)動(dòng)，且保持穿過ABCD的磁感線條數(shù)不變B．乙圖中，使條形磁體勻速穿過線圈C．丙圖中，開關(guān)S保持閉合，A、B螺線管相對(duì)靜止一起豎直向上運(yùn)動(dòng)D．丙圖中，開關(guān)S保持閉合，使小螺線管A在大螺線管B中保持不動(dòng)例2、(多選)如圖所示，矩形閉合線圈abcd豎直放置，OO′是它的對(duì)稱軸，通電直導(dǎo)線AB與OO′平行。若要在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，可行的做法是()A．AB中電流I逐漸增大B．AB中電流I先增大后減小C．以AB為軸，線圈繞AB順時(shí)針轉(zhuǎn)90°(俯視)D．線圈繞OO′軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)90°(俯視)課堂隨練訓(xùn)練1、如圖所示，一個(gè)U形金屬導(dǎo)軌水平放置，其上放有一個(gè)金屬導(dǎo)體棒ab，有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場斜向上穿過軌道平面，且與豎直方向的夾角為θ(0<θ<90°)．在下列各過程中，一定能在軌道回路里產(chǎn)生感應(yīng)電流的是()A．a(chǎn)b向右運(yùn)動(dòng)，同時(shí)使θ減小B．使磁感應(yīng)強(qiáng)度B減小，θ角同時(shí)也減小C．a(chǎn)b向左運(yùn)動(dòng)，同時(shí)增大磁感應(yīng)強(qiáng)度BD．a(chǎn)b向右運(yùn)動(dòng)，同時(shí)增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B和θ角訓(xùn)練2、如圖所示為感應(yīng)式發(fā)電機(jī)，a、b、c、d是空間四個(gè)可用電刷與銅盤邊緣接觸的點(diǎn)，O1、O2是銅盤軸線導(dǎo)線的接線端，M、N是電流表的接線端，現(xiàn)在將銅盤轉(zhuǎn)動(dòng)，能觀察到感應(yīng)電流的是()A．將電流表的接線端M、N分別連接a、c位置B．將電流表的接線端M、N分別連接O1、a位置C．將電流表的接線端M、N分別連接O1、O2位置D．將電流表的接線端M、N分別連接c、d位置考點(diǎn)二、感應(yīng)電流方向的判定例1、如圖所示，在方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場中有一U形金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌平面與磁場垂直，金屬桿PQ置于導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌形成閉合回路PQRS，一圓環(huán)形金屬線框T位于回路圍成的區(qū)域內(nèi)，線框與導(dǎo)軌共面?，F(xiàn)讓金屬桿PQ突然向右運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)開始的瞬間，關(guān)于感應(yīng)電流的方向，下列說法正確的是()A．PQRS中沿順時(shí)針方向，T中沿逆時(shí)針方向B．PQRS中沿順時(shí)針方向，T中沿順時(shí)針方向C．PQRS中沿逆時(shí)針方向，T中沿逆時(shí)針方向D．PQRS中沿逆時(shí)針方向，T中沿順時(shí)針方向例2、(2020·江蘇卷，3)如圖所示，兩勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1和B2大小相等、方向相反。金屬圓環(huán)的直徑與兩磁場的邊界重合。下列變化會(huì)在環(huán)中產(chǎn)生順時(shí)針方向感應(yīng)電流的是()A．同時(shí)增大B1減小B2B．同時(shí)減小B1增大B2C．同時(shí)以相同的變化率增大B1和B2D．同時(shí)以相同的變化率減小B1和B2課堂隨練訓(xùn)練1、(2021·上海市嘉定區(qū)高三一模)磁單極子自1932年被狄拉克提出以來，科學(xué)家們一直都在努力尋找其存在的確鑿證據(jù)。如果一個(gè)只有S極的磁單極子從上向下穿過如圖所示的閉合超導(dǎo)線圈，則從上向下看，這個(gè)線圈中將出現(xiàn)()A．先逆時(shí)針后順時(shí)針的感應(yīng)電流B．先順時(shí)針后逆時(shí)針的感應(yīng)電流C．逆時(shí)針方向的持續(xù)流動(dòng)的感應(yīng)電流D．順時(shí)針方向的持續(xù)流動(dòng)的感應(yīng)電流訓(xùn)練2、(2021·浙江杭州市教學(xué)質(zhì)檢)如圖所示，無限長通電直導(dǎo)線與右側(cè)的矩形導(dǎo)線圈ABCD在同一平面內(nèi)，線圈的AB邊與直導(dǎo)線平行?，F(xiàn)用外力使線圈向直導(dǎo)線靠近且始終保持AB邊與直導(dǎo)線平行，在AB邊靠近直導(dǎo)線的過程中，下列說法正確的是()A．線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向是ADCBAB．直導(dǎo)線對(duì)AB邊和CD邊的安培力等大反向C．直導(dǎo)線對(duì)AD邊和BC邊的安培力等大反向D．在線圈ABCD內(nèi)部的區(qū)域的磁場方向?yàn)榇怪本€圈所在平面向外考點(diǎn)三、楞次定律推論的應(yīng)用楞次定律中“阻礙”的含義可以推廣為：感應(yīng)電流的效果總是阻礙引起感應(yīng)電流的原因。列表說明如下：內(nèi)容例證阻礙原磁通量變化——“增反減同”阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)——“來拒去留”使回路面積有擴(kuò)大或縮小的趨勢——“增縮減擴(kuò)”通過導(dǎo)體遠(yuǎn)離或靠近來阻礙原磁通量的變化——“增離減靠”i增大，B遠(yuǎn)離Ai減小，B靠近A“三個(gè)定則”“一個(gè)定律”的比較名稱用途選用原則安培定則判斷電流產(chǎn)生的磁場(方向)分布因電生磁左手定則判斷通電導(dǎo)線、運(yùn)動(dòng)電荷所受磁場力的方向因電受力右手定則判斷導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向或電源正負(fù)極因動(dòng)生電楞次定律判斷因回路磁通量改變而產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向因磁通量變化生電例1、(多選)如圖是某電磁沖擊鉆的原理圖，若突然發(fā)現(xiàn)鉆頭M向右運(yùn)動(dòng)，則可能是()A．開關(guān)S閉合瞬間B．開關(guān)S由閉合到斷開的瞬間C．開關(guān)S已經(jīng)是閉合的，滑動(dòng)變阻器滑片P向左迅速滑動(dòng)D．開關(guān)S已經(jīng)是閉合的，滑動(dòng)變阻器滑片P向右迅速滑動(dòng)例2、如圖所示，金屬導(dǎo)軌上的導(dǎo)體棒ab在勻強(qiáng)磁場中沿導(dǎo)軌做下列哪種運(yùn)動(dòng)時(shí)，銅制線圈c中將有感應(yīng)電流產(chǎn)生且被螺線管吸引()A．向右做勻速運(yùn)動(dòng) B．向左做減速運(yùn)動(dòng)C．向右做減速運(yùn)動(dòng) D．向右做加速運(yùn)動(dòng)課堂隨練訓(xùn)練1、(2020·全國卷Ⅲ·14)如圖，水平放置的圓柱形光滑玻璃棒左邊繞有一線圈，右邊套有一金屬圓環(huán)．圓環(huán)初始時(shí)靜止．將圖中開關(guān)S由斷開狀態(tài)撥至連接狀態(tài)，電路接通的瞬間，可觀察到()A．撥至M端或N端，圓環(huán)都向左運(yùn)動(dòng)B．撥至M端或N端，圓環(huán)都向右運(yùn)動(dòng)C．撥至M端時(shí)圓環(huán)向左運(yùn)動(dòng)，撥至N端時(shí)向右運(yùn)動(dòng)D．撥至M端時(shí)圓環(huán)向右運(yùn)動(dòng)，撥至N端時(shí)向左運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練2、(多選)(2022·桂林、崇左聯(lián)合調(diào)研)如圖所示，水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動(dòng)的金屬棒PQ和固定不動(dòng)的金屬棒MN，線圈L1、L2繞在同一個(gè)鐵芯上，PQ棒所在區(qū)域有垂直于軌道平面向下的勻強(qiáng)磁場，當(dāng)PQ在外力的作用下運(yùn)動(dòng)時(shí)，MN中有從M到N的電流，則PQ所做的運(yùn)動(dòng)可能是()A．向右加速運(yùn)動(dòng) B．向左加速運(yùn)動(dòng)C．向右減速運(yùn)動(dòng) D．向左減速運(yùn)動(dòng)同步訓(xùn)練1、下列圖中能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是()2、如圖，圓環(huán)形導(dǎo)體線圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一豎直螺線管b，二者軸線重合，螺線管與電源和滑動(dòng)變阻器連接成如圖所示的電路，若將滑動(dòng)變阻器的滑片P向下滑動(dòng)，下列說法正確的是()A．線圈a中將產(chǎn)生俯視順時(shí)針方向的感應(yīng)電流B．穿過線圈a的磁通量變小C．線圈a有收縮的趨勢 D．線圈a對(duì)水平桌面的壓力FN將減小3、(多選)用如圖所示裝置探究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件，線圈A通過滑動(dòng)變阻器和開關(guān)S1連接到電源上，線圈B通過開關(guān)S2連到電流表上，把線圈A裝在線圈B的里面．下列說法中正確的是()A．該裝置用于探究線圈B中感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件B．S2處于閉合狀態(tài)，在S1閉合瞬間，電流表的指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)C．S1處于閉合狀態(tài)，在S2閉合瞬間，電流表的指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)D．兩開關(guān)均處于閉合狀態(tài)，電路穩(wěn)定后勻速移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，電流表的指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)4、(多選)兩根相互平行的固定金屬導(dǎo)軌水平放置于如圖所示的勻強(qiáng)磁場中，與導(dǎo)軌上接觸良好的導(dǎo)體棒AB和CD可以在導(dǎo)軌上自由滑動(dòng)．當(dāng)AB在外力F作用下向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，下列說法中正確的是()A．導(dǎo)體棒CD內(nèi)有電流通過，方向是D→CB．導(dǎo)體棒CD內(nèi)有電流通過，方向是C→DC．磁場對(duì)導(dǎo)體棒CD的作用力向左D．磁場對(duì)導(dǎo)體棒AB的作用力向左5、(2021·寧夏吳忠市聯(lián)考)如圖所示，繞水平軸可以勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的矩形線圈放置于勻強(qiáng)磁場中，磁場之外有一繞在水平放置陶瓷棒上的導(dǎo)線通過滑環(huán)與矩形線圈相連，陶瓷棒的右側(cè)吊著一個(gè)金屬圓環(huán)，圓環(huán)初始時(shí)靜止?，F(xiàn)在讓矩形線圈從圖示位置開始勻速轉(zhuǎn)動(dòng)90°，可觀察到()A．若線圈順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，圓環(huán)向左擺動(dòng)；線圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，圓環(huán)向右擺動(dòng)B．若線圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，圓環(huán)向左擺動(dòng)；線圈順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，圓環(huán)向右擺動(dòng)C．無論線圈順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)還是逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，圓環(huán)都向右擺動(dòng)D．無論線圈順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)還是逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，圓環(huán)都向左擺動(dòng)6、置于勻強(qiáng)磁場中的金屬圓盤中央和邊緣各引出一根導(dǎo)線，與套在鐵芯上部的線圈A相連。套在鐵芯下部的線圈B引出兩根導(dǎo)線接在兩根水平光滑導(dǎo)軌上，如圖所示。導(dǎo)軌上有一根金屬棒ab靜止處在垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場中。下列說法正確的是()A．圓盤順時(shí)針加速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，ab棒將向右運(yùn)動(dòng)B．圓盤順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，ab棒將向右運(yùn)動(dòng)C．圓盤順時(shí)針減速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，ab棒將向右運(yùn)動(dòng)D．圓盤逆時(shí)針加速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，ab棒將向左運(yùn)動(dòng)7、(多選)如圖所示裝置中，cd桿原來靜止。當(dāng)ab桿做如下哪些運(yùn)動(dòng)時(shí)，cd桿將向右移動(dòng)()A．向右勻速運(yùn)動(dòng) B．向右加速運(yùn)動(dòng)C．向左加速運(yùn)動(dòng) D．向左減速運(yùn)動(dòng)8、(多選)(2018·全國卷Ⅲ)如圖(a)，在同一平面內(nèi)固定有一長直導(dǎo)線PQ和一導(dǎo)線框R，R在PQ的右側(cè)。導(dǎo)線PQ中通有正弦交流電i，i的變化如圖(b)所示，規(guī)定從Q到P為電流正方向。導(dǎo)線框R中的感應(yīng)電動(dòng)勢()A．在t＝eq\f(T,4)時(shí)為零B．在t＝eq\f(T,2)時(shí)改變方向C．在t＝eq\f(T,2)時(shí)最大，且沿順時(shí)針方向D．在t＝T時(shí)最大，且沿順時(shí)針方向9、(多選)如圖甲所示，螺線管內(nèi)有平行于軸線的外加磁場，以圖中箭頭所示方向?yàn)槠湔较?。螺線管與導(dǎo)線框abcd相連，導(dǎo)線框內(nèi)有一閉合小金屬圓環(huán)，圓環(huán)與導(dǎo)線框在同一平面內(nèi)。當(dāng)螺線管內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t按圖乙所示規(guī)律變化時(shí)()A．在0～t1時(shí)間內(nèi)，環(huán)有收縮趨勢B．在t1～t2時(shí)間內(nèi)，環(huán)有擴(kuò)張趨勢C．在t1～t2時(shí)間內(nèi)，環(huán)內(nèi)有逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流D．在t2～t3時(shí)間內(nèi)，環(huán)內(nèi)有逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流10、(2022·上海師大附中學(xué)考)在“研究磁通量變化時(shí)感應(yīng)電流的方向”的實(shí)驗(yàn)中：(1)某同學(xué)用通電螺線管代替條形磁鐵進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)操作：A．將靈敏電流計(jì)直接與電池兩極相連，檢測靈敏電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)方向與電流流向的關(guān)系；B．按圖接好電路；C．把原線圈放入副線圈中，接通、斷開開關(guān)觀察并記錄靈敏電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)方向；D．歸納出感應(yīng)電流的方向與磁通量變化的關(guān)系。其中錯(cuò)誤之處是____________________________、____________________________。(2)已知一靈敏電流計(jì)，當(dāng)電流從正接線柱流入時(shí)，指針向正接線柱一側(cè)偏轉(zhuǎn)，現(xiàn)把它與線圈串聯(lián)接成如圖所示的電路，條形磁鐵的磁極、運(yùn)動(dòng)方向及靈敏電流計(jì)的正負(fù)接線柱和指針偏轉(zhuǎn)方向均如圖所示，試畫出螺線管上導(dǎo)線的繞向。11、在“研究磁通量變化時(shí)感應(yīng)電流的方向”實(shí)驗(yàn)中，實(shí)物電路連接如圖：(1)實(shí)物圖中有一個(gè)元件接錯(cuò)了回路，請(qǐng)指出并改正：______________________________________________。(2)為了方便探究感應(yīng)電流方向的規(guī)律，實(shí)