2025年高考物理復習講義第十章第1講　電磁感應現(xiàn)象和楞次定律（含解析）

第1講電磁感應現(xiàn)象和楞次定律素養(yǎng)目標1.能夠從情境中抽象出磁通量的概念．(物理觀念)2.認識電磁感應現(xiàn)象，知道產(chǎn)生感應電流的條件．(物理觀念)3.應用楞次定律和右手定則判斷感應電流的方向．(科學思維)一、磁通量1．概念：在磁感應強度為B的勻強磁場中，與磁場方向垂直的面積S和B的乘積．2．公式：Φ＝BS.3．公式的適用條件(1)勻強磁場．(2)S為垂直磁場的有效面積．4．單位：1Wb＝1T·m2.5．標矢性：磁通量的正、負號不表示方向，磁通量是標量．二、電磁感應現(xiàn)象1．定義：當穿過閉合電路的磁通量變化時，電路中有感應電流產(chǎn)生的現(xiàn)象．2．產(chǎn)生感應電流的條件(1)條件：①電路閉合；②磁通量發(fā)生變化．(2)特例：閉合電路的一部分導體在磁場內(nèi)做切割磁感線運動．三、感應電流的方向1．楞次定律：感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化．適用于一切電磁感應現(xiàn)象．2．右手定則：伸開右手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內(nèi)；讓磁感線穿入掌心，拇指指向?qū)w運動的方向，這時其余四指指向就是感應電流的方向．適用于導線切割磁感線產(chǎn)生的感應電流．直觀情境1．思維辨析(1)1831年，英國物理學家法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象．()(2)閉合電路內(nèi)只要有磁通量，就有感應電流產(chǎn)生．()(3)穿過線圈的磁通量和線圈的匝數(shù)無關．()(4)線框不閉合時，即使穿過線框的磁通量發(fā)生變化，線框中也沒有感應電流產(chǎn)生．()(5)當導體切割磁感線時，一定產(chǎn)生感應電動勢．()2．如圖所示，兩個單匝線圈a、b的半徑分別為r和2r.圓形勻強磁場B的邊緣恰好與a線圈重合，則穿過a、b兩線圈的磁通量之比為()A．1∶1B．1∶2C．1∶4D．4∶13．如圖所示的各圖所描述的物理情境中，沒有產(chǎn)生感應電流的是()考點感應電流方向的判斷1．楞次定律中“阻礙”的含義2．應用楞次定律的思路典例1如圖所示，兩勻強磁場的磁感應強度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．下列變化會在環(huán)中產(chǎn)生順時針方向感應電流的是()A．同時增大B1減小B2B．同時減小B1增大B2C．同時以相同的變化率增大B1和B2D．同時以相同的變化率減小B1和B21．[應用“增反減同”判斷感應電流的方向]某實驗小組用如圖所示實驗裝置驗證楞次定律．條形磁鐵自上而下穿過固定線圈，下列說法正確的是()A．條形磁鐵進入線圈時，線圈產(chǎn)生的電流從負極進入電流表B．條形磁鐵離開線圈時，線圈產(chǎn)生的電流從正極進入電流表C．條形磁鐵進入線圈時，線圈施加給磁鐵的力向上D．條形磁鐵離開線圈時，線圈施加給磁鐵的力向下2．[應用“增縮減擴”判斷感應電流的方向]如圖所示，A為水平放置的膠木圓盤，在其側(cè)面均勻分布著負電荷，在A的正上方用絕緣絲線懸掛一個金屬圓環(huán)B，使B的環(huán)面水平且與膠木圓盤面平行，其軸線與膠木圓盤A的軸線OO′重合．現(xiàn)使膠木圓盤A由靜止開始繞其軸線OO′按箭頭所示方向加速轉(zhuǎn)動，則()A．金屬環(huán)B的面積有擴大的趨勢，絲線受到的拉力增大B．金屬環(huán)B的面積有縮小的趨勢，絲線受到的拉力減小C．金屬環(huán)B的面積有擴大的趨勢，絲線受到的拉力減小D．金屬環(huán)B的面積有縮小的趨勢，絲線受到的拉力增大考點“三則一律”的綜合應用1．“三則一律”的應用對比名稱基本現(xiàn)象應用的定則或定律電流的磁效應運動電荷、電流產(chǎn)生磁場安培定則洛倫茲力、安培力磁場對運動電荷、電流有作用力左手定則電磁感應部分導體做切割磁感線運動右手定則閉合回路磁通量變化楞次定律2.“三則一律”的應用技巧(1)應用楞次定律，一般要用到安培定則．(2)研究感應電流受到的安培力時，一般先用右手定則確定電流方向，再用左手定則確定安培力的方向，有時也可以直接用楞次定律的推廣應用確定．典例2(2024·山西太原模擬)(多選)如圖所示裝置中，ab、cd桿垂直放置在導軌上，與導軌接觸良好，桿與導軌之間的摩擦力不計．原來ab、cd桿均靜止，當ab桿做如下哪些運動時，cd桿將向左移動()A．向右減速運動 B．向右加速運動C．向左加速運動 D．向左減速運動1．[“三則一律”的應用](多選)如圖所示，金屬導軌上的導體棒ab在勻強磁場中沿導軌做下列哪種運動時，銅制線圈c中將有感應電流產(chǎn)生且被螺線管吸引()A．向右做勻速運動 B．向左做減速運動C．向右做減速運動 D．向右做加速運動2．[發(fā)電和電動模型的理解](多選)創(chuàng)意物理實驗設計作品《小熊蕩秋千》如圖所示．兩根彼此靠近且相互絕緣的金屬棒C、D固定在鐵架臺上，與兩個銅線圈P、Q組成一閉合回路，兩個磁性很強的條形磁鐵如圖所示放置．當用手左右擺動線圈P時，線圈Q也會跟著擺動，仿佛小熊在蕩秋千．以下說法正確的是()A．P向右擺動的過程中，P中的電流方向為順時針方向(從右向左看)B．P向右擺動的過程中，Q也會向右擺動C．P向右擺動的過程中，Q會向左擺動D．若用手左右擺動Q，P會始終保持靜止考點探究影響感應電流方向的因素實驗裝置圖操作要領磁體運動式(1)條形磁鐵以不同方式運動引起磁通量變化：觀察插入磁鐵、拔出磁鐵時指針偏轉(zhuǎn)方向．(2)感應電流大小與條形磁鐵運動的關系：磁鐵插入、拔出，改變插入、拔出的速度，觀察感應電流大小的變化．(3)先確定電流方向與指針偏轉(zhuǎn)方向的關系，進而研究產(chǎn)生的感應電流方向與磁通量變化的關系原線圈中電流變化式(1)電流變化與磁通量變化的關系：磁通量增加時有感應電流，磁通量減少時也有感應電流．(2)電流變化快慢與產(chǎn)生的感應電流大小關系．(3)先確定電流方向與指針偏轉(zhuǎn)方向的關系，進而研究產(chǎn)生的感應電流方向與磁通量變化的關系部分導體切割磁感線(1)導體ab上下運動，觀察電流表指針是否偏轉(zhuǎn)．(2)導體ab左右運動，觀察電流表指針是否偏轉(zhuǎn)．(3)移動磁體，觀察電流表指針變化情況，并分析產(chǎn)生感應電流的規(guī)律1．[探究影響感應電流方向的因素]某同學利用如圖(a)所示實驗裝置，來完成“探究影響感應電流方向的因素”的實驗．則：下表為該同學記錄的實驗現(xiàn)象：序號磁體磁場的方向(正視)磁體運動情況指針偏轉(zhuǎn)情況感應電流的磁場方向(正視)1向下插入線圈向左向上2向下拔出線圈向右向下3向上插入線圈向右向下4向上拔出線圈向左向上(1)由實驗記錄1、3可發(fā)現(xiàn)穿過閉合回路的磁通量增大，感應電流的磁場方向與原磁場方向________；由實驗記錄2、4可發(fā)現(xiàn)穿過閉合回路的磁通量減小時，感應電流的磁場方向與原磁場方向________(以上兩空均填“相反”或“相同”)．由此得出結(jié)論：感應電流的磁場總是________(填“增強”或“阻礙”)穿過原線圈的磁通量的變化．(2)該同學利用圖(b)所示裝置進行實驗，兩個電流表相同，零刻度居中．閉合開關后，當滑動變阻器R的滑片P不動時，甲、乙兩個電流表指針位置如圖所示．該同學進行了一些操作，發(fā)現(xiàn)電流表乙的指針向左偏轉(zhuǎn)．那么，根據(jù)(1)中得到的結(jié)論，請你分析該同學可能進行了的操作是：①_________________________________________________________________；②__________________________________________________________________.2．[實驗拓展創(chuàng)新]在“探究電磁感應的產(chǎn)生條件”的實驗中，先按如圖甲所示連線，不通電時，電流計指針停在正中央，閉合開關S時，觀察到電流表指針向左偏．然后按如圖乙所示將靈敏電流計與副線圈B連成一個閉合回路，將原線圈A、電源、滑動變阻器和開關S串聯(lián)成另一個閉合電路．(1)如圖甲所示電路中，串聯(lián)定值電阻R的主要作用是________．A．減小電源兩端的電壓，保護電源B．增大電源兩端的電壓，保護開關C．減小電路中的電流，保護靈敏電流計D．減小電路中的電流，保護開關(2)圖乙中，開關S閉合后，在原線圈A插入副線圈B的過程中，靈敏電流計的指針將________(填“向左”“向右”或“不”)偏轉(zhuǎn)．(3)圖乙中，開關S閉合后，線圈A放在B中不動，在滑動變阻器的滑片P向左滑動的過程中，靈敏電流計指針將________(填“向左”“向右”或“不”)偏轉(zhuǎn)．(4)圖乙中，S閉合后，線圈A放在B中不動，在突然斷開S時，靈敏電流計指針將________(填“向左”“向右”或“不”)偏轉(zhuǎn)．答案及解析1．思維辨析(1)1831年，英國物理學家法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象．(√)(2)閉合電路內(nèi)只要有磁通量，就有感應電流產(chǎn)生．(×)(3)穿過線圈的磁通量和線圈的匝數(shù)無關．(√)(4)線框不閉合時，即使穿過線框的磁通量發(fā)生變化，線框中也沒有感應電流產(chǎn)生．(√)(5)當導體切割磁感線時，一定產(chǎn)生感應電動勢．(√)2．如圖所示，兩個單匝線圈a、b的半徑分別為r和2r.圓形勻強磁場B的邊緣恰好與a線圈重合，則穿過a、b兩線圈的磁通量之比為()A．1∶1B．1∶2C．1∶4D．4∶1答案：A3．如圖所示的各圖所描述的物理情境中，沒有產(chǎn)生感應電流的是()解析：開關S閉合穩(wěn)定后，穿過線圈N的磁通量保持不變，線圈N中不會產(chǎn)生感應電流，故A符合題意；磁鐵向鋁環(huán)A靠近，穿過鋁環(huán)的磁通量增大，鋁環(huán)中會產(chǎn)生感應電流，故B不符合題意；金屬框從A位置向B位置運動，穿過金屬框的磁通量發(fā)生變化，金屬框中會產(chǎn)生感應電流，故C不符合題意；銅盤在磁場中按如圖所示方向轉(zhuǎn)動，銅盤的一部分切割磁感線，回路中會產(chǎn)生感應電流，故D不符合題意．答案：A考點感應電流方向的判斷典例1如圖所示，兩勻強磁場的磁感應強度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．下列變化會在環(huán)中產(chǎn)生順時針方向感應電流的是()A．同時增大B1減小B2B．同時減小B1增大B2C．同時以相同的變化率增大B1和B2D．同時以相同的變化率減小B1和B2解析：若產(chǎn)生順時針方向的感應電流，則感應磁場的方向垂直紙面向里，由楞次定律可知，圓環(huán)中的凈磁通量變化為向里的磁通量減少或者向外的磁通量增多，A錯誤，B正確．同時以相同的變化率增大B1和B2，或同時以相同的變化率減小B1和B2，兩個磁場的磁通量總保持大小相同，所以總磁通量為0，不會產(chǎn)生感應電流，C、D錯誤．故選B．1．[應用“增反減同”判斷感應電流的方向]某實驗小組用如圖所示實驗裝置驗證楞次定律．條形磁鐵自上而下穿過固定線圈，下列說法正確的是()A．條形磁鐵進入線圈時，線圈產(chǎn)生的電流從負極進入電流表B．條形磁鐵離開線圈時，線圈產(chǎn)生的電流從正極進入電流表C．條形磁鐵進入線圈時，線圈施加給磁鐵的力向上D．條形磁鐵離開線圈時，線圈施加給磁鐵的力向下解析：當條形磁鐵進入線圈時，穿過線圈的磁感線向上，磁通量增加，根據(jù)楞次定律，可知線圈產(chǎn)生的電流從正極進入電流表，A錯誤；當條形磁鐵離開線圈時，穿過線圈的磁感線向上，磁通量減少，根據(jù)楞次定律，可知線圈產(chǎn)生的電流從負極進入電流表，B錯誤；根據(jù)楞次定律和等效思想，可知當條形磁鐵進入線圈時，線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應電流對條形磁鐵的運動有阻礙作用，可知線圈施加給磁鐵的力方向向上，同理可知，當條形磁鐵離開線圈時，線圈施加給磁鐵的力方向向上，C正確，D錯誤．答案：C2．[應用“增縮減擴”判斷感應電流的方向]如圖所示，A為水平放置的膠木圓盤，在其側(cè)面均勻分布著負電荷，在A的正上方用絕緣絲線懸掛一個金屬圓環(huán)B，使B的環(huán)面水平且與膠木圓盤面平行，其軸線與膠木圓盤A的軸線OO′重合．現(xiàn)使膠木圓盤A由靜止開始繞其軸線OO′按箭頭所示方向加速轉(zhuǎn)動，則()A．金屬環(huán)B的面積有擴大的趨勢，絲線受到的拉力增大B．金屬環(huán)B的面積有縮小的趨勢，絲線受到的拉力減小C．金屬環(huán)B的面積有擴大的趨勢，絲線受到的拉力減小D．金屬環(huán)B的面積有縮小的趨勢，絲線受到的拉力增大解析：使膠木圓盤A由靜止開始繞其軸線OO′按箭頭所示方向加速轉(zhuǎn)動，穿過金屬環(huán)B的磁通量增大，根據(jù)楞次定律，金屬環(huán)B的面積有縮小的趨勢，且B有向上升高(遠離)的趨勢，絲線受到的拉力減小，故B項正確．答案：B考點“三則一律”的綜合應用典例2(2024·山西太原模擬)(多選)如圖所示裝置中，ab、cd桿垂直放置在導軌上，與導軌接觸良好，桿與導軌之間的摩擦力不計．原來ab、cd桿均靜止，當ab桿做如下哪些運動時，cd桿將向左移動()A．向右減速運動 B．向右加速運動C．向左加速運動 D．向左減速運動解析：cd桿向左移動，則cd桿受到的安培力水平向左，根據(jù)左手定則，cd桿上電流方向為從d流向c，根據(jù)楞次定律，線圈L1中磁場方向向下增強或是向上減弱，若線圈L1中磁場方向向下增強，則ab桿中電流方向為從b流向a，并且逐漸變大，則速度變大，結(jié)合右手定則，ab桿向左加速運動，同理可得，若線圈L1中磁場方向向上減弱，ab桿向右減速運動，B、D錯誤，A、C正確．故選AC．1．[“三則一律”的應用](多選)如圖所示，金屬導軌上的導體棒ab在勻強磁場中沿導軌做下列哪種運動時，銅制線圈c中將有感應電流產(chǎn)生且被螺線管吸引()A．向右做勻速運動 B．向左做減速運動C．向右做減速運動 D．向右做加速運動解析：當導體棒向右勻速運動時產(chǎn)生恒定的電流，穿過線圈的磁通量恒定不變，無感應電流產(chǎn)生，A錯誤；當導體棒向左做減速運動時，由右手定則可判定回路中出現(xiàn)從b→a的感應電流且減小，由安培定則知螺線管中感應電流的磁場向左且減弱，由楞次定律知c中出現(xiàn)順時針方向的感應電流(從右向左看)且被螺線管吸引，B正確；同理可判定C正確，D錯誤．答案：BC2．[發(fā)電和電動模型的理解](多選)創(chuàng)意物理實驗設計作品《小熊蕩秋千》如圖所示．兩根彼此靠近且相互絕緣的金屬棒C、D固定在鐵架臺上，與兩個銅線圈P、Q組成一閉合回路，兩個磁性很強的條形磁鐵如圖所示放置．當用手左右擺動線圈P時，線圈Q也會跟著擺動，仿佛小熊在蕩秋千．以下說法正確的是()A．P向右擺動的過程中，P中的電流方向為順時針方向(從右向左看)B．P向右擺動的過程中，Q也會向右擺動C．P向右擺動的過程中，Q會向左擺動D．若用手左右擺動Q，P會始終保持靜止解析：P向右擺動的過程中，穿過線圈的磁通量減少，根據(jù)楞次定律，P中的電流方向為順時針方向(從右向左看)，A正確．P向右擺動的過程中，P中的電流方向為順時針方向(從右向左看)，Q中的電流方向也為順時針方向(從右向左看)，Q線圈下側(cè)將受到向右的安培力作用，所以Q也會向右擺動，B正確，C錯誤．若用手左右擺動Q，線圈Q切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢，在P線圈中將產(chǎn)生感應電流，P線圈受到安培力作用，由左手定則可判斷出P將擺動，不會保持靜止，D錯誤．答案：AB考點探究影響感應電流方向的因素1．[探究影響感應電流方向的因素]某同學利用如圖(a)所示實驗裝置，來完成“探究影響感應電流方向的因素”的實驗．則：下表為該同學記錄的實驗現(xiàn)象：序號磁體磁場的方向(正視)磁體運動情況指針偏轉(zhuǎn)情況感應電流的磁場方向(正視)1向下插入線圈向左向上2向下拔出線圈向右向下3向上插入線圈向右向下4向上拔出線圈向左向上(1)由實驗記錄1、3可發(fā)現(xiàn)穿過閉合回路的磁通量增大，感應電流的磁場方向與原磁場方向________；由實驗記錄2、4可發(fā)現(xiàn)穿過閉合回路的磁通量減小時，感應電流的磁場方向與原磁場方向________(以上兩空均填“相反”或“相同”)．由此得出結(jié)論：感應電流的磁場總是________(填“增強”或“阻礙”)穿過原線圈的磁通量的變化．(2)該同學利用圖(b)所示裝置進行實驗，兩個電流表相同，零刻度居中．閉合開關后，當滑動變阻器R的滑片P不動時，甲、乙兩個電流表指針位置如圖所示．該同學進行了一些操作，發(fā)現(xiàn)電流表乙的指針向左偏轉(zhuǎn)．那么，根據(jù)(1)中得到的結(jié)論，請你分析該同學可能進行了的操作是：①_________________________________________________________________；②__________________________________________________________________.解析：(1)由實驗記錄1、3可發(fā)現(xiàn)穿過閉合回路的磁通量增大，感應電流的磁場方向與原磁場方向相反；由實驗記錄2、4可發(fā)現(xiàn)穿過閉合回路的磁通量減小時，感應電流的磁場方向與原磁場方向相同．由此得出結(jié)論，感應電流的磁場總是阻礙穿過原線圈的磁通量的變化．(2)兩電流表完全相同，電流從相同一方接線柱流入時指針向相同方向偏轉(zhuǎn)；當該同學進行了一些操作，發(fā)現(xiàn)電流表乙的指針向左偏轉(zhuǎn)，可知電流從左方流入；由電路及(1)中總結(jié)的規(guī)律，可知是線圈A中電流變大，則該同學可能進行了的操作是：①斷開開關，等電路穩(wěn)定后再閉合開關；②滑動變阻器的滑片向a端迅速滑動．答案：(1)相反相同阻礙(2)①斷開開關，等電路穩(wěn)定后再閉合開關②滑動變阻器的滑片向a端迅速滑動2