第一课时 电磁感应现象楞次定律

考纲展示考向指南知识点要求1.从近几年的高考题中可看出，高考对本章的电磁感应现象，法拉第电磁感应定律，楞次定律，右手定则等的考查频率较高．很多题都以选择题的形式考查了感应电动势、感应电流的方向的判断等基础知识．另外，以电磁感应为背景的综合题是近几年来高考的热点．2.预计本章的电磁感应的图象类、能量类问题将是2011年的高考热点.电磁感应现象，磁通量，法拉第电磁感应定律，楞次定律Ⅱ导体切割磁感线时的感应电动势，右手定则Ⅱ自感现象Ⅰ日光灯Ⅰ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的情况

2.在电磁感应现象里，不要求判断内电路中各点电势的高低

第一课时电磁感应现象楞次定律1．磁通量的计算(1)公式：Φ＝

(2)适用条件：①

磁场；②S是

磁场的有效面积．(3)单位：

，1Wb＝1T·m2.BS匀强垂直韦伯2．磁通量的物理意义(1)可以形象地理解为磁通量就是穿过某一面积的

(2)同一个平面，当它跟磁场方向垂直时，磁通量

，当它跟磁场方向

时．磁通量为零．磁感线的条数最大平行1．电磁感应现象：当穿过闭合电路的磁通量

时，电路中有

产生，这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应．2．产生感应电流的条件(1)

回路．(2)

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

发生变化电流闭合磁通量电能1．楞次定律(1)内容：感应电流的磁场总是要

引起感应电流的

的变化．(2)适用情况：所有电磁感应现象．阻碍磁通量2．右手定则(1)内容：伸开右手，让大拇指跟其余四指

，并且都跟手掌在同一

，让磁感线垂直穿入掌心，大拇指指向

的方向，其余四指所指的方向，就是感应电流的方向．(2)适用情况：

产生感应电流．

平面内导体运动垂直部分导体运动切割磁感线1.1(2009年武汉模拟)如右图所示，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 (

)

【答案】

A2．1如右图所示，A、B是两根互相平行的、固定的长直通电导线，二者电流大小和方向都相同．一个矩形闭合金属线圈与A、B在同一平面内，并且ab边保持与通电导线平行，线圈从图中的位置1匀速向左移动，经过位置2，最后到位置3，其中位置2恰在A、B的正中间，则下面的说法中正确的是 (

)A．在位置2这一时刻，穿过线圈的磁通量为零B．在位置2这一时刻，穿过线圈的磁通量的变化率为零C．从位置1到位置3的整个过程中，线圈内感应电流的方向发生了变化D．从位置1到位置3的整个过程中，线圈受到的磁场力的方向保持不变【解析】

由右手螺旋定则知A正确，此时穿过线圈的磁通量的变化率最大；从位置1到位置3的整个过程中，穿过线圈的磁通量是先向外逐渐减小到零，然后向里逐渐增大，由楞次定律知C错D对．【答案】

AD3．1(2009年高考浙江卷)如右图所示，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点摆动．金属线框从右侧某一位置静止开始释放，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．则线框中感应电流的方向是 (

)A．a→b→c→d→aB．d→c→b→a→dC．先是d→c→b→a→d，后是a→b→c→d→aD．先是a→b→c→d→a，后是d→c→b→a→d【解析】

线框从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d→c→b→a→d，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d→c→b→a→d，所以选B.【答案】

B一、对磁通量的理解1．Φ＝B·S的含义，Φ＝BS只适用于匀强磁场磁感应强度B与面积S垂直的情况．当S与垂直于B的平面间的夹角为θ时，则有Φ＝BScosθ.可理解为Φ＝B(Scosθ)，即Φ等于B与S在垂直于B方向上分量的乘积．也可理解为Φ＝(Bcosθ)S，即Φ等于B在垂直于S方向上的分量与S的乘积．如下图(1)所示．2．面积S的含义：S不一定是某个线圈的真正面积，而是线圈在磁场范围内的面积．如下图(2)所示，S应为线圈面积的一半．3．多匝线圈的磁通量：多匝线圈的磁通量的大小与线圈匝数无关，因为不论线圈匝数多少，穿过线圈的磁感线条数相同，而磁感线条数可表示磁通量的大小．4．磁通量的变化(1)磁感应强度B不变，有效面积S变化时，则ΔΦ＝Φ2－Φ1＝B·ΔS.(2)磁感应强度B变化，磁感线穿过的有效面积S不变时，则穿过回路中的磁通量的变化是ΔΦ＝Φ2－Φ1＝ΔB·S.(3)磁感应强度B和回路面积S同时变化时，则ΔΦ＝Φ2－Φ1＝B2S2－B1S1.1．如右图所示是等腰直角三棱柱，其中底面abcd为正方形，边长为L，它们按图示位置放置于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B，下面说法中正确的是(

)A．通过abcd平面的磁通量大小为L2·BB．通过dcFE平面的磁通量大小为C．通过abFE平面的磁通量大小为零D．通过整个三棱柱的磁通量为零C正确．显然平面abFE在B的垂直方向上的投影面积为零，所以穿过的磁通量为零．D正确．磁通量是标量，但有正负，若规定磁感线从外表面穿入三棱柱的磁通量为正，那么磁感线由三棱柱内表面穿出时的磁通量为负．而穿入三棱柱的磁感线总与穿出的磁感线相等，因此，穿过整个三棱柱的磁通量为零．【答案】

BCD二、对楞次定律的理解和应用1．因果关系：应用楞次定律实际上就是寻求电磁感应中的因果关系．磁通量发生变化是原因，产生感应电流是结果，原因产生结果，结果又反过来影响原因．2．楞次定律中“阻碍”的含义3．楞次定律的推广含义的应用(1)阻碍原磁通量的变化——“增反减同”．(2)阻碍(导体的)相对运动——“来拒去留”．(3)磁通量增加，线圈面积“缩小”，磁通量减小，线圈面积“扩张”．(4)阻碍线圈自身电流的变化(自感现象)．2．如右图所示，ab是一个可以绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导体线圈，当滑动变阻器R的滑片P自左向右滑动的过程中，线圈ab将 (

)A．静止不动B．顺时针转动C．逆时针转动D．发生转动，但电源的极性不明，无法确定转动方向【解析】

如题图中所示的两个通电的电磁铁之间的磁场方向总是水平的，当滑动变阻器R的滑片P自左向右滑动的过程中，电路的电流是增大的，两个电磁铁之间的磁场也是增大的，闭合导体线圈中的磁通量是增大的，线圈在原磁场中所受的磁场力肯定使线圈向磁通量减小的方向运动，显然只有顺时针方向的运动才能使线圈中的磁通量减小．【答案】

B电阻R、电容器C与一线圈连成闭合回路，条形磁铁静止于线圈的正上方，N极朝下，如右图所示，现使磁铁开始下落，在N极接近线圈上端的过程中，流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是 (

)A．从a到b，上极板带正电B．从a到b，下极板带正电C．从b到a，上极板带正电D．从b到a，下极板带正电【解析】

在N极接近线圈上端的过程中，通过线圈的磁感线方向向下，磁通量增大，由楞次定律可判定流过线圈的电流方向向下，外电路电流由b流向a，同时线圈作为电源，下端应为正极，则电容器下极板电势高，带正电．【答案】

D感应电流方向的判断方法方法一：右手定则(适用于部分导体切割磁感线)方法二：楞次定律楞次定律的应用步骤1－1：(2009年重庆卷)如右图为一种早期发电机原理示意图，该发电机由固定的圆形线圈和一对用铁芯连接的圆柱形磁铁构成，两磁极相对于线圈平面对称．在磁极绕转轴匀速转动过程中，磁极中心在线圈平面上的投影沿圆弧 运动(O是线圈中心)，则 (

)A．从X到O，电流由E经G流向F，先增大再减小B．从X到O，电流由F经G流向E，先减小再增大C．从O到Y，电流由F经G流向E，先减小再增大D．从O到Y，电流由E经G流向F，先增大再减小【解析】

从X到O过程中，原磁场方向指向上不断增加，则感应电流的磁场方向应该指向下，再由右手螺旋定则知，感应电流方向应该是由F经G到E，又感应电流从零到有再到零，则一定经历先增大再减小的过程．同理，当从O到Y的过程中，感应电流的方向应该是由E经G到F，大小也是先增大再减小．【答案】

D在条形磁铁的中央位置的正上方水平固定一铜质圆环如右图所示，以下判断中正确的是 (

)A．释放圆环，环下落时环的机械能守恒B．释放圆环，环下落时磁铁对桌面的压力比磁铁的重力大C．给磁铁水平向右的初速度，磁铁滑出时做减速运动D．给磁铁水平向右的初速度，圆环产生向左的运动趋势【解析】

由条形磁铁磁场分布特点可知，穿过其中央位置正上方的圆环的合磁通量为0，所以在环下落的过程中，磁通量不变，没有感应电流，只受重力，则环下落时环的机械能守恒，A对、B错；给磁铁水平向右的初速度，由楞次定律可知，圆环的运动总是阻碍自身磁通量的变化，所以要受到向右的作用力，由牛顿第三定律可知，磁铁要受到向左的作用力而做减速运动，C对，D错．本题答案为AC.感应电流在原磁场中必然受安培力，因此楞次定律可以有多种表述，记住这些表述，分析问题更简便．(1)阻碍原磁通量变化——“增反减同”；(2)阻碍导体与磁体间相对运动——“来拒去留”；(3)使回路的面积发生变化或有变化趋势；(4)阻碍原电流的变化——“自感”．

2－1：如右图所示，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正上方等高快速经过时，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判断是(

)A．FN先小于mg后大于mg，运动趋势向左B．FN先大于mg后小于mg，运动趋势向左C．FN先小于mg后大于mg，运动趋势向右D．FN先大于mg后小于mg，运动趋势向右【解析】

当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线AB正上方等高快速经过时，线圈中向下的磁通量先增加后减小，由楞次定律可知，线圈中先产生逆时针方向的感应电流后产生顺时针方向的感应电流，线圈先左侧受到向右下的安培力，后右侧受到向右上的安培力，因此FN先大于mg后小于mg，运动趋势向右，所以正确选项是D.【答案】

D如右图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，当PQ在外力的作用下运动时，MN在磁场力的作用下向右运动，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【思路点拨】【解析】

当PQ向右运动时，用右手定则可判定PQ中感应电流的方向是由Q→P，由安培定则可知穿过L1的磁场方向是自下而上的；若PQ向右加速运动，则穿过L1的磁通量增加，用楞次定律可以判断流过MN的感应电流是从N→M的，用左手定则可判定MN受到向左的安培力，将向左运动，可见选项A不正确；若PQ向右减速运动，流过MN的感应电流方向、感应电流所受的安培力的方向均将反向，MN向右运动，所以选项C是正确的．同理可判断B项是正确的，D项是错误的，本题正确的选项应是B、C.安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的比较及应用(1)规律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、电流有作用力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变化楞次定律(2)应用区别关键是抓住因果关系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．3－1：两根相互平行的金属导轨水平放置于如右图所示的匀强磁场中，在导轨上接触良好的导体棒AB和CD可以自由滑动．当AB在外力F作用下向右运动时，下列说法中正确的是 (

)A．导体棒CD内有电流通过，方向是D→CB．导体棒CD内有电流通过，方向是C→DC．磁场对导体棒CD的作用力向左D．磁场对导体棒AB的作用力向左【解析】

利用楞次定律．两个导体棒与两根金属导轨构成闭合回路，分析出磁通量增加，结合安培定则判断AB中感应电流的方向是B→A→C→D→B.以此为基础，再判断CD内的电流方向，最后根据左手定则进一步确定CD的受力方向，经过比较可得正确答案．【答案】

BD1．如右图所示，两条螺旋状弹性导线与两根金属棒相连，组成闭合电路，且上端金属棒固定，下端金属棒自由悬垂．如果穿过回路的磁场逐渐增强，下面的金属棒可能的运动情况是 (

)A．向上运动 B．向下运动C．向左摆动

D．向右摆动【解析】

根据楞次定律，感应电流带来的安培力会阻碍原磁场的变化，所以线圈面积有变小的趋势，正确答案是A.【答案】

A2．如图所示，通过水平绝缘传送带输送带完全相同的铜线圈，线圈均与传送带以相同的速度匀速运动．为了检测出个别未闭合的不合格线圈，让传送带通过一固定匀强磁场区域，磁场方向垂直于传送带，线圈进入磁场前等距离排列，穿过磁场后根据线圈间的距离，就能够检测出不合格线圈，通过观察图形，判断下列说法正确的是 (

)A．若线圈闭合，进入磁场时，线圈相对传送带向后滑动B．若线圈不闭合，进入磁场时，线圈相对传送带向后滑动C．从图中可以看出，第2个线圈是不合格线圈D．从图中可以看出，第3个线圈是不合格线圈【解析】

由电磁感应条件和楞次定律，A正确，B错误；由各线圈位置关系，C错误，D正确．【答案】

AD3．如右图所示，螺线管的导线的两端与两平行金属板相接，一个带负电的小球用丝线悬挂在两金属板间，并处于静止状态，若条形磁铁突然插入线圈时，小球的运动情况是 (

)A．向左摆动 B．向右摆动C．保持静止

D．无法判定【解析】

当磁铁插入时，穿过线圈的磁通量向左且增加，线圈产生感应电动势．因此线圈是一个产生感应电动势的电路，相当于一个电源，其等效电路如右图所示，因此A板带正电，B板带负电，故小球受电场力向左．【答案】

A