2019版高考物理大第十章电磁感应第27讲电磁感应现象楞次定律学案.docx

第27讲电磁感应现象楞次定律考纲要求考情分析命题趋势1.电磁感应现象2磁通量3楞次定律2017全国卷，15高考对本节内容的考查主要是以选择题的形式考查电磁感应现象、楞次定律等考点，试题难度一般不大，但命题情境形式多样，因此对本节内容的复习要注意从本质上理解把握电磁感应产生条件1磁通量(1)定义匀强磁场中，磁感应强度(B)与_垂直_于磁场方向的面积(S)的乘积叫做穿过这个面积的磁通量，简称磁通，我们可以用穿过这一面积的磁感线条数的多少来形象地理解(2)公式_BS_.在国际单位制中，磁通量的单位是_韦伯_，符号是！Wb#(3)磁通密度垂直穿过单位面积的_磁感线_的条数，叫做磁通密度，即B，磁感应强度又称磁通密度2电磁感应现象(1)产生感应电流的条件穿过闭合电路的_磁通量_发生变化(2)产生感应电动势的条件无论回路是否闭合，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，产生感应电动势的那部分导体相当于_电源_(3)电磁感应现象的实质电磁感应现象的实质是产生_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3感应电流方向的判定(1)右手定则内容：伸开_右手_，使拇指与其余四指垂直，并且都与手掌在同一平面内，让磁感线从_手心垂直_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_的方向适用范围：适用于判断闭合电路中的部分导体切割磁感线产生感应电流的情况(2)楞次定律内容，感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要_阻碍_引起感应电流的磁通量的变化适用情况：所有_电磁感应_现象1判断正误(1)穿过线圈的磁通量与线圈的匝数无关()(2)闭合电路内只要有磁通量，就有感应电流产生()(3)穿过电路的磁通量发生变化，电路中不一定有感应电流产生()(4)当导体切割磁感线运动时，导体中一定产生感应电流()(5)由楞次定律知，感应电流的磁场一定与引起感应电流的磁场方向相反()(6)感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化()(7)回路不闭合，穿过回路的磁通量变化时，也会产生“阻碍”作用()2MN、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(D)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cB若ab、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aC若ab向左、cd向右同时运动，则abdc回路电流为零D若ab、cd都向右运动，且两棒速度vcdvab，则abdc回路有电流，电流方向由c到d到b到a一对电磁感应现象的理解1磁通量发生变化的三种常见情况(1)磁场强弱不变，回路面积改变(2)回路面积不变，磁场强弱改变(3)回路面积和磁场强弱均不变，但二者的相对位置发生改变2判断电磁感应现象是否发生的流程例1(多选)用如图所示的实验装置研究电磁感应现象，下列说法正确的是(AC)A当把磁铁N极向下插入线圈时，电流表指针发生偏转B当把磁铁N极从线圈中拔出时，电流表指针不发生偏转C保持磁铁在线圈中相对静止时，电流表指针不发生偏转D若磁铁和线圈一起以同一速度向上运动，电流表指针发生偏转解析当把磁铁N极向下插入线圈时，穿过线圈中的磁通量在变化，故线圈中会产生感应电流，电流表指针发生偏转，选项A正确；当把磁铁N极从线圈中拔出时，线圈中也会产生感应电流，故选项B错误；保持磁铁在线圈中相对静止时，线圈中的磁通量没变化，故无感应电流产生，所以电流表指针不发生偏转，选项C正确；若磁铁和线圈一起以同一速度向上运动，线圈与磁铁没有相对运动，故穿过线圈的磁通量也不变，电路中无感应电流，电流表指针不发生偏转，选项D错误二感应电流方向的判断1感应电流方向判断的两种方法方法一用楞次定律判断方法二用右手定则判断该方法适用于部分导体切割磁感线判断时注意掌心、四指、拇指的方向：(1)掌心磁感线穿入；(2)拇指指向导体运动的方向；(3)四指指向感应电流的方向2楞次定律和右手定则的关系(1)从研究对象上说，楞次定律研究的是整个闭合回路，右手定则研究的是闭合电路中的一部分导体，即一段导体做切割磁感线运动的情况(2)从适用范围上说，楞次定律适用于磁通量变化引起感应电流的各种情况(包括一部分导体做切割磁感线运动的情况)，右手定则只适用于一段导体在磁场中做切割磁感线运动的情况因此，右手定则是楞次定律的一种特殊情况一般来说，若导体不动，回路中磁通量变化，应该用楞次定律判断感应电流方向而不能用右手定则；若是回路中一部分导体做切割磁感线运动产生感应电流，用右手定则判断较为简单，用楞次定律进行判断也可以，但较为麻烦应用楞次定律判断感应电流方向的步骤例2如图所示，一水平放置的矩形线圈abcd在细长磁铁的N极附近竖直下落，保持bc边在纸外，ad边在纸内，从图中的位置经过位置到位置，位置和都很靠近.在这个过程中，线圈中感应电流(A)A沿abcd流动B沿dcba流动C由到是沿abcd流动，由到是沿dcba流动D由到是沿dcba流动，由到是沿abcd流动解析由条形磁铁的磁场可知，线圈在位置时穿过闭合线圈的磁通量最少，为零，故线圈从位置到位置，从下向上穿过线圈的磁通量在减少，线圈从位置到位置，从上向下穿过线圈的磁通量在增加，根据楞次定律可知，感应电流的方向都是沿abcd流动三楞次定律的推论应用楞次定律中“阻碍”的含义可以推广为：感应电流的效果总是阻碍引起感应电流的原因，列表说明如下.内容例证阻碍原磁通量变化“增反减同”磁铁靠近线圈，B感与B原反向阻碍相对运动“来拒去留”磁铁靠近，是斥力磁铁远离，是引力使回路面积有扩大或缩小的趋势“增缩减扩”P、Q是光滑固定导轨，a、b是可动金属棒，磁铁下移，面积应减小，a、b靠近例3(多选)如图所示，光滑固定的金属导轨M、N水平放置两根导体棒P、Q平行放置在导轨上，形成一个闭合回路，一条形磁铁从高处下落接近回路时(AD)AP、Q将相互靠拢BP、Q将相互远离C磁铁的加速度仍为g D磁铁的加速度小于g解析根据楞次定律的另一种表述感应电流的效果，总要反抗产生感应电流的原因本题中“原因”是回路中磁通量的增加，归根结底是磁铁靠近回路，“效果”便是阻碍磁通量的增加和磁铁的靠近所以，P，Q将互相靠近且磁铁的加速度小于g，选项A、D正确四三定则一定律的综合应用1“三定则一定律”的比较名称基本现象应用的定则或定律电流的磁效应运动电荷、电流产生磁场安培定则洛伦兹力、 安培力磁场对运动电荷、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三定则、一定律的应用技巧(1)应用楞次定律，必然要用到安培定则(2)感应电流受到安培力，有时可以先用右手定则确定电流的方向，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安培力的方向例4(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(BC)A向右加速运动 B向左加速运动C向右减速运动 D向左减速运动解析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MN中的感应电流方向为MNL1中感应电流的磁场方向向上.若L2中磁场方向向上减弱PQ中电流方向为QP且减小向右减速运动；若L2中磁场方向向下增强PQ中电流方向为PQ且增大向左加速运动故选项B、C正确1在沿水平方向的匀强磁场中，有一圆形金属线圈可绕沿其直径的竖直轴自由转动，开始时线圈静止，线圈平面与磁场方向既不平行也不垂直，所成的锐角为.在磁场开始增强后的一个极短时间内，线圈平面(B)A维持不动B将向使减小的方向转动C将向使增大的方向转动D将转动，因不知磁场方向，不能确定会增大还是会减小解析磁场增强时，穿过线圈的磁通量增加，根据楞次定律知线圈的转动将阻碍这种增加使线圈平面向使减小的方向转动故选项B正确2如图所示，同一平面内的三条平行导线串有两个电阻R和r，导体棒PQ与三条导线接触良好；匀强磁场的方向垂直纸面向里导体棒的电阻可忽略，当导体棒向左滑动时，下列说法正确的是(B)A流过R的电流为由d到c，流过r的电流 为由b到aB流过R的电流为由c到d，流过r的电流为由b到aC流过R的电流为由d到c，流过r的电流为由a到bD流过R的电流为由c到d，流过r的电流为由a到b解析PQ与cd组成一个闭合电路，PQ与ab也组成一个闭合回路，当PQ向左滑动时，由右手定则可以判断出电流由PQ，故R中的电流由cd，r中电流由ba，故选项B正确3物理课上，老师做了一个奇妙的“跳环实验”如图所示，她把一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连起来后，将一金属套环置于线圈L上，且使铁芯穿过套环闭合开关S的瞬间，套环立刻跳起某同学另找来器材再探究此实验他连接好电路，经重复实验，线圈上的套环均未动对比老师演示的实验，下列四个选项中，导致套环未动的原因可能是(D)A线圈接在了直流电源上B电源电压过高C所选线圈的匝数过多D所用套环的材料与老师的不同解析闭合开关S，金属套环跳起，是因为S闭合瞬间，穿过套环的磁通量变化，环中产生感应电流的缘故产生感应电流要具备两个条件：回路闭合和穿过回路的磁通量变化只要连接电路正确，闭合S瞬间，就会造成穿过套环磁通量变化，与电源的交直流性质、电压高低、线圈匝数多少均无关该同学实验失败，可能是套环选用了非导电材料的缘故，故选项D正确4如图所示，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(B)AabcdaBdcbadC先是dcbad，后是abcdaD先是abcda，后是dcbad解析金属框从右侧某一位置静止开始释放，在摆动到竖起位置的过程中，磁场自abcd的右侧面穿出，穿过线框的磁通量在减少，根据楞次定律可得电流从adcb；金属框从竖直位置摆动到左侧最高位置的过程中，根据楞次定律不难得出感应电流的方向为dcbad例1(2017宁夏银川检测6分)如图所示，接有理想电压表的三角形导线框ABC，在匀强磁场中向右运动，则关于导线框中有无感应电流及电压表有无示数(示数不为零则称为有示数)，下列判断正确的是()A无有 B有无C无无 D有有答题送检来自阅卷名师报告错误致错原因扣分A因为整个电路中的磁通量没有发生变化，所以整个电路中没有感应电流本题容易误认为BC、AC边在切割磁感线，BC的两端有电压，故电压表有示数实际上整个电路中没有感应电流，没有电流通过电压表，故电压表没有示数6解析无论导线框在磁场中向右做匀速运动、加速运动还是做减速运动，穿过导线框的磁通量均不变，即0，故导线框中无感应电流产生，再由电压表的工作原理可知电压表无示数故选项C正确答案C1奥斯特发现了电流能在周围产生磁场，法拉第认为磁也一定能生电，并进行了大量的实验图中环形物体是法拉第使用过的线圈，A、B两线圈绕在同一个铁环上，A与直流电源连接，B与灵敏电流表连接实验时未发现电流表指针偏转，即没有“磁生电”，其原因是(D)A线圈A中的电流较小，产生的磁场不够强B线圈B中产生的电流很小，电流表指针偏转不了C线圈A中的电流是恒定电流，不会产生磁场D线圈A中的电流是恒定电流，产生稳恒磁场2(多选)阿明有一个磁浮玩偶，其原理是利用电磁铁产生磁性，让具有磁性的玩偶稳定地飘浮起来，其构造如图所示若图中电源的电压固定，可变电阻为一可以随意改变电阻大小的装置，则下列叙述正确的是(CD)A电路中的电源必须是交流电源B电路中的a端点须连接直流电源的负极C若增加环绕软铁的线圈匝数，可增加玩偶飘浮的最大高度D若将可变电阻的阻值调大，可减小玩偶飘浮的最大高度解析当电磁铁上端为N极时，可使玩偶飘浮起来，由安培定则可知，a端应是电源的正极，选项A、B错误；若增加环绕软铁的线圈匝数，电磁铁磁性增强，可增加玩偶飘浮的最大高度，选项C正确；若将可变电阻的阻值调大，线圈中电流减小，磁性减弱，玩偶飘浮的最大高度减小，选项D正确3如图所示，磁场垂直于纸面，磁感应强度在竖直方向均匀分布，水平方向非均匀分布一铜制圆环用丝线悬挂于O点，将圆环拉至位置a后无初速度释放，在圆环从a摆向b的过程中(A)A感应电流方向先逆时针后顺时针再逆时针B感应电流方向一直是逆时针C感应电流方向先顺时针后逆时针再顺时针D感应电流方向一直是顺时针解析在竖直虚线左侧，圆环向右摆时磁通量增加，由楞次定律可判断，感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相反，由安培定则可知感应电流方向为逆时针方向；摆过竖直虚线时，环中磁通量左减右增相当于方向向外的增大，因此感应电流方向为顺时针方向；在竖直虚线右侧向右摆动时，环中磁通量减小，感应电流的磁场与原磁场同向，可知感应电流为逆时针方向，因此只有选项A正确1(多选)1824年，法国科学家阿拉果完成了著名的 “圆盘实验”实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图所示实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后下列说法正确的是(AB)A圆盘上产生了感应电动势B圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动C在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化D圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生的磁场导致磁针转动解析把圆盘等效成由无数辐条组成的自行车车轮，车轮在转动时辐条切割磁感线产生感应电动势，但由于不同的辐条所在位置磁场大小及方向不相同，产生的感应电动势也不相同，从而在圆盘内部形成涡形电流，该电流产生的磁场使磁针转动，选项A、B正确由于磁针放在圆盘中心正上方，穿出与穿入的磁感线应该一样多，即穿过圆盘的磁通量始终为零，选项C错误圆盘整体不带电，若无磁场，则正负电荷均做圆周运动，不会形成电流，选项D错误2(2017江苏卷)如图所示，如图所示，两个单匝线圈a、b的半径分别为r和2r.圆形匀强磁场B的边缘恰好与a线圈重合，则穿过a、b两线圈的磁通量之比为(A)A11 B12C14 D41解析由题图可知，穿过a、b两个线圈的磁通量均为Br2，因此磁通量之比为11，选项A正确3(2017全国卷)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(D)APQRS中沿顺时针方向，T中沿逆时针方向BPQRS中沿顺时针方向，T中沿顺时针方向CPQRS中沿逆时针方向，T中沿逆时针方向DPQRS中沿逆时针方向，T中沿顺时针方向解析金属杆PQ向右切割磁感线，根据右手定则可知PQRS中感应电流沿逆时针方向；原来T中的磁场方向垂直于纸面向里，金属杆PQ中的感应电流产生的磁场方向垂直于纸面向外，使得穿过T的磁通量减小，根据楞次定律可知T中产生顺时针方向的感应电流，综上所述，可知选项A、B、C错误，选项D正确4如图所示，通电导线MN与单匝矩形线圈abcd共面，位置靠近ab且相互绝缘当MN中的电流突然减小时，线圈所受安培力的合力方向(B)A向左B向右C垂直纸面向外D垂直纸面向里解析根据通电直导线周围的磁场分布情况可知，穿过线圈abcd的净磁通量垂直于纸面向里；当MN中的电流突然减小时，穿过线圈abcd的净磁通量减小；根据楞次定律可知，线圈abcd中产生的感应电流方向沿顺时针方向；由左手定则可知，线圈所受安培力的合力方向向右，选项B正确课时达标第27讲解密考纲考查电磁感应现象产生的条件、磁通量及磁通量变化的含义、楞次定律和右手定则的应用；判断感应电流的方向及相关导体运动方向1现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关如图连接在开关闭合、线圈A放在线圈B中的情况下，某同学发现当他将滑动变阻器的滑动端P向左加速滑动时，电流计指针向右偏转由此可以判断 (B)A线圈A向上移动或滑动变阻器的滑动端P向右加速滑动都能引起电流计指针向左偏转B线圈A中铁芯向上拔出或断开开关，都能引起电流计指针向右偏转C滑动变阻器的滑动端P匀速向左或匀速向右滑动，都能使电流计指针静止在中央D因为线圈A、线圈B的绕线方向未知，故无法判断电流计指针偏转的方向解析线圈A向上移动与P向右运动在B中引起效果相反，故选项A错误；线圈A中铁芯向上拔出或断开开关，都与题干中P向左运动效果一样，引起线圈B中的磁通量减少，故能引起电流计指针向右偏转，选项B正确；而P只要运动，就能引起电流变化，进而引起B中磁通量改变，就会产生感应电流，选项C、D错误2(2017全国卷)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)解析施加磁场来快速衰减STM的微小振动，其原理是电磁阻尼，在振动时通过紫铜薄板的磁通量变化，紫铜薄板中产生感应电动势和感应电流，则其受到安培力作用，该作用阻碍紫铜薄板振动，即促使其振动衰减方案A中，无论紫铜薄板上下振动还是左右振动，通过它的磁通量都发生变化；方案B中，当紫铜薄板上下振动时，通过它的磁通量可能不变，当紫铜薄板向右振动时，通过它的磁通量不变；方案C中，紫铜薄板上下振动、左右振动时，通过它的磁通量可能不变；方案D中，当紫铜薄板上下振动时，紫铜薄板中磁通量可能不变综上可知，对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是A3如图所示，绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和开关组成闭合电路在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环A.不计铁芯和铜环A之间的摩擦则下列情况中铜环A会向右运动的是(C)A线圈中通以恒定的电流B通电时，使滑动变阻器的滑片P向右匀速移动C通电时，使滑动变阻器的滑片P向左匀速移动D开关突然断开的瞬间4如图所示，a、b是平行的金属导轨，匀强磁场垂直导轨平面，c、d是分别串有电压表和电流表的金属棒，它们与导轨接触良好，当c、d以相同的速度向右运动时，下列说法正确的是(A)A两表均无读数B两表均有读数C电流表有读数，电压表无读数D电流表无读数，电压表有读数解析当c、d以相同的速度向右运动时，穿过回路的磁通量没变，故无感应电流产生，所以电流表和电压表中的电流为零选项A正确5(多选)如图所示装置重现了当初法拉第的一个实验下列说法中正确的是(AC)A右边磁铁S极断开时，有感应电流从a至b通过电流计B右边磁铁S极断开时，有感应电流从b至a通过电流计C左边磁铁N极断开时，有感应电流从a至b通过电流计D左边磁铁N极断开时，有感应电流从b至a通过电流计解析右边磁铁S极断开和左边磁铁N极断开，引起感应电流的原因是相同的，都是向右的磁通量减少，由楞次定律知，感应电流都是从a至b通过电流计选项A、C正确6(多选)如图所示，在水平光滑桌面上，两相同的矩形刚性小线圈分别叠放在固定的绝缘矩形金属框的左右两边上，且每个小线圈都各有一半面积在金属框内，在金属框接通逆时针方向电流的瞬间(BC)A两小线圈会有相互靠拢的趋势B两小线圈会有相互远离的趋势C两小线圈中感应电流都沿顺时针方向D左边小线圈中感应电流沿顺时针方向，右边小线圈中感应电流沿逆时针方向解析对于左侧小线圈，左侧竖直导线在小线圈内的磁通量始终为零，上侧水平导线和下侧水平导线在小线圈中的磁场方向均向外，则金属框接通逆时针方向电流的瞬间，左侧小线圈为了阻碍磁通量的增加而有向左运动的趋势；同理可知右侧小线圈有向右运动的趋势，所以两小线圈会有相互远离的趋势，选项A错误，B正确；由楞次定律可知，两侧小线圈感应电流都为顺时针方向，选项C正确，D错误7如图所示，均匀带正电的绝缘圆环a与金属圆环b同心共面放置，当a绕O点在其所在平面内旋转时，b中产生顺时针方向的感应电流，且具有收缩趋势，由此可知，圆环a(B)A顺时针加速旋转B顺时针减速旋转C逆时针加速旋转D逆时针减速旋转解析由楞次定律，欲使b中产生顺时针电流，则a环内磁场应向里减弱或向外增强，a环的旋转情况应该是顺时针减速或逆时针加速，由于b环又有收缩趋势，说明a环外部磁场向外，内部向里，故选项B正确8(多选)北半球地磁场的竖直分量向下如图所示，在北京某中学