（江苏专用）2021版高考物理一轮复习第10章电磁感应第1节电磁感应现象楞次定律教案.docx

第10章 电磁感应第1节电磁感应现象楞次定律一、磁通量1概念：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与B的乘积。2公式：BS。3适用条件：(1)匀强磁场。(2)S为垂直磁场的有效面积。4磁通量是标量(填“标量”或“矢量”)。5物理意义：相当于穿过某一面积的磁感线的条数。如图所示，矩形abcd、abba、abcd的面积分别为S1、S2、S3，匀强磁场的磁感应强度B与平面abcd垂直，则：(1)通过矩形abcd的磁通量为BS1cos 或BS3。(2)通过矩形abcd的磁通量为BS3。(3)通过矩形abba的磁通量为0。6磁通量变化：21。二、电磁感应现象1定义：当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中有感应电流产生，这种利用磁场产生电流的现象叫作电磁感应。2条件(1)条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化。(2)例如：闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线的运动。3实质产生感应电动势，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。三、感应电流方向的判定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)适用范围：一切电磁感应现象。2右手定则(1)内容：如图所示，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平面内：让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导线运动的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向。(2)适用情况：导线切割磁感线产生感应电流。1思考辨析(正确的画“”，错误的画“”)(1)1831年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象。()(2)闭合电路内只要有磁通量，就有感应电流产生。()(3)穿过线圈的磁通量和线圈的匝数无关。()(4)线框不闭合时，即使穿过线框的磁通量发生变化，线框中也没有感应电流产生。()(5)当导体切割磁感线时，一定产生感应电动势。()(6)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。 ()(7)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。()2(鲁科版选修32P8T3)如图所示，条形磁铁以速度v向螺线管靠近，下面几种说法中正确的是()A螺线管中不会产生感应电流B螺线管中会产生感应电流C只有磁铁速度足够大时，螺线管中才能产生感应电流D只有在磁铁的磁性足够强时，螺线管中才会产生感应电流B当条形磁铁以速度v向螺线管靠近，穿过螺线管的磁通量增大，则螺线管中会产生感应电流，与磁铁的速度、磁铁的磁性强弱无关，故B正确。3(粤教版选修32P12T2改编)一矩形线框abcd与长直通电导线处于同一平面内，ad边与导线平行，如图所示。当线框在此平面内向右运动到导线的右边的过程中，线框内感应电流的方向为()A一直沿顺时针方向B一直沿逆时针方向C先沿顺时针方向，再沿逆时针方向D先沿顺时针方向，再沿逆时针方向，最后沿顺时针方向D根据“来拒去留”“同向吸引异向排斥”“近大远小”等规律可得，电流方向依次为bc、cb、ad、da，即先顺时针，再逆时针，最后顺时针，故D正确。4.(人教版选修32P14T6改编)(多选)如图所示，一轻质绝缘横杆两侧各固定一金属环，横杆可绕中心点自由转动。拿一条形磁铁插向其中一个小环，后又取出插向另一个小环，看到的现象及现象分析正确的是()A磁铁插向左环，横杆发生转动B磁铁插向右环，横杆发生转动C磁铁插向左环，左环中不产生感应电动势和感应电流D磁铁插向右环，右环中产生感应电动势和感应电流BD左环不闭合，磁铁插向左环时，产生感应电动势，不产生感应电流，环不受力，横杆不转动，故A、C错误；右环闭合，磁铁插向右环时，环内产生感应电流，环受到磁场的作用，横杆转动，故B、D正确。5.(粤教版选修32P13T4改编)如图所示，两个线圈A、B套在一起，线圈A中通有电流，方向如图所示。当线圈A中的电流突然增强时，线圈B中的感应电流方向为()A沿顺时针方向B沿逆时针方向C无感应电流D先沿顺时针方向，再沿逆时针方向答案A 磁通量电磁感应现象1.如图所示，两个同心圆形线圈a、b在同一平面内，其半径大小关系为rarb，条形磁铁穿过圆心并与圆面垂直，则穿过两线圈的磁通量a、b间的大小关系为()AabBabCabD条件不足，无法判断C条形磁铁内部的磁感线全部穿过a、b两个线圈，而外部磁感线穿过线圈a的比穿过线圈b的要多，线圈a中磁感线条数的代数和要小，故选项C正确。2.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，一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BDab向右运动，同时增大磁感应强度B和角(02 B12C12。将闭合线框从位置1平移到位置2，磁感线是从闭合线框的同一面穿过的，所以1|21|12；将闭合线框从位置1绕cd边翻转到位置2，磁感线分别从闭合线框的正反两面穿过，所以2|(2)1|12(以原来穿过的方向为正方向，则后来从另一面穿过的方向为负方向)。故正确选项为C。1理解磁通量的两点注意(1)磁通量虽然是标量，但有正、负。上题中闭合线框由位置1平移到位置2和绕cd边翻转到位置2时，在位置2的磁通量大小相等，但磁感线穿入的方向相反。(2)磁通量计算要注意“有效面积”。2常见的产生感应电流的三种情况 感应电流方向的判断1.(多选)磁悬浮高速列车在我国已投入运行数年。如图所示就是磁悬浮的原理，图中A是圆柱形磁铁，B是用高温超导材料制成的超导圆环。将超导圆环B水平放在磁铁A上，它就能在磁力的作用下悬浮在磁铁A的上方空中，则()A在B放入磁场的过程中，B中将产生感应电流；当稳定后，感应电流消失B在B放入磁场的过程中，B中将产生感应电流；当稳定后，感应电流仍存在C若A的N极朝上，B中感应电流的方向为顺时针方向(从上往下看)D若A的N极朝上，B中感应电流的方向为逆时针方向(从上往下看)BC在B放入磁场的过程中，穿过B的磁通量增加，B中将产生感应电流，因为B是超导体，没有电阻，所以感应电流不会消失，故A错误，B正确；若A的N极朝上，在B放入磁场的过程中，磁通量向上增加，根据楞次定律可判断B中感应电流的方向为顺时针方向，C正确，D错误。2.边长为h的正方形金属导线框，从如图所示位置由静止开始下落通过一匀强磁场区域，磁场方向水平且垂直于线框平面，磁场区高度为H，上、下边界如图中虚线所示，Hh，从线框开始下落到完全穿过磁场区的全过程中()A线框中总有感应电流存在B线框中感应电流方向是先顺时针后逆时针C线框中感应电流方向是先逆时针后顺时针D线框受到磁场力的方向有时向上，有时向下C因为Hh，当线框全部处于磁场区域内时线框内磁通量不变线框中无感应电流，故选项A不符合题意；根据右手定则可知，线框进入磁场时感应电流是逆时针，线框离开磁场时感应电流是顺时针，故选项C符合题意，选项B不符合题意；在C的基础上结合左手定则可知线框在进出磁场过程中受到磁场力的方向总是向上，故选项D不符合题意。3(2017全国卷)如图所示，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，一圆环形金属线框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()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D金属杆PQ突然向右运动，在运动开始的瞬间，闭合回路PQRS中磁场方向垂直纸面向里，磁通量增大，由楞次定律可判断，闭合回路PQRS中感应电流产生的磁场垂直纸面向外，由安培定则可判断感应电流方向为逆时针；由于闭合回路PQRS中感应电流产生的磁场方向垂直纸面向外，与原磁场方向相反，则T中磁通量减小，由楞次定律可判断，T中感应电流产生的磁场方向垂直纸面向里，由安培定则可知T中感应电流方向为顺时针，选项D对。4.(多选)如图所示，线圈M和线圈P绕在同一个铁芯上。在开关S闭合、断开的过程中，有关通过电流表的感应电流方向，下列判断正确的是()A开关闭合瞬间，电流方向abB开关闭合瞬间，电流方向baC开关断开瞬间，电流方向abD开关断开瞬间，电流方向baAD当闭合开关S的瞬间，线圈M产生磁场向右，穿过线圈P的磁通量从无到有增加，则线圈P产生感应电流的磁场方向向左，根据右手螺旋定则可得电流方向ab，故A符合题意，B不符合题意；当断开开关S的瞬间，线圈M产生的磁场消失，穿过线圈P的磁通量从有到无减小，则线圈P产生感应电流的磁场方向向右，根据右手螺旋定则可得电流方向ba，故C不符合题意，D符合题意。判断感应电流方向的“四步法” 楞次定律推论的应用楞次定律中“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：(2019广东广州名校联考)如图所示，圆环形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管b与电源、滑动变阻器连接成如图所示的电路。若将滑动变阻器的滑片P向下滑动，下列表述正确的是()A线圈a中将产生沿顺时针方向(俯视)的感应电流B穿过线圈a的磁通量减小C线圈a有扩张的趋势D线圈a对水平桌面的压力FN将增大审题指导：根据滑片的移动情况判断出电流的变化情况，再根据楞次定律判断出螺线管与线圈之间的相互作用力方向，再结合楞次定律的有关推论得出正确答案。D当滑动变阻器的滑片P向下滑动时，螺线管中的电流将增大，使穿过线圈a的磁通量变大，选项B错误；由楞次定律可知，线圈a中将产生沿逆时针方向(俯视)的感应电流，并且线圈a有缩小和远离螺线管的趋势，线圈a对水平桌面的压力FN将增大，故选项D正确，A、C错误。楞次定律中“阻碍”的问题的思路增反减同1.如图所示，一个N极朝下的条形磁铁竖直下落，恰能穿过水平放置的固定矩形导线框，则()A磁铁经过位置时，线框中感应电流沿abcd方向；经过位置时，沿adcb方向B磁铁经过位置时，线框中感应电流沿adcb方向；经过位置时，沿abcd方向C磁铁经过位置和时，线框中的感应电流都沿abcd方向D磁铁经过位置和时，线框中感应电流都沿adcb方向A当磁铁经过位置时，穿过线框的磁通量向下且不断增加，由楞次定律可确定感应电流的磁场方向向上，阻碍磁通量的增加，根据右手螺旋定则可判定感应电流应沿abcd方向。同理可判断当磁铁经过位置时，感应电流沿adcb方向。故A正确。2如图甲所示，在同一平面内有两个圆环A、B，圆环A将圆环B分为面积相等的两部分，以图甲中A环电流沿顺时针方向为正，当圆环A中的电流如图乙所示变化时，下列说法正确的是()甲乙AB中始终没有感应电流 BB中有顺时针方向的感应电流CB中有逆时针方向的感应电流DB中的感应电流先沿顺时针方向，后沿逆时针方向B由于圆环A中的电流发生了变化，故圆环B中一定有感应电流产生，由楞次定律判定B中有顺时针方向的感应电流，故B选项正确。来拒去留3.(一题多法)如图所示，光滑平行导轨M、N固定在同一水平面上，两根导体棒P、Q平行放置在导轨上，形成一个闭合回路，当一条形磁铁从高处下落接近回路时()AP、Q将互相靠拢BP、Q将互相远离C磁铁的加速度仍为gD磁铁的加速度大于gA解法一根据楞次定律的另一表述“感应电流的效果总是要阻碍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将互相靠拢且磁铁的加速度小于g，选项A正确。解法二设磁铁下端为N极，根据楞次定律可判断出P、Q中的感应电流方向，如图所示，根据左手定则可判断P、Q所受安培力的方向，可见，P、Q将相互靠拢。由于回路所受安培力的合力向下，由牛顿第三定律知，磁铁将受到向上的反作用力，从而加速度小于g。当磁铁下端为S极时，根据类似的分析可得到相同的结论，选项A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。当矩形线圈突然向右运动时，线圈所受安培力的合力方向()A向左 B向右C垂直纸面向外 D垂直纸面向里A当矩形线圈突然向右运动时，线圈中会产生逆时针方向的电流，根据左手定则可知，ab边受的安培力向左，cd边受的安培力向左，合力的方向向左，A正确。或根据楞次定律，“来拒去留”，感应电流的效果总是阻碍相对运动，所以线圈向右运动时所受安培力向左。故A正确。增缩减扩5.(多选)如图所示，两同心圆环A、B置于同一水平面上，其中B为均匀带负电绝缘环，A为导体环。当B绕轴心顺时针转动且转速增大时，下列说法正确的是()AA中产生逆时针方向的感应电流BA中产生顺时针方向的感应电流CA具有收缩的趋势DA具有扩展的趋势BD由题图可知，B为均匀带负电绝缘环，B中电流为逆时针方向，由右手螺旋定则可知，电流的磁场垂直纸面向外且逐渐增强；由楞次定律可知，磁场增强时，感应电流的磁场与原磁场的方向相反，所以感应电流的磁场的方向垂直纸面向里，A中感应电流的方向为顺时针方向，故选项A错误，B正确；B环外的磁场的方向与B环内的磁场的方向相反，当B环内的磁场增强时，A环具有面积扩展的趋势，故选项C错误，D正确。6.如图所示，A为水平放置的胶木圆盘，在其侧面均匀分布着负电荷，在A的正上方用绝缘丝线悬挂一个金属圆环B，使B的环面水平且与圆盘面平行，其轴线与胶木盘A的轴线OO重合。现使胶木盘A由静止开始绕其轴线OO按箭头所示方向加速转动，则()A金属环B的面积有扩大的趋势，丝线受到的拉力增大B金属环B的面积有缩小的趋势，丝线受到的拉力减小C金属环B的面积有扩大的趋势，丝线受到的拉力减小D金属环B的面积有缩小的趋势，丝线受到的拉力增大B使胶木盘A由静止开始绕其轴线OO按箭头所示方向加速转动，通过金属环B内的磁通量增大，根据楞次定律，金属环B的面积有缩小的趋势，且B有向上升的趋势，丝线受到的拉力减小，B正确。 “三定则、一定律”的综合应用1规律比较名称基本现象因果关系应用的定则或定律电流的磁效应电流、运动电荷产生磁场因电生磁安培定则安培力、洛伦兹力磁场对电流、运动电荷有作用力因电受力左手定则电磁感应部分导体做切割磁感线运动因动生电右手定则闭合回路磁通量变化因磁生电楞次定律2.相互联系(1)应用楞次定律时，一般要用到安培定则。(2)研究感应电流受到的安培力，一般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。(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()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BCMN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。左、右手定则巧区分(1)区分左手定则和右手定则的根本是抓住“因果关系”：“因电而动”用左手，“因动生电”用右手。(2)使用中左手定则和右手定则很容易混淆，为了便于记忆，可把两个定则简单地总结为通电受力，“力”的最后一笔“丿”向左，用左手；运动生电，“电”的最后一笔“乚”向右，用右手。楞次定律、安培定则及左手定则的综合应用1.(多选)如图是创意物理实验设计作品小熊荡秋千。两根彼此靠近且相互绝缘的金属棒C、D固定在铁架台上，与两个铜线圈P、Q组成一闭合回路，两个磁性很强的条形磁铁如图放置，当用手左右摆动线圈P时，线圈Q也会跟着摆动，仿佛小熊在荡秋千。以下说法正确的是()AP向右摆动的过程中，P中的电流方向为顺时针方向(从右向左看)BP向右摆动的过程中，Q也会向右摆动CP向右摆动的过程中，Q会向左摆动D若用手左右摆动Q，P会始终保持静止ABP向右摆动的过程中，线框中的磁通量减少，根据楞次定律，P中的电流方向为顺时针方向(从右向左看)，选项A正确；P向右摆动的过程中，P中的电流方向为顺时针方向(从右向左看)，Q中的电流方向也为顺时针方向(从右向左看)，Q线圈下侧将受到向右的安培力作用，所以Q也会向右摆动，选项B正确，C错误；若用手左右摆动Q，切割磁感线产生感应电动势，在P线圈中将产生感应电流，受到安培力作用，由左手定则可判断出P将摆动，不会保持静止，选项D错误。2.如图所示，通电螺线管置于水平放置的光滑平行金属导轨MN和PQ之间，ab和cd是放在导轨上的两根金属棒，它们分别静止在螺线管的左右两侧，现使滑动变阻器的滑片向左滑动，则ab和cd棒的运动情况是()Aab向左运动，cd向右运动Bab向右运动，cd向左运动Cab、cd都向右运动Dab、cd保持静止A由安培定则可知螺线管中磁感线方向向上，金属棒ab、cd处的磁感线方向均向下，当滑片向左滑动时，螺线管中电流大小增大，因此磁场变强，即磁感应强度变大， 回路中的磁通量增大，由楞次定律知，感应电流方向为acdba，由左手定则知ab受安培力方向向左，cd受安培力方向向右，故ab向左运动，cd向右运动。只有A正确。楞次定律、安培定则及右手定则的综合应用3.(多选)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，无感应电流出现，A错；当导体棒向左减速运动时，由右手定则可判定回路中出现从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中出现顺时针感应电流(从右向左看)且被螺线管吸引，B对；同理可判定C对，D错。4.(多选)置于匀强磁场中的金属圆盘中央和边缘各引出一根导线，与套在铁芯上部的线圈A相连。套在铁芯下部的线圈B引出两根导线接在两根水平导轨上，如图所示。导轨上有一根金属棒ab处在垂直于纸面向外的匀强磁场中。下列说法正确的是()A圆盘顺时针加速转动时，ab棒将向右运动B圆盘顺时针匀速转动时，ab棒将向右运动C圆盘顺时针减速转动时，ab棒将向右运动D圆盘顺时针加速转动时，ab棒将向左运动CD由右手定则知，圆盘顺时针加速转动时，感应电流从圆心流向边缘，线圈A中产生的磁场方向向下且磁场增强；由楞次定律知，线圈B中的感应磁场方向向上，由右手螺旋定则知，ab棒中感应电流方向由ab；由左手定则知，ab棒受的安培力方向向左，将向左运动，故A错误，D正确。同理可知，若圆盘顺时针减速转动时，则ab棒将向右运动，选项C正确。当圆盘顺时针匀速转动时，线圈A中产生恒定的电流，那么线圈B的磁通量不变，则ab棒没有感应电流，则将不会运动，故B错误。故选C、