第九章第一节电磁感应现象 楞次定律

1、2017 高考导航考点内容要求真题统计命题规律全国卷全国卷1.电磁感应现象2015 年 T192014 年 T142013 年 T172013 年 T252015 年 T152014 年 T182014 年 T252013 年 T162013 年 T191.楞次定律、右手定则判断感应电流的方向；2.感应电动势方向的判断和大小的计算；3.与图象结合考查电磁感应现象；4.电磁感应与力学、 电路、能量相结合的综合考查2.磁通量3.法拉第电磁感应定律4.楞次定律5.自感、涡流第一节电磁感应现象楞次定律一、磁通量1定义：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 和 B 的乘积2公式：B

2、S3单位：1 Wb1_Tm24标矢性：磁通量是标量，但有正、负1.(单选)如图所示，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()A.BL22B.NBL22CBL2DNBL2答案：A二、电磁感应1电磁感应现象当穿过闭合电路的磁通量发生变化时， 电路中有电流产生， 这种现象称为电磁感应现象2产生感应电流的条件(1)电路闭合；(2)磁通量变化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电能无论回路是否闭合，只要穿过线圈平面的磁通量发生变化，线圈中就有感应电

3、动势产生2.(多选)下列情形中金属框或线圈中能产生感应电流的是()答案：BCD三、感应电流方向的判断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)适用情况：所有的电磁感应现象2右手定则(1)内容：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个平面内，让磁感线从掌心进入， 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(2)适用情况：导体切割磁感线产生感应电流3.(单选)如图所示，当磁场的磁感应强度 B 增强时，内、外金属上的感应电流的方向应为()A内环顺时针，外环逆时针B内环逆时针，外环顺时针C内、外环均为顺时针D内、外环均为逆时针答

4、案：A考点一电磁感应现象的判断判断电路中能否产生感应电流的一般流程磁场变化引起的感应电流学生用书 P192(单选)现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈 A、线圈 B、电流计及开关按如图所示连接下列说法中正确的是()A开关闭合后，线圈 A 插入或拔出都会引起电流计指针偏转B线圈 A 插入线圈 B 中后，开关闭合和断开的瞬间，电流计指针均不会偏转C开关闭合后，滑动变阻器的滑片 P 匀速滑动，会使电流计指针静止在中央零刻度D开关闭合后，只有滑动变阻器的滑片 P 加速滑动，电流计指针才能偏转解析线圈 A 插入或拔出， 都将造成线圈 B 处磁场的变化， 因此线圈 B 处的磁通量变化，产生感应电流，故 A

5、 正确；开关闭合和断开均能引起线圈 B 中磁通量的变化而产生感应电流，故 B 错误；开关闭合后，只要移动滑片 P，线圈 B 中磁通变化而产生感应电流，故 C、D 错误答案A“有效”面积变化引起的感应电流学生用书 P192(单选)如图所示，闭合圆线圈放置在匀强磁场中，线圈平面与磁场平行，其中ac、bd 分别是平行、垂直于磁场方向的两条直径试分析使线圈做如下运动时，能产生感应电流的是()A使线圈在纸面内平动B使线圈平面沿垂直纸面方向向纸外平动C使线圈以 ac 为轴转动D使线圈以 bd 为轴转动解析使线圈在纸面内平动、沿垂直纸面方向向纸外平动或以 ac 为轴转动，线圈中的磁通量始终为零，不变化，无感

6、应电流产生；以 bd 为轴转动时，与磁场垂直的面积不断变化，线圈中的磁通量不断变化，能产生感应电流，所以 D 选项正确答案D综合因素引起的感应电流学生用书 P192(单选)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，有一个磁感应强度为 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(0vab，则 abdc 回路有电流，电流方向为acdba解析由右手定则可

7、判断出 A 项做法使回路产生顺时针方向的电流，故 A 项错误；若 ab、cd 同向运动且速度大小相同，ab、cd 所围面积不变，磁通量不变，故不产生感应电流，故 B 项错误；若 ab 向左，cd 向右，则 abdc 回路中有顺时针方向的电流，故 C 项错误；若 ab、cd 都向右运动，且两杆速度 vcdvab，则 ab、cd 所围面积发生变化，磁通量也发生变化，由楞次定律可判断出，abdc 回路中产生顺时针方向的电流，故 D 项正确答案D考点三“一定律三定则”的综合应用1“三个定则与一个定律”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磁场对电流的作用磁场对运动

8、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.应用技术无论是“安培力”还是“洛伦兹力”，只要是涉及磁力方向都用左手判断“电生磁”或“磁生电”均用右手判断“因动生电”类问题的判断学生用书 P193(多选)如图所示，光滑平行金属导轨 PP和 QQ都处于同一水平面内，P 和 Q 之间连接一电阻 R， 整个装置处于竖直向下的匀强磁场中 现垂直于导轨放置一根导体棒 MN，用一水平向右的力 F 拉动导体棒 MN， 以下关于导体棒 MN 中感应电流方向和它所受安培力方向的说法正确的是()A感应电流方向是 NMB感应电流方向是 MNC安培力水平向左D安培力水平

9、向右解析MN 在外力 F 的作用下向右运动，由右手定则知，感应电流方向为MPQNM，故 A 正确、B 错误；由左手定则知，MN 受到的安培力方向水平向左，故 C 正确、D 错误答案AC“因电而动”类问题的判断学生用书 P194(单选)(2016嘉兴模拟)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动触头向左滑动，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 保持静止解析由安培定则可知

10、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，当滑动触头向左滑动时，螺线管中电流增大，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 正确答案A“因动而电”“因电而动”的综合问题学生用书 P194(单选)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

11、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圆盘逆时针加速转动时，ab 棒将向左运动解析由右手定则知，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；同理 B、D 错，C 对答案C,学生用书 P194)方法技巧巧用楞次定律推论分析电磁感应问题楞次定律中“阻碍”的含义可以理解为感应电流的效果总是阻碍产生感应电流的原因，

12、推论如下：1阻碍原磁通量的变化“增反减同”；2阻碍相对运动“来拒去留”；3使线圈面积有扩大或缩小的趋势“增缩减扩”；4阻碍原电流的变化(自感现象)“增反减同”(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()AP、Q 将相互靠拢BP、Q 将相互远离C磁铁的加速度仍为 gD磁铁的加速度小于 g解析法一：设磁铁下端为 N 极，如图所示，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

13、，磁铁将受到向上的反作用力，因而加速度小于 g.当磁铁下端为 S 极时，根据类似的分析可得到相同的结果，所以，本题应选 A、D；法二： 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 将相互靠拢且磁铁的加速度小于 g，应选 A、D.答案AD(单选)如图，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 正上方水平快速经过时，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()AFN先小于 mg 后大于

14、 mg，运动趋势向左BFN先大于 mg 后小于 mg，运动趋势向左CFN先小于 mg 后大于 mg，运动趋势向右DFN先大于 mg 后小于 mg，运动趋势向右解析：选 D.根据楞次定律的推论判断磁铁靠近线圈时，阻碍靠近线圈受到磁场力方向为右偏下，故 FNmg，有向右运动趋势，磁铁从 B 点离开线圈时，线圈受到磁场力方向向右偏上，故 FNd，线框以速度 v 通过磁场区域，如图所示，从线框进入到完全离开磁场的时间内，线框中没有感应电流的时间是()A.ldvB.ldvC.l2dvD.l2dv解析：选 B.因为磁场宽度 d 小于线框边长 l，所以当 bc 边进入时线框有电流，当 bc 边到达磁场最右边

15、时 ad 边还没有进入磁场，且离磁场还有 ld 的距离，但是 bc 边出来且 ad边还没有进入磁场这段时间是没有磁通量变化的，那么这样能持续到 ad 边进入磁场为止，这段时间里线框移动了 ld 的距离，所以 tsvldv，故选 B.2.如图，在一水平、固定的闭合导体圆环上方，有一条形磁铁(N 极朝上，S 极朝下)由静止开始下落， 磁铁从圆环中穿过且不与圆环接触 关于圆环中感应电流的方向(从上向下看)，下列说法正确的是()A总是顺时针B总是逆时针C先顺时针后逆时针D先逆时针后顺时针解析：选 C.由题图可知，在磁铁下落过程中，穿过圆环的磁场方向向上，在磁铁靠近圆环时，穿过圆环的磁通量变大，在磁铁远

16、离圆环时，穿过圆环的磁通量减小，由楞次定律知，从上向下看，圆环中的感应电流先沿顺时针方向，后沿逆时针方向，故 C 正确3.如图所示，一水平放置的矩形闭合线圈 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，从图中位置经过位置到达位置，位置和都很靠近.在这个过程中，线圈中感应电流()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：选 A.由条形磁铁的磁场分布情况可知，线圈在位置时穿过矩形闭合线圈的磁通量最少线圈从位置到，穿过 abcd 自下而上的磁通量减少，感应电

17、流的磁场阻碍其减少，则在线框中产生的感应电流的方向为 abcd，线圈从位置到，穿过 abcd 自上而下的磁通量在增加， 感应电流的磁场阻碍其增加， 由楞次定律可知感应电流的方向仍然是 abcd.故本题答案为 A.4.(2014高考广东卷)如图所示，上下开口、内壁光滑的铜管 P 和塑料管 Q 竖直放置，小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放，并落至底部，则小磁块()A在 P 和 Q 中都做自由落体运动B在两个下落过程中的机械能都守恒C在 P 中的下落时间比在 Q 中的长D落至底部时在 P 中的速度比在 Q 中的大解析：选 C.小磁块在铜管中下落，产生电磁感应现象，根据楞次定律的推论阻碍相对运动

18、可知，小磁块下落过程中受到向上的电磁阻力，而在塑料管中下落，没有电磁感应现象，小磁块做自由落体运动，故 C 正确5.美国大众科学月刊网站报道，美国明尼苏达大学的研究人员发现一种具有独特属性的新型合金能够将热能直接转化为电能具体而言，只要略微提高温度，这种合金就会变成强磁性合金，从而使环绕它的线圈中产生电流，其简化模型如图所示A 为圆柱形合金材料， B 为线圈， 套在圆柱形合金材料上， 线圈的半径大于合金材料的半径 现对 A 进行加热，则()AB 中将产生逆时针方向的电流BB 中将产生顺时针方向的电流CB 线圈有收缩的趋势DB 线圈有扩张的趋势解析：选 D.合金材料加热后，合金材料成为磁体，通过

19、线圈 B 的磁通量增大，由于线圈 B 内有两个方向的磁场， 由楞次定律可知线圈只有扩张， 才能阻碍磁通量的变化， C 错误、D 正确；由于不知道极性，无法判断感应电流的方向，A、B 错误6如图所示的装置中，cd 杆原来静止，当 ab 杆做如下哪种运动时，cd 杆将向右移动()A向右匀速运动B向右减速运动C向左加速运动D向左减速运动解析：选 D.ab 匀速运动时，ab 中感应电流恒定，L1中磁通量不变，穿过 L2的磁通量不变，L2中无感应电流产生，cd 保持静止，A 错误；ab 向右减速运动时，L1中的磁通量向上减小，由楞次定律知 L2中感应电流产生的磁场方向向下，故通过 cd 的电流方向向上，

20、cd向左移动，B 错误；同理得 C 错误，D 正确7如图所示，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 自左向右滑动过程中，线圈 ab 将()A静止不动B逆时针转动C顺时针转动D发生转动，但因电源的极性不明，无法确定转动的方向解析：选 C.滑片 P 向右滑动过程中，电流增大，线圈处的磁场变强，磁通量增大，根据“阻碍”含义，线圈将阻碍磁通量增大而顺时针转动，故 C 正确8.如图， 一质量为m的条形磁铁用细线悬挂在天花板上， 细线从一水平金属圆环中穿过 现将环从位置释放，环经过磁铁到达位置.设环经过磁铁上端和下端附近时细线的张力分别为 FT1和 F

21、T2，重力加速度大小为 g，则()AFT1mg，FT2mgBFT1mg，FT2mgCFT1mg，FT2mgDFT1mg，FT2mg解析：选 A.金属环从位置靠近磁铁上端，因产生感应电流，故“阻碍”相对运动，知金属环与条形磁铁相互排斥，故绳的拉力 FT1mg.同理，当金属环离开磁铁下端时，金属环与磁铁相互吸引，因而绳的拉力 FT2mg，故 A 正确二、多项选择题9.如图所示，光滑导电圆环轨道竖直固定在匀强磁场中，磁场方向与轨道所在平面垂直，导体棒 ab 的两端可始终不离开轨道无摩擦地滑动， 当 ab 由图示位置释放， 直到滑到右侧虚线位置的过程中，关于 ab 棒中的感应电流情况，正确的是()A因

22、 ab 切割磁感线，故 ab 棒上有感应电流B尽管 ab 切割磁感线，但 ab 棒上无感应电流C磁场穿过圆环与 ab 构成的回路的磁通量没有变化D磁场穿过圆环与 ab 构成的回路的磁通量发生了变化解析： 选 BC.以 ab 棒与大圆弧或小圆弧组成的回路为研究对象， 当 ab 由图示位置释放，直到滑到右侧虚线位置的过程中， 穿过这两个回路的磁通量始终不变， 故始终没有感应电流产生，故选 BC.10.(2016泸州质检)如图所示， 两个线圈套在同一个铁芯上， 线圈的绕向在图中已经标出 左线圈连着平行导轨 M 和 N，导轨电阻不计，在导轨垂直方向上放着金属棒 ab，金属棒处在垂直于纸面向外的匀强磁场

23、中，下列说法中正确的是()A当金属棒 ab 向右匀速运动时，a 点电势高于 b 点，c 点电势高于 d 点B当金属棒 ab 向右匀速运动时，b 点电势高于 a 点，c 点与 d 点等电势C当金属棒 ab 向右加速运动时，b 点电势高于 a 点，c 点电势高于 d 点D当金属棒 ab 向右加速运动时，b 点电势高于 a 点，d 点电势高于 c 点解析：选 BD.当金属棒向右匀速运动而切割磁感线时，金属棒产生恒定感应电动势，由右手定则判断电流方向为 ab.根据电流从电源(ab 相当于电源)正极流出沿外电路回到电源负极的特点，可以判断 b 点电势高于 a 点又左线圈中的感应电动势恒定，则感应电流也恒

24、定，所以穿过右线圈的磁通量保持不变，不产生感应电流当 ab 向右做加速运动时，由右手定则可推断ba，电流沿逆时针方向又由 EBlv 可知 ab 导体两端的 E 不断增大，那么左边电路中的感应电流也不断增大， 由安培定则可判断它在铁芯中的磁感线方向是沿逆时针方向的，并且场强不断增强，所以右边电路线圈中向上的磁通量不断增加由楞次定律可判断右边电路的感应电流方向应沿逆时针， 而在右线圈组成的电路中， 感应电动势仅产生在绕在铁芯上的那部分线圈上把这个线圈看做电源，由于电流是从 c 沿内电路(即右线圈)流向 d，因此 d 点电势高于 c 点，综上可得，选项 B、D 正确11如图所示的电路中，若放在水平光

25、滑金属导轨上的 ab 棒突然向右移动，这可能发生在()A闭合开关 S 的瞬间B断开开关 S 的瞬间C闭合开关 S 后，减小滑动变阻器 R 的阻值时D闭合开关 S 后，增大滑动变阻器 R 的阻值时解析：选 AC.闭合 S 瞬间，通过 L2的磁感线向下，磁通量增大，由楞次定律知，感应电流方向为 ab.由左手定则知，ab 受安培力方向向右，故 A 正确；减小 R 的阻值与闭合 S瞬间效果相同，故 C 正确12.(2016南京模拟)如图所示，一个闭合三角形导线框 ABC 位于竖直平面内，其下方(略靠前)固定一根与导线框平面平行的水平直导线，导线中通以图示方向的恒定电流释放导线框，它由实线位置下落到虚线

26、位置未发生转动，在此过程中()A导线框中感应电流的方向依次为ACBAABCAACBAB导线框的磁通量为零时，感应电流却不为零C导线框所受安培力的合力方向依次为向上向下向上D导线框所受安培力的合力为零，做自由落体运动解析：选 AB.根据右手螺旋定则可知导线上方的磁场方向垂直于纸面向外，下方的磁场方向垂直于纸面向里，而且越靠近导线磁场越强，所以闭合导线框 ABC 在下降过程中，导线框内垂直于纸面向外的磁通量先增大，当增大到 BC 边与导线重合时，达到最大，再向下运动，导线框内垂直于纸面向外的磁通量逐渐减小至零，然后随导线框的下降，导线框内垂直于纸面向里的磁通量增大，当增大到 A 点与导线重合时，达到最大，继续下降时由于导线框逐渐远离导线， 使导线框内垂直于纸面向里的磁通量再逐渐减小， 所以根据楞次定律可知，感应电流的磁场总是阻碍内部磁通量的变化，所以感应电流的磁场先向里，再向外，最后向里，所以导线框中感应电流的方向依次为 ACBAABCAACBA，A 正确；当导线框内的磁通量为零时，内部的磁通量仍然在变化，有感应电动势产生，所以感应电流不