2026高考物理一轮复习（基础版）第十二章 第1讲　电磁感应现象　楞次定律

【课标要求】1.探究影响感应电流方向的因素,理解楞次定律。2.通过实验,理解法拉第电磁感应定律。3.通过实验,了解自感现象和涡流现象。能举例说明自感现象和涡流现象在生产生活中的应用。【考情分析】楞次定律2024·江苏卷·T10、2024·广东卷·T4、2023·海南卷·T6、2022·北京卷·T11法拉第电磁感应定律及应用2024·广东卷·T4、2024·甘肃卷·T4、T6、2024·河北卷·T14、2024·山东卷·T11、2024·湖南卷·T4、T8、2024·浙江6月选考卷·T13、T19、2024·海南卷·T13、2024·北京卷·T14、T20、2024·江西卷·T15、2024·湖北卷·T1、T15、2024·全国甲卷·T25、2024·安徽卷·T15、2024·黑吉辽卷·T9、2023·全国甲卷·T21、2023·全国乙卷·T17、2023·新课标卷·T26、2023·北京卷·T19、2023·湖南卷·T14、2023·江苏卷·T8、2023·浙江6月选考卷·T19、2022·全国甲卷·T16、2022·全国乙卷·T24、2022·江苏卷·T5电磁感应图像问题2024·全国甲卷·T21、2022·河北卷·T8第1讲电磁感应现象楞次定律情境导思如图是学生常用的饭卡内部示意图,其由线圈和芯片组成电路。已知线圈面积为S,共n匝。某次刷卡时,线圈平面与磁场垂直,且全部处于磁场区域内,在感应时间t内,磁感应强度方向向里且由0增大到B0,此过程中,试分析:(1)通过线圈的磁通量变化量大小?(2)线圈中是否有感应电流?若有电流,线圈中感应电流的方向如何判断?(3)线圈有扩张的趋势还是有收缩的趋势?(多选)如图所示,通电导线旁边同一平面有矩形线圈abcd,则()[A]当线圈向导线靠近时,其中感应电流方向是a→b→c→d[B]若线圈在平面内上下平动,无感应电流产生[C]若线圈向右平动,其中感应电流方向是a→b→c→d[D]当线圈以导线为轴转动时,其中感应电流方向是a→b→c→d【答案】AB【答案】BS磁感线Φ2-Φ1磁通量切割电能阻碍磁通量磁感线导体运动感应电流切割考点一对电磁感应现象的理解和判断1.对磁通量的理解(1)磁通量是通过某一平面磁场的多少,与线圈匝数N无关。(2)磁通量是有向标量,当磁场从另一个面通过线圈时,磁通量反向。(3)磁通量计算要注意“有效面积”。公式Φ=BS中的面积S指的是垂直于匀强磁场方向的面积,若所研究平面与磁场方向不垂直,应取垂直于磁场方向上的投影面积,即为有效面积。2.判断电路中能否产生感应电流的一般流程[例1]【对磁通量的理解】(2024·安徽马鞍山期末)如图所示,边长为l的n匝正方形线框abcd内部有一边长为l2的正方形区域的匀强磁场,磁场的磁感应强度为B,下列说法正确的是([A]磁通量是矢量,既有大小又有方向[B]图示位置时,穿过线框的磁通量为Bl2[C]图示位置时,穿过线框的磁通量为nBl2[D]从图示位置绕bc转过90°的过程中,穿过线框的磁通量减少14Bl【答案】D【解析】磁通量是标量,有大小无方向,但磁通量有正负,故A错误;题图所示位置时,有效面积为内部边长为l2的正方形的面积,则穿过线框的磁通量为Φ=BS=B·(l2)2=Bl24,故B、C错误;从题图所示位置绕bc转过90°的过程中,正方形线框从垂直磁场方向转到了与磁场方向平行,穿过线框的磁通量减少了14B[例2]【感应电流有无的判断】(2024·湖南湘潭开学考)下列给出了与感应电流产生条件相关的四幅情境图,其中判断正确的是()[A]图甲,磁铁向右插入不闭合线圈的过程中,线圈中会产生感应电动势[B]图乙,正方形金属线圈水平向右移动的过程中,正方形线圈中会有感应电流[C]图丙,闭合导线框以其任何一条边为轴在磁场中旋转,都能产生感应电流[D]图丁,水平放置的圆形线圈直径正上方通有逐渐增大的电流,圆线圈中有感应电流【答案】A【解析】题图甲中,磁铁向右插入不闭合线圈,线圈中磁通量发生变化,线圈中会产生感应电动势,由于线圈不闭合,线圈中不会产生感应电流,A正确;题图乙中,正方形金属线圈水平向右移动,由于线圈的磁通量保持不变,矩形线圈中不会产生感应电流,B错误;题图丙中,闭合导线框若以竖直边为轴在磁场中旋转,不能产生感应电流,C错误;题图丁中,水平放置的圆形线圈直径正上方导线中电流逐渐增大,线圈的磁通量一直为零,线圈中没有感应电流,D错误。考点二楞次定律及推论1.楞次定律中“阻碍”的含义2.判断感应电流方向的两种方法(1)用楞次定律判断。(2)用右手定则判断。该方法适用于部分导体切割磁感线产生的感应电流。判断时注意掌心、拇指、四指的方向。①掌心——磁感线垂直穿入。②拇指——指向导体运动的方向。③四指——指向感应电流的方向。[例3]【感应电流方向的判断】(2024·江苏卷,10)如图所示,在绝缘的水平面上,有闭合的两个线圈a、b,线圈a处在垂直于纸面向里的匀强磁场中,线圈b位于右侧无磁场区域。现将线圈a从磁场中匀速拉出,线圈a、b中产生的感应电流方向分别是()[A]顺时针,顺时针 [B]顺时针,逆时针[C]逆时针,顺时针 [D]逆时针,逆时针【答案】A【解析】线圈a从磁场中匀速拉出的过程中,线圈a左侧边切割磁感线,由右手定则可知线圈a的电流方向为顺时针,由于线圈a从磁场中匀速拉出,则a中产生的电流为恒定电流,在线圈a靠近线圈b的过程中,线圈b的磁通量在向外增大,根据楞次定律可得线圈b产生的电流方向为顺时针。故选A。[例4]【“增反减同”】(2024·河南开封期中)(多选)某同学发明了一种利用旋转雨伞产生电流的方法,其原理可以简化为如下模型:沿雨伞边缘绕一绝缘圆环A并使其均匀带电,在雨伞面上再固定一导体环B(A、B可看作在同一平面内,且伞面绝缘)。若伞以顺时针方向变速转动时,B环中产生如图所示方向的感应电流,则()[A]A环可能带正电且转速不变[B]A环可能带正电且转速增大[C]A环可能带负电且转速增大[D]A环可能带负电且转速减小【答案】BD【解析】若A环带正电,转速不变时,A环产生的磁场不变,无法在B环中产生感应电流;转速增大时,A环产生的磁场增强,根据安培定则、楞次定律可知,B环内的感应电流为逆时针,A错误,B正确。若A环带负电,同理可知,C错误,D正确。[例5]【“来拒去留”】(2024·江苏扬州期中)如图所示,一个金属圆环静置在绝缘光滑的水平桌面上,圆心的正上方有一个竖直的条形磁铁。当把条形磁铁水平向右移动时,则()[A]金属圆环将向左运动[B]金属圆环对桌面的压力将变大[C]金属圆环将受到水平向右的驱动力[D]从上向下看,金属圆环内产生顺时针方向的感应电流【答案】C【解析】根据“来拒去留”可知,金属圆环将受到水平向右的驱动力,金属圆环将向右运动,故A错误,C正确;当条形磁铁水平向右平移时,闭合金属环内向上的磁通量减小,由楞次定律可知,金属圆环中会产生逆时针方向的感应电流,将金属圆环等效成条形磁体,则上面为N极,故与条形磁铁相吸,则环对桌面的压力小于重力,故B、D错误。[例6]【“增缩减扩”】(多选)如图甲所示,圆形线圈P静止在水平桌面上,其正上方固定一螺线管Q,P和Q共轴,Q中的电流i随时间t变化的规律如图乙所示,取图甲中电流方向为正方向,则()[A]在t1时刻,P有收缩的趋势[B]在t2时刻,穿过P的磁通量不变[C]在t3时刻,P中有感应电流[D]在t4时刻,P有收缩的趋势【答案】ABC【解析】当螺线管中电流增大时,其形成的磁场不断增强,因此线圈P中的磁通量增大,根据楞次定律可知,线圈P有远离和面积收缩的趋势,故在t1时刻P有收缩的趋势,故A正确;t2时刻螺线管中电流不变,其形成磁场不变,线圈P中的磁通量不变,线圈中无感应电流产生,故B正确;在t3时刻螺线管中电流为零,但是线圈P中磁通量变化,线圈P中有感应电流,故C正确;t4时刻螺线管中电流不变,其形成磁场不变,线圈P中的磁通量不变,线圈中无感应电流产生,P没有收缩的趋势,故D错误。楞次定律的推论内容例证增反减同(阻碍原磁通量的变化;阻碍原电流的变化)磁体靠近线圈,B感与B原方向相反当I1增大时,环B中的感应电流方向与I1相反;当I1减小时,环B中的感应电流方向与I1相同闭合S,B灯先亮,A灯逐渐变亮来拒去留(阻碍相对运动)磁体靠近,是斥力;磁体远离,是引力。作用力总是阻碍磁体与圆环相对运动增缩减扩(适用于单向磁场)P、Q是光滑固定导轨,a、b是可动金属棒,磁体下移(上移),a、b靠近(远离),使回路面积有缩小(扩大)的趋势说明以上情况“殊途同归”,实质上都是以不同的方式阻碍磁通量的变化考点三“三定则、一定律”的应用[例7](2024·广西专题练习)(多选)如图所示装置中,ab、cd杆垂直放置在导轨上,与导轨接触良好,杆与导轨之间的摩擦力不计。原来ab、cd杆均静止,当ab杆做如下运动时,cd杆将向左移动的是()[A]向右减速运动 [B]向右加速运动[C]向左加速运动 [D]向左减速运动【答案】AC【解析】cd杆向左移动,则cd杆受到的安培力水平向左,根据左手定则,cd杆上电流方向为从d流向c,根据楞次定律,线圈L2的感应磁场方向为竖直向下,则线圈L1中磁场方向向下增强或向上减弱。若线圈L1中磁场方向向下增强,则ab杆中电流方向为从b流向a,并且逐渐增大,所以ab杆向左加速运动。同理可得,若线圈L1中磁场方向向上减弱,ab杆向右减速运动,B、D错误,A、C正确。(1)左、右手定则巧区分。①右手定则与左手定则的区别:抓住“因果关系”才能无误,“因动而电”——用右手;“因电而动”——用左手。②左手定则和右手定则很容易混淆,为了便于区分,可把两个定则简单地总结为“通电受力用左手,运动生电用右手”,即“左力右电”。(2)在二次感应现象中,“程序法”和“逆向推理法”的选择。①如果要判断二次感应后的现象或结果,选择程序法。②如果已知二次感应后的结果,要判断导体棒的运动情况或磁场的变化,需选择逆向推理法。(满分:52分)对点1.对电磁感应现象的理解和判断1.(6分)(2025·云南高考适应性考试)(多选)法拉第在日记中记录了其发现电磁感应现象的过程,某同学用现有器材重现了其中一个实验。如图所示,线圈P两端连接到灵敏电流表上,线圈Q通过开关S连接到直流电源上。将线圈Q放在线圈P的里面后,则()[A]开关S闭合瞬间,电流表指针发生偏转[B]开关S断开瞬间,电流表指针不发生偏转[C]保持开关S闭合,迅速拔出线圈Q瞬间,电流表指针发生偏转[D]保持开关S闭合,迅速拔出线圈Q瞬间,电流表指针不发生偏转【答案】AC【解析】开关闭合或断开瞬间,线圈Q的电流发生变化,由法拉第电磁感应定律可知,线圈P中有感应电流产生,电流表指针发生偏转,故A正确,B错误;保持开关S闭合,迅速拔出线圈Q瞬间,线圈P中磁通量发生变化,线圈P中有感应电流产生,电流表指针发生偏转,故C正确,D错误。2.(6分)(2024·山东济南期末)(多选)地球赤道附近的地磁场可以看成是磁感应强度B=5×10-6T,方向由南向北的匀强磁场。若在该区域有一面沿东西方向的墙(磁场垂直于墙面,由室内指向室外),墙面上有两种类型的窗户。如图甲所示的窗户可以绕ad向外转动,如图乙所示的窗户可以沿水平方向左右滑动。已知两扇窗户abcd和efgh金属框架的面积都为1.5m2,则下列说法正确的是()[A]图甲,窗户绕ad向外推开的过程中,金属框架abcd中有感应电流[B]图乙,窗户沿水平方向从左向右滑动的过程中,金属框架efgh中有感应电流[C]图甲,关闭着的窗户向外推开30°时,穿过金属框架abcd的磁通量为7.5×10-6Wb[D]图甲,关闭着的窗户向外推开120°的过程中,穿过金属框架abcd的磁通量的大小为3.75×10-6Wb【答案】AD【解析】题图甲,窗户绕ad向外推开的过程中,金属框架abcd中磁通量发生变化,有感应电流,故A正确。题图乙,窗户沿水平方向从左向右滑动的过程中,金属框架efgh中磁通量没有发生变化,没有感应电流,故B错误。题图甲,关闭着的窗户向外推开30°时,穿过金属框架abcd的磁通量为Φ=BScos30°=3.753×10-6Wb;向外推开120°的过程中,穿过金属框架abcd的磁通量的大小为Φ=BScos60°=3.75×10-6Wb,故C错误,D正确。对点2.楞次定律及推论3.(4分)(2025·四川高考适应性考试)如图,水平面MN下方存在垂直于纸面向里的匀强磁场,纸面为竖直平面。不可形变的导体棒ab和两根可形变的导体棒组成三角形回路框,其中ab处于水平位置,框从MN上方由静止释放,框面始终在纸面内,框落入磁场且ab未到达MN的过程中,沿磁场方向观察,框的大致形状及回路中的电流方向为()[A][B][C][D]【答案】C【解析】框下落过程中,通过框面的磁通量增大,故框有收缩趋势;根据楞次定律知,沿磁场方向观察,电流沿逆时针方向。4.(6分)(多选)如图所示,金属棒ab、cd放在水平光滑导轨上,条形磁体向下加速运动,在接近导轨时,下列说法正确的是()[A]ab、cd相互靠近 [B]ab、cd相互远离[C]磁体加速度大于g [D]磁体加速度小于g【答案】AD【解析】当条形磁体从上向下接近闭合回路时,穿过回路的磁场方向向下,且磁通量在不断增加,根据楞次定律可知,感应电流所产生的效果总是阻碍产生感应电流的磁通量的变化,所以会阻碍条形磁体的下落,则感应电流的磁场给条形磁体一个向上阻碍其下落的阻力,即磁体下落的加速度小于g;为了阻碍回路中磁通量增加,ab、cd两金属棒将互相靠拢,使回路的面积减小。故选AD。5.(4分)(2024·浙江专题练习)如图所示,光滑绝缘水平面上,有两根固定的相互垂直彼此绝缘的长直导线,通以大小相同的电流。在角平分线上,对称放置四个相同的圆线圈。若两根导线上的电流同时按相同规律均匀增大,下列判断正确的是()[A]线圈1中有顺时针方向的感应电流[B]线圈2中有顺时针方向的感应电流[C]线圈3中有顺时针方向的感应电流[D]线圈4中有顺时针方向的感应电流【答案】B【解析】由安培定则可以判断出线圈1中磁通量为零,线圈2中磁通量垂直于纸面向外,线圈3中磁通量为零,线圈4中磁通量垂直于纸面向内。当两根导线上的电流同时按相同规律增大时,根据楞次定律可知,线圈1和线圈3中无感应电流,线圈2中有顺时针方向的感应电流,线圈4中有逆时针方向的感应电流。故选B。6.(6分)(多选)如图甲所示,将线圈套在长玻璃管上,线圈的两端与电流传感器(可看作理想电流表)相连。将强磁铁从长玻璃管上端由静止释放,磁铁下落过程中将穿过线圈。实验观察到如图乙所示的感应电流随时间变化的图像。下列说法正确的是()[A]t1～t2时间内,磁铁受到线圈的作用力方向一直向上[B]磁铁下落过程减少的重力势能等于增加的动能[C]若将线圈的匝数加倍,则穿过线圈的磁通量变化量也将加倍[D]若将磁铁两极翻转后重复实验,将先产生负向感应电流,后产生正向感应电流【答案】AD【解析】t1～t3时间内,根据“来拒去留”,磁铁受到线圈的作用力方向靠近线圈时是向上的,远离线圈时也向上,A正确;磁铁下落过程减少的重力势能大于增加的动能,原因是线圈对磁铁的作用力在这个过程中做负功,B错误;若将线圈的匝数加倍,穿过线圈的磁通量变化量不变,原因是穿过线圈的磁通量和匝数无关,C错误;若将磁铁两极翻转后重复实验,磁通量的变化情况和原来方向相反,大小变化相同,将先产生负向感应电流,后产生正向感应电流,D正确。对点3.“三定则、一定律”的应用7.(6分)(多选)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向左运动,在运动开始的瞬间,下列说法正确的是()[A]PQRS中感应电流沿顺时针方向,T中沿逆时针方向[B]PQRS中感应电流沿逆时针方向,T中沿顺时针方向[C]T具有收缩趋势,PQ受到向右的安培力[D]T具有扩张趋势,PQ受到向右的安培力【答案】AC【解析】金属杆PQ向左运动,根据右手定则可知,闭合回路PQRS中电流沿顺时针方向,由安培定则可知,回路PQRS中感应电流产生的磁场方向垂直于纸面向里,故环形金属线框T中的磁通量将变大,由楞次定律可知,线框T中将产生沿逆时针方向的感应电流,故A正确,B错误;由楞次定律可知,线框T有收缩的趋势,以阻碍磁通量的增大,由左手定则可知,PQ受到的安培力向右,故C正确,D错误。8.(4分)如图,长直导线MN置于三角形金属线框abc上,彼此绝缘,线框被导线分成面积相等的两部分。导线通入由M到N的电流,当电流逐渐增大时,线框中()[A]磁通量变化量为零[B]没有产生感应电流[C]感应电流方向为abca[D]感应电流方向为acba【答案】C【解析】虽然线框被导线分成面积相等的两部分,但离导线越远,磁场越弱,当电流逐渐增大时,通过导线框的磁通量向下且增大,根据楞次定律可判断线框中感应电流方向为abca。故选C。9.(4分