第49讲 电磁感应现象 楞次定律（复习讲义）（黑吉辽专用）（学生版）

第49讲电磁感应现象楞次定律目录01TOC\o"1-3"\h\u考情解码·命题预警 202体系构建·思维可视 303核心突破·靶向攻坚 4考点一楞次定律 4知识点1楞次定律 4知识点2楞次定律推论的应用 4考向楞次定律及其应用 5考点二电磁感应 7知识点1电磁感应现象 7知识点2感应电流及其方向的判断 8考向电磁感应现象 804真题溯源·考向感知 13考点要求考察形式2025年2024年2023年电磁感应现象选择题非选择题\\\楞次定律选择题非选择题\\\考情分析：1．电磁感应现象和楞次定律在电磁学中十分重要，即使近几年黑吉辽物理考试没考，但是不可忽视该部分的重要性。2．从命题思路上看，试题情景为命题将更加注重对学生思维深度与灵活性考查，如设置开放性问题。复习目标：目标一：明确电磁感应产生条件：牢记“闭合回路的磁通量发生变化”是产生感应电流的两个必要条件（闭合回路、磁通量变化），能区分“有感应电动势无感应电流”（非闭合回路）和“有感应电流”（闭合回路）的情况。目标二：区分楞次定律与右手定则的适用场景：在导体切割磁感线的情境中（动生电动势），能用右手定则（掌心朝磁感线反方向，拇指指运动方向，四指指电流方向）直接判断感应电流方向，与楞次定律结论一致。考点一楞次定律知识点1楞次定律（1）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。（2）适用范围：一切电磁感应现象。知识点2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。根据引起感应电流的情境，常见以下四种具体推论：推论图例说明阻碍原磁通量变化——“增反减同”甲图：磁铁靠近，B感、B原反向，二者相斥；乙图：磁铁远离，B感、B原同向，二者相吸阻碍相对运动——“来拒去留”使回路面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”（注意：只适用于单方向的磁通量）丙图：P、Q是光滑固定导轨，a、b是可移动金属棒，磁铁下移，回路面积应减小，a、b靠近丁图：B减小，线圈扩张阻碍原电流的变化——“增反减同”（自感现象）戊图：若A、B两灯规格相同，合上S，B灯先亮，A灯逐渐变亮；再断开S，两灯逐渐熄灭联系：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向楞次定律及其应用例1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，PQ、MN均处在竖直向下的匀强磁场中，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（）①向右加速运动

②向左加速运动

③向右减速运动

④向左减速运动A．①② B．①④ C．②③ D．②④例2（2024·辽宁大连·二模）如图，在水平光滑桌面上，固定两条平行绝缘直导线，通以相同电流，导线之间放置两个相同的圆形小线圈。当两侧导线中电流同样增大时，忽略不计两小线圈之间作用力，则（）A．两小线圈中感应电流都沿顺时针方向 B．两小线圈中感应电流都沿逆时针方向C．两小线圈会相互靠近 D．两小线圈会相互远离【变式训练1】（2023·辽宁葫芦岛·二模）如图甲所示，固定的长直导线与固定的圆形闭合金属线框位于同一平面内，长直导线中的电流随时间的变化关系如图乙所示，直导线中电流向下，下列说法正确的是（）A．线框中会产生逆时针方向的电流B．线框中会产生顺时针方向的电流C．线框受到的安培力平行于直导线向上D．线框受到的安培力平行于直导线向下【变式训练2】（24-25高二下·吉林松原·期中）一长直导线与闭合金属环放在同一竖直面内，如图甲所示，长直导线中的电流i随时间t的变化关系如图乙所示（以水平向右为电流的正方向），则在时间内，下列说法正确的是（）A．闭合金属环中始终产生顺时针方向的感应电流B．穿过闭合金属环的磁通量先增大后减小C．闭合金属环先有收缩的趋势后有扩张的趋势D．闭合金属环所受安培力的合力先向下后向上【变式训练3】如图所示，线圈P和电流表构成一个回路，线圈P的绕向如图所示。手持磁铁在上方接近或远离线圈P时，以下说法正确的是（）A．若磁铁N极朝下，接近线圈P，经过电流表的电流方向为b→aB．若磁铁N极朝下，远离线圈P，经过电流表的电流方向为b→aC．若磁铁S极朝下，接近线圈P，经过电流表的电流方向为b→aD．若磁铁S极朝下，远离线圈P，经过电流表的电流方向为a→b【变式训练4】如图甲所示，A、B两绝缘金属环套在同一铁芯上，A环中通有电流，其电流随时间t的变化规律如图乙所示，不考虑其他磁场的影响。下列说法正确的是（）A．时刻B环中感应电流最大 B．和时刻，两环相互排斥C．和时刻，B环中产生的感应电流方向相同 D．时刻，B环有扩张的趋势【变式训练5】图a中A、B为两个相同的环形线圈，共轴并靠近放置，A线圈中通有如图b所示的交流电i，取图a中电流方向为正方向，下列说法正确的是（）A．在0到t1时间内A、B两线圈相互吸引B．在t2到t3时间内A、B两线圈相互排斥C．t1时刻两线圈间作用力最大D．t2时刻两线圈间作用力最大【变式训练6】如图所示，在水平放置的条形磁铁的N极附近，一个闭合线圈从位置A静止释放下落到C位置，下落过程中线圈始终保持水平，在位置B，N极附近的磁感线正好与线圈平面平行，A、B之间和B，C之间的距离都比较小。下列说法正确的是（）A．从上往下看，线圈中的电流方向始终为逆时针B．从上往下看，线圈中的电流方向先顺时针后逆时针C．线圈在位置B时磁通量为0，感应电流为0D．线圈在位置A和位置C的加速度相同考点二电磁感应知识点1电磁感应现象1.磁通量（1）概念：在磁感应强度为B的匀强磁场中，与磁场方向垂直的平面，其面积S与磁感应强度B的乘积叫作穿过这个面积的磁通量。（2）公式：Φ＝BS，S为垂直磁场的投影面积。（3）矢标性：磁通量为标量。（4）物理意义：磁通量的大小可形象表示穿过某一面积的磁感线条数的多少。（5）磁通量的变化：ΔΦ＝Φ2－Φ1。2.电磁感应现象（1）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）感应电流产生的条件：穿过闭合回路的磁通量发生变化。（3）实质：电磁感应现象的实质是产生感应电动势。①如果电路闭合，则有感应电流；②如果电路不闭合，则只有感应电动势而无感应电流。知识点2感应电流及其方向的判断产生感应电流条件的两种表述1.闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，闭合电路中产生感应电流。2.穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合电路中产生感应电流。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。考向电磁感应现象例1（2025·辽宁沈阳·模拟预测）《科学》中文版的文章中介绍了一种新技术——航天飞缆，航天飞缆是用柔性缆索将两个物体连接起来在太空飞行的系统。飞缆系统在太空飞行中能为自身提供电能和拖拽力，它还能清理“太空垃圾”等。如图所示为飞缆系统的简化模型示意图，图中两个物体P、Q的质量分别为、，柔性金属缆索长为，外有绝缘层，系统在近地轨道做圆周运动，运动过程中Q距地面高为h，设缆索总保持指向地心，Q更靠近地表，P的速度为，所在处的地磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里。已知地球半径为R，地面的重力加速度g。（）A．缆索P端电势高于Q端B．C．若此时飞缆系统在赤道平面上，为了更好地清理垃圾，缆索的绕行方向应与地球自转方向相反D．若想清理更低轨道上的“太空垃圾”，飞缆系统机械能需要增大【变式训练1】下列情况能产生感应电流的是（）A．如图（a）所示，导体AB顺着磁感线运动B．如图（b）所示，条形磁铁插入线圈中不动时C．如图（c）所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S一直接通时D．如图（c）所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S一直接通，当改变滑动变阻器阻值时【变式训练2】（2025·辽宁沈阳·模拟预测）2024年9月，中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心自主研制的水冷磁体，成功产生了42.02T的稳态磁场（稳态磁场是指磁感应强度不随时间变化的磁场），其磁感应强度约为地磁场磁感应强度的80万倍，打破了2017年美国国家强磁场实验室水冷磁体创造的世界纪录，成为国际强磁场水冷磁体技术发展新的里程碑，下列说法正确的是（）A．42.02T表示磁通量的大小B．该稳态磁场不可能激发出电场C．磁感应强度不随时间变化的磁场一定是匀强磁场D．将通电直导线放入该稳态磁场，受到的安培力一定很大【变式训练3】如图所示，在绝缘的水平面上，有两个闭合的线圈a、b，线圈a处在有界匀强磁场中，线圈b处在磁场外且固定不动，将线圈a从磁场中匀速拉出的过程中，下列说法正确的是（

）A．线圈a中有感应电流，线圈b中没有感应电流B．线圈a中感应电流方向为逆时针C．线圈b有收缩趋势D．线圈b整体受到水平向左的安培力【变式训练4】（2025·辽宁·模拟预测）如图所示，电阻不计的光滑形金属导轨固定在绝缘斜面上，顶端连接定值电阻。为理想有界磁场的边界，下方存在垂直于导轨向上的匀强磁场。阻值可忽略的金属棒从无磁场区域某位置垂直于导轨由静止释放，在运动过程中金属棒始终垂直于导轨且接触良好。则关于金属棒进入磁场区域后运动状态的描述，可能正确的是（）A．做匀加速直线运动 B．做加速度逐渐增加的加速运动C．做匀速运动 D．先减速然后反向加速【变式训练5】（2024·辽宁·三模）某工厂为了检验正方形线圈的合格率，将线圈放在传送带上，传送带所在空间中加上竖直向下的匀强磁场，磁场边界PQ与MN平行且与线圈速度方向成45°，磁感应强度为B。如图所示，线圈与传送带一起以恒定速度v向右运动，线圈与传送带间的动摩擦因数为μ。线圈进入磁场过程中线圈恰好不打滑，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。已知线圈质量为m，匝数为N，边长为L，总电阻为R，且磁场宽度大于L。下列说法错误的是（）A．线圈进入磁场过程中，电流方向为ADCBAB．在线圈进入磁场的过程中，线圈对传送带的摩擦力始终沿AC所在直线方向，且最大值为C．线圈在进入磁场的过程中通过截面的电荷量为D．在不改变传送带速度的情况下，相同质量、材料、边长但匝数为2N的线圈进入磁场过程相对皮带会打滑【变式训练6】（2024·黑龙江齐齐哈尔·三模）图甲为某风速测量装置，可简化为图乙所示的模型。圆形磁场半径为L，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，风推动风杯组（导体棒OA代替）绕水平轴以角速度ω顺时针转动，风杯中心到转轴距离为2L，导体棒OA电阻为r，导体棒与弹性簧片接触时回路中产生电流，接触过程中，导体棒转过的圆心角为45°，图乙中电阻阻值为R，其余电阻不计。下列说法正确的是（

）A．流过电阻R的电流方向为从左向右B．风杯的速率为ωLC．导体棒与弹性簧片接触时产生的电动势为D．导体棒每转动一圈，流过电阻R的电荷量为【变式训练7】（2024·辽宁·模拟预测）如图所示，足够长的等间距光滑平行金属导轨固定在绝缘水平面上，导轨所在空间存在竖直向上、磁感应强度大小恒定的匀强磁场，两根相同的金属棒、垂直放在导轨上。现给金属棒施加一个水平向右的恒力，下列说法正确的是（）A．金属棒一直做匀加速运动B．金属棒、均做加速运动，达到稳定状态时，两金属棒速度相等C．金属棒、均做加速运动，达到稳定状态时，两金属棒加速度相等D．处于稳定状态后，两金属棒中电流为零【变式训练8】（2025·吉林松原·模拟预测）如图所示，两足够长的平行光滑金属导轨固定在水平面内，匀强磁场方向垂直导轨平面向下，恒力F作用在金属棒上，金属棒以相同的加速度沿导轨滑动，某时刻撤去F。已知运动过程中，、始终与导轨垂直并接触良好，下列说法中正确的是（）A．撤去前，两棒速度相同B．撤去F前，两棒间距恒定C．撤去F后，的速度不小于的速度D．撤去后，两棒在相等时间内产生的焦耳热相同【变式训练9】（2025·黑龙江·二模）国产电动汽车采用电磁式动力回收装置，可将部分动能转化为电能并储存。如图所示为该装置的简化模型，“日”字形的金属线框放在光滑的水平面上，各边长均为l，ab、cd、ef边电阻均为R，其余部分电阻可忽略不计。线框以速度v进入宽度为l的匀强磁场，最终恰好穿出磁场。已知磁场的磁感应强度大小为B，方向竖直向下，边界与ab边平行，则线框（）A．刚进磁场时，a端电势高于b端电势B．刚进磁场时，a、b两点间电势差为C．质量D．穿越磁场过程中ab边产生的热量【变式训练10】（2025·吉林长春·二模）如图，固定于水平面上的金属架处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒沿框架以速度向右做匀速运动。时，磁感应强度为，此时到达的位置恰好使构成一个边长为的正方形。为使棒中不产生感应电流，磁感应强度变化规律的图像为（）A． B．C． D．1.（2024·广东·高考真题）电磁俘能器可在汽车发动机振动时利用电磁感应发电实现能量回收，结构如图甲所示。两对永磁铁可随发动机一起上下振动，每对永磁铁间有水平方向的匀强磁场，磁感应强度大小均为B．磁场中，边长为L的正方形线圈竖直固定在减震装置上。某时刻磁场分布与线圈位置如图乙所示，永磁铁振动时磁场分界线不会离开线圈。关于图乙中的线圈。下列说法正确的是（）A．穿过线圈的磁通量为BB．永磁铁相对线圈上升越高，线圈中感应电动势越大C．永磁铁相对线圈上升越快，线圈中感应电动势越小D．永磁铁相对线圈下降时，线圈中感应电流的方向为顺时针方向2.（2025·北京·高考真题）下列图示情况，金属圆环中不能产生感应电流的是（）A．图（a）中，圆环在匀强磁场中向左平移B．图（b）中，圆环在匀强磁场中绕轴转动C．图（c）中，圆环在通有恒定电流的长直导线旁向右平移D．图（d）中，圆环向条形磁铁N极平移3.（2024·北京·高考真题）如图所示，线圈M和线圈P绕在同一个铁芯上，下列说法正确的是（

）A．闭合开关瞬间，线圈M和线圈P相互吸引B．闭合开关，达到稳定后，电流表的示数为0C．断开开关瞬间，流过电流表的电流方向由a到bD．断开开关瞬间，线圈P中感应电流的磁场方向向左4．（2024·江苏·高考真题）如图所示，a、b为正方形金属线圈，a线圈从图示位置匀速向右拉出匀强磁场的过程中，a、b中产生的感应电流方向分别为（

）A．顺时针、顺时针 B．逆时针、逆时针C．顺时针、逆时针 D．逆时针，顺时针5．（2023·海南·高考真题）汽车测速利用了电磁感应现象，汽车可简化为一个矩形线圈abcd，埋在地下的线圈分别为1、2，通上顺时针（俯视）方向电流，当汽车经过线圈时（

）A．线圈1、2产生的磁场方向竖直向上B．汽车进入线圈1过程产生感应电流方向为abcdC．汽车离开线圈1过程产生感应电流方向为abcdD．汽车进入线圈2过程受到的安培力方向与速度方向相同6．（天津·高考真题）如图所示，两根平行金属导轨置于水平面内，导轨之间接有电阻R0金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下｡现使磁感应强度随时间均匀减小，abA．ab