高考物理 電磁感應(yīng)精講精練 電磁感應(yīng)現(xiàn)象　楞次定律學(xué)案

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1、 電磁感應(yīng)現(xiàn)象　楞次定律 一、磁通量 1．概念：磁感應(yīng)強(qiáng)度B與面積S的乘積． 2．計(jì)算 (1)公式：Φ＝BS. (2)適用條件：①勻強(qiáng)磁場；②S是垂直磁場的有效面積． (3)單位：韋伯(Wb)，1 Wb＝1_T·m2. 3．意義：穿過某一面積的磁感線的條數(shù)． 4．標(biāo)矢性：磁通量是標(biāo)量，但有正、負(fù)． 二、電磁感應(yīng) 1．電磁感應(yīng)現(xiàn)象 當(dāng)穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化時(shí)，電路中有電流產(chǎn)生，這種現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)現(xiàn)象． 2．產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢和感應(yīng)電流的條件 (1)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的條件 無論回路是否閉合，只要穿過線圈平面的磁通量發(fā)生變化，回路中就有感應(yīng)電動(dòng)勢．產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的那部

2、分導(dǎo)體相當(dāng)于電源． (2)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件 ①電路閉合．②磁通量變化． 三、感應(yīng)電流方向的判斷 1．右手定則：伸開右手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)；讓磁感線從掌心垂直進(jìn)入，并使拇指指向?qū)Ь€運(yùn)動(dòng)的方向，這時(shí)四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向．如右圖所示． 2．楞次定律 內(nèi)容：感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化． 1．判斷正誤 (1)磁通量雖然是標(biāo)量，但有正、負(fù)之分．(√) (2)當(dāng)導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中一定產(chǎn)生感應(yīng)電流．(×) (3)穿過線圈的磁通量與線圈的匝數(shù)無關(guān)．(√) (4)電路中磁通量發(fā)生變

3、化時(shí)，就一定會產(chǎn)生感應(yīng)電流．(×) (5)感應(yīng)電流的磁場總是與原磁場方向相反．(×) (6)楞次定律和右手定則都可以判斷感應(yīng)電流的方向，二者沒什么區(qū)別．(×) (7)回路不閉合時(shí)，穿過回路的磁通量發(fā)生變化也會產(chǎn)生“阻礙”作用．(×) 2．如圖所示，勻強(qiáng)磁場中有一個(gè)矩形閉合導(dǎo)線框．在下列四種情況下，線框中會產(chǎn)生感應(yīng)電流的是(　　) A．如圖甲所示，保持線框平面始終與磁感線平行，線框在磁場中左右運(yùn)動(dòng) B．如圖乙所示，保持線框平面始終與磁感線平行，線框在 磁場中上下運(yùn)動(dòng) C．如圖丙所示，線框繞位于線框平面內(nèi)且與磁感線垂直的軸線AB轉(zhuǎn)動(dòng) D．如圖丁所示，線框繞位于線框平面內(nèi)且與磁感

4、線平行的軸線CD轉(zhuǎn)動(dòng) 解析：選C.保持線框平面始終與磁感線平行，線框在磁場中左右運(yùn)動(dòng)，磁通量一直為零，故磁通量不變，無感應(yīng)電流，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；保持線框平面始終與磁感線平行，線框在磁場中上下運(yùn)動(dòng)，磁通量一直為零，故磁通量不變，無感應(yīng)電流，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；線框繞位于線框平面內(nèi)且與磁感線垂直的軸線AB轉(zhuǎn)動(dòng)，磁通量周期性地改變，故一定有感應(yīng)電流，故選項(xiàng)C正確；線框繞位于線框平面內(nèi)且與磁感線平行的軸線CD轉(zhuǎn)動(dòng)，磁通量一直為零，故磁通量不變，無感應(yīng)電流，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 3．如圖，在一水平、固定的閉合導(dǎo)體圓環(huán)上方，有一條形磁鐵(N極朝上，S極朝下)由靜止開始下落，磁鐵從圓環(huán)中穿過且不與圓環(huán)接觸，關(guān)于圓環(huán)中感

5、應(yīng)電流的方向(從上向下看)，下列說法正確的是(　　) A．總是順時(shí)針 B．總是逆時(shí)針 C．先順時(shí)針后逆時(shí)針 D．先逆時(shí)針后順時(shí)針 解析：選C.磁鐵從圓環(huán)中穿過且不與圓環(huán)接觸，則導(dǎo)體環(huán)中，先是向上的磁通量增加，磁鐵過中間以后，向上的磁通量減少，根據(jù)楞次定律，產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向先順時(shí)針后逆時(shí)針，選項(xiàng)C正確． 4．如圖所示，AOC是光滑的金屬導(dǎo)軌，電阻不計(jì)，AO沿豎直方向，OC沿水平方向；PQ是金屬直桿，電阻為R，幾乎豎直斜靠在導(dǎo)軌AO上，由靜止開始在重力作用下運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中P、Q端始終在金屬導(dǎo)軌AOC上；空間存在著垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場，則在PQ桿從開始滑動(dòng)到P端滑到OC的過程中

6、，PQ中感應(yīng)電流的方向(　　) A．始終是由P→Q B．始終是由Q →P C．先是由P→Q，后是由Q →P D．先是由Q →P，后是由P→Q 解析：選C.在PQ桿滑動(dòng)的過程中，△POQ的面積先增大后減小，穿過△POQ的磁通量先增加后減少，根據(jù)楞次定律可知，感應(yīng)電流的方向先是由P →Q，后是由Q →P，C正確． 考點(diǎn)一　電磁感應(yīng)現(xiàn)象的判斷 1．穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化的四種情況 (1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變，線圈面積S發(fā)生變化． (2)線圈面積S不變，磁感應(yīng)強(qiáng)度B發(fā)生變化． (3)線圈面積S變化，磁感應(yīng)強(qiáng)度B也變化，它們的乘積BS發(fā)生變化． (4)線圈面積S不變，磁感應(yīng)強(qiáng)

7、度B也不變，但二者之間夾角發(fā)生變化． 2．判斷電磁感應(yīng)現(xiàn)象能否發(fā)生的一般流程： 1. 如圖所示，一個(gè)U形金屬導(dǎo)軌水平放置，其上放有一個(gè)金屬導(dǎo)體棒ab，有一個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場斜向上穿過軌道平面，且與豎直方向的夾角為θ.在下列各過程中，一定能在軌道回路里產(chǎn)生感應(yīng)電流的是(　　) A．a(chǎn)b向右運(yùn)動(dòng)，同時(shí)使θ減小 B．使磁感應(yīng)強(qiáng)度B減小，θ角同時(shí)也減小 C．a(chǎn)b向左運(yùn)動(dòng)，同時(shí)增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B D．a(chǎn)b向右運(yùn)動(dòng)，同時(shí)增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B和θ角(0°<θ<90°) 解析：選A.本題中引起磁通量變化都有兩個(gè)方面，面積的變化和夾角改變，向右運(yùn)動(dòng)的同時(shí)θ減小都會使磁通量變大，所以A

8、項(xiàng)正確． 2．現(xiàn)將電池組、滑動(dòng)變阻器、帶鐵芯的線圈A、線圈B、電流計(jì)及開關(guān)按如圖所示連接．下列說法中正確的是(　　) A．開關(guān)閉合后，線圈A插入或拔出都會引起電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn) B．線圈A插入線圈B中后，開關(guān)閉合和斷開的瞬間電流計(jì)指針均不會偏轉(zhuǎn) C．開關(guān)閉合后，滑動(dòng)變阻器的滑片P勻速滑動(dòng)，會使電流計(jì)指針靜止在中央零刻度 D．開關(guān)閉合后，只有滑動(dòng)變阻器的滑片P加速滑動(dòng)，電流計(jì)指針才能偏轉(zhuǎn) 解析：選A.只要閉合回路磁通量發(fā)生變化就會產(chǎn)生感應(yīng)電流，故A正確，B錯(cuò)誤；開關(guān)閉合后，只要滑片P滑動(dòng)就會產(chǎn)生感應(yīng)電流，故C、D錯(cuò)誤． 3．(多選)1824年，法國科學(xué)家阿拉果完成了著名的“圓盤實(shí)驗(yàn)

9、”．實(shí)驗(yàn)中將一銅圓盤水平放置，在其中心正上方用柔軟細(xì)線懸掛一枚可以自由旋轉(zhuǎn)的磁針，如圖所示．實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)圓盤在磁針的磁場中繞過圓盤中心的豎直軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁針也隨著一起轉(zhuǎn)動(dòng)起來，但略有滯后．下列說法正確的是(　　) A．圓盤上產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢 B．圓盤內(nèi)的渦電流產(chǎn)生的磁場導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng) C．在圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，磁針的磁場穿過整個(gè)圓盤的磁通量發(fā)生了變化 D．圓盤中的自由電子隨圓盤一起運(yùn)動(dòng)形成電流，此電流產(chǎn)生的磁場導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng) 解析：選AB.A.當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，圓盤的半徑切割磁針產(chǎn)生的磁場的磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，選項(xiàng)A正確； B．如圖所示，銅圓盤上存在許多小的閉合回路，當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，穿

10、過小的閉合回路的磁通量發(fā)生變化，回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流阻礙其相對運(yùn)動(dòng)，但抗拒不了相對運(yùn)動(dòng)，故磁針會隨圓盤一起轉(zhuǎn)動(dòng)，但略有滯后，選項(xiàng)B正確； C．在圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，磁針的磁場穿過整個(gè)圓盤的磁通量始終為零，選項(xiàng)C錯(cuò)誤； D．圓盤中的自由電子隨圓盤一起運(yùn)動(dòng)形成的電流的磁場方向沿圓盤軸線方向，會使磁針沿軸線方向偏轉(zhuǎn)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 確定磁通量變化的兩種方法 (1)通過對穿過回路磁感線條數(shù)的分析和計(jì)算，可以確定磁通量是否變化． (2)依據(jù)公式Φ＝BSsin θ(θ是B與S的夾角)確定磁通量與哪些因素有關(guān)． 考點(diǎn)二　楞次定律的理解及應(yīng)用 1．判斷感應(yīng)電流方向的兩種方

11、法 方法一　用楞次定律判斷 方法二　用右手定則判斷 該方法適用于切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電流．判斷時(shí)注意掌心、拇指、四指的方向： (1)掌心——磁感線垂直穿入； (2)拇指——指向?qū)w運(yùn)動(dòng)的方向； (3)四指——指向感應(yīng)電流的方向． 2．楞次定律推論的應(yīng)用 楞次定律中“阻礙”的含義可以推廣為：感應(yīng)電流的效果總是阻礙引起感應(yīng)電流的原因，列表說明如下： 內(nèi)容 例證 阻礙原磁通量變化——“增反減同” 阻礙相對運(yùn)動(dòng)——“來拒去留” 使回路面積有擴(kuò)大或縮小的趨勢——“增縮減擴(kuò)” B減小，線圈擴(kuò)張 阻礙原電流的變化——“增反減同”　 考向1

12、：應(yīng)用楞次定律判感應(yīng)電流方向 [典例1]　如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，有一質(zhì)量為m、阻值為R的閉合矩形金屬線框abcd用絕緣輕質(zhì)細(xì)桿懸掛在O點(diǎn)，并可繞O點(diǎn)擺動(dòng)．金屬線框從右側(cè)某一位置靜止開始釋放，在擺動(dòng)到左側(cè)最高點(diǎn)的過程中，細(xì)桿和金屬線框平面始終處于同一平面，且垂直紙面．則線框中感應(yīng)電流的方向是(　　) A．a(chǎn)→b→c→d→a B．d→c→b→a→d C．先是d→c→b→a→d，后是a→b→c→d→a D．先是a→b→c→d→a，后是d→c→b→a→d 解析　由楞次定律可知，在線框從右側(cè)擺動(dòng)到O點(diǎn)正下方的過程中，向上的磁通量在減小，故感應(yīng)電流的方向

13、沿d→c→b→a→d；同理，線框從O點(diǎn)正下方向左側(cè)擺動(dòng)的過程中，電流方向沿d→c→b→a→d，B正確． 答案　B 考向2：右手定則判感應(yīng)電流的方向 [典例2]　如圖所示，MN、GH為光滑的水平平行金屬導(dǎo)軌，ab、cd為跨在導(dǎo)軌上的兩根金屬桿，垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場垂直穿過MN、GH所在的平面，則(　　) A．若固定ab，使cd向右滑動(dòng)，則abdc回路有電流，電流方向?yàn)閍→b→d→c→a B．若ab、cd以相同的速度一起向右滑動(dòng)，則abdc回路有電流，電流方向?yàn)閍→c→d→b→a C．若ab向左、cd向右同時(shí)運(yùn)動(dòng)，則abdc回路中的電流為零 D．若ab、cd都向右運(yùn)動(dòng)，且兩桿速

14、度vcd＞vab，則abdc回路有電流，電流方向?yàn)閍→c→d→b→a 解析　由右手定則可判斷出A項(xiàng)做法使回路產(chǎn)生順時(shí)針方向的電流，故A項(xiàng)錯(cuò)．若ab、cd同向運(yùn)動(dòng)且速度大小相同，ab、cd所圍面積不變，磁通量不變，故不產(chǎn)生感應(yīng)電流，故B項(xiàng)錯(cuò)．若ab向左，cd向右，則abdc回路中有順時(shí)針方向的電流，故C項(xiàng)錯(cuò)．若ab、cd都向右運(yùn)動(dòng)，且兩桿速度vcd＞vab，則ab、cd所圍面積發(fā)生變化，磁通量也發(fā)生變化，由楞次定律可判斷出，abdc回路中產(chǎn)生順時(shí)針方向的電流，故D項(xiàng)正確． 答案　D 考向3：“阻礙法”的應(yīng)用 [典例3]　(2017·東北三省五校聯(lián)考)如圖，圓環(huán)形導(dǎo)體線圈a平放在水平桌面上

15、，在a的正上方固定一豎直螺線管b，二者軸線重合，螺線管與電源和滑動(dòng)變阻器連接成如圖所示的電路．若將滑動(dòng)變阻器的滑片P向下滑動(dòng)，下列表述正確的是(　　) A．線圈a中將產(chǎn)生俯視順時(shí)針方向的感應(yīng)電流 B．穿過線圈a的磁通量減少 C．線圈a有擴(kuò)張的趨勢 D．線圈a對水平桌面的壓力FN將增大 解析　當(dāng)滑片P向下移動(dòng)時(shí)滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻減小，由閉合電路歐姆定律可知通過b的電流增大，從而判斷出穿過線圈a的磁通量增加，方向向下，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)楞次定律即可判斷出線圈a中感應(yīng)電流方向俯視應(yīng)為逆時(shí)針，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；再根據(jù)楞次定律“阻礙”含義的推廣，線圈a應(yīng)有收縮或遠(yuǎn)離b的趨勢來阻礙磁通量的增加

16、，所以C錯(cuò)誤，D正確． 答案　D 感應(yīng)電流方向判斷的兩點(diǎn)注意 (1)楞次定律可應(yīng)用于磁通量變化引起感應(yīng)電流的各種情況(包括一部分導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)的情況)． (2)右手定則只適用于一段導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的情景，是楞次定律的一種特殊情況． 考點(diǎn)三　“三定則、一定律”的理解及應(yīng)用 1．“三個(gè)定則、一個(gè)定律”的應(yīng)用對比： 名稱 基本現(xiàn)象 因果關(guān)系 應(yīng)用的定則或定律 電流的磁效應(yīng) 運(yùn)動(dòng)電荷、電流產(chǎn)生磁場 因電生磁 安培定則 洛倫茲力、安培力 磁場對運(yùn)動(dòng)電荷、電流有作用力 因電受力 左手定則 電磁感應(yīng) 部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng) 因動(dòng)生電 右手定則

17、 閉合回路磁通量變化 因磁生電 楞次定律 2.三個(gè)定則、一個(gè)定律”的相互聯(lián)系： (1)應(yīng)用楞次定律時(shí)，一般要用到安培定則． (2)研究感應(yīng)電流受到的安培力，一般先用右手定則確定電流方向，再用左手定則確定安培力的方向，有時(shí)也可以直接應(yīng)用楞次定律的推論確定． 1．(多選)如圖所示，在勻強(qiáng)磁場中放有平行金屬導(dǎo)軌，它與大線圈M相連接，要使小導(dǎo)線圈N獲得順時(shí)針方向的感應(yīng)電流，則放在金屬導(dǎo)軌上的金屬棒ab的運(yùn)動(dòng)情況是(兩線圈共面放置)(　　) A．向右勻速運(yùn)動(dòng) B．向左加速運(yùn)動(dòng) C．向右減速運(yùn)動(dòng) D．向右加速運(yùn)動(dòng) 解析：選BC.欲使N產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的磁場方

18、向垂直紙面向里，由楞次定律可知有兩種情況：一是M中有沿順時(shí)針方向逐漸減小的電流，使其在N中的磁場方向向里，且磁通量在減??；二是M中有逆時(shí)針方向逐漸增大的電流，使其在N中的磁場方向向外，且磁通量在增大．因此對前者應(yīng)使ab向右減速運(yùn)動(dòng)；對于后者，則應(yīng)使ab向左加速運(yùn)動(dòng)． 2．(多選)如圖所示，水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動(dòng)的金屬棒PQ、MN，MN的左邊有一如圖所示的閉合電路，當(dāng)PQ在一外力的作用下運(yùn)動(dòng)時(shí)，MN向右運(yùn)動(dòng)，則PQ所做的運(yùn)動(dòng)可能是(　　) A．向右加速運(yùn)動(dòng) B．向左加速運(yùn)動(dòng) C．向右減速運(yùn)動(dòng) D．向左減速運(yùn)動(dòng) 解析：選BC.MN向右運(yùn)動(dòng)，說明MN受到向右的安培力，因

19、為ab在MN處的磁場垂直紙面向里MN中的感應(yīng)電流由M→NL1中感應(yīng)電流的磁場方向向上.若L2中磁場方向向上減弱PQ中電流為Q→P且減小向右減速運(yùn)動(dòng)；若L2中磁場方向向下增強(qiáng)PQ中電流為P→Q且增大向左加速運(yùn)動(dòng)． 3．(多選)如圖所示，兩個(gè)線圈套在同一個(gè)鐵芯上，線圈的繞向在圖中已經(jīng)標(biāo)出．左線圈連著平行導(dǎo)軌M和N，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，在導(dǎo)軌垂直方向上放著金屬棒ab，金屬棒處在垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場中．下列說法中正確的是(　　) A．當(dāng)金屬棒ab向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，a點(diǎn)電勢高于b點(diǎn)，c點(diǎn)電勢高于d點(diǎn) B．當(dāng)金屬棒ab向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，b點(diǎn)電勢高于a點(diǎn)，c點(diǎn)與d點(diǎn)等電勢 C．當(dāng)金屬棒ab向右加速運(yùn)動(dòng)

20、時(shí)，b點(diǎn)電勢高于a點(diǎn)，c點(diǎn)電勢高于d點(diǎn) D．當(dāng)金屬棒ab向右加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，b點(diǎn)電勢高于a點(diǎn)，d點(diǎn)電勢高于c點(diǎn) 解析：選BD.當(dāng)金屬棒向右勻速運(yùn)動(dòng)而切割磁感線時(shí)，金屬棒產(chǎn)生恒定感應(yīng)電動(dòng)勢，由右手定則判斷電流方向由a→b.根據(jù)電流從電源(ab相當(dāng)于電源)正極流出沿外電路回到電源負(fù)極的特點(diǎn)，可以判斷b點(diǎn)電勢高于a點(diǎn)．又左線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢恒定，則感應(yīng)電流也恒定，所以穿過右線圈的磁通量保持不變，不產(chǎn)生感應(yīng)電流，A錯(cuò)誤，B正確．當(dāng)ab向右做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，由右手定則可推斷φb>φa，電流沿逆時(shí)針方向． 又由E＝BLv可知ab導(dǎo)體兩端的E不斷增大，那么左邊電路中的感應(yīng)電流也不斷增大，由安培定則可判斷它在鐵芯中的磁感線方向是沿逆時(shí)針方向的，并且場強(qiáng)不斷增強(qiáng)，所以右邊電路的線圈中的向上的磁通量不斷增加．由楞次定律可判斷右邊電路的感應(yīng)電流方向應(yīng)沿逆時(shí)針，而在右線圈組成的電路中，感應(yīng)電動(dòng)勢僅產(chǎn)生在繞在鐵芯上的那部分線圈上．把這個(gè)線圈看作電源，由于電流是從c沿內(nèi)電路(即右線圈)流向d，所以d點(diǎn)電勢高于c點(diǎn)，C錯(cuò)誤，D正確． 左、右手定則區(qū)分技巧 (1)抓住“因果關(guān)系”：“因動(dòng)而電”——用右手；“因電而動(dòng)”——用左手． (2)形象記憶：把兩個(gè)定則簡單地總結(jié)為“通電受力用左手，運(yùn)動(dòng)生電用右手”．“力”的最后一筆“丿”方向向左，用左手；“電”的最后一筆“乚”方向向右，用右手． 10