高考物理大一輪復(fù)習(xí)第十章第1講電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律講義含解析教科版.docx

電磁感應(yīng)現(xiàn)象 楞次定律五年高考(全國(guó)卷)命題分析五年?？紵狳c(diǎn)五年未考重點(diǎn)楞次定律的理解和應(yīng)用201720143卷15題1卷14題1.楞次定律推論的應(yīng)用2.自感現(xiàn)象3.動(dòng)力學(xué)、動(dòng)量和能量觀點(diǎn)在電磁感應(yīng)中的應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用2018201620153卷20題2卷20題、3卷21題2卷15題電磁感應(yīng)的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題20161卷24題、2卷24題電磁感應(yīng)的綜合問(wèn)題2018201620141卷17題3卷25題2卷25題電磁驅(qū)動(dòng)和電磁阻尼201720151卷18題1卷19題1.考查方式：高考對(duì)本章內(nèi)容考查的命題頻率較高，大部分以選擇題的形式出題，也有部分是計(jì)算題，多以中檔以上難度的題目來(lái)增加試卷的區(qū)分度，考查較多的知識(shí)點(diǎn)有：感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件、方向判定和導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算，同時(shí)也會(huì)與力學(xué)、磁場(chǎng)、能量、圖像問(wèn)題等知識(shí)綜合考查.2.命題趨勢(shì)：(1)楞次定律、右手定則、左手定則的應(yīng)用.(2)與圖像結(jié)合考查電磁感應(yīng)現(xiàn)象.(3)通過(guò)“桿導(dǎo)軌”模型，“線(xiàn)圈穿過(guò)有界磁場(chǎng)”模型，考查電磁感應(yīng)與力學(xué)、電路、能量等知識(shí)的綜合應(yīng)用.第1講電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律一、磁通量1.概念：在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，與磁場(chǎng)方向垂直的面積S與B的乘積.2.公式：BS.3.適用條件：(1)勻強(qiáng)磁場(chǎng).(2)S為垂直磁場(chǎng)的有效面積.4.磁通量是標(biāo)量(填“標(biāo)量”或“矢量”).5.物理意義：相當(dāng)于穿過(guò)某一面積的磁感線(xiàn)的條數(shù).如圖1所示，矩形abcd、abba、abcd的面積分別為S1、S2、S3，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B與平面abcd垂直，則：圖1(1)通過(guò)矩形abcd的磁通量為BS1cos或BS3.(2)通過(guò)矩形abcd的磁通量為BS3.(3)通過(guò)矩形abba的磁通量為0.6.磁通量變化：21.二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象1.定義：當(dāng)穿過(guò)閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化時(shí)，閉合導(dǎo)體回路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生，這種利用磁場(chǎng)產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫做電磁感應(yīng).2.條件(1)條件：穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化.(2)例如：閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)內(nèi)做切割磁感線(xiàn)的運(yùn)動(dòng).3.實(shí)質(zhì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，如果電路閉合，則有感應(yīng)電流.如果電路不閉合，則只有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)而無(wú)感應(yīng)電流.自測(cè)1(多選)下列說(shuō)法正確的是()A.閉合電路內(nèi)只要有磁通量，就有感應(yīng)電流產(chǎn)生B.穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化，電路中不一定有感應(yīng)電流產(chǎn)生C.線(xiàn)框不閉合時(shí)，即使穿過(guò)線(xiàn)框的磁通量發(fā)生變化，線(xiàn)框中也沒(méi)有感應(yīng)電流產(chǎn)生D.當(dāng)導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)時(shí)，一定產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)答案CD三、感應(yīng)電流方向的判定1.楞次定律(1)內(nèi)容：感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化.(2)適用范圍：一切電磁感應(yīng)現(xiàn)象.2.右手定則(1)內(nèi)容：如圖2，伸開(kāi)右手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直并且都與手掌在同一平面內(nèi)：讓磁感線(xiàn)從掌心進(jìn)入，并使拇指指向?qū)Ь€(xiàn)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.圖2(2)適用情況：導(dǎo)線(xiàn)切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生感應(yīng)電流.自測(cè)2如圖3所示的金屬圓環(huán)放在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，將它從磁場(chǎng)中勻速拉出來(lái)，下列說(shuō)法正確的是()圖3A.向左拉出和向右拉出，其感應(yīng)電流方向相反B.不管向什么方向拉出，金屬圓環(huán)中的感應(yīng)電流方向總是順時(shí)針C.不管向什么方向拉出，環(huán)中的感應(yīng)電流方向總是逆時(shí)針D.在此過(guò)程中感應(yīng)電流大小不變答案B解析金屬圓環(huán)不管是向什么方向拉出磁場(chǎng)，金屬圓環(huán)中的磁通量方向不變，且不斷減小，根據(jù)楞次定律知，感應(yīng)電流的方向相同，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向和原磁場(chǎng)的方向相同，則由右手螺旋定則知感應(yīng)電流的方向是順時(shí)針?lè)较颍珹、C錯(cuò)誤，B正確；金屬圓環(huán)勻速拉出磁場(chǎng)過(guò)程中，磁通量的變化率在發(fā)生變化，感應(yīng)電流的大小也在發(fā)生變化，D錯(cuò)誤.命題點(diǎn)一電磁感應(yīng)現(xiàn)象的理解和判斷常見(jiàn)的產(chǎn)生感應(yīng)電流的三種情況例1(多選)(2018陜西省黃陵中學(xué)考前模擬)如圖4甲所示，導(dǎo)體棒ab、cd均可在各自的導(dǎo)軌上無(wú)摩擦地滑動(dòng)，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1、B2的方向如圖所示，大小隨時(shí)間變化的情況如圖乙所示，在0t1時(shí)間內(nèi)()圖4A.若ab不動(dòng)，則ab、cd中均無(wú)感應(yīng)電流B.若ab不動(dòng)，則ab中有恒定的感應(yīng)電流，但cd中無(wú)感應(yīng)電流C.若ab向右勻速運(yùn)動(dòng)，則ab中一定有從b到a的感應(yīng)電流，cd向左運(yùn)動(dòng)D.若ab向左勻速運(yùn)動(dòng)，則ab中一定有從a到b的感應(yīng)電流，cd向右運(yùn)動(dòng)答案BD解析若ab不動(dòng)，0t1時(shí)間內(nèi)，B1逐漸增大，由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，ab產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電流，根據(jù)楞次定律可知cd中無(wú)感應(yīng)電流，故A錯(cuò)誤，B正確；若ab向左勻速運(yùn)動(dòng)，0t1時(shí)間內(nèi)，B1垂直于紙面向里且逐漸增大，穿過(guò)左側(cè)閉合區(qū)域的磁通量增大，運(yùn)用楞次定律得ab中有從a到b的感應(yīng)電流，回路中產(chǎn)生逐漸增大的電動(dòng)勢(shì)，即從a到b的感應(yīng)電流增大，根據(jù)楞次定律得在導(dǎo)體棒cd中產(chǎn)生d到c的感應(yīng)電流，根據(jù)左手定則得導(dǎo)體棒cd受到向右的安培力，即cd向右運(yùn)動(dòng)，故D正確；若ab向右勻速運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生從b到a的感應(yīng)電流，同時(shí)B1均勻增大，產(chǎn)生從a到b的感應(yīng)電流，由于不確定兩感應(yīng)電流的大小關(guān)系，故ab中感應(yīng)電流無(wú)法確定，故C錯(cuò)誤.變式1下列各圖所描述的物理情境中，沒(méi)有感應(yīng)電流的是()答案A解析開(kāi)關(guān)S閉合穩(wěn)定后，穿過(guò)線(xiàn)圈N的磁通量保持不變，線(xiàn)圈N中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，故A符合題意；磁鐵向鋁環(huán)A靠近，穿過(guò)鋁環(huán)的磁通量在增大，鋁環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流，故B不符合題意；金屬框從A向B運(yùn)動(dòng)，穿過(guò)金屬框的磁通量時(shí)刻在變化，金屬框中產(chǎn)生感應(yīng)電流，故C不符合題意；銅盤(pán)在磁場(chǎng)中按題圖所示方向轉(zhuǎn)動(dòng)，銅盤(pán)的一部分切割磁感線(xiàn)，產(chǎn)生感應(yīng)電流，故D不符合題意.變式2如圖5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，有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)斜向上穿過(guò)軌道平面，且與豎直方向的夾角為.在下列各過(guò)程中，一定能在軌道回路里產(chǎn)生感應(yīng)電流的是()圖5A.ab向右運(yùn)動(dòng)，同時(shí)使減小B.使磁感應(yīng)強(qiáng)度B減小，角同時(shí)也減小C.ab向左運(yùn)動(dòng)，同時(shí)增大磁感應(yīng)強(qiáng)度BD.ab向右運(yùn)動(dòng)，同時(shí)增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B和角(0vab，則abdc回路有電流，電流方向由c到d到b到a答案D解析若固定ab，使cd向右滑動(dòng)，由右手定則知應(yīng)產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻碾娏鳎蔄錯(cuò).若ab、cd同向運(yùn)動(dòng)且速度大小相同，ab、cd所圍的面積不變，磁通量不變，不產(chǎn)生感應(yīng)電流，故B錯(cuò).若ab向左、cd向右同時(shí)運(yùn)動(dòng)，則abdc回路中有順時(shí)針?lè)较虻碾娏?，故C錯(cuò).若ab、cd都向右運(yùn)動(dòng)，且vcdvab，則ab、cd所圍的面積發(fā)生變化，磁通量也發(fā)生變化，故由楞次定律可判斷出產(chǎn)生由c到d到b到a的電流，故D正確.7.如圖7所示，線(xiàn)圈兩端與電阻相連構(gòu)成閉合回路，在線(xiàn)圈上方有一豎直放置的條形磁鐵，磁鐵的S極朝下.在將磁鐵的S極插入線(xiàn)圈的過(guò)程中()圖7A.通過(guò)電阻的感應(yīng)電流的方向由a到b，線(xiàn)圈與磁鐵相互排斥B.通過(guò)電阻的感應(yīng)電流的方向由b到a，線(xiàn)圈與磁鐵相互排斥C.通過(guò)電阻的感應(yīng)電流的方向由a到b，線(xiàn)圈與磁鐵相互吸引D.通過(guò)電阻的感應(yīng)電流的方向由b到a，線(xiàn)圈與磁鐵相互吸引答案A解析將磁鐵的S極插入線(xiàn)圈的過(guò)程中，由楞次定律知，通過(guò)電阻的感應(yīng)電流的方向由a到b，線(xiàn)圈與磁鐵相互排斥.8.如圖8所示，一質(zhì)量為m的條形磁鐵用細(xì)線(xiàn)懸掛在天花板上，細(xì)線(xiàn)從一水平金屬圓環(huán)中穿過(guò).現(xiàn)將環(huán)從位置釋放，環(huán)經(jīng)過(guò)磁鐵到達(dá)位置.設(shè)環(huán)經(jīng)過(guò)磁鐵上端和下端附近時(shí)細(xì)線(xiàn)的張力分別為T(mén)1和T2，重力加速度大小為g，則()圖8A.T1mg，T2mgB.T1mg，T2mgC.T1mg，T2mgD.T1mg，T2mg答案A解析金屬圓環(huán)從位置到位置過(guò)程中，由楞次定律知，金屬圓環(huán)在磁鐵上端時(shí)受力向上，在磁鐵下端時(shí)受力也向上，則金屬圓環(huán)對(duì)磁鐵的作用力始終向下，對(duì)磁鐵受力分析可知T1mg，T2mg，A正確.9.(多選)(2019廣西畢業(yè)班百校大聯(lián)考)圖9所示是研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)設(shè)計(jì)的防止電梯墜落的應(yīng)急安全裝置，在電梯轎廂上安裝上永久磁鐵，電梯的井壁上鋪設(shè)線(xiàn)圈，能在電梯突然墜落時(shí)減小對(duì)人員的傷害.關(guān)于該裝置，下列說(shuō)法正確的是()圖9A.當(dāng)電梯突然墜落時(shí)，該安全裝置可起到阻礙電梯下落的作用B.當(dāng)電梯突然墜落時(shí)，該安全裝置可使電梯停在空中C.當(dāng)電梯墜落至永久磁鐵在圖示位置時(shí)，閉合線(xiàn)圈A、B中電流方向相同D.當(dāng)電梯墜落至永久磁鐵在圖示位置時(shí)，閉合線(xiàn)圈A、B都在阻礙電梯下落答案AD解析若電梯突然墜落，將線(xiàn)圈閉合時(shí)，線(xiàn)圈內(nèi)的磁通量發(fā)生變化，將在線(xiàn)圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流會(huì)阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)，可起到應(yīng)急避險(xiǎn)作用，故A正確；感應(yīng)電流會(huì)阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)，但不能阻止運(yùn)動(dòng)，故B錯(cuò)誤；當(dāng)電梯墜落至題圖所示位置時(shí)，閉合線(xiàn)圈A中向上的磁場(chǎng)減弱，感應(yīng)電流的方向從上向下看是逆時(shí)針?lè)较?，B中向上的磁場(chǎng)增強(qiáng)，感應(yīng)電流的方向從上向下看是順時(shí)針?lè)较?，可知A與B中感應(yīng)電流方向相反，故C錯(cuò)誤；結(jié)合A的分析可知，當(dāng)電梯墜落至題圖所示位置時(shí)，閉合線(xiàn)圈A、B都在阻礙電梯下落，故D正確.10.(多選)如圖10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(chǎng)中，有一質(zhì)量為m、阻值為R的閉合矩形金屬線(xiàn)框abcd，用絕緣輕質(zhì)細(xì)桿懸掛在O點(diǎn)，并可繞O點(diǎn)左右擺動(dòng).金屬線(xiàn)框從圖示位置的右側(cè)某一位置由靜止釋放，在擺動(dòng)到左側(cè)最高點(diǎn)的過(guò)程中，細(xì)桿和金屬線(xiàn)框平面始終處于同一平面，且垂直紙面.則下列說(shuō)法中正確的是()圖10A.線(xiàn)框中感應(yīng)電流的方向先是dcbad，后是abcdaB.線(xiàn)框中感應(yīng)電流的方向是dcbadC.穿過(guò)線(xiàn)框中的磁通量先變大后變小D.穿過(guò)線(xiàn)框中的磁通量先變小后變大答案BD解析線(xiàn)框從題圖所示位置的右側(cè)擺到最低點(diǎn)的過(guò)程中，穿過(guò)線(xiàn)框的磁通量減小，由楞次定律可判斷感應(yīng)電流的方向?yàn)閐cbad，從最低點(diǎn)到左側(cè)最高點(diǎn)的過(guò)程中，穿過(guò)線(xiàn)框的磁通量增大，由楞次定律可判斷感應(yīng)電流的方向?yàn)閐cbad.11.(多選)如圖11，兩同心圓環(huán)A、B置于同一水平面上，其中B為均勻帶負(fù)電絕緣環(huán)，A為導(dǎo)體環(huán).當(dāng)B繞軸心順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)且轉(zhuǎn)速增大時(shí)，下列說(shuō)法正確的是()圖11A.A中產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流B.A中產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流C.A具有收縮的趨勢(shì)D.A具有擴(kuò)張的趨勢(shì)答案BD解析由題圖可知，B為均勻帶負(fù)電絕緣環(huán)，B中電流為逆時(shí)針?lè)较?，由右手螺旋定則可知，電流的磁場(chǎng)垂直紙面向外且逐漸增大；由楞次定律可知，磁場(chǎng)增大時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)的方向相反，所以感應(yīng)電流的磁場(chǎng)的方向垂直紙面向里，A中感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较?，故A錯(cuò)誤，B正確；B環(huán)外的磁場(chǎng)的方向與B環(huán)內(nèi)的磁場(chǎng)的方向相反，當(dāng)B環(huán)內(nèi)的磁場(chǎng)增強(qiáng)時(shí)，A環(huán)具有面積擴(kuò)張的趨勢(shì)，故C錯(cuò)誤，D正確.12.(多選)(2019江西省九江市模擬)如圖12甲，螺線(xiàn)管內(nèi)有平行于軸線(xiàn)的外加勻強(qiáng)磁場(chǎng)，圖中箭頭所示方向?yàn)槠湔较?螺線(xiàn)管與導(dǎo)線(xiàn)框abcd相連，導(dǎo)線(xiàn)框內(nèi)有一小金屬圓環(huán)L，圓環(huán)與導(dǎo)線(xiàn)框在同一平面內(nèi).當(dāng)螺線(xiàn)管內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間按圖乙所示規(guī)律變化時(shí)()圖12A.在t1t2時(shí)間內(nèi)，L有收縮趨勢(shì)B.在t2t3時(shí)間內(nèi)，L有擴(kuò)張趨勢(shì)C.在t2t3時(shí)間內(nèi)，L內(nèi)有逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流D.在t3t4時(shí)間內(nèi)，L內(nèi)有順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流答案AD解析據(jù)題意，在t1t2時(shí)間內(nèi)，外加磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度增加且增加得越來(lái)越快，則在導(dǎo)線(xiàn)框中產(chǎn)生沿順時(shí)針?lè)较蛟黾拥碾娏鳎撾娏骷ぐl(fā)出增加的磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)通過(guò)圓環(huán)，在圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)結(jié)論“增縮減擴(kuò)”可以判定圓環(huán)有收縮趨勢(shì)，故選項(xiàng)A正確；在t2t3時(shí)間內(nèi)，外加磁場(chǎng)均勻變化，在導(dǎo)線(xiàn)框中產(chǎn)生穩(wěn)定電流，該電流激發(fā)出穩(wěn)定磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)通過(guò)圓環(huán)時(shí)，圓環(huán)中沒(méi)有感應(yīng)電流，故選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤；在t3t4時(shí)間內(nèi)，外加磁場(chǎng)向下減小，且減小得越來(lái)越慢，在導(dǎo)線(xiàn)框中產(chǎn)生沿順時(shí)針?lè)较驕p小的電流，該電流激發(fā)出向內(nèi)減小的磁場(chǎng)，故圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻碾娏?，選項(xiàng)D正確.13.如圖13所示，通有恒定電流的導(dǎo)線(xiàn)MN與閉合金屬框共面，第一次將金屬框由平移到，第二次將金屬框繞cd邊翻轉(zhuǎn)到，設(shè)先后兩次通過(guò)金屬框的磁通量變化量大小分別為1和2，則()圖13A.12，兩次運(yùn)動(dòng)中線(xiàn)框中均有沿adcba方向電流出現(xiàn)B.12，兩次運(yùn)動(dòng)中線(xiàn)框中均有沿abcda方向電流出現(xiàn)C.12，兩次運(yùn)動(dòng)中線(xiàn)框中均有沿adcba方向電流出現(xiàn)D.12，兩次運(yùn)動(dòng)中線(xiàn)框中均有沿abcda方向電流出現(xiàn)答案C解析設(shè)在位置通過(guò)金屬框的磁通量為1，在位置通過(guò)金屬框的磁通量為2，由題可知：1|21|，2|21|，所以金屬框的磁通量變化量大小12，由安培定則知兩次磁通量均向里減小，所以由楞次定律知兩次運(yùn)動(dòng)中線(xiàn)框中均出現(xiàn)沿adcba方向的電流，C正確.14.(2018河南省焦作市質(zhì)檢)如圖14所示，在一有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中放一電阻不計(jì)的平行金屬導(dǎo)軌，虛線(xiàn)為有界磁場(chǎng)的左邊界，導(dǎo)軌跟圓形線(xiàn)圈M相接，圖中線(xiàn)圈N與線(xiàn)圈M共面、彼此絕緣，且兩線(xiàn)圈的圓心重合，半徑RMRN.在磁場(chǎng)中垂直于導(dǎo)軌放置一根導(dǎo)體棒ab，已知磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌所在平面向外.欲使線(xiàn)圈N有收縮的趨勢(shì)，下列說(shuō)法正確的是()圖14A.導(dǎo)體棒可能沿導(dǎo)軌向左做加速運(yùn)動(dòng)B.導(dǎo)體棒可能沿導(dǎo)軌向右做加速運(yùn)動(dòng)C.導(dǎo)體棒可能沿導(dǎo)軌向左做減速運(yùn)動(dòng)D.導(dǎo)體棒可能沿導(dǎo)軌向左做勻速運(yùn)動(dòng)答案C解析導(dǎo)體棒ab加速向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體棒ab中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流增加，由右手定則判斷知ab中電流方向由ba，根據(jù)安培定則可知M產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，穿過(guò)N的磁通量增大，線(xiàn)圈面積越大抵消的磁感線(xiàn)越多，所以線(xiàn)圈N要通過(guò)增大面積以阻礙磁通量的增大，故A錯(cuò)誤；導(dǎo)體棒ab加速向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體棒ab中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流增加，由右手定則判斷知ab電流方向由ab，根據(jù)安培定則判斷可知M產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，穿過(guò)N的磁