高考物理一輪復(fù)習(xí)第十章電磁感應(yīng)第1節(jié)電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律(含解析)

[高考指南]說(shuō)明：(1)導(dǎo)體切割磁感線時(shí)感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算，只限于l垂直于B、v的情況．(2)在電磁感覺(jué)現(xiàn)象里，不要求判斷內(nèi)電路中各點(diǎn)電勢(shì)的高低．(3)不要求用自感系數(shù)計(jì)算自感電動(dòng)勢(shì)．第1節(jié)電磁感覺(jué)現(xiàn)象楞次定律知識(shí)點(diǎn)1磁通量1．定義在磁感覺(jué)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和B的乘積．2．公式Φ＝B·S.適用條件：(1)勻強(qiáng)磁場(chǎng)；(2)S為垂直磁場(chǎng)的有效面積．3．矢標(biāo)性磁通量的正、負(fù)號(hào)不表示方向，磁通量是標(biāo)量．知識(shí)點(diǎn)2電磁感覺(jué)現(xiàn)象1．電磁感覺(jué)現(xiàn)象當(dāng)穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化時(shí)，電路中有感覺(jué)電流產(chǎn)生的現(xiàn)象．2．產(chǎn)生感覺(jué)電流的條件(1)條件：穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化．(2)特例：閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)內(nèi)做切割磁感線運(yùn)動(dòng)．知識(shí)點(diǎn)3感覺(jué)電流方向的判斷1．楞次定律(1)內(nèi)容：感覺(jué)電流的磁場(chǎng)總要阻攔引起感覺(jué)電流的磁場(chǎng)的磁通量的變化．(2)適用范圍：所有電磁感覺(jué)現(xiàn)象．2．右手定則(1)內(nèi)容：張開(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個(gè)平面內(nèi)；讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使拇指指導(dǎo)游線運(yùn)動(dòng)的方向，這時(shí)四指所指的方向就是感覺(jué)電流的方向．(2)適用情況：導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感覺(jué)電流．[物理學(xué)史鏈接](1)1831年，英國(guó)物理學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)了——電磁感覺(jué)現(xiàn)象．(2)1834年，俄國(guó)物理學(xué)家楞次總結(jié)了確定感覺(jué)電流方向的定律——楞次定律．1．正誤判斷(1)穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化，電路中不用然有感覺(jué)電流產(chǎn)生．(×)(2)線框不閉合時(shí)，即使穿過(guò)線框的磁通量發(fā)生變化，線框中也沒(méi)有感覺(jué)電流產(chǎn)生．(√)(3)當(dāng)導(dǎo)體切割磁感線時(shí)，必然產(chǎn)生感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)．(√)(4)由楞次定律知，感覺(jué)電流的磁場(chǎng)必然與引起感覺(jué)電流的磁場(chǎng)方向相反．(×)(5)回路不閉合，穿過(guò)回路的磁通量變化時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生“阻攔”作用．(×)(6)感覺(jué)電流的磁場(chǎng)必然阻攔引起感覺(jué)電流的磁場(chǎng)的磁通量的變化．(√)2．[感覺(jué)電流的產(chǎn)生條件](2017佛·山高三質(zhì)檢)如圖10-1-1所示，一通電螺線管b放在閉合金屬線圈a內(nèi)，螺線管的中心軸線恰和線圈的一條直徑MN重合．要使線圈a中產(chǎn)生感覺(jué)電流，可采用的方法有( )圖10-1-1A．使通電螺線管中的電流發(fā)生變化[在A、B、C三種情況下，穿過(guò)線圈a的磁通量向來(lái)為零，所以不產(chǎn)生感覺(jué)電流，A、B、C錯(cuò)誤；選項(xiàng)D中，當(dāng)線圈繞垂直于MN的直徑轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量發(fā)生變化，會(huì)產(chǎn)生感覺(jué)電流，故

D正確．]3．[判斷感覺(jué)電流的方向](2017南·京高三質(zhì)檢)如圖10-1-2屬線圈放置在水平桌面上，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直桌面豎直向下，過(guò)線圈上

所示，一圓形金A點(diǎn)做切線OO′，OO′與線圈在同一平面上．在線圈以O(shè)O′為軸翻轉(zhuǎn)180°的過(guò)程中，線圈中電流流向( )圖10-1-2A．向來(lái)由A→B→C→AB．向來(lái)由A→C→B→AC．先由A→C→B→A再由A→B→C→AD．先由A→B→C→A再由A→C→B→A[在線圈以O(shè)O′為軸翻轉(zhuǎn)0～90°的過(guò)程中，穿過(guò)線圈正面向里的磁通量逐漸減小，則感覺(jué)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)垂直桌面向下，由右手定則可知感覺(jué)電流方向?yàn)锳→B→C→A；線圈以O(shè)O′為軸翻轉(zhuǎn)90°～180°的過(guò)程中，穿過(guò)線圈反面向里的磁通量逐漸增加，則感覺(jué)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)垂直桌面向上，由右手定則可知感覺(jué)電流方向依舊為A→B→C→A，A正確．]4．[右手定則的應(yīng)用](多項(xiàng)選擇)在北半球，地磁場(chǎng)的水平重量由南向北，豎直分量豎直向下．北京安全大街上，如圖10-1-3所示，某人騎車從東往西行駛，則以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是( )圖10-1-3．自行車左車把的電勢(shì)比右車把的電勢(shì)高B．自行車左車把的電勢(shì)比右車把的電勢(shì)低C．圖中輻條AB此時(shí)A端比B端的電勢(shì)高D．圖中輻條AB此時(shí)A端比B端的電勢(shì)低AD[從東往西，車把切割地磁場(chǎng)的豎直重量，由右手定則知左車把電勢(shì)高，而輻條切割水平重量，B端電勢(shì)高，即A、D正確．]電磁感覺(jué)現(xiàn)象的判斷1．磁通量發(fā)生變化的三種常有情況(1)磁場(chǎng)強(qiáng)弱不變，回路面積改變；(2)回路面積不變，磁場(chǎng)強(qiáng)弱改變；(3)回路面積和磁場(chǎng)強(qiáng)弱均不變，但二者的相對(duì)地址發(fā)生改變．2．判斷電磁感覺(jué)現(xiàn)象可否發(fā)生的一般流程[題組通關(guān)]1．(2014·全國(guó)卷Ⅰ)在法拉第時(shí)代，以下考據(jù)“由磁產(chǎn)生電”設(shè)想的實(shí)驗(yàn)中，能觀察到感覺(jué)電流的是( )．將繞在磁鐵上的線圈與電流表組成一閉合回路，爾后觀察電流表的變化B．在一通電線圈旁放置一連有電流表的閉合線圈，爾后觀察電流表的變化C．將一房間內(nèi)的線圈兩端與相鄰房間的電流表連接，往線圈中插入條形磁鐵后，再到相鄰房間去觀察電流表的變化D．繞在同一鐵環(huán)上的兩個(gè)線圈，分別接電源和電流表，在給線圈通電或斷電的剎時(shí)，觀察電流表的變化D[選項(xiàng)A、B電路閉合，但磁通量不變，不能夠產(chǎn)生感覺(jué)電流，應(yīng)選項(xiàng)A、B不能夠觀察到電流表的變化；選項(xiàng)C滿足產(chǎn)生感覺(jué)電流的條件，也能產(chǎn)生感覺(jué)電流，但是等我們從一個(gè)房間到另一個(gè)房間后，電流表中已沒(méi)有電流，應(yīng)選項(xiàng)C也不能夠觀察到電流表的變化；選項(xiàng)D滿足產(chǎn)生感覺(jué)電流的條件，能產(chǎn)生感覺(jué)電流，能夠觀察到電流表的變化，所以選D.]2.將一圓形導(dǎo)線環(huán)水平放置，在圓環(huán)所在的空間加上一水平向右的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，mn、pq為圓環(huán)上兩條互相垂直的直徑，mn為水平方向，pq為豎直方向．則以下選項(xiàng)中能使圓環(huán)中產(chǎn)生感覺(jué)電流的是( )圖10-1-4．讓圓環(huán)以過(guò)圓心且垂直于圓環(huán)平面的軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)[圓環(huán)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，磁感覺(jué)強(qiáng)度B為定值，依照ΔΦ＝B·ΔS知：只要回路中相對(duì)磁場(chǎng)的正對(duì)面積改變量S≠0，則磁通量必然改變，回路中必然有感覺(jué)電流產(chǎn)生．當(dāng)圓環(huán)以過(guò)圓心且垂直于圓環(huán)平面的軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，圓環(huán)相對(duì)磁場(chǎng)的正對(duì)面積向來(lái)為零，由于S＝0，所以無(wú)感覺(jué)電流產(chǎn)生，A錯(cuò)誤；當(dāng)圓環(huán)水平向右平動(dòng)時(shí)，同樣S＝0，所以無(wú)感覺(jué)電流產(chǎn)生，B錯(cuò)誤；當(dāng)圓環(huán)以mn為軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，圓環(huán)相對(duì)磁場(chǎng)的正對(duì)面積改變量S仍為零，回路中仍無(wú)感覺(jué)電流，C錯(cuò)誤；當(dāng)圓環(huán)以pq為軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，圓環(huán)相對(duì)磁場(chǎng)的正對(duì)面積發(fā)生了改變，回路中產(chǎn)生了感覺(jué)電流，D正確．]對(duì)楞次定律的理解及應(yīng)用1.楞次定律中“阻攔”的含義2．感覺(jué)電流方向判斷的兩種方法(1)用楞次定律判斷(2)用右手定則判斷該方法適用于部分導(dǎo)體切割磁感線．判斷時(shí)注意掌心、四指、拇指的方向：①掌心——磁感線垂直穿入；②拇指——指導(dǎo)游體運(yùn)動(dòng)的方向；③四指——指向感覺(jué)電流的方向．[多維研究]●考向1線圈類感覺(jué)電流方向的判斷1．如圖10-1-5甲所示，長(zhǎng)直導(dǎo)線與閉合金屬線框位于同一平面內(nèi)，長(zhǎng)直導(dǎo)T線中的電流i隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示．在0～2時(shí)間內(nèi)，直導(dǎo)線中電流向T上，則在2～T時(shí)間內(nèi)，線框中感覺(jué)電流的方向與所受安培力的合力方向分別是( )圖10-1-5A．順時(shí)針，向左B．逆時(shí)針，向右C．順時(shí)針，向右D．逆時(shí)針，向左B[在～T時(shí)間內(nèi)，直導(dǎo)線中電流向上，由題圖乙知，在T～T時(shí)間內(nèi)，直022導(dǎo)線電流方向也向上，依照安培定則知，導(dǎo)線右側(cè)磁場(chǎng)的方向垂直紙面向里，電流逐漸增大，則磁場(chǎng)逐漸增強(qiáng)，依照楞次定律，金屬線框中產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻母杏X(jué)電流．依照左手定則，金屬線框左邊碰到的安培力方向向右，右側(cè)碰到的安培力向左，離導(dǎo)線越近，磁場(chǎng)越強(qiáng)，則左邊碰到的安培力大于右側(cè)碰到的安培力，所以金屬線框所受安培力的合力方向向右，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤．]●考向2切割類感覺(jué)電流方向的判斷2．如圖10-1-6所示，MN、GH為圓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(chǎng)垂直穿過(guò)MN、GH所在的平面，則( )圖10-1-6A．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→dc→aB．若ab、cd以同樣的速度一起向右運(yùn)動(dòng)，則abdc回路有電流，電流方向?yàn)閍→c→d→b→aC．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)，且兩桿速度vcd>vab，則abdc回路有電流，電流方向?yàn)閍→c→d→b→aD[由右手定則可判斷出A項(xiàng)做法使回路產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻碾娏鳎蔄項(xiàng)錯(cuò)；若ab、cd同向運(yùn)動(dòng)且速度大小同樣，ab、cd所圍面積不變，磁通量不變，故不產(chǎn)生感覺(jué)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?lè)较虻碾娏鳎蔆項(xiàng)錯(cuò)；若ab、cd都向右運(yùn)動(dòng)，且兩桿速度vcd>vab，則ab、cd所圍面積變大，磁通量也變大，由楞次定律可判斷出，

abdc

回路中產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻碾娏?，故D項(xiàng)正確．]3．(多項(xiàng)選擇)如圖10-1-7所示，在直線電流周邊有一根金屬棒ab，當(dāng)金屬棒以b端為圓心，以ab為半徑，在過(guò)導(dǎo)線的平面內(nèi)勻速旋轉(zhuǎn)到達(dá)圖中的地址時(shí)( )圖10-1-7A．a(chǎn)端聚集電子B．b端聚集電子C．金屬棒內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度等于零D．棒ab兩端的電勢(shì)φa>φbBD[依照右手定則可確定棒b端聚集電子，A錯(cuò)，B對(duì)；由于a、b兩端存在電勢(shì)差，φa>φb，故金屬棒中電場(chǎng)強(qiáng)度不等于零，C錯(cuò)，D對(duì)．]利用楞次定律判斷感覺(jué)電流方向的方法可概括為“一原二變?nèi)兴穆菪保谝徊?，確定原磁場(chǎng)的方向；第二步，確定磁通量的變化；第三步，依照楞次定律確定感覺(jué)電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的方向；第四步，依照右手螺旋定則確定感覺(jué)電流的方向．“三定則、必然律”的綜合應(yīng)用[母題](多項(xiàng)選擇)如圖10-1-8所示，水平放置的兩條圓滑軌道上有可自由搬動(dòng)的金屬棒PQ、MN，MN的左邊有一閉合電路，當(dāng)PQ在外力的作用下運(yùn)動(dòng)時(shí)，MN向右運(yùn)動(dòng)，則PQ所做的運(yùn)動(dòng)可能是( )圖10-1-8．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)【自主思慮】(1)如何判斷MN所在處的磁場(chǎng)方向？由MN的運(yùn)動(dòng)方向，如何進(jìn)一步判斷MN

中的電流方向？提示：依照安培定則判斷ab中電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向，進(jìn)而確定MN處的磁場(chǎng)方向?yàn)榇怪奔埫嫦蚶?，再由左手定則判斷MN中電流的方向，應(yīng)為由M到N.(2)如何判斷線圈

L1中的磁場(chǎng)方向和

L2中磁場(chǎng)的方向及變化情況？提示：依照安培定則判斷

L1中的磁場(chǎng)方向，再由楞次定律判斷

L2中磁場(chǎng)的方向及變化．(3)如何判斷

PQ的運(yùn)動(dòng)情況？提示：已知L2中的磁場(chǎng)方向及變化情況，可依照安培定則和右手定則判斷PQ的運(yùn)動(dòng)情況．BC[MN向右運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明MN碰到向右的安培力，由于ab在左手定則安培定則MN處的磁場(chǎng)垂直紙面向里――→MN中的感覺(jué)電流由M→N――→1中感L楞次定律L2中磁場(chǎng)方向向上減弱應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向上――→；若L2中磁場(chǎng)方向向L2中磁場(chǎng)方向向下增強(qiáng)安培定則右手定則上減弱――→PQ中電流為Q→P且減小――→向右減速運(yùn)動(dòng)；若L2中磁場(chǎng)安培定則右手定則方向向下增強(qiáng)――→PQ中電流為P→Q且增大――→向左加速運(yùn)動(dòng)．][母題遷移](多項(xiàng)選擇)圖10-1-9所示裝置中，cd桿原來(lái)靜止．當(dāng)ab桿做以下哪些運(yùn)動(dòng)時(shí)，cd桿將向右搬動(dòng)()圖10-1-9A．向右勻速運(yùn)動(dòng)B．向右加速運(yùn)動(dòng)C．向左加速運(yùn)動(dòng)D．向左減速運(yùn)動(dòng)BD[ab勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，ab中感覺(jué)電流恒定，L1中磁通量不變，穿過(guò)L2的磁通量不變，L2中無(wú)感覺(jué)電流產(chǎn)生，cd保持靜止，A錯(cuò)誤；ab向右加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，L2中的磁通量向下增大，經(jīng)過(guò)cd的電流方向向下，cd向右搬動(dòng)，B正確；同理可得C錯(cuò)誤，D正確．]“三個(gè)定則、一個(gè)定律”的應(yīng)用比較名稱基本現(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(chǎng)因電生磁安培定則洛倫茲力、安培磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷、電流有作用因電受力左手定則力力電磁感覺(jué)部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)因動(dòng)生電右手定則閉合回路磁通量變化因磁生電楞次定律楞次定律推論的綜合應(yīng)用[母題]如圖10-1-10所示，圓環(huán)形導(dǎo)體線圈a平放在水平桌面上，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)變阻器連接成以下列圖的電路．若將滑動(dòng)變阻器的滑片P向下滑動(dòng)，以下表述正確的選項(xiàng)是( )圖10-1-10A．線圈a中將產(chǎn)生俯視時(shí)順時(shí)針?lè)较虻母杏X(jué)電流B．穿過(guò)線圈a的磁通量變小C．線圈a有擴(kuò)大的趨勢(shì)D．線圈a對(duì)水平桌面的壓力N將增大[經(jīng)過(guò)螺線管b的電流以下列圖，依照右手螺旋定則判斷出螺線管b所產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向豎直向下，滑片P向下滑動(dòng)，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻減小，電路電流增大，所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感覺(jué)強(qiáng)度增強(qiáng)，依照楞次定律可知，線圈a中所產(chǎn)生的感覺(jué)電流的磁場(chǎng)方向豎直向上，再由右手定則可得線圈a中的電流方向?yàn)楦┮暷鏁r(shí)針?lè)较颍珹錯(cuò)誤；由于螺線管b中的電流增大，所產(chǎn)生的磁感覺(jué)強(qiáng)度增強(qiáng)，線圈a中的磁通量應(yīng)變大，B錯(cuò)誤；依照楞次定律可知，線圈a將阻攔磁通量的增大，所以，線圈a有減小且遠(yuǎn)離螺線管的趨勢(shì)，線圈a對(duì)水平桌面的壓力將增大，C錯(cuò)誤、D正確．][母題遷移]●遷移1磁體湊近兩自由搬動(dòng)的金屬環(huán)1．如圖10-1-11所示，兩個(gè)同樣的輕質(zhì)鋁環(huán)套在一根水平圓滑絕緣桿上，當(dāng)一條形磁鐵向左運(yùn)動(dòng)湊近兩環(huán)時(shí)，兩環(huán)的運(yùn)動(dòng)情況是( )圖10-1-11．同時(shí)向左運(yùn)動(dòng)，間距增大B．同時(shí)向左運(yùn)動(dòng)，間距減小C．同時(shí)向右運(yùn)動(dòng)，間距減小D．同時(shí)向右運(yùn)動(dòng)，間距增大[依照“來(lái)拒去留”可知，兩環(huán)同時(shí)向左運(yùn)動(dòng)，又因兩環(huán)中產(chǎn)生同向的感覺(jué)電流，互相吸引，故兩環(huán)間距又減小，B正確．]●遷移2磁體湊近面積可變的金屬線圈2.(多項(xiàng)選擇)如圖10-1-12所示，圓滑固定的金屬導(dǎo)軌M、N水平放置，兩根導(dǎo)體棒P、Q平行放置在導(dǎo)軌上，形成一個(gè)閉合回路，一條形磁鐵從高處下落湊近回路時(shí)( )圖10-1-12A．P、Q將互相靠攏B．P、Q將互相遠(yuǎn)離C．磁鐵的加速度仍為gD．磁鐵的加速度小于gAD[依照楞次定律的另一種表述——感覺(jué)電流的收效總要抗?fàn)幃a(chǎn)生感覺(jué)電流的