新高考物理一輪復習學案第54講 電磁感應現象 楞次定律（解析版）

第54講電磁感應現象楞次定律目錄復習目標網絡構建考點一電磁感應現象【夯基·必備基礎知識梳理】知識點1磁通量及磁通量的變化知識點2感應電流產生的條件【提升·必考題型歸納】考向1磁通量及磁通量的變化考向2感應電流產生的條件考點二探究影響感應電流方向的因素【夯基·必備基礎知識梳理】知識點1實驗思路知識點2實驗現象【提升·必考題型歸納】考向實驗原理及操作考點三楞次定律和右手定則【夯基·必備基礎知識梳理】知識點1楞次定律知識點2右手定則知識點3楞次定律的推論【提升·必考題型歸納】考向1楞次定律的理解及應用考向2右手定則的應用考向3楞次定律推論的應用考點四“三定則、一定律”的綜合應用【夯基·必備基礎知識梳理】知識點1規(guī)律比較知識點2相互聯系【提升·必考題型歸納】考向三定則、一定律”的綜合應用真題感悟理解和掌握楞次定律、右手定則。能夠利用楞次定律和右手定則判斷感應電流的方向?？键c要求考題統計考情分析（1）楞次定律（2）右手定則2023年北京卷第9題2023年海南卷第6題2023年1月浙江卷第13題高考對楞次定律和右手定則的考查形式多以選擇題的形式，題目較為簡單，同時，這兩部分內容會在某些有關電磁感應的綜合性的計算題中會有應用?？键c一電磁感應現象知識點1磁通量及磁通量的變化1.磁通量的計算(1)公式：Φ＝BS。適用條件：①勻強磁場；②磁場與平面垂直。(2)若磁場與平面不垂直，應為平面在垂直于磁感線方向上的投影面積，Φ＝BScosθ。式中Scosθ即為平面S在垂直于磁場方向上的投影面積，也稱為“有效面積”(如圖所示)。2．判斷磁通量是否變化的方法(1)根據公式Φ＝BSsinθ(θ為B與S間的夾角)判斷。(2)根據穿過平面的磁感線的條數是否變化判斷。知識點2感應電流產生的條件1．判斷感應電流有無的方法3．產生感應電流的三種常見情況考向1磁通量及磁通量的變化1．如圖所示，線圈平面與水平方向夾角SKIPIF1<0，線圈平面面積為S，共有n匝，空間存在區(qū)域無限大的磁場，磁感線豎直向下，磁感應強度的大小為B，設此時穿過線圈的磁通量為正，下列說法正確的是（

）

A．通過線圈的磁通量為SKIPIF1<0B．若線圈以cd為軸逆時針轉過SKIPIF1<0，通過線圈的磁通量為BSC．若線圈以cd為軸順時針轉過SKIPIF1<0，通過線圈的磁通量為BSD．若線圈以cd為軸順時針轉過SKIPIF1<0，通過線圈磁通量的變化量為SKIPIF1<0【答案】B【詳解】A．通過線圈的磁通量為SKIPIF1<0故A錯誤：B．若線圈以cd為軸逆時針轉過SKIPIF1<0，線圈平面與磁場垂直，所以通過線圈的磁通量為SKIPIF1<0故B正確；C．若線圈以cd為軸順時針轉過SKIPIF1<0，線圈平面與磁場平行，通過線圈的磁通量為SKIPIF1<0故C錯誤；D．若線圈以cd為軸順時針轉過SKIPIF1<0，線圈平面與磁場垂直，通過線圈的磁通量為SKIPIF1<0所以通過線圈磁通量的變化量為SKIPIF1<0故D錯誤。故選B。考向2感應電流產生的條件2．如圖所示，一個U形金屬導軌水平放置，其上放有一個金屬導體棒ab，有一磁感應強度為B的勻強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生感應電流的是（）

A．ab向右運動，同時使θ減小B．使磁感應強度B減小，θ角同時也減小C．ab向左運動，同時增大磁感應強度BD．ab向右運動，同時增大磁感應強度B和θ角（0°＜θ＜90°）【答案】A【詳解】A．設此時回路面積為S，據題意，磁通量SKIPIF1<0，S增大，θ減小，cosθ增大，則Φ增大，A正確；B．設此時回路面積為S，據題意，磁通量SKIPIF1<0，B減小，θ減小，cosθ增大，Φ可能不變，B錯誤；C．設此時回路面積為S，據題意，磁通量SKIPIF1<0，S減小，B增大，Φ可能不變，C錯誤；D．設此時回路面積為S，據題意，磁通量SKIPIF1<0，S增大，B增大，θ增大，cosθ減小，Φ可能不變，D錯誤。故選A?？键c二探究影響感應電流方向的因素知識點1實驗思路條形磁體通過插入或拔出線圈來改變穿過螺線管的磁通量，利用電流表指針的偏轉方向判斷感應電流的方向。知識點2實驗現象相對運動情況原磁場方向向下向下向上向上Φ的變化情況增加減少減少增加感應電流的磁場方向(線圈中)向上向下向上向下感應電流在線圈中的方向自下而上自上而下自下而上自上而下感應電流的磁場方向與原磁場方向的關系相反相同相同相反考向實驗原理及操作小紅用如圖甲所示的裝置探究“影響感應電流方向的因素”，螺線管與電流計構成閉合電路，條形磁鐵N極朝下，請回答下列問題：（1）要想使電流計指針發(fā)生偏轉，即有感應電流產生，小紅進行了以下四種操作，其中可行的是()A．螺線管不動，磁鐵靜止放在螺線管中B．螺線管不動，磁鐵插入或拔出螺線管C．磁鐵與螺線管保持相對靜止，一起勻速向上運動D．磁鐵與螺線管保持相對靜止，一起在水平面內做圓周運動（2）已知當電流從靈敏電流計G左端流入時，指針向左偏轉。將靈敏電流計G與線圈L連接，線圈上導線繞法如圖乙所示。將磁鐵N極向下從線圈L上方豎直插入L時，靈敏電流計G的指針將偏轉（選填“向左”、“向右”或“不”）。當條形磁鐵從圖中虛線位置向右遠離L時，a點電勢b點電勢（填“高于”、“等于”或“低于”）。【答案】B向左高于【詳解】（1）[1]A．螺線管不動，磁鐵靜止放在螺線管中，螺線管中磁通量沒有發(fā)生變化，不會產生感應電流，電流計指針不會發(fā)生偏轉，A錯誤；B．螺線管不動，磁鐵插入或拔出螺線管，螺線管中磁通量發(fā)生變化，會產生感應電流，電流計指針會發(fā)生偏轉，B正確；CD．磁鐵與螺線管保持相對靜止，一起勻速向上運動或一起在水平面內做圓周運動的過程，螺線管中磁通量沒有發(fā)生變化，不會產生感應電流，電流計指針不會發(fā)生偏轉，CD錯誤。故選B。（2）[2]將磁鐵N極向下從線圈L上方豎直插入L時，螺線管中的磁場向下，磁通量增加，據楞次定律可知，靈敏電流計G的指針將向左偏轉。[3]當條形磁鐵從圖中虛線位置向右遠離L時，螺線管中磁場向上，磁通量減小，據楞次定律可知，產生的感應電流為俯視逆時針方向，a點等效為電源正極，a點電勢高于b點電勢?？键c三楞次定律和右手定則知識點1楞次定律1.內容：感應電流具有這樣的方向，即感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化。2.適用范圍：一切電磁感應現象3.“阻礙”的含義及步驟楞次定律中“阻礙”的含義“四步法”判斷感應電流方向知識點2右手定則1.內容：伸開右手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內；讓磁感線從掌心進入，并使拇指指向導線運動的方向，這時四指所指的方向就是感應電流的方向。2.適用情況：導線切割磁感線產生感應電流。3.右手定則應用“三注意”： ①磁感線必須垂直穿入掌心。 ②拇指指向導體運動的方向。③四指所指的方向為感應電流方向。知識點3楞次定律的推論內容例證阻礙原磁通量變化——“增反減同”阻礙相對運動——“來拒去留”使回路面積有擴大或縮小的趨勢——“增縮減擴”考向1楞次定律的理解及應用1．固定的長直導線附近有一個矩形線框，它們處于同一光滑水平面上，俯視圖如圖所示。導線中通有向右的電流，下列說法正確的是（）A．電流在線框所在位置處產生的磁場方向垂直于紙面向里B．若導線中電流突然減弱，線框將遠離長直導線C．若線框平行長直導線向右運動，線框中將產生逆時針方向的電流D．若線框以一定的初速度遠離長直導線，其受到的安培力將保持不變【答案】A【詳解】A．根據安培定則可知，其電流在線框處產生的磁場方向垂直于紙面向里，故A項正確；B．根據安培定則可知，其電流在線框出產生的磁場方向垂直于紙面向里，當導線中電流突然減弱，線框中的磁通量減弱，為了阻礙磁通量的減弱，此時線圈中產生瞬時針的電流，根據左手定則可以判斷出其線框左右兩邊所受安培力方向相反，其距離直導線的距離相同，所以安培力大小相等，即左右兩邊的安培力互相抵消。線框上邊所受安培力向上，下邊所受安培力向下，但上邊因為離直導線更近，即磁感應強度更大，其安培力更大。所以線框受到的安培力的合力向上，即線框將靠近直導線，故B項錯誤；C．若線框平行長直導線向右運動，其穿過線框的磁通量未發(fā)生變化，所以線框中沒有感應電流，故C項錯誤；D．根據安培定則可知，其電流在線框出產生的磁場方向垂直于紙面向里，當線框以一定的初速度遠離長直導線，線框中的磁通量減弱，為了阻礙磁通量的減弱，此時線圈中產生瞬時針的電流，隨著線框遠離直導線，其線框所處位置的磁感應強度減弱，所以其所受的安培力減小，故D項錯誤。故選A?？枷?右手定則的應用2．如圖所示，一平行光滑金屬導軌水平置于豎直向下的勻強磁場中，導軌電阻不計，與大螺線管M相接，在M螺線管內同軸放置一絕緣圓盤N，N的邊緣固定著許多帶負電的小球（每個小球都可視為一點電荷），且圓盤N可繞軸心在水平面內自由轉動。當導體棒ab運動時，圓盤N能沿箭頭方向逆時針轉動，則導體棒ab的運動情況是（

）A．導體棒ab向右做勻速運動 B．導體棒ab向右做加速運動C．導體棒ab向左做加速運動 D．導體棒ab向左做減速運動【答案】BD【詳解】圓盤N能沿箭頭方向逆時針轉動，可知感應電場的方向沿順時針方向，則產生感應電場的磁場方向垂直紙面向里；若導體棒ab向右運動，則感應電流由b到a，M中的磁場向外，與產生感應電場的磁場方向相反，可知必然是增強的，則ab必然加速運動；若導體棒ab向左運動，則感應電流由a到b，M中的磁場向里，與產生感應電場的磁場方向相同，可知必然是減弱的，則ab必然減速運動；故選BD。考向3楞次定律推論的應用3．如圖所示，用細線吊起一個鋁環(huán)，將磁鐵的N極沿鋁環(huán)的中心軸線靠近鋁環(huán)，鋁環(huán)向右擺動。下列說法正確的是（）A．N極靠近鋁環(huán)時，從左向右看鋁環(huán)中的感應電流方向為順時針B．鋁環(huán)右擺的過程中，磁鐵對鋁環(huán)做的功大于鋁環(huán)動能的增加量C．僅將鋁環(huán)改為鐵環(huán)，鐵環(huán)也一定會向右擺動D．若將磁鐵的S極沿鋁環(huán)的中心軸線靠近鋁環(huán)，鋁環(huán)將會向左擺動【答案】B【詳解】A．N極靠近鋁環(huán)時，通過鋁環(huán)的磁通量增加，根據楞次定律可知，感應電流的磁場方向與原磁場方向相反，從左向右看鋁環(huán)中的感應電流方向為逆時針，故A錯誤；B．鋁環(huán)右擺的過程中，鋁環(huán)的動能和重力勢能均增大，所以磁鐵對鋁環(huán)做的功大于鋁環(huán)動能的增加量，故B正確；C．僅將鋁環(huán)改為鐵環(huán)，條形磁鐵吸引鐵環(huán)，所以鐵環(huán)向左擺動，故C錯誤；D．若將磁鐵的S極沿鋁環(huán)的中心軸線靠近鋁環(huán)，鋁環(huán)將會向右擺動，故D錯誤。故選B。4．如圖，固定的彈性金屬圓環(huán)與螺線管共軸，在閉合開關S的瞬間，有關環(huán)中的感應電流I的方向（從環(huán)的右側往左側看）和環(huán)形變的說法正確的是（）A．順時針方向，擴張 B．順時針方向，收縮C．逆時針方向，擴張 D．逆時針方向，收縮【答案】C【詳解】在閉合開關S的瞬間，螺線管磁場方向向左，根據楞次定律，金屬圓環(huán)感應磁場方向向右，從環(huán)的右側往左側看，感應電流I的方向為逆時針方向，環(huán)向外擴張。故選C?？键c四“三定則、一定律”的綜合應用知識點1規(guī)律比較名稱基本現象因果關系應用的定則或定律電流的磁效應電流、運動電荷產生磁場因電生磁安培定則安培力、洛倫茲力磁場對電流、運動電荷有作用力因電受力左手定則電磁感應部分導體做切割磁感線運動因動生電右手定則閉合回路磁通量變化因磁生電楞次定律知識點2相互聯系1.應用楞次定律時，一般要用到安培定則。2.研究感應電流受到的安培力，一般先用右手定則確定電流的方向，再用左手定則確定安培力的方向，有時也可以直接應用楞次定律的推論確定?？枷蛉▌t、一定律”的綜合應用如圖所示，水平放置的兩組光滑軌道上分別放有可自由移動的金屬棒PQ和MN，并且分別放置在磁感應強度為B1和B2的勻強磁場中，當PQ在外力的作用下運動時，MN向右運動，則PQ所做的運動可能是（

）A．向左加速運動 B．向右加速運動C．向右減速運動 D．向右勻速運動【答案】AC【詳解】根據安培定則可知，MN處于垂直紙面向里的磁場中，MN在磁場力作用下向右運動，說明MN受到的磁場力向