2024高考物理一輪復習專題10第1講電磁感應現(xiàn)象楞次定律題型突破練含解析

PAGE14-第1講電磁感應現(xiàn)象楞次定律考點一電磁感應現(xiàn)象的理解和推斷【典例1】在法拉第時代，下列驗證“由磁產(chǎn)生電”設想的試驗中，能視察到感應電流的是 ()A.將繞在磁鐵上的線圈與電流表組成一閉合回路，然后視察電流表的變更B.在一通電線圈旁放置一連有電流表的閉合線圈，然后視察電流表的變更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，再到相鄰房間去視察電流表的變更D.繞在同一鐵環(huán)上的兩個線圈，分別接電源和電流表，在給線圈通電或斷電的瞬間，視察電流表的變更【解析】選D。本題以驗證“由磁產(chǎn)生電”設想的試驗為背景，主要考查電磁感應現(xiàn)象。產(chǎn)生感應電流必需滿意的條件：①電路閉合；②穿過閉合電路的磁通量要發(fā)生變更。選項A、B電路閉合，但磁通量不變，不能產(chǎn)生感應電流，故選項A、B不能視察到電流表的變更；選項C滿意產(chǎn)生感應電流的條件，也能產(chǎn)生感應電流，但是等我們從一個房間到另一個房間后，電流表中已沒有電流，故選項C也不能視察到電流表的變更；選項D滿意產(chǎn)生感應電流的條件，能產(chǎn)生感應電流，可以視察到電流表的變更，所以選項D正確。【多維訓練1】現(xiàn)將電池組、滑動變阻器、帶鐵芯的線圈A、線圈B、靈敏電流計及開關(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插入或拔出線圈B都會引起靈敏電流計指針偏轉(zhuǎn)B.線圈A插入線圈B中后，開關(guān)閉合和斷開的瞬間靈敏電流計指針均不會偏轉(zhuǎn)C.開關(guān)閉合后，滑動變阻器的滑片P勻速滑動，會使靈敏電流計指針靜止在中心零刻度D.開關(guān)閉合后，只有滑動變阻器的滑片P加速滑動，靈敏電流計指針才能偏轉(zhuǎn)【解析】選A。開關(guān)閉合后，線圈A插入或拔出線圈B都會引起穿過線圈B的磁通量的變更，從而使靈敏電流計指針偏轉(zhuǎn)，選項A正確；線圈A插入線圈B中后，開關(guān)閉合和斷開的瞬間，線圈B的磁通量會發(fā)生變更，靈敏電流計指針會偏轉(zhuǎn)，選項B錯誤；開關(guān)閉合后，滑動變阻器的滑片P無論勻速滑動還是加速滑動，都會導致線圈A的電流變更，使線圈B的磁通量變更，靈敏電流計指針都會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，選項C、D錯誤?！径嗑S訓練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導軌平面，且與豎直方向的夾角為θ。在下列各過程中，肯定能在導軌回路里產(chǎn)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(0°<θ<90°)【解析】選A。設此時回路面積為S，據(jù)題意，磁通量Φ=BScosθ，ab向右運動，S增大，θ減小，cosθ增大，則Φ增大，選項A正確；B減小，θ減小，cosθ增大，Φ可能不變，選項B錯誤；ab向左運動，S減小，B增大，Φ可能不變，選項C錯誤；ab向右運動，S增大，B增大，θ增大，cosθ減小，Φ可能不變，選項D錯誤。1.推斷能否產(chǎn)生電磁感應現(xiàn)象，關(guān)鍵是看回路的磁通量是否發(fā)生了變更。磁通量的變更量ΔΦ=Φ2-Φ1有多種形式，主要有：(1)S、θ不變，B變更，這時ΔΦ=ΔB·Ssinθ；(2)B、θ不變，S變更，這時ΔΦ=ΔS·Bsinθ；(3)B、S不變，θ變更，這時ΔΦ=BS(sinθ2-sinθ1)。(4)B、θ、S都變，這時ΔΦ=B2S2sinθ2-B1S1sinθ1。2.常見的產(chǎn)生感應電流的三種狀況：考點二推斷感應電流方向的兩種方法由楞次定律推斷感應電流的方向【典例2】現(xiàn)代汽車中有一種防抱死系統(tǒng)(簡稱ABS)，該系統(tǒng)有一個自動檢測車速的裝置，用來限制車輪的轉(zhuǎn)動，其原理如圖所示：鐵質(zhì)齒輪P與車輪同步轉(zhuǎn)動，右側(cè)緊靠有一個繞有線圈的條形磁體，磁體的左端是S極，右端是N極，M是一個電流檢測器。當車輪帶動齒輪轉(zhuǎn)動時，這時由于鐵齒靠近或離開線圈時，使穿過線圈的磁通量發(fā)生變更，導致線圈中產(chǎn)生了感應電流。這個脈沖電流信號經(jīng)放大后去限制制動機構(gòu)，可有效地防止車輪制動時被抱死。在齒A從圖中所示位置順時針轉(zhuǎn)到虛線位置的過程中，M中的感應電流方向為 ()A.—直從右向左B.—直從左向右C.先從右向左，后從左向右D.先從左向右，后從右向左【通型通法】1.題型特征：磁場變更產(chǎn)生感應電流。2.思維導引：(1)先推斷原磁場的方向和變更狀況；(2)確定感應電流的磁場方向；(3)依據(jù)楞次定律推斷感應電流的方向。【解析】選D。當鐵齒靠近磁體時被磁化，其產(chǎn)生的磁場使通過線圈的磁通量增大，先是齒A下面的鐵齒離開，穿過線圈的磁通量向右減小，接著齒A靠近，穿過線圈的磁通量向右增加，所以感應電流磁場先向右再向左，依據(jù)右手螺旋定則推斷M中的感應電流方向先從左向右，后從右向左，故本題答案為選項D?！径嗑S訓練】如圖所示,勻強磁場垂直圓形線圈指向紙內(nèi),a、b、c、d為圓形線圈上等距離的四點,現(xiàn)用外力在上述四點將線圈拉成正方形,且線圈仍處在原先所在平面內(nèi),則在線圈發(fā)生形變的過程中 ()A.線圈中將產(chǎn)生abcda方向的感應電流B.線圈中將產(chǎn)生adcba方向的感應電流C.線圈中感應電流方向無法推斷D.線圈中無感應電流【解析】選A。周長肯定時,圓形的面積最大。本題線圈面積變小,磁通量變小,有感應電流產(chǎn)生。由楞次定律可知線圈中將產(chǎn)生順時針方向的感應電流。故A正確。由右手定則推斷感應電流的方向【典例3】(2024·黃山模擬)兩根相互平行的金屬導軌水平放置于如圖所示的勻強磁場中，在導軌上與導軌接觸良好的導體棒AB和CD可以自由滑動。當AB在外力F作用下向右運動時，下列說法中正確的是 ()A.導體棒CD內(nèi)有電流通過，方向是D→CB.導體棒CD內(nèi)有電流通過，方向是C→DC.磁場對導體棒CD的作用力向左D.磁場對導體棒AB的作用力向右【通型通法】1.題型特征：導體棒切割磁感線產(chǎn)生感應電流。2.思維導引：推斷時留意掌心、拇指、四指的方向：掌心——磁感線垂直穿入；拇指——指向?qū)w運動的方向；四指——指向感應電流的方向?！窘馕觥窟xB。兩個導體棒與兩根金屬導軌構(gòu)成閉合回路，當AB向右運動時，由右手定則判定導體棒AB中感應電流的方向是B→A，則導體棒CD中的電流方向為C→D，選項A錯誤、選項B正確；再依據(jù)左手定則，判定導體棒CD受到的磁場力向右、導體棒AB受到的磁場力向左，選項C、D錯誤?！径嗑S訓練】MN、GH為光滑的水平平行金屬導軌，ab、cd為跨在導軌上的兩根金屬桿，勻強磁場垂直穿過MN、GH所在的平面，如圖所示，則 ()A.若固定ab，使cd向右滑動，則abdc回路有電流，電流方向由a到b到d到cB.若ab、cd以相同的速度一起向右滑動，則abdc回路有電流，電流方向由c到d到b到aC.若ab向左、cd向右同時運動，則abdc回路電流為0D.若ab、cd都向右運動，且兩棒速度vcd>vab，則abdc回路有電流，電流方向由c到d到b到a【解析】選D。若固定ab，使cd向右滑動，由右手定則知應產(chǎn)生順時針方向的電流，選項A錯誤；若ab、cd同向運動且速度大小相同，ab、cd所圍的面積不變，磁通量不變，不產(chǎn)生感應電流，選項B錯誤；若ab向左、cd向右同時運動，則abdc回路中有順時針方向的電流，選項C錯誤；若ab、cd都向右運動，且vcd>vab，則ab、cd所圍的面積增大，磁通量也增加，故由楞次定律可推斷出產(chǎn)生由c到d到b到a的電流，選項D正確。1.推斷感應電流的方法：(1)楞次定律；(2)右手定則。2.用楞次定律推斷感應電流方向的“四步法”3.楞次定律中“阻礙”的含義考點三楞次定律的推廣應用來拒去留【典例4】如圖所示，彈簧上端固定，下端懸掛一個磁鐵。假如在磁鐵的下端的水平桌面上放一個固定的閉合線圈，并使磁極上下振動。磁鐵在向下運動的過程中，下列說法正確的是 ()A.線圈給它的磁場力始終向上B.線圈給它的磁場力先向上再向下C.線圈給它的磁場力始終向下D.線圈給它的磁場力先向下再向上【解析】選A。依據(jù)楞次定律的“來拒去留”，則當磁鐵在向下運動的過程中，線圈產(chǎn)生感應電流，形成感應磁場，從而阻礙磁鐵的向下運動，則線圈給它的磁場力始終向上，故本題答案為選項A。增反減同【典例5】如圖所示，一個N極朝下的條形磁鐵豎直下落，恰能穿過水平放置的固定矩形導線框，則 ()A.磁鐵經(jīng)過位置①時，線框中感應電流沿abcd方向；經(jīng)過位置②時，線框中感應電流沿adcb方向B.磁鐵經(jīng)過位置①時，線框中感應電流沿adcb方向；經(jīng)過位置②時，線框中感應電流沿abcd方向C.磁鐵經(jīng)過位置①和②時，線框中的感應電流都沿abcd方向D.磁鐵經(jīng)過位置①和②時，線框中感應電流都沿adcb方向【通型通法】1.題型特征：增反減同。2.思維導引：(1)當原磁場的磁通量增加時感應電流的磁場與原磁場方向相反。(2)當原磁場的磁通量減小時感應電流的磁場與原磁場方向相同?！窘馕觥窟xA。當磁鐵經(jīng)過位置①時，穿過線框的磁通量向下且不斷增加，由增反減同可確定感應電流的磁場方向向上，阻礙磁通量的增加，依據(jù)右手螺旋定則可判定感應電流應沿abcd方向；當磁鐵經(jīng)過位置②時，穿過線框的磁通量向下且不斷削減，由增反減同可確定感應電流的磁場方向向下，阻礙磁通量的削減，依據(jù)右手螺旋定則可判定感應電流沿adcb方向，故本題答案為選項A?！径嗑S訓練】(多選)如圖所示，兩個條形磁鐵的N極和S極相向水平放置，一豎直放置的矩形線框從兩個磁鐵之間正上方由靜止落下，并從兩磁鐵中間穿過。下列關(guān)于線框受到的安培力及從右向左看感應電流的方向說法正確的是()A.感應電流方向先沿逆時針方向，后沿順時針方向B.感應電流方向先沿順時針方向，后沿逆時針方向C.安培力方向始終豎直向上D.安培力方向先豎直向上，后豎直向下【解析】選B、C。由題圖可知，中間磁感應強度最大，而向上或向下磁感應強度均越來越小，故在線框從高處下落的過程中，穿過線框的磁通量始終向右，且先增大后減小，依據(jù)增反減同知，感應電流的磁場方向先向左后向右，由右手螺旋定則知感應電流方向從右向左看先沿順時針方向后沿逆時針方向，選項A錯誤、選項B正確；依據(jù)來拒去留知，產(chǎn)生的感應電流始終阻礙物體間的相對運動，則安培力方向始終豎直向上，選項C正確、選項D錯誤。增縮減擴【典例6】如圖所示，圓環(huán)形導體線圈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變阻器連接成如圖所示的電路。若將滑動變阻器的滑片P向下滑動，下列表述正確的是 ()A.俯視時線圈a中將產(chǎn)生順時針方向的感應電流B.穿過線圈a的磁通量減小C.線圈a有擴張的趨勢D.線圈a對水平桌面的壓力N將增大【通型通法】1.題型特征：增縮減擴。2.思維導引：(1)當原磁場的磁通量增加時閉合回路的面積有縮小的趨勢，以阻礙磁通量的增大。(2)當原磁場的磁通量減小時閉合回路的面積有擴大的趨勢，以阻礙磁通量的減小?！窘馕觥窟xD。依據(jù)右手螺旋定則推斷出螺線管b所產(chǎn)生的磁場方向，滑片P向下滑動，滑動變阻器接入電路的電阻減小，電路中電流增大，所產(chǎn)生的磁場的磁感應強度增加，穿過線圈a的磁通量增大，選項B錯誤；依據(jù)增反減同可知，線圈a中所產(chǎn)生的感應電流的磁場方向與螺線管b的磁場方向相反，再由右手螺旋定則可得線圈a中的電流方向為俯視逆時針方向，選項A錯誤；依據(jù)增縮減擴可知，線圈a有縮小的趨勢，選項C錯誤；為阻礙磁通量的增加，線圈a還有遠離螺線管的趨勢，對水平桌面的壓力將增大，選項D正確。【多維訓練】(多選)如圖甲所示，在一螺線管內(nèi)部中點處放置一小銅環(huán)；如圖乙所示，在一螺線管外部放置一大銅環(huán)，閉合開關(guān)的瞬間，下列說法正確的是()A.從左往右看，兩個銅環(huán)中都有沿順時針方向的感應電流B.從左往右看，小銅環(huán)中有順時針方向的感應電流，大銅環(huán)中有逆時針方向的感應電流C.兩個銅環(huán)都有收縮的趨勢D.小銅環(huán)有收縮的趨勢，大銅環(huán)有擴張的趨勢【解析】選A、D。題圖甲中通過小銅環(huán)的是螺線管內(nèi)部的部分磁感線，題圖乙中通過大銅環(huán)的是螺線管內(nèi)部的全部磁感線與螺線管外部的部分磁感線的差值。閉合開關(guān)瞬間，穿過兩銅環(huán)的磁通量均向左增大，依據(jù)楞次定律，則銅環(huán)中的感應電流的磁場的方向向右，從左往右看，銅環(huán)中感應電流沿順時針方向，選項A正確、選項B錯誤；閉合開關(guān)的瞬間，穿過銅環(huán)的磁通量向左增大，依據(jù)增縮減擴可知，題圖甲中小銅環(huán)有收縮的趨勢，題圖乙中大銅環(huán)有擴張的趨勢，選項C錯誤、選項D正確。楞次定律中“阻礙”的含義可以推廣為：感應電流的效果總是阻礙引起感應電流的緣由。列表說明如下：【加固訓練】如圖所示，兩個相互絕緣的閉合圓形線圈P、Q放在同一水平面內(nèi)。當線圈P中通有不斷增大的順時針方向的電流時，下列說法中正確的是 ()A.線圈Q內(nèi)有順時針方向的電流且有收縮的趨勢B.線圈Q內(nèi)有順時針方向的電流且有擴張的趨勢C.線圈Q內(nèi)有逆時針方向的電流且有收縮的趨勢D.線圈Q內(nèi)有逆時針方向的電流且有擴張的趨勢【解析】選D。當線圈P中通有不斷增大的順時針方向的電流時，知穿過線圈Q的磁通量垂直向里且不斷增大，依據(jù)楞次定律知，線圈Q產(chǎn)生逆時針方向的電流，依據(jù)增縮減擴可知，線圈Q有擴張的趨勢，以阻礙磁通量的增大。故本題答案為選項D?？键c四三定則肯定律的綜合應用一次感應【典例7】(多選)(2024·全國卷Ⅰ)如圖，兩個線圈繞在同一根鐵芯上，其中一線圈通過開關(guān)與電源連接，另一線圈與遠處沿南北方向水平放置在紙面內(nèi)的直導線連接成回路。將一小磁針懸掛在直導線正上方，開關(guān)未閉合時小磁針處于靜止狀態(tài)。下列說法正確的是 ()A.開關(guān)閉合后的瞬間，小磁針的N極朝垂直紙面對里的方向轉(zhuǎn)動B.開關(guān)閉合后并保持一段時間后，小磁針的N極指向垂直紙面對里的方向C.開關(guān)閉合后并保持一段時間后，小磁針的N極指向垂直紙面對外的方向D.開關(guān)閉合后并保持一段時間再斷開后的瞬間，小磁針的N極朝垂直紙面對外的方向轉(zhuǎn)動【通型通法】1.題型特征：一次感應。2.題型解碼：(1)干電池通電或斷開的瞬間，依據(jù)楞次定律推斷出感應電流的方向。(2)結(jié)合安培定則得出通電直導線四周磁場的方向，從而確定指南針的偏轉(zhuǎn)方向。(3)需推斷安培力的方向時要用左手定則確定安培力方向，有時也可以干脆用楞次定律的推廣應用確定?！窘馕觥窟xA、D。開關(guān)閉合后的瞬間，依據(jù)安培定則可知，兩線圈內(nèi)的磁場方向水平向右。因為線圈內(nèi)的磁通量增加，依據(jù)楞次定律可推斷直導線內(nèi)的電流方向由南到北，再依據(jù)安培定則可知直導線內(nèi)的電流在正上方產(chǎn)生的磁場方向垂直紙面對里，則小磁針的N極朝垂直紙面對里的方向轉(zhuǎn)動，故選項A正確；開關(guān)閉合后并保持一段時間后，與直導線相連的線圈內(nèi)磁通量不變，則直導線沒有感應電流，故小磁針不動，故選項B、C錯誤；開關(guān)閉合后并保持一段時間再斷開后的瞬間，與直導線相連的線圈內(nèi)磁通量削減，依據(jù)楞次定律可推斷直導線內(nèi)的電流方向由北到南，小磁針的N極朝垂直紙面對外的方向轉(zhuǎn)動，故選項D正確。二次感應【典例8】(2024·全國卷Ⅲ)如圖，在方向垂直于紙面對里的勻強磁場中有一U形金屬導軌，導軌平面與磁場垂直。金屬桿PQ置于導軌上并與導軌形成閉合回路PQRS，一圓環(huán)形金屬線框T位于回路圍成的區(qū)域內(nèi)，線框與導軌共面?，F(xiàn)讓金屬桿PQ突然向右運動，在運動起先的瞬間，關(guān)于感應電流的方向，下列說法正確的是 ()A.PQRS中沿順時針方向，T中沿逆時針方向B.PQRS中沿順時針方向，T中沿順時針方向C.PQRS中沿逆時針方向，T中沿逆時針方向D.PQRS中沿逆時針方向，T中沿順時針方向【通型通法】1.題型特征：二次感應。2.思維導引：(1)PQ突然向右運動使PQRS中產(chǎn)生感應電流，為一次電磁感應，PQRS中的電流導致線框T中再產(chǎn)生感應電流，為二次電磁感應。(2)PQRS中感應電流方向的推斷既可用楞次定律，也可用右手定則。(3)線框T中感應電流方向的推斷只能用右手定則?！窘馕觥窟xD。因為PQ突然向右運動，由右手定則可知，PQRS中的感應電流方向為逆時針，穿過T中的磁通量減小，由楞次定律可知，T中的感應電流方向為順時針，故A、B、C錯誤，D正確。1.“三個定則、一個定律”的應用對比：名稱基本現(xiàn)象應用的定則或定律電流的磁效應運動電荷、電流產(chǎn)生磁場右手螺旋定則洛倫茲力、安培力磁場對運動電荷、電流有作用力左手定則電磁感應部分導體做切割磁感線運動右手定則閉合回路磁通量變更楞次定律2.三個定則一個定律的應用技巧：(1)應用楞次定律時，一般要用到右手螺旋定則。(2)探討