第12章 第1讲 电磁感应现象 楞次定律(Word教参)-【正禾一本通】2025年高考物理高三一轮总复习高效讲义

第1讲　电磁感应现象　楞次定律 ► 对应学生用书P206 【备考目标】 　1.知道电磁感应现象的产生条件并会分析解决实际问题。2.会根据楞次定律和右手定则判断感应电流的方向，还要会应用楞次定律的推论分析问题。3.能够综合应用安培定则、左手定则、右手定则和楞次定律解决实际问题。 考点一　磁通量和电磁感应现象 　　　　　　　　　　　　　　　　 1．磁通量 2．电磁感应现象 【正误判断·辨析】 (1)磁通量的大小与线圈匝数有关。(×) (2)磁通量是标量，但有正负，正负只表示磁感线从闭合回路的哪个面穿过。(√) (3)只要磁通量发生变化就一定有感应电流。(×) 1．磁通量变化的四种情况 B与S 垂直 B不变，S变化 ΔΦ＝B·ΔS B变化，S不变 ΔΦ＝ΔB·S B变化，S变化 ΔΦ＝B2·S2－B1·S1 B与S夹角θ≠ B与S不变，θ变化 ΔΦ＝BS· (sin θ2－sin θ1) 2.判断是否产生感应电流的流程 1.一电子以速度v垂直地进入磁感强度为B的均匀磁场中，此电子在磁场中运动轨道所围的面积内的磁通量将(　　) A．正比于B，反比于v2 B．反比于B，正比于v2 C．正比于B，反比于v D．反比于B，反比于v 解析：选B。根据洛伦兹力提供向心力，有qvB＝m，解得r＝，而S＝πr2，Φ＝BS，解得Φ＝，由此可知磁通量将反比于B，正比于v2。 2．兴趣小组利用多匝线圈和灵敏电流计制作了一个简易的电流探测仪，用于检测埋在地下的通电导线，如图(a)所示。地面表层有两根有绝缘皮包裹的垂直长导线AB、CD，如图(b)所示。当线圈水平放置沿A1B1快速移动，电流计指针不偏转。当线圈水平放置沿C1D1方向快速移动，电流计指针偏转。下列说法正确的是(　　) A．两根导线中都有电流 B．两根导线中都无电流 C．AB中无电流，CD中有电流 D．AB中有电流，CD中无电流 解析：选D。当线圈水平放置沿A1B1快速移动时，电流计指针不偏转，说明线圈中磁通量不变，直导线CD中无电流；当线圈沿C1D1方向快速移动，电流计指针偏转，说明线圈中磁通量有变化，则直导线AB中有电流，故D正确，A、B、C错误。 3.(2023·上海高三统考)如图所示，某同学用手机内部的磁传感器测量地磁场磁感应强度大小B0，测得手机坐标系中x、y、z三个方向上的磁感应强度分别为Bx＝0，By＝20 μT，Bz＝－46 μT，若将手机边框看作闭合线圈，则(　　) A．B0≈66 μT；绕x轴旋转手机时边框中无感应电流 B．B0≈66 μT；绕z轴旋转手机时边框中无感应电流 C．B0≈50 μT；绕x轴旋转手机时边框中无感应电流 D．B0≈50 μT；绕z轴旋转手机时边框中无感应电流 解析：选D。磁感应强度为矢量，根据磁场的叠加可得B＝≈50 μT，绕z轴旋转手机时，穿过边框的磁通量不发生变化，边框中无感应电流，绕x轴旋转手机时，穿过边框的磁通量发生变化，边框中有感应电流。 考点二　感应电流方向的判断 　　　　　　　　　　　　　　　　 【真题衍生·小练】 (重庆高考改编)某眼动仪可以根据其微型线圈在磁场中随眼球运动时所产生的电流来追踪眼球的运动。若该眼动仪线圈处于磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈平面最初平行于磁场，经过时间t后线圈平面逆时针转动至与磁场夹角为θ处，则在这段时间内，线圈中产生的感应电流的方向(从左往右看)为________。 提示：逆时针 1．楞次定律中“阻碍”的含义： 2．应用楞次定律的思路： 考向1　楞次定律的应用 1．(2023·海南高考)汽车测速利用了电磁感应现象，汽车可简化为一个矩形线圈abcd，埋在地下的线圈分别为1、2，通上顺时针(俯视)方向电流，当汽车经过线圈时(　　) A．线圈1、2产生的磁场方向竖直向上 B．汽车进入线圈1过程产生感应电流方向为abcd C．汽车离开线圈1过程产生感应电流方向为abcd D．汽车进入线圈2过程受到的安培力方向与速度方向相同 解析：选C。由题知，埋在地下的线圈1、2通顺时针(俯视)方向的电流，则根据安培定则，可知线圈1、2产生的磁场方向竖直向下，A错误；汽车进入线圈1过程中，磁通量增大，根据楞次定律可知产生感应电流方向为adcb(逆时针)，B错误；汽车离开线圈1过程中，磁通量减小，根据楞次定律可知产生感应电流方向为abcd(顺时针)，C正确；汽车进入线圈2过程中，磁通量增大，根据楞次定律可知产生感应电流方向为adcb(逆时针)，再根据左手定则，可知汽车受到的安培力方向与速度方向相反，D错误。 考向2　右手定则的应用 2.(2023·江苏高考)如图所示，圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，OC导体棒的O端位于圆心，棒的中点A位于磁场区域的边缘。现使导体棒绕O点在纸面内逆时针转动。O、A、C点电势分别为φ0、φA、φC，则(　　) A.φO > φC B．φC > φA C．φO＝φA D．φO－φA＝φA－φC 解析：选A。由题图可看出OA导体棒转动切割磁感线，则根据右手定则可知φO >φA，其中导体棒AC段不在磁场中，不切割磁感线，电流为0，则φC＝φA，A正确，B、C错误；根据以上分析可知φO－φA > 0，φA－φC＝0，则φO－φA > φA－φC，D错误。 3．(多选)如图所示，导体棒AB、CD可在水平光滑轨道上自由滑动，下列说法正确的是(　　) A．将导体棒CD固定，当导体棒AB向左移动时，AB中感应电流的方向为A到B B．将导体棒CD固定，当AB向右移动时，AB中感应电流的方向为A到B C．将导体棒AB固定，当CD向左移动时，AB中感应电流的方向为A到B D．将导体棒AB固定，当CD向右移动时，AB中感应电流的方向为A到B 解析：选AC。由右手定则可判断，当AB向左运动时，AB中感应电流方向为A→B；当AB向右运动时，AB中感应电流方向为B→A，A正确，B错误。当CD向左运动时，CD中的感应电流方向为C→D，AB中的感应电流方向为A→B；当CD向右移动时，AB中感应电流方向为B→A，C正确，D错误。 考点三　楞次定律的推广应用　　　　　　　　　　　　　　　　 楞次定律的推论 内容 例证 阻碍原磁通量变化——“增反减同” 阻碍相对运动——“来拒去留” 使回路面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩” 阻碍原电流的变化——“增反减同”自感现象 考向1　“增反减同” 1. (多选)两圆环A、B置于同一水平面上，其中A为均匀带电绝缘环，B为导体环。当A以如图所示的方向绕中心转动的角速度发生变化时，B中产生如图所示方向的感应电流，则(　　) A.A可能带正电且转速减小 B.A可能带正电且转速增大 C.A可能带负电且转速减小 D.A可能带负电且转速增大 解析：选BC。若A带正电，顺时针转动产生顺时针方向的电流，A内磁场方向垂直纸面向里，当转速增大时，穿过B的磁通量增加，B中产生感应电流，根据楞次定律，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，即感应电流产生的磁场方向垂直纸面向外，故B中产生逆时针方向的电流，A错误，B正确；若A带负电，顺时针转动产生逆时针方向的电流，A内磁场方向垂直纸面向外，当转速减小时，穿过B的磁通量减少，B中产生感应电流，根据楞次定律，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，即感应电流产生的磁场方向垂直纸面向外，故B中产生逆时针方向的电流，C正确，D错误。 考向2　“来拒去留” 2.(多选)如图所示，在一固定水平放置的铝环上方，有一条形磁铁，从离地面高h处，由静止开始下落，最后落在地面上。磁铁下落过程中从铝环中心穿过铝环，而不与铝环接触。若不计空气阻力，下列说法正确的是(　　) A.磁铁下落过程中，铝环中的电流方向先逆时针后顺时针(从上向下看铝环) B.不考虑起始位置，磁铁下落的过程中，磁铁的加速度始终小于g C.磁铁下落过程中，磁铁的机械能不断减少 D.磁铁落地时的速率等于 解析：选AC。由题图可知，在磁铁下落的过程中，穿过铝环的磁场方向向下，在磁铁靠近铝环时，穿过铝环的磁通量变大，在磁铁远离铝环时穿过铝环的磁通量减小，由楞次定律可知，从上向下看，铝环中的感应电流先沿逆时针方向，后沿顺时针方向，A正确；根据楞次定律的推论“来拒去留”原则，可判断磁铁在下落过程中，受铝环对它的作用力始终竖直向上，但当条形磁铁的中心与环在同一平面内时，穿过环的磁通量最大，磁通量的变化率为0，此时环内没有感应电流，所以在该点条形磁铁的加速度等于g，B错误；在磁铁下落过程中，铝环中产生感应电流，铝环中有电能产生，磁铁在整个下落过程中，磁铁的机械能转化为电能，由能量守恒定律可知，磁铁的机械能减少，C正确；磁铁自由下落时，落地速度v＝，由于磁铁下落穿过铝环时机械能有损失，磁铁落地速度应小于，D错误。 考向3　“增缩减扩” 3．(多选)如图甲所示，圆形线圈P静止在水平桌面上，其正上方固定一螺线管Q，P和Q共轴，Q中的电流i随时间t变化的规律如图乙所示，取甲图中电流方向为正方向，P所受的重力为G，桌面对P的支持力为FN，则(　　) A.在t1时刻，FN>G，P有收缩的趋势 B.在t2时刻，FN＝G，穿过P的磁通量不变 C.在t3时刻，FN＝G，P中有感应电流 D.在t4时刻，FN>G，P有收缩的趋势 解析：选ABC。当螺线管中电流增大时，其形成的磁场不断增强，因此线圈P中的磁通量增大，根据楞次定律可知线圈P将阻碍其磁通量的增大，所以线圈有远离和面积收缩的趋势，即FN>G，P有收缩的趋势，故A正确；当螺线管中电流不变时，其形成磁场不变，线圈P中的磁通量不变，因此线圈P中无感应电流产生，则t2和t4时刻FN＝G，且P没有收缩的趋势，故B正确，D错误；t3时刻螺线管中电流为零，但是线圈P中磁通量是变化的，因此此时线圈P中有感应电流，但此时刻二者之间没有相互作用力，即FN＝G，故C正确。 考点四　“三定则”“一定律”的综合应用 　　　　　　　　　　　　　　　　 1．“三定则”“一定律”的应用对比 名称 基本现象 因果关系 应用的定 则或定律 电流的 磁效应 运动电荷、电流产生磁场 因电生磁 安培定则 洛伦兹力、 安培力 磁场对运动电荷、电流有作用力 因电受力 左手定则 电磁感应 部分导体做切割磁感线运动 因动生电 右手定则 闭合回路磁通量变化 因磁生电 楞次定律 2.“三定则”“一定律”的相互联系 (1)应用楞次定律时，一般要用到安培定则。 (2)研究运动的部分导体在磁场中受到的安培力时，一般先用右手定则确定感应电流方向，再用左手定则确定安培力的方向，有时也可以直接应用楞次定律的推论确定。 1．(多选)如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，MN的左边有一闭合电路，当PQ在一外力的作用下运动时，MN向右运动，则PQ所做的运动可能是(　　) A．向右加速运动 B．向左加速运动 C．向右减速运动 D．向左减速运动 解析：选BC。MN向右运动，说明MN受到向右的安培力，因为ab在MN处的磁场垂直纸面向里MN中的感应电流方向为M→NL1中感应电流的磁场方向向上。若L2中磁场方向向上减弱PQ中电流方向为Q→P且减小PQ向右减速运动；若L2中磁场方向向下增强PQ中电流方向为P→Q且增大PQ向左加速运动，故B、C正确，A、D错误。 2．(多选)如图所示，一平行光滑金属导轨水平置于竖直向下的匀强磁场中，导轨电阻不计，与大螺线管M相接，在M螺线管内同轴放置一绝缘圆盘N，N的边缘固定着许多带负电的小球(每个小球都可视为一点电荷)，且圆盘N可绕轴心在水平面内自由转动。当导体棒ab运动时，圆盘N能沿箭头方向逆时针转动，则导体棒ab的运动情况是(　　) A．导体棒ab向右做匀速运动 B．导体棒ab向右做加速运动 C．导体棒ab向左做加速运动 D．导体棒ab向左做减速运动 解析：选BD。圆盘N能沿箭头方向逆时针转动，可知圆盘边缘感应电流的方向沿顺时针方向，则产生感应电流的磁场方向垂直纸面向里；若导体棒ab向右运动，则感应电流由b到a，M中的磁场向外，与N中产生感应电场的磁场方向相反，可知必然是增强的，则ab必然加速运动；若导体棒ab向左运动，则感应电流由a到b，M中的磁场向里，与N中产生感应电流的磁场方向相同，可知必然是减弱的，则ab必然减速运动。 学科网（北京）股份有限公司 $$