第10章 第1节 电磁感应现象 楞次定律-【名师导航】2025年高考物理一轮总复习讲义（江苏专用）

　电磁感应现象　楞次定律 一、磁通量 1．概念：在磁感应强度为B的匀强磁场中，与磁场方向________的面积S与B的乘积。 2．公式：Φ＝________。 3．适用条件 (1)匀强磁场。 (2)S为垂直磁场的________。 4．矢标性：磁通量是________(选填“标量”或“矢量”)。 5．物理意义 相当于穿过某一面积的________的条数。如图所示，矩形abcd、abb′a′、a′b′cd的面积分别为S1、S2、S3，匀强磁场的磁感应强度B与平面a′b′cd垂直，则： (1)通过矩形abcd的磁通量为BS1cos θ或________。 (2)通过矩形a′b′cd的磁通量为________。 (3)通过矩形abb′a′的磁通量为________。 6．磁通量变化：ΔΦ＝Φ2－Φ1。 二、电磁感应现象 1．定义：当穿过闭合导体回路的________发生变化时，闭合导体回路中有感应电流产生，这种利用磁场产生电流的现象叫作电磁感应。 2．产生条件：穿过闭合电路的磁通量________或闭合电路的一部分导体在磁场内做________的运动。 3．实质：产生________。如果电路闭合，则有感应电流；如果电路不闭合，则只有________而无感应电流。 三、感应电流方向的判定 1．楞次定律 (1)内容：感应电流的磁场总要________引起感应电流的________的变化。 (2)适用范围：一切电磁感应现象。 2．右手定则 (1)内容：如图所示，伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直并且都与手掌在同一平面内：让________从掌心进入，并使拇指指向________的方向，这时四指所指的方向就是________的方向。 (2)适用情况：导线________产生感应电流。 一、易错易误辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)1831年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象。 (　　) (2)闭合电路内只要有磁通量，就有感应电流产生。 (　　) (3)穿过线圈的磁通量和线圈的匝数无关。 (　　) (4)线框不闭合时，即使穿过线框的磁通量发生变化，线框中也没有感应电流产生。 (　　) (5)当导体切割磁感线时，一定产生感应电动势。 (　　) (6)由楞次定律知，感应电流的磁场一定与引起感应电流的磁场方向相反。 (　　) (7)感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化。 (　　) 二、教材习题衍生 1．(电磁感应的产生条件)如图(a)所示，一根直导线和一个矩形导线框固定在同一竖直平面内，直导线在导线框上方，规定图(a)中箭头方向为电流的正方向。直导线中通以图(b)所示的电流，则在0～t1时间内，导线框中感应电流的方向(　　) A．先顺时针后逆时针 B．先逆时针后顺时针 C．始终沿顺时针 D．始终沿逆时针 2．(感应电流方向的判断)一矩形线框abcd与长直通电导线处于同一平面内，ad边与导线平行，如图所示。当线框在此平面内向右运动到导线的右边的过程中，线框内感应电流的方向为(　　) A．一直沿顺时针方向 B．一直沿逆时针方向 C．先沿顺时针方向，再沿逆时针方向 D．先沿顺时针方向，再沿逆时针方向，最后沿顺时针方向 3．(楞次定律推论的应用)如图所示，质量为m的铜质闭合线圈静置于粗糙水平桌面上。当一个竖直放置的条形磁体贴近线圈，沿线圈中线由左至右从线圈正上方等高、匀速经过时，线圈始终保持不动。则关于线圈在此过程中受到的支持力FN和摩擦力Ff的情况，以下判断正确的是(　　) A．FN先大于mg，后小于mg B．FN一直大于mg C．Ff先向左，后向右 D．线圈中的电流方向始终不变 4．(“三定则、一定律”的综合应用)如图所示，两个线圈A、B套在一起，线圈A中通有电流，方向如图所示。当线圈A中的电流突然增强时，线圈B中的感应电流方向为(　　) A．沿顺时针方向 B．沿逆时针方向 C．无感应电流 D．先沿顺时针方向，再沿逆时针方向 磁通量　电磁感应现象　 1．(磁通量的大小理解)如图所示，两个同心圆形线圈a、b在同一平面内，其半径大小关系为ra>rb，条形磁铁穿过圆心并与圆面垂直，则穿过两线圈的磁通量Φa、Φb间的大小关系为(　　) A．Φa>Φb B．Φa＝Φb C．Φa<Φb D．条件不足，无法判断 2．(磁通量变化分析)(2024·江苏盐城模拟)一磁感应强度大小为B、方向水平向右的匀强磁场中，有一面积为S的矩形线圈abcd按图中所示放置，平面abcd与竖直方向成θ角。将abcd绕ad轴转180°角，则穿过线圈平面的磁通量的变化量大小为(　　) A．0　 B．2BS　 C．2BS cos θ　 D．2BS sin θ 3．(感应电流有无的判断)如图所示，长直导线MN置于三角形金属线框abc上且彼此绝缘，线框被导线分成面积相等的两部分。导线通入由M到N的电流，则下列说法中正确的是(　　) A．仅当电流逐渐增大，线框中磁通量始终为零 B．仅当电流逐渐减小，线框中没有产生感应电流 C．当电流不变且将导线MN平移靠近bc过程中，线框中会产生感应电流 D．当电流不变且将导线MN平移靠近bc过程中，线框中的磁通量一直增加 　1．理解磁通量的两点注意 (1)磁通量虽然是标量，但有正、负。 (2)磁通量计算要注意“有效面积”。 2．常见的产生感应电流的三种情况 感应电流方向的判断　 1．(楞次定律的理解)根据楞次定律知，感应电流的磁场一定是(　　) A．阻碍引起感应电流的磁通量 B．与引起感应电流的磁场方向相反 C．阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化 D．与引起感应电流的磁场方向相同 2．(右手定则判断感应电流的方向)(2024·江苏姜堰中学模拟)下列图中表示闭合电路中的一部分导体ab在磁场中做切割磁感线运动的情景，导体ab上的感应电流方向为a→b的是(　　) A　　　　　　　　　B C　　　　　　　　　D 3．(楞次定律判断感应电流的方向) (2023·海南卷)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 4．(楞次定律判断感应电流方向)(2020·江苏卷)如图所示，两匀强磁场的磁感应强度B1和B2大小相等、方向相反。金属圆环的直径与两磁场的边界重合。下列变化会在环中产生顺时针方向感应电流的是(　　) A．同时增大B1减小B2 B．同时减小B1增大B2 C．同时以相同的变化率增大B1和B2 D．同时以相同的变化率减小B1和B2 5．(右手定则与楞次定律的综合应用)如图所示，在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨，导轨平面与磁场垂直。金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS，一圆环形金属线框T位于回路围成的区域内，线框与导轨共面。现让金属杆PQ突然向右运动，在运动开始的瞬间，关于感应电流的方向，下列说法正确的是(　　) A．PQRS中沿顺时针方向，T中沿逆时针方向 B．PQRS中沿顺时针方向，T中沿顺时针方向 C．PQRS中沿逆时针方向，T中沿逆时针方向 D．PQRS中沿逆时针方向，T中沿顺时针方向 　1．楞次定律中“阻碍”的含义 2．“四步法”判断感应电流方向 楞次定律推论的应用　 楞次定律中“阻碍”的含义可以推广为：感应电流的效果总是阻碍引起感应电流的原因。列表说明如下： 内容 例证 阻碍原磁通量变化—“增反减同” 磁铁靠近，B感与B原反向，二者相斥 磁铁远离，B感与B原同向，二者相吸 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” P、Q是光滑固定导轨，a、b是可动金属棒，磁铁下移，面积应减小，a、b靠近 B减小，线圈扩张 阻碍原电流的变化—“增反减同” 合上S，B灯先亮 [典例]　如图所示，圆环形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管b与电源、滑动变阻器连接成如图所示的电路。若将滑动变阻器的滑片P向下滑动，下列表述正确的是(　　) A．线圈a中将产生沿顺时针方向(俯视)的感应电流 B．穿过线圈a的磁通量减小 C．线圈a有扩张的趋势 D．线圈a对水平桌面的压力FN将增大 审题指导：根据滑片的移动情况判断出电流的变化情况，再根据楞次定律判断出螺线管与线圈之间的相互作用力方向，再结合楞次定律的有关推论得出正确答案。 [听课记录] 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 [跟进训练] 　增反减同 1．(2024·苏州中学高三检测)如图所示，一个N极朝下的条形磁铁竖直下落，恰能穿过水平放置的固定矩形导线框，则(　　) A．磁铁经过位置①时，线框中感应电流沿abcd方向；经过位置②时，沿adcb方向 B．磁铁经过位置①时，线框中感应电流沿adcb方向；经过位置②时，沿abcd方向 C．磁铁经过位置①和②时，线框中的感应电流都沿abcd方向 D．磁铁经过位置①和②时，线框中感应电流都沿adcb方向 　来拒去留 2．(2024·江苏无锡模拟)如图所示，甲、乙、丙为三个相同的铝管，甲、乙两管的侧壁分别开有横槽和竖槽，丙管未开槽。现将三个铝管分别套在竖直圆柱形强磁铁上，由上端口静止释放，忽略管与磁铁间的摩擦以及开槽后管的质量变化。关于铝管穿过强磁铁的时间，下列判断正确的是(　　) A．甲最短 B．乙最短 C．丙最短 D．甲、乙相同 　增缩减扩 3．(2024·江苏泰州中学模拟)如图所示，A为水平放置的胶木圆盘，在其侧面均匀分布着负电荷，在A的正上方用绝缘丝线悬挂一个金属圆环B，使B的环面水平且与圆盘面平行，其轴线与胶木盘A的轴线OO′重合。现使胶木盘A由静止开始绕其轴线OO′按箭头所示方向加速转动，则(　　) A．金属环B的面积有扩大的趋势，丝线受到的拉力增大 B．金属环B的面积有缩小的趋势，丝线受到的拉力减小 C．金属环B的面积有扩大的趋势，丝线受到的拉力减小 D．金属环B的面积有缩小的趋势，丝线受到的拉力增大 “三定则、一定律”的综合应用　 1．规律比较 名称 基本现象 因果关系 应用的定则或定律 电流的磁效应 电流、运动电荷产生磁场 因电生磁 安培定则 安培力、 洛伦兹力 磁场对电流、运动电荷有作用力 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．相互联系 (1)应用楞次定律时，一般要用到安培定则。 (2)研究感应电流受到的安培力，一般先用右手定则确定电流的方向，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。 [典例]　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的左边有一如图所示的闭合电路，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．向左匀速运动 C．向右减速运动 D．向左减速运动 [听课记录] 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　左、右手定则巧区分 (1)区分左手定则和右手定则的根本是抓住“因果关系”：“因电而动”——用左手，“因动生电”——用右手。 (2)左手定则和右手定则在使用中很容易混淆，为了便于记忆，可把两个定则简单地总结为通电受力，“力”的最后一笔“丿”向左，用左手；运动生电，“电”的最后一笔“乚”向右，用右手。 [跟进训练] 　楞次定律、安培定则及左手定则的综合应用 1．(2024·江苏盐城模拟)置于匀强磁场中的金属圆盘中央和边缘各引出一根导线，与套在铁芯上部的线圈A相连。套在铁芯下部的线圈B引出两根导线接在两根水平导轨上，如图所示。导轨上有一根金属棒ab处在垂直于纸面向外的匀强磁场中。下列说法正确的是(　　) A．圆盘顺时针加速转动时，ab棒将向右运动 B．圆盘顺时针匀速转动时，ab棒将向右运动 C．圆盘顺时针减速转动时，ab棒将向左运动 D．圆盘顺时针加速转动时，ab棒将向左运动 　楞次定律、安培定则及右手定则的综合应用 2．(2024·南京高三开学考试)如图所示，闭合铁芯的两边绕着线圈L1和L2，L1与电阻R组成闭合回路，L2与在磁场中的导轨相连，导轨上有一金属棒ab。R中的感应电流向上，则可能的原因是金属棒ab(　　) A．向左加速运动 B．向左匀速运动 C．向右加速运动 D．向右减速运动 　楞次定律与法拉第电磁感应定律的综合应用 3．如图所示是金属探测器的简化示意图，其外环线圈中通有正弦交流电，它产生的磁场会与所遇的金属物发生作用，导致金属物自身也会产生微弱的电流，来自金属物的磁场进入内环线圈被接收到后，检测器会发出报警声。若外环线圈某时刻产生向下且增强的磁场，则下列说法中正确的是(　　) A．此时金属物产生的感应磁场的方向竖直向下 B．此时金属物中的涡流从上往下看是沿顺时针方向 C．金属物发出的磁场穿过内环线圈时，内环线圈会产生微弱的电流 D．金属物发出磁场是一种电磁感应现象 13/13 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第十章　电磁感应 第1节　电磁感应现象楞次定律 链接教材·夯基固本 梳理·必备知识 一、1．垂直　2．BS　3．(2)有效面积　4．标量　5．磁感线　(1)BS3　(2)BS3　(3)0 二、1．磁通量　2．发生变化　切割磁感线　3．感应电动势　感应电动势 三、1．(1)阻碍　磁通量　2．(1)磁感线　导线运动　感应电流　(2)切割磁感线 激活·基本技能 一、(1)√　(2)×　(3)√　(4)√　(5)√　(6)×　(7)√ 二、1．C　[开始阶段直导线中电流向右减小，则穿过线圈的磁通量向里且减小，由楞次定律可知，线框中感应电流为顺时针方向；后一阶段直导线中电流向左增大，则穿过线圈的磁通量向外且增加，由楞次定律可知，线框中感应电流为顺时针方向，故C正确。] 2．D　[根据楞次定律可得，电流方向依次为b→c、c→b、a→d、d→a，即先顺时针，再逆时针，最后顺时针，故D正确。] 3．A　[根据“来拒去留”，磁体靠近线圈时受到斜向上的斥力，由牛顿第三定律知，线圈受到斜向下的斥力，故它受到桌面的支持力FN大于重力mg；磁体远离线圈时受到斜向下的引力，线圈受到斜向上的引力，支持力FN小于重力mg，A正确，B错误；整个过程磁体对线圈的作用力都有向右的分量，即线圈有向右运动的趋势，摩擦力的方向始终向左，C错误；由于线圈中的磁通量先变大后变小，方向不变，故线圈中电流前后方向相反，D错误。] 4．A 细研考点·突破题型 考点1 1．C　[条形磁铁内部的磁感线全部穿过a、b两个线圈，而外部磁感线穿过线圈a的比穿过线圈b的要多，则线圈a中磁感线净条数较少，即线圈a中磁通量较小，故选项C正确。] 2．C　[初始时刻，平面abcd的有效面积为(与B垂直的竖直投影面积)Scos θ，其磁通量为Φ1＝BScos θ。将abcd绕ad轴转过180°角时，其磁通量为Φ2＝-BScos θ，则穿过线圈平面的磁通量的变化量大小为ΔΦ＝|Φ2-Φ1|＝2BScos θ，故选项C正确。] 3．C　[由安培定则可知，导线框上部分的磁场垂直纸面向外，下部分的磁场垂直纸面向里。通电直导线周围的磁场是以导线为中心的同心圆，距离导线越远，磁场强度越小，可知虽然金属框上下部分面积相等，但是总磁通量不为0，方向垂直纸面向里。仅当电流逐渐增大，线框中磁通量始终不为零，故A错误；仅当电流逐渐减小，垂直纸面向里的磁通量减小，线框中产生感应电流，故B错误；当电流不变且将导线MN平移靠近bc过程中，线框中磁通量向里减小并向外增大，由上述分析知开始时磁通量向里，故磁通量不会一直增加，回路有感应电流，故C正确，D错误。故选C。] 考点2 1．C　[由楞次定律可知，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化，并不是阻碍原磁场的磁通量，感应电流的磁场可能与原磁场的方向相同，也可能与原磁场的方向相反，故选项C正确。] 2．A　[ab棒顺时针转动，运用右手定则时，磁感线穿过手心，拇指指向顺时针方向，则导体ab上的感应电流方向为a→b，故A项正确；ab向纸外运动，运用右手定则时，磁感线穿过手心，拇指指向纸外，则知导体ab上的感应电流方向为b→a，故B项错误；线框向右运动，穿过回路的磁通量减小，由楞次定律知，回路中感应电流方向为b→a→d→c，则导体ab上的感应电流方向为b→a，故C项错误；ab棒沿导轨向下运动，由右手定则判断知导体ab上的感应电流方向为b→a，故D项错误。] 3．C　[由右手螺旋定则可知，线圈1、2形成的磁场方向都是竖直向下的，A错；汽车进入线圈1时，线圈abcd中向下的磁通量增大，由楞次定律可判断，线圈abcd中的感应电流方向与线圈1反向，是逆时针，即感应电流方向为adcb，同理，汽车离开线圈1时，线圈abcd中向下的磁通量减小，线圈abcd中的感应电流方向是顺时针，即感应电流方向为abcd，B错，C对；安培力为阻力，与速度方向相反，D错。] 4．B　[若同时增大B1减小B2，则穿过圆环向里的磁通量增大，根据楞次定律，感应电流产生的磁场方向向外，由安培定则，圆环中产生的感应电流是逆时针方向，故A错误；同理可推出B正确；同时以相同的变化率增大或减小两磁场强度，圆环内磁通量不变，无感应电流产生，故C、D错误。] 5．D　[金属杆PQ突然向右运动，在运动开始的瞬间，闭合回路PQRS中磁场方向垂直纸面向里，磁通量增大，由楞次定律可判断，闭合回路PQRS中感应电流产生的磁场方向垂直纸面向外，由安培定则可判断感应电流方向为逆时针；由于闭合回路PQRS中感应电流产生的磁场方向垂直纸面向外，与原磁场方向相反，则T中磁通量减小，由楞次定律可判断，T中感应电流产生的磁场方向垂直纸面向里，由安培定则可知T中感应电流方向为顺时针，选项D对。] 考点3 典例　D　[当滑动变阻器的滑片P向下滑动时，螺线管中的电流将增大，使穿过线圈a的磁通量变大，故选项B错误；由楞次定律可知，线圈a中将产生沿逆时针方向(俯视)的感应电流，并且线圈a有缩小和远离螺线管的趋势，线圈a对水平桌面的压力FN将增大，故选项D正确，A、C错误。] 跟进训练 1．A　[当磁铁经过位置①时，穿过线框的磁通量向下且不断增加，由楞次定律可确定感应电流的磁场方向向上，阻碍磁通量的增加，根据右手螺旋定则可判断感应电流应沿abcd方向。同理可判断当磁铁经过位置②时，感应电流沿adcb方向，故A正确。] 2．B　[铝管穿过强磁铁过程中，磁通量发生变化，产生感应电流，而感应电流在磁场中所受安培力阻碍铝管的运动，也可以根据楞次定律来拒去留的特点知丙管受到的阻力最大，时间最长；而甲管是水平开槽，乙管是竖直开槽，由于感应电流是水平环形电流，所以开槽部分相当于断路，即竖直方向开槽以外的部分才有感应电流，这样乙管有效宽度最窄，感应电流最小，阻力最小，下落最快，故乙管下落时间最短。故B正确，A、C、D错误。] 3．B　[使胶木盘A由静止开始绕其轴线OO'按箭头所示方向加速转动，通过金属环B内的磁通量增大，根据楞次定律，金属环B的面积有缩小的趋势，且B有向上升的趋势，丝线受到的拉力减小，B正确。] 考点4 典例　C　[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，故选C。] 跟进训练 1．D　[由右手定则知，圆盘顺时针加速转动时，感应电流从圆心流向边缘，线圈A中产生的磁场方向向下且磁场增强；由楞次定律知，线圈B中感应电流的磁场方向向上，由右手螺旋定则知，ab棒中感应电流方向由a→b；由左手定则知，ab棒受的安培力方向向左，将向左运动，故A错误，D正确；同理可知，若圆盘顺时针减速转动时，则ab棒将向右运动，故C错误；当圆盘顺时针匀速转动时，线圈A中产生恒定的电流，那么线圈B的磁通量不变，则ab棒中没有感应电流，则将不会运动，故B错误。] 2．C　[当金属棒ab向左加速运动时，由右手定则可知，ab中的电流由a到b逐渐变大，在线圈L2上的电流向上增加，可知穿过L2的磁通量向上增加，穿过L1的磁通量向下增加，由楞次定律可知在R中会产生向下的电流；同理可判断当ab向右加速运动时，在R中会产生向上的电流；当ab向左匀速运动时，R中无电流产生；当ab向右减速运动时在R中产生向下的电流，则选项A、B、D错误，C正确。] 3．C　[由题意知探测器外环线圈产生的磁场竖直向下且增强，根据楞次定律可确定金属物中感应电流产生的磁场方向应竖直向上，用安培定则可判断金属物中的感应电流的方向，从上往下看是逆时针方向，故A、B错误；金属物发出的磁场穿过内环线圈时，会引起内环线圈产生微弱的电流，使探测器报警，故C正确；金属物发出磁场是因为金属物内有电流产生，电流周围存在磁场，是电流的磁效应现象，故D错误。故选C。] 学科网（北京）股份有限公司 $$