第12章 第1讲 电磁感应现象 楞次定律(word教师用书)-【金版新学案】2027年高考物理高三总复习大一轮复习讲义（广东专版）

该高中物理讲义围绕电磁感应现象和楞次定律高考核心考点，按磁通量概念、感应电流产生条件、方向判断方法到综合应用的逻辑层次展开，通过考点梳理、方法指导、真题训练等环节，帮助学生系统构建知识网络，突破重难点。 资料以科学思维为导向，创新提炼楞次定律“增反减同”“来拒去留”等推论模型，结合2024北京卷等真题解析，设置自测与拓展分层练习，培养学生科学推理能力，助力教师精准把控复习节奏，提升学生应考实战能力。

第1讲　电磁感应现象　楞次定律 【学习目标】　1.理解电磁感应现象，会用产生感应电流的条件判断有无感应电流产生。2.能综合应用安培定则、左手定则、楞次定律及其推论解决问题。 考点一　电磁感应现象的理解 1.磁通量 (1)概念：在磁感应强度为B的匀强磁场中，与磁场方向垂直的平面，其面积S与磁感应强度B的乘积叫作穿过这个面积的磁通量。 (2)公式：Φ＝BS，S为垂直磁场方向的投影面积。 (3)矢标性：磁通量为标量。 (4)物理意义：磁通量的大小可形象表示穿过某一面积的磁感线条数的多少。 (5)磁通量的变化：ΔΦ＝Φ2－Φ1。 2.电磁感应现象 (1)当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，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)感应电流产生的条件：穿过闭合导体回路的磁通量发生变化。 (3)实质：电磁感应现象的实质是产生感应电动势。 ①如果电路闭合，则有感应电流； ②如果电路不闭合，则只有感应电动势而无感应电流。 自测1.(多选)如图所示，矩形线圈abcd位于纸面内，面积为S，匝数为N，过ab中点和cd中点的连线OO'恰好位于垂直纸面向外的匀强磁场的右边界上，匀强磁场的磁感应强度为B。若线圈绕OO'轴从图示位置开始转动，下列说法正确的是(　　) A.此时穿过线圈的磁通量为 B.当线圈转动60°时的磁通量为 C.当线圈转动90°时的磁通量为0 D.当线圈转动180°的过程中，磁通量的变化量为0 答案：BC 解析：题图所示位置穿过线圈的磁通量为Φ1＝，A错误；当线圈转动60°时的磁通量为Φ2＝cos 60°＝，B正确；当线圈转动90°时的磁通量为0，C正确；当线圈转动180°的过程中，磁通量的变化量ΔΦ＝－－＝－BS，D错误。故选BC。 自测2.(2025·北京卷·T3)下列图示情况，金属圆环中不能产生感应电流的是(　　) A.图(a)中，圆环在匀强磁场中向左平移 B.图(b)中，圆环在匀强磁场中绕轴转动 C.图(c)中，圆环在通有恒定电流的长直导线旁向右平移 D.图(d)中，圆环向条形磁体N极平移 答案：A 解析：圆环在匀强磁场中向左平移，穿过圆环的磁通量不发生变化，金属圆环中不能产生感应电流，故A正确；圆环在匀强磁场中绕轴转动，穿过圆环的磁通量发生变化，金属圆环中能产生感应电流，故B错误；离通有恒定电流的长直导线越远，导线产生的磁感应强度越弱，圆环在通有恒定电流的长直导线旁向右平移，穿过圆环的磁通量发生变化，金属圆环中能产生感应电流，故C错误；根据条形磁体的磁场特征可知，圆环向条形磁体的N极平移，穿过圆环的磁通量发生变化，金属圆环中能产生感应电流，故D错误。 自测3.(多选)在下列各图所描述的物理情境中，能产生感应电流的是(　　) A.图甲中条形磁体插入螺线管中静止不动时 B.图乙中滑动变阻器滑片向下移动和向上移动的过程中 C.图丙中闭合开关瞬间 D.图丁中导体棒AB在磁场中上下运动时 答案：BC 解析：题图甲中条形磁体插入螺线管中静止不动时，螺线管内磁通量保持不变，无感应电流，A错误；题图乙中无论滑动变阻器滑片向上移动还是向下移动，线圈b中的电流都会变化，则线圈b产生的磁场都会变化，导致线圈a中的磁通量变化，线圈a中会产生感应电流，B正确；题图丙中闭合开关瞬间会使螺线管B的磁通量发生变化，螺线管B中会产生感应电流，C正确；题图丁中导体棒AB在磁场中上下运动时，导体棒的运动方向与磁场平行，导体棒不切割磁感线，无感应电流，D错误。故选BC。 1.判断磁通量是否变化的方法 (1)根据公式Φ＝BSsin θ(θ为B与S间的夹角)判断。 (2)根据穿过平面的磁感线的条数是否变化判断。 2.判断是否产生感应电流的流程 (1)确定研究的回路。 (2)弄清楚回路内的磁场分布，并确定穿过该回路的磁通量Φ。 (3)Φ不变→无感应电流 Φ变化→ 考点二　 感应电流方向的判断 1.楞次定律 (1)内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。 (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个平面内；让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导线运动的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向。 (2)适用情况：判断部分导体切割磁感线时感应电流的方向。 【正误辨析】 (1)感应电流的磁场总是与原磁场方向相反。(×) (2)感应电流的磁场一定阻止引起感应电流的磁场的磁通量的变化。(×) (3)使用右手定则时必须让磁感线垂直穿过掌心。(×) (4)任何感应电流方向的判断既可使用楞次定律，又可使用右手定则。(×) 1.楞次定律中“阻碍”的含义 2.判断感应电流方向的两种方法 (1)用楞次定律判断 (2)用右手定则判断 该方法适用于部分导体切割磁感线产生的感应电流。判断时注意掌心、拇指、四指的方向。 ①掌心——磁感线穿入。 ②拇指——指向导体运动的方向。 ③四指——指向感应电流的方向。 应用楞次定律判断感应电流的方向 (2024·北京卷·T6)如图所示，线圈M和线圈P绕在同一个铁芯上，下列说法正确的是(　　) A.闭合开关瞬间，线圈M和线圈P相互吸引 B.闭合开关，达到稳定后，电流表的示数为0 C.断开开关瞬间，流过电流表的电流方向由a到b D.断开开关瞬间，线圈P中感应电流的磁场方向向左 答案：B 解析：闭合开关瞬间，根据安培定则可知，线圈M中突然产生向右的磁场，根据楞次定律可知，线圈P中感应电流的磁场方向向左，因此线圈M和线圈P相互排斥，A错误；闭合开关，达到稳定后，线圈P中的磁通量不再变化，则线圈P中无感应电流，电流表示数为0，B正确；断开开关瞬间，线圈M中向右的磁场瞬间减为0，根据楞次定律可知，线圈P中感应电流的磁场方向向右，根据安培定则可知，流过电流表的电流方向由b到a，C、D错误。 【衔接教材】　(人教版选择性必修第二册P29·T1) 在图中，线圈M和线圈P绕在同一个铁芯上。 (1)当闭合开关S的一瞬间，线圈P中感应电流的方向如何？ (2)当断开开关S的一瞬间，线圈P中感应电流的方向如何？ 【衔接分析】　人教版选择性必修第二册P29·T1与2024·北京卷·T6： (1)都是通过开关的闭合、断开控制磁场变化及磁通量的变化。 (2)都考查了楞次定律的应用。 应用右手定则判断感应电流的方向 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境，ab上的感应电流方向为a→b的是(　　) 答案：A 解析：选项图A中，ab棒顺时针转动，由右手定则可知，导体ab上的感应电流方向为a→b，故A正确；选项图B中，ab棒向纸外运动，由右手定则可知，ab棒上的感应电流方向为b→a，故B错误；选项图C中，导体框向右运动，ad边切割磁感线，由右手定则可知，ab上的感应电流方向为b→a，故C错误；选项图D中，ab棒沿导轨向下运动，由右手定则可知，导体ab上的感应电流方向为b→a，故D错误。 考点三　楞次定律的推论 　　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。根据引起感应电流的情境，常见以下几种具体推论： 推论 图例说明 阻碍原磁通量变化——“增反减同” 图甲：磁体靠近，B感、B原反向，二者相斥 图乙：磁体远离，B感、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” (注意：只适用于单方向的磁通量) 图丙：P、Q是光滑固定导轨，a、b是可移动金属棒，磁体下移，回路面积减小，a、b靠近 图丁：B减小，线圈扩张 使闭合线圈远离或靠近磁体——“增离减靠” 图戊：当开关S闭合时，左环向左摆动、右环向右摆动，远离通电线圈 阻碍原电流的变化——“增反减同”(自感现象) 图己：若A、B两灯规格相同，合上S，B灯先亮，A灯逐渐变亮；再断开S，两灯逐渐熄灭 阻碍原磁通量变化——“增反减同” 如图所示，导线AB与CD平行，在闭合与断开开关S时，关于导线CD中的感应电流，下列说法正确的是(　　) A.开关闭合时，有C到D的感应电流 B.开关闭合时，有D到C的感应电流 C.开关断开时，有D到C的感应电流 D.开关断开时，无感应电流 答案：B 解析：开关闭合时，导线AB中有电流通过，其方向由A指向B，根据安培定则可知导线CD所在回路磁通量垂直纸面向外增加，由楞次定律的推论“增反减同”可得导线CD中的感应电流方向为由D指向C，故A错误，B正确；同理，开关断开时，导线AB中电流从有到无，其方向由A指向B，根据安培定则可知导线CD所在回路磁通量垂直纸面向外减小，由楞次定律的推论“增反减同”可得导线CD中的感应电流方向为由C指向D，故C、D错误。 阻碍相对运动——“来拒去留” (2026·北京海淀一模)如图所示，弹簧上端固定、下端悬挂一个磁体，在磁体正下方放置一个固定在桌面上的闭合铜质线圈。将磁体托起到某一高度后放开，磁体开始上下振动。不计空气阻力。下列说法正确的是(　　) A.磁体振动过程中，线圈始终有收缩的趋势 B.磁体振动过程中，弹簧和磁体组成系统的机械能保持不变 C.磁体远离线圈时，线圈对桌面的压力小于线圈的重力 D.磁体靠近线圈时，线圈与磁体相互吸引 答案：C 解析：根据题意可知，磁体靠近线圈时，穿过线圈的磁通量增大，线圈中产生感应电流，由楞次定律可知，线圈有收缩的趋势，线圈与磁体相互排斥，线圈对桌面的压力大于线圈的重力；磁体远离线圈时，穿过线圈的磁通量减小，线圈中产生感应电流，由楞次定律可知，线圈有扩大的趋势，线圈与磁体相互吸引，线圈对桌面的压力小于线圈的重力，整个过程中，由于线圈中产生了感应电流，即有电能产生，由能量守恒定律，可知弹簧和磁体组成系统的机械能会一直减小。故选C。 使回路面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩” (多选)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，螺线管与电源和滑动变阻器连接。现将滑动变阻器的滑片P向下滑动，下列说法正确的是(　　) A.穿过线圈a的磁通量增大 B.从上往下看，线圈a中将产生顺时针方向的感应电流 C.线圈a有收缩的趋势 D.桌面对线圈a的支持力增大 答案：ACD 解析：将滑动变阻器的滑片P向下滑动，则接入电路的阻值减小，电流增大，线圈b的磁场增强，穿过线圈a的磁通量变大，故A正确；穿过线圈a的磁通量向下增大，根据楞次定律可知，从上往下看，线圈a中将产生逆时针方向的感应电流，故B错误；穿过线圈a的磁通量向下增大，根据楞次定律的推论“增缩减扩”“来拒去留”可知，线圈a有收缩且远离线圈b的趋势，则桌面对线圈a的支持力增大，故C、D正确。 拓展变式.如图所示，两个金属圆环a与圆环b同心共面放置，而且相对位置不变，当圆环a中通有逐渐增大的顺时针方向的电流时，对于圆环b中感应电流方向、收缩与扩张趋势的判断正确的是(　　) A.顺时针方向，有收缩趋势 B.顺时针方向，有扩张趋势 C.逆时针方向，有收缩趋势 D.逆时针方向，有扩张趋势 答案：D 解析：当圆环a中通有顺时针方向的电流时，根据安培定则可知，穿过圆环b的磁通量大小为Φ＝Φ内－Φ外，方向垂直于纸面向里，当圆环a中电流逐渐增大时，Φ内、Φ外都增大，但是Φ内增大的更快，故穿过圆环b的磁通量垂直于纸面向里增大，根据楞次定律可知圆环b中感应电流方向为逆时针方向，为了阻碍磁通量的增大，圆环b有扩张的趋势。故选D。 楞次定律的推论——“增缩减扩”仅适用于磁场单方向穿过回路的情况，对于磁场从正、反两个方向同时穿过回路的情况，要具体分析，如【拓展】中情况则为“增扩减缩”，正好与之相反。 考点四　“三定则、一定律”的应用 “三定则、一定律”的比较 定则或定律 适用的现象 因果关系 安培定则 电流的磁效应——电流、运动电荷产生磁场 因电生磁 左手定则 (1)安培力——磁场对电流的作用力 (2)洛伦兹力——磁场对运动电荷的作用力 因电受力 右手定则 导体做切割磁感线运动产生的电磁感应现象 因动生电 楞次定律 闭合回路的磁通量变化产生的电磁感应现象 因磁生电 市场上某款自发电门铃开关(图甲)的原理如图乙、丙所示。在按下门铃按钮过程中，夹着永磁体的铁块向下移动，改变了与“E”形铁芯接触的位置，使得通过线圈的磁场发生改变。松开门铃按钮后，弹簧可使之复位(与a、b连接的外电路未画出)。由此可判断(　　) A.未按下按钮时，线圈a、b两点间存在电势差 B．按下按钮过程中，线圈中感应电流始终由b经线圈流向a C．按钮复位过程中，线圈中的磁通量一直减小 D．按下按钮过程与松开复位过程中，a点的电势始终高于b点 答案：B 解析：未按下按钮时，线圈中磁通量不变，因此a、b两点电势差为零，故A错误。按下按钮过程中，线圈中的磁通量先向右减小，后向左增大，根据楞次定律可知，感应电流从b通过线圈流向a，又因为线圈是电源，电源内部电流方向由负极流向正极，因此a点的电势比b点的高；按钮复位过程中，线圈中的磁通量先向左减小，后向右增大，根据楞次定律可知，感应电流从a通过线圈流向b，a点的电势比b点的低，故B正确，C、D错误。 针对练.(多选)如图所示，两个线圈绕在同一根铁芯上，其中一线圈通过开关与电源连接，另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路。将一小磁针悬挂在直导线正上方，开关未闭合时小磁针处于静止状态。下列说法正确的是(　　) A.开关闭合瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动 B.开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向 C.开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向外的方向 D.开关闭合并保持一段时间再断开的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动 答案：AD 解析：根据安培定则可知，开关闭合瞬间铁芯上产生水平向右的磁场，根据楞次定律可知，直导线上将产生由南向北的电流，根据安培定则可知，直导线上方的磁场垂直纸面向里，故小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动，A正确；开关闭合并保持一段时间后，直导线上没有感应电流，故小磁针的N极指北，B、C错误；开关闭合并保持一段时间再断开的瞬间，根据安培定则和楞次定律可知，直导线上将产生由北向南的电流，这时直导线上方的磁场垂直纸面向外，故小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动，D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $