高考物理总复习 12.第1讲 电磁感应现象 楞次定律

关键能力·分层突破
【跟进训练】 1．如图所示，一个金属圆环水平放置在竖直向上的匀强磁场中，若 要使圆环中产生如箭头所示方向的瞬时感应电流，下列方法可行的是 () A．使匀强磁场的磁感应强度均匀增大 B．使圆环绕水平轴ab如图转动30° C．使圆环绕水平轴cd如图转动30° D．保持圆环水平并使其绕过圆心的竖直轴转动
答案：C
【跟进训练】 4.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
答案：B
解析：闭合K的瞬间，通过闭合线圈abcd的磁通量增大，根据楞次定律，线圈 ab边向左转动，转动的方向与螺线管中的电流方向无关，选项B正确．
角度2 三定则一定律的综合应用 例4 (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．开关闭合后的瞬间，小磁针的N极朝垂直于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 垂直于纸面向里的方向 C．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向 垂直于纸面向外的方向 D．开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，小 磁针的N极朝垂直于纸面向外的方向转动
二、感应电流的方向判断 1．楞次定律 (1)内容：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．
答案：B
角度2 由右手定则判断感应电流方向 例2 ab为一金属杆，它处在如图所示的垂直于纸面向里 的匀强磁场中，可绕a点在纸面内转动；S为以a为圆心位 于纸面内的金属圆环；在杆转动过程中，杆的b端与金属 环保持良好接触；A为电流表，其一端与金属环相连，一 端与a点良好接触．当杆沿逆时针方向转动时，某时 刻ab杆的位置如图，则此时刻( ) A．有电流通过电流表，方向c→d；作用于ab的安培力向右 B．有电流通过电流表，方向c→d；作用于ab的安培力向左 C．有电流通过电流表，方向d→c；作用于ab的安培力向左 D．无电流通过电流表，作用于ab的安培力为零
答案：A
考点四 生活、科技中的电磁感应现象 电磁感应现象与生活密切相关，高考对这部分的考查更趋向于有关 现代信息和STSE问题中信息题的考查．命题背景有电磁炉、电子秤、 电磁卡、电磁焊接技术、卫星悬绳发电、磁悬浮列车等．
情境1 金属探测器 (多选)高考考生入场时，监考老师要用金属探测器对考生进行安检后才允 许其进入考场，如图所示．探测器内有通电线圈，当探测器靠近任何金属 材料物体时，都会引起探测器内线圈中电流变化，报警器就会发出警报； 靠近非金属物体时则不发出警报．关于探测器的工作原理，下列说法正确 的是( ) A．金属探测器利用的是电磁感应现象 B．金属探测器利用的是磁场对金属的吸引作用 C．金属探测器利用的是静电感应现象 D．金属探测器利用的是当探测器靠近金属物体时， 能在金属中形成涡流，进而引起线圈中电流的变化
答案：AD
答案：AD
情境2 安检门 [2022·福建厦门期末](多选)安检门是一种用于安全检查的“门”，如图所 示，“门框”内有线圈，线圈里通有交变电流，交变电流在“门”内产生 交变磁场，金属物品通过“门”时能产生涡流，涡流的磁场又反过来影响 线圈中的电流，从而引起报警．以下关于这个安检门的说法正确的是( ) A．这个安检门也能检查出毒品携带者 B．这个安检门只能检查出金属物品携带者 C．如果这个“门框”内的线圈中通上恒定 电流，也能检查出金属物品携带者 D．这个安检门工作时，既利用了电磁感应现 象，又利用了电流的磁效应
第1讲 电磁感应现象 楞次定律
必备知识·自主排查
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一、电磁感应现象 1．电磁感应现象 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____产生的现象． 2．产生感应电流的条件 (1)__闭__合____导体回路；(2)__磁_通__量___发生变化．
答案：A
2．[人教版选择性必修第二册改编]如图所示的各图所描述的物理情 境中，没有产生感应电流的是( )
答案：A
3．[2022·山东淄博统考]为探讨磁场对脑部神经组织的影响及临床医 学应用，某小组查阅资料得知：“将金属线圈放置在头部上方几厘米 处，给线圈通以上千安培、历时约几毫秒的脉冲电流，电流流经线圈 产生瞬间的高强度脉冲磁场，磁场穿过头颅对脑部特定区域产生感应 电场及感应电流，而对脑神经产生电刺激作用，其装置如图所示．”
答案：D
考点三 楞次定律的推广及三定则一定律的综合应用 角度1 楞次定律的推广应用 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
阻碍原磁通量 的 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”
例3 如图所示，在水平放置的螺线管的中央，放着一个可绕水平轴 OO′自由转动的闭合线圈abcd，轴OO′与螺线管的轴线垂直，ab边在 OO′轴的左上方，闭合K的瞬间，关于线圈的运动情况，下列说法正 确的是( )
A．不转动 B．ab边向左转动 C．ab边向右转动 D．转动的方向与螺线管中的电流方向有关
(2)适用情况：判断导线__切__割_磁__感__线___产生的感应电流方向．
【教材拓展】 [人教版选择性必修第二册P25“思考与讨论”改编]如图，用绳吊起 一个铝环．用磁体的任意一极去
1．靠近铝环时： (1)观察到的现象是铝环向右摆．( √ ) (2)穿过铝环的磁通量增加，铝环中有感应电流产生．( √ ) (3)感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁通量的变化，所以铝环向 右摆．( √ ) 2．远离铝环时： (1)观察到的现象是铝环向左摆．( √ ) (2)穿过铝环的磁通量减少，铝环中有感应电流产生．( √ ) (3)铝环中产生的感应电流的方向可以用楞次定律判断．( √ )
答案：D
6．如图所示，通电螺线管置于水平放置的光滑平行金属导轨MN和 PQ之间，ab和cd是放在导轨上的两根金属棒，它们分别静止在螺线 管的左右两侧，现使滑动变阻器的滑动触头向左滑动，则ab和cd棒的 运动情况是( )
A．ab向左运动，cd向右运动 B．ab向右运动，cd向左运动 C．ab、cd都向右运动 D．ab、cd保持静止
同学们讨论得出的下列结论正确的是( ) A．脉冲电流流经线圈，会产生高强度的磁场是电磁感应现象 B．脉冲磁场产生感应电场是电流的磁效应 C．若将脉冲电流改为恒定电流，可持续对脑神经产生电刺激作用 D．若脉冲电流最大强度不变，但缩短脉冲电流时间，则在脑部产生的感 应电场及感应电流增强
答案：D
解析：脉冲电流流经线圈，产生磁场，属于电流产生磁场，是电流的磁效应， 不是电磁感应现象，选项A错误；脉冲磁场产生感应电场是变化的磁场产生电场， 不是电流的磁效应，选项B错误；若将脉冲电流改为恒定电流，只能产生恒定磁 场，不能产生感应电场，不能对脑神经产生电刺激作用，选项C错误；若脉冲电 流最大强度不变，但是缩短脉冲电流时间，则电流变化率增大，流经线圈产生的 磁场的变化率增大，导致在脑部产生的感应电场及感应电流增强，选项D正确．
答案：AD
【跟进训练】 5.美国明尼苏达大学的研究人员发现：一种具有独特属性的新型合 金能够将内能直接转化为电能．具体而言，只要略微提高温度，这种 合金就会变成强磁性合金，从而使环绕它的线圈中产生电流，其简化 模型如图所示．A为圆柱形合金材料，B为线圈，套在圆柱形合金材料 上，线圈的半径大于合金材料的半径．现对A进行加热，则( ) A.B中将产生逆时针方向的电流 B．B中将产生顺时针方向的电流 C．B线圈有收缩的趋势 D．B线圈有扩张的趋势
考点二 判断感应电流方向的两种方法 1．判断感应电流的方法 (1)楞次定律．(2)右手定则． 2．用楞次定律判断感应电流方向的“四步法”：
角度1 由楞次定律判断感应电流方向 例1 两根互相垂直的绝缘通电长直导线放在水平面上，两个相同的 闭合圆形线圈a、b放在同一水平面上，两线圈的圆心到两导线的距离 都相等．设两直导线中的电流大小相等，方向如图所示．若两直导线 中的电流以相同的变化率均匀减小，下列说法正确的是( ) A．a中无感应电流，b中有顺时针方向的感应电流 B．a中无感应电流，b中有逆时针方向的感应电流 C.a中有顺时针方向的感应电流，b中无感应电流 D.a中有逆时针方向的感应电流，b中无感应电流
答案：BD
情境3 漏电断路器 (多选)漏电断路器是家庭电路中必不可少的一种安全保护装置，如 图为其基本原理图．电源线的火线与零线并行绕在铁芯上，当与放大 器相连的线圈有微小电流时，即刻会正确的是( ) A．当与地不绝缘的人不小心触碰到火线时，漏电断路器会即刻断 开电源 B．当与地绝缘的人不小心同时触碰到火线与零线时，漏电断路器 会即刻断开电源 C．当外接电网是恒定直流电源时，漏电断路器不能正常工作 D．在相同条件下，放大器绕在铁芯上的线圈匝数越多，则能检测 到更微小的漏电