2019年高考物理大一轮复习第10章电磁感应第1讲电磁感应现象楞次定律学案新人教版

第一讲电磁感应现象楞次定律1．磁通量(1)概念在磁感应强度为B的匀强磁场中，与磁场方向垂直的面积S与B的乘积．(2)公式Φ＝BS.(3)单位1 Wb＝1_T·m2.(4)公式的适用条件①匀强磁场；②磁感线的方向与平面垂直，即B⊥S.2．电磁感应现象(1)电磁感应现象当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，电路中有感应电流产生的现象．(2)产生感应电流的条件①条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化.②特例：闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动．(3)产生电磁感应现象的实质电磁感应现象的实质是产生感应电动势，如果回路闭合则产生感应电流；如果回路不闭合，则只有感应电动势，而无感应电流.(4)图中能产生感应电流的是________.提示：B1．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．适用情况：所有电磁感应现象．3．对楞次定律中“阻碍”的理解4．对照教材实验：如图A和B都是很轻的铅环，A是闭合的，B是断开的．试分析用磁铁的任一极去接近或远离两环时，会发生什么现象？提示：当磁铁接近或远离A环时，A环将远离或靠近磁铁，磁铁接近或远离B环时，B 环不动．5．右手定则(1)内容：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：导体切割磁感线产生感应电流．1．判断正误(1)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．( )(2)当导体切割磁感线时，一定产生感应电动势．( )(3)回路不闭合，穿过回路的磁通量变化时，也会产生“阻碍”作用．( )(4)感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁场的磁通量变化．( )(5)感应电流的方向可能与B的方向平行，但一定与v的方向垂直．( )答案：(1)√(2)√(3)×(4)√(5)×2．下列实验现象，属于电磁感应现象的是( )答案：C3．(人教版选修3－2P9第7题改编)如图所示，固定于水平面上的金属架abcd处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动．t＝0时，磁感应强度为B＝0，此时MN到达的位置恰好使MbcN构成一个边长为l的正方形．为使MN棒中不产生感应电流，从t＝0开始，磁感应强度B随时间t变化的示意图为( )答案：C4．(人教版选修3－2P7第1题改编)如图所示的匀强磁场中有一个矩形闭合导线框．在下列四种情况下，线框中会产生感应电流的是( )A．如图甲所示，保持线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中左右运动B．如图乙所示，保持线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中上下运动C．如图丙表示，线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线AB转动D．如图丁所示，线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线CD转动答案：C1．(2014·全国卷Ⅰ)在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能观察到感应电流的是( )A．将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路，然后观察电流表的变化B．在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，然后观察电流表的变化C．将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接，往线圈中插入条形磁铁后，再到相邻房间去观察电流表的变化D．绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，观察电流表的变化解析：选D 只形成闭合回路，回路中的磁通量不变化，不会产生感应电流，选项A、B、C错误；给线圈通电或断电瞬间，通过闭合回路的磁通量变化，会产生感应电流，能观察到电流表示数的变化，选项D正确．2．现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关按如图所示连接．下列说法中正确的是( )A．开关闭合后，线圈A插入或拔出线圈B都会引起电流计指针偏转B．线圈A插入线圈B中后，开关闭合和断开的瞬间电流计指针均不会偏转C．开关闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑动，会使电流计指针静止在中央零刻度D．开关闭合后，只有滑动变阻器的滑片P加速滑动，电流计指针才能偏转解析：选A 开关闭合后，线圈A插入或拔出线圈B都会引起穿过线圈B的磁通量的变化，从而使电流计指针偏转，选项A正确；线圈A插入线圈B中后，开关闭合和断开的瞬间，线圈B的磁通量会发生变化，电流计指针会偏转，选项B错误；开关闭合后，滑动变阻器的滑片P无论匀速滑动还是加速滑动，都会导致线圈A的电流变化，使线圈B的磁通量变化，电流计指针都会发生偏转，选项C、D错误.(2017·全国卷Ⅲ)如图，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中沿顺时针方向解析：选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正确．楞次定律推论的应用技巧(1)线圈(回路)中磁通量变化时，阻碍原磁通量的变化——应用“增反减同”的规律；(2)导体与磁体间有相对运动时，阻碍相对运动——应用“来拒去留”的规律；(3)当回路可以形变时，感应电流可使线圈面积有扩大或缩小的趋势——应用“增缩减扩”的规律；(4)自感现象中，感应电动势阻碍原电流的变化——应用“增反减同”的规律．(2016·上海卷)(多选)如图(a)，螺线管内有平行于轴线的外加匀强磁场，以图中箭头所示方向为其正方向．螺线管与导线框abcd相连，导线框内有一小金属圆环L，圆环与导线框在同一平面内．当螺线管内的磁感应强度B随时间按图(b)所示规律变化时( )A．在t1～t2时间内，L有收缩趋势B．在t2～t3时间内，L有扩张趋势C．在t2～t3时间内，L内有逆时针方向的感应电流D．在t3～t4时间内，L内有顺时针方向的感应电流解析：选AD 据题意，在t1～t2时间内，外加磁场磁感应强度增加且斜率在增加，则在导线框中产生沿顺时针方向增加的电流，该电流激发出增加的磁场，该磁场通过圆环，在圆环内产生感应电流，根据结论“增缩减扩”可以判定圆环有收缩趋势，故选项A正确；在t2～t3时间内，外加磁场均匀变化，在导线框中产生稳定电流，该电流激发出稳定磁场，该磁场通过圆环时，圆环中没有感应电流，故选项B、C错误；在t3～t4时间内，外加磁场向下减小，且斜率也减小，在导线框中产生沿顺时针方向减小的电流，该电流激发出向内减小的磁场，故圆环内产生顺时针方向电流，选项D正确．3．(2018·湖北襄阳联考)(多选)如图所示，线圈A、B同心置于光滑水平桌面上，线圈A中通有逐渐增大的逆时针方向的电流，则( )A．线圈B将顺时针转动起来B．线圈B中有顺时针方向的电流C．线圈B将有沿半径方向扩张的趋势D．线圈B对桌面的压力将增大解析：选BC 方法一：画出A中电流产生的磁场，由于A中电流增大，故穿过B的合磁通量垂直纸面向外且增大；由楞次定律可知B中感应电流的磁场方向垂直纸面向里，最后由安培定则可判断B中感应电流的方向是顺时针，B正确；由左手定则判断B所受安培力方向沿半径向外，有扩张的趋势，但不会转动．A错误、C正确．因安培力沿水平方向，B环对桌面的压力不变，D错误．方法二：当线圈A中通有逐渐增大的逆时针方向的电流时，穿过线圈B的磁通量竖直向上且增大，根据楞次定律，线圈B产生顺时针方向的电流；根据楞次定律的另一种表述，线圈B有扩张的趋势，阻碍磁通量的增加，故B、C正确，A错误．线圈B受到的安培力在水平方向上，线圈B对桌面的压力将不变，故D错误．4．(2017·江苏南通一模)(多选)如图所示，铝质的圆筒形管竖直立在水平桌面上，一条形磁铁从铝管的正上方由静止开始下落，然后从管内下落到水平桌面上．已知磁铁下落过程中不与管壁接触，不计空气阻力，下列判断正确的是( )A．磁铁在整个下落过程中做自由落体运动B．磁铁在管内下落过程中机械能守恒C．磁铁在管内下落过程中，铝管对桌面的压力大于铝管的重力D．磁铁在下落过程中动能的增加量小于其重力势能的减少量解析：选CD 磁铁下落过程中受到阻碍作用，故机械能不守恒，A 、B 错误；由楞次定律可知磁铁对铝管有排斥力，铝管对桌面的压力大于重力，C 正确；由动能定理知D 正确.(1)“因电而动”——用左手定则，“因动而电”——用右手定则． (2)安培定则与楞次定律的区别： “因电生磁”——用安培定则．“因磁生电”——用楞次定律(或右手定则)．(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――→左手定则MN 中的感应电流由M →N ――→安培定则L 1中感应电流的磁场方向向上――→楞次定律⎩⎪⎨⎪⎧L 2中磁场方向向上减弱L 2中磁场方向向下增强；若L 2中磁场方向向上减弱――→安培定则PQ 中电流为Q →P 且减小――→右手定则向右减速运动；若L 2中磁场方向向下增强――→安培定则PQ 中电流为P →Q 且增大――→右手定则向左加速运动．“三定则、一定律”的应用技巧2个条件：感应电流产生的条件⎩⎪⎨⎪⎧闭合回路磁通量变化2种方法：判断感应电流方向⎩⎪⎨⎪⎧楞次定律右手定则2个原则：(1)无论是“安培力”还是“洛伦兹力”，只要是“力”都用左手判断；(2)“电生磁”或“磁生电”均用右手判断.5．(多选)如图所示匚形线架ABCD 上有一根可以无摩擦滑动的导线ab ，左侧有通电导线MN ，电流方向由N 到M ，若将线框置于匀强磁场中，则( )A ．ab 边向右运动时，导线MN 与AB 边相互吸引 B ．ab 边向左运动时，导线MN 与AB 边相互吸引C ．ab 边向左运动时，导线MN 与AB 边相互排斥D ．ab 边向右运动时，导线MN 与AB 边相互排斥解析：选BD ab 边向右运动时，根据右手定则可得，ab 中的感应电流的方向从b 流向a ，AB 中的电流从A 流向B ，方向向下，与导线MN 中的电流的方向相反，所以导线MN 与AB边相互排斥，A 错误，D 正确；ab 边向左运动时，根据右手定则可得，ab 中的感应电流的方向从a 流向b ，AB 中的电流从B 流向A ，方向向上，与导线MN 中的电流的方向相同，所以导线MN 与AB 边相互吸引，故B 正确，C 错误．6．如图所示，金属棒ab 、金属导轨和螺线管组成闭合回路，金属棒ab 在匀强磁场B 中沿导轨向右运动，则( )A ．ab 棒不受安培力作用B ．ab 棒所受安培力的方向向右C ．ab 棒向右运动速度v 越大，所受安培力越大D ．螺线管产生的磁场，A 端为N 极解析：选C 金属棒ab 沿导轨向右运动时，安培力方向向左，以“阻碍”其运动，选项A 、B 错误；金属棒ab 沿导轨向右运动时，感应电动势E ＝Blv ，感应电流I ＝ER，安培力F ＝BIl ＝B 2l 2vR，可见，选项C 正确；根据右手定则可知，流过金属棒ab 的感应电流的方向是从b 流向a ，所以流过螺线管的电流方向是从A 端到达B 端，根据右手螺旋定则可知，螺线管的A 端为S 极，选项D 错误．。