届物理一轮复习教学案-电磁感应现象-楞次定律
电磁感应现象楞次定律
一.考点整理基本概念
1.磁通量: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,即φ=.磁通
量单位是,用Ｗb表示,1 Wb =Ｔ·ｍ２.公式的适用条件:①磁场；②磁感线的方向与平面，即B S.
2.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.
⑴产生感应电流的条件:穿过电路的磁通量发生.特例：闭合电路的一部分导体在磁
场内做切割磁感线运动.
⑵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,而无．
３．楞次定律:感应电流的磁场总是要引起感应电流的磁通量的．右手定则:拇指、掌心、四指在内,让右手大拇与其他余
四指,让磁感线穿过手心，拇指指向方向,其余四指指向感应电流
方向,如图所示.
二．思考与练习思维启动
１.如图所示，在条形磁铁外套有Ａ、Ｂ两个大小不同的圆环，穿过A环的磁通量φA与穿过B环的磁通量φB相比较
（)
A.φA>φB B．φA ＜φB C.φA =φB D.不能确定
2．如图所示，一个矩形线框从匀强磁场的上方自由落下,进入匀强磁场中,然后再从磁场中穿出．已知匀强磁场区域的宽度L大于线框的高度h，下列说法正确的
是
( ）
Ａ.线框只在进入和穿出磁场的过程中，才有感应电流产生
B．线框从进入到穿出磁场的整个过程中，都有感应电流产生
C.线框在进入和穿出磁场的过程中，都是机械能转化成电能
D.整个线框都在磁场中运动时,机械能转化成电能
３．如图所示,甲是闭合铜线框，乙是有缺口的铜线框,丙是闭合的
塑料线框,它们的正下方都放置一薄强磁铁,现将甲、乙、丙拿
至相同高度H处同时释放（各线框下落过程中不翻转）,则以
下说法正确的是
（)
A.三者同时落地
B.甲、乙同时落地，丙后落地
C.甲、丙同时落地,乙后落地
三．考点分类探讨典型问题
〖考点1〗电磁感应现象是否发生的判断
【例1】如图所示，一通电螺线管b放在闭合金属线圈ａ内,螺线管的中心轴线恰和线圈的一条直径ＭN重合.要使线圈a中产生感应电流,可采用的方法有(）Ａ.使通电螺线管中的电流发生变化
B．使螺线管绕垂直于线圈平面且过线圈圆心的轴转动
C.使线圈a以MＮ为轴转动
D．使线圈绕垂直于MＮ的直径转动【变式跟踪1】如图所示，绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和电键组成闭合回路，在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环A,下列各种情况中铜环A中没有感应电流的是（)
Ａ．线圈中通以恒定的电流B．通电时,使滑动变阻器的滑片Ｐ匀速移动
C.通电时，使滑动变阻器的滑片P加速移动
D.将电键突然断开的瞬间
〖考点2〗楞次定律的理解及应用
【例２】某实验小组用如图所示的实验装置来验证楞次定律．当条形磁铁自上而下穿过固定的线圈时,通过电流计的感应电流方向是
(）
A.ａ→G →b B．先a →Ｇ→ｂ,后ｂ→Ｇ→a
C.b→G→ａD．先ｂ→Ｇ→a，后a→G →ｂ
【变式跟踪2】如图所示，通电螺线管左侧和内部分别静止吊一导体环a和b,当
滑动变阻器R的滑动触头c向左滑动时
( ）
A．a向左摆，b向右摆Ｂ．a向右摆,b向左摆
C．a向左摆,b不动 D.a向右摆，b不动
〖考点3〗楞次定律、右手定则、左手定则、安培定则的综合应用
【例3】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P
Ｑ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
【变式跟踪３】如图所示,导轨间的磁场方向垂直于纸面向里,当导线MＮ在导轨
上向右加速滑动时,正对电磁铁A的圆形金属环B中( )
A.有感应电流,且B被A吸引Ｂ．无感应电流
D.有感应电流,且B被A排斥
四.考题再练高考试题
1.【２0１2·江苏】某同学设计的家庭电路保护装置如图所示，铁芯左
侧线圈Ｌ１由火线和零线并行绕成．当右侧线圈Ｌ2中产生电流时,
电流经放大器放大后,使电磁铁吸起铁质开关K，从而切断家庭电
路.仅考虑L１在铁芯中产生的磁场,下列说法正确的有( ）
A．家庭电路正常工作时,Ｌ2中的磁通量为零
B.家庭电路中使用的电器增多时，L2中的磁通量不变
C.家庭电路发生短路时,开关K将被电磁铁吸起
D．地面上的人接触火线发生触电时,开关K将被电磁铁吸起
【预测1】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,如图连接．在开关闭合、线圈A放在线圈B
中的情况下,某同学发现当他将滑动变阻器的滑动端P向左
加速滑动时，电流计指针向右偏转．由此可以推断
（）
A．线圈A向上移动或滑动变阻器的滑动端P向右加速滑
动，都能引起电流计指针向左偏转
B．线圈A中铁芯向上拔出或断开开关，都能引起电流计指针向右偏转
C.滑动变阻器的滑动端P匀速向左或匀速向右滑动,都能使电流计指针静止在中央
D．因为线圈A、线圈Ｂ的绕线方向未知，故无法判断电流计指针偏转的方向
２．【2012·北京】物理课上,老师做了一个奇妙的“跳环实验”．如图，她
把一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来后，将一金属套环置于线圈Ｌ上,且使铁芯穿过套环．闭合开关S的瞬间,套环立刻跳起．某同学另找来器材再探究此实验.他连接好电路，经重复试验，线圈上的套环均未动．对比老师演示的实验，下列四个选项中，导致套环未动的原因可能是（)
A.线圈接在了直流电源上B．电源电压过高
C.所选线圈的匝数过多Ｄ．所用套环的材料与老师的不同
【预测2】如图所示,在一固定水平放置的闭合导体圆环上方，有一条形磁铁，从离地面高h处，由静止开始下落,最后落在水平地面上.磁铁下落过程中始终保持竖直方
向，并从圆环中心穿过圆环，而不与圆环接触．若不计空气阻力,重力加速度为ｇ,
下列说法中正确的是
（）
A．在磁铁下落的整个过程中,圆环中的感应电流方向先逆时针后顺时针（从上向
下看圆环)
B．磁铁在整个下落过程中,所受线圈对它的作用力先竖直向上后竖直向下
Ｃ．磁铁在整个下落过程中，它的机械能不变
＼ｒ(2ｇh）
五.课堂演练自我提升
1．现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及
电键如图所示连接．下列说法中正确的是（）
A．电键闭合后,线圈Ａ插入或拔出都会引起电流计指针偏转
B.线圈Ａ插入线圈B中后,电键闭合和断开的瞬间电流计指针均
不会偏转
C．电键闭合后,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.电键闭合后，只有滑动变阻器的滑片Ｐ加速滑动，电流计指针才能偏转
2．如图所示，一个金属薄圆盘水平放置在竖直向上的匀强磁场中,下列做法中能使圆盘中产生感应电流的是
()
A.圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动
B.圆盘以某一水平直径为轴匀速转动
C.圆盘在磁场中向右匀速平移
D.匀强磁场均匀增加
３．如图所示，通有恒定电流的导线MN与闭合金属框共面，第一次将金属框由
Ⅰ平移到Ⅱ，第二次将金属框绕ｃd边翻转到Ⅱ，设先后两次通过金属框的磁
通量变化大小分别为Δφ1和Δφ2,则
（）
Ａ.Δφ１> Δφ２,两次运动中线框中均有沿aｄｃｂａ方向电流出现
B．Δφ1= Δφ２,两次运动中线框中均有沿abｃｄａ方向电流出现
C．Δφ１< Δφ2,两次运动中线框中均有沿adｃba方向电流出现
D．Δφ1 <Δφ2,两次运动中线框中均有沿abcｄa方向电流出现
４．如图所示，一根条形磁铁从左向右靠近闭合金属环的过程中,环中的感应电流(自左向右看)
（）
A.沿顺时针方向B．先沿顺时针方向后沿逆时针方向
C.沿逆时针方向Ｄ．先沿逆时针方向后沿顺时针方向
5.如图所示,一质量为m的条形磁铁用细线悬挂在天花板上，细线从一水平金属圆环中
穿过．现将环从位置Ⅰ释放,环经过磁铁到达位置Ⅱ．设环经过磁铁上端和下端附
近时细线的张力分别为Ｔ1和Ｔ2，重力加速度大小为g，则（)
Ａ.T1 ＞mg,T２>mg B.T１ C．T1 ＞ｍg，T2 < ｍg D．T１< mg,Ｔ2 ＞mg ６.1931年，英国物理学家狄拉克从理论上预言：存在只有一个磁极的粒子,即“磁单极子”.１98２年，美国物理学家卡布莱设计了一个寻找磁单极子的实验.他设想：如果一个只有Ｎ极的磁单极子从上向下穿过如图所示的超导线圈，那么，从上向下看这个线圈中将出现( ） A．先是逆时针方向，然后是顺时针方向的感应电流 B．先是顺时针方向,然后是逆时针方向的感应电流 C．顺时针方向的持续流动的感应电流 D．逆时针方向的持续流动的感应电流. 7．北半球地磁场的竖直分量向下．如下图所示,在北京某中学实验室的水平桌 面上,放置边长为L的正方形闭合导体线圈aｂcd,线圈的ａb边沿南北方向， ad边沿东西方向．下列说法中正确的是（） A．若使线圈向东平动,则b点的电势比a点的电势低 B．若使线圈向北平动，则ａ点的电势比ｂ点的电势低 C.若以ab为轴将线圈向上翻转,则线圈中感应电流方向为a→b→c→d→ａ D．若以ab为轴将线圈向上翻转，则线圈中感应电流方向为a→d→ｃ→ｂ→ａ 8.如图所示，虚线aｂcd为矩形匀强磁场区域,磁场方向竖直向下，圆形闭合金 属线框以一定的速度沿光滑绝缘水平面向磁场区域运动．如右图所示给出 的是圆形闭合金属线框的四个可能到达的位置,则圆形闭合金属线框的速度 可能为零的位置是 9．如图a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中通有变化电流i,电流随时间 变化的规律如图b所示,Ｐ所受的重力为Ｇ,桌面对Ｐ的支 持力为N,则在下列时刻（） A．t1时刻N>G,Ｐ有收缩的趋势 Ｂ.t2时刻N＝G，此时穿过Ｐ的磁通量最大 C．ｔ3时刻N=Ｇ,此时P中无感应电流 D.t4时刻N 10.如图为一种早期发电机原理示意图,该发电机由固定的圆形线圈和一对 用铁芯连接的圆柱形磁铁构成,两磁极相对于线圈平面对称,在磁极绕转 轴匀速转动过程中，磁极中心在线圈平面上的投影沿圆弧XＯY运动（O 是线圈中心）,则()? A.从Ｘ到O,电流由Ｅ经Ｇ流向F，先增大再减小 B．从X到O,电流由Ｆ经G流向E，先减小再增大 C．从O到Y，电流由F经Ｇ流向E,先减小再增大 D.从Ｏ到Y，电流由Ｅ经Ｇ流向F ,先增大再减小 11．如图所示，通过水平绝缘传送带输送完全相同的 铜线圈，线圈均与传送带以相同的速度匀速运动. 为了检测出个别未闭合的不合格线圈,让传送带通 过一固定匀强磁场区域,磁场方向垂直于传送带, 线圈进入磁场前等距离排列，根据穿过磁场后线 圈间的距离,就能够检测出不合格线圈，通过观察图形,判断下列说法正确的是（） A．若线圈闭合，进入磁场时,线圈相对传送带向后滑动 B．若线圈不闭合,进入磁场时,线圈相对传送带向后滑动 C．从图中可以看出，第2个线圈是不合格线圈 Ｄ．从图中可以看出,第3个线圈是不合格线圈 １２.如图所示，在匀强磁场中放有平行铜导轨，它与大线圈Ｍ相连接，要使小导线圈Ｎ获得顺时针方向的感应电流,则放在导轨上的裸金属棒aｂ的运动情况是(两线圈共面放置）（） A.向右匀速运动 B．向左加速运动 C.向右减速运动 D．向右加速运动 参考答案: 一.考点整理基本概念 1．ＢS韦伯 1 匀强垂直⊥ ２.闭合变化电动势感应电流 3．阻碍变化同一平面垂直导体运动 二.思考与练习思维启动 １．A；磁通量φ = φ内–φ外．对A、B两环,φ内相同;而对于φ外，Ｂ的大于A的,所以φA＞φB，故正确答案为Ａ. 2.ＡC;产生感应电流的条件是穿过闭合回路的磁通量发生变化,线框全部在磁场中时，磁通量不变，不产生 感应电流，故选项B、D错误．线框进入和穿出磁场的过程中磁通量发生变化，产生了感应电流，故选项A正确.在产生感应电流的过程中线框消耗了机械能,故选项C正确. 3.D；甲是铜线框,在下落过程中产生感应电流，所受的安培力阻碍它的下落,故所需的时间长;乙没有闭合 回路，丙是塑料线框，故都不会产生感应电流,它们做自由落体运动，故Ｄ正确. 三.考点分类探讨典型问题 例1 Ｄ；题中图示位置无论螺线管中的电流怎样发生变化，均无磁感线穿过线圈平面，磁通量始终为零,故无感应电流产生，选项Ａ错误.若螺线管绕垂直于线圈平面且过线圈圆心的轴转动，穿过线圈的磁通量始终为零,故无感应电流产生,选项B错误.若线圈a以MN为轴转动，穿过线圈的磁通量始终为零，故无感应电流产生，选项Ｃ错误．若线圈绕垂直于MＮ的直径转动,穿过线圈的磁通量会发生变化,故有感应电流产生,选项D正确． 变式１A；当线圈中通恒定电流时，产生的磁场为稳恒磁场，通过铜环Ａ的磁通量不发生变化,不会产生感应电流． 例2 D；①确定原磁场的方向:条形磁铁在穿入线圈的过程中，磁场方向向下.②明确回路中磁通量的变化情况:线圈中向下的磁通量增加．③由楞次定律的“增反减同”可知:线圈中感应电流产生的磁场方向向上.④应用右手定则可以判断感应电流的方向为逆时针(俯视)即：b→G→a．同理可以判断:条形磁铁穿出线圈的过程中，向下的磁通量减小,由楞次定律可得线圈中将产生顺时针方向的感应电流(俯视)，电流从a→Ｇ→ｂ. 变式2 Ｃ;当滑动变阻器Ｒ的滑动触头c向左滑动时,电路中的电流变大,螺线管产生的磁场逐渐增强,穿过a 的磁通量变大,根据楞次定律可知，a向左摆动；b处于螺线管内部,其周围的磁场为匀强磁场，方向水平向左,圆环中虽然也产生感应电流，但根据左手定则可判断出，安培力与b在同一个平面内，产生的效果是使圆环面积缩小，并不使其摆动,所以Ｃ项正确. 例3 BＣ 变式3 D;ＭＮ向右加速滑动，根据右手定则，MN中的电流方向从N→M,且大小在逐渐变大，根据安培定则知,电磁铁A的左端为N极,且磁场强度逐渐增强，根据楞次定律知,Ｂ环中的感应电流产生的内部磁场方向向右，Ｂ被A排斥．故D正确． 四.考题再练高考试题1.AＢD；电路正常或短路时，火线和零线中通过的电流大小相等、方向相反,故L1中火线与零线中电流 产生的磁场相抵消,铁芯中的磁通量为零,L2中无感应电流产生,电磁铁中也就无电流，开关K不会被吸起．由上述分析可知,A、B项正确，C项错误．当地面上的人接触火线发生触电时,火线与零线中的电流大小不再相等,则L2中产生感应电流,电磁铁也就能把开关K吸起，即D正确． 预测1 B;电流计指针是否发生偏转取决于穿过线圈B的磁通量是否发生变化，而电流计中指针的偏转方向取决于穿过线圈B的磁通量是变大还是变小．由题意知当P向左滑动时，线圈A中的电流变小,导致穿过线圈Ｂ的磁通量减小，电流计中指针向右偏转．依此推理，若穿过线圈B的磁通量增大时，电流计指针向左偏转．线圈A上移时，线圈A中线芯向上拔出或断开开关,穿过线圈B的磁通量减小,指针向右偏，A错、Ｂ对;P匀速向左滑动时穿过线圈B的磁通量减小，指针向右偏转，Ｐ匀速右滑时穿过线圈B的磁通量增大，指针向左偏转，故C错. 2.D；开关闭合的瞬间,电流迅速增大,线圈产生的磁场由0开始迅速增大，穿过套环的磁通量增加,为阻 碍磁通量的增加，金属套环产生感应电流，并向着使磁通量减少的方向运动，故会立刻跳起，若选用非金属材质的套环，则套环中不会产生感应电流,不会受磁场力的作用,当然也不会跳起,D正确．预测2 A；当条形磁铁靠近圆环时,穿过圆环的磁通量增加，根据楞次定律可判断圆环中感应电流的方向为逆时针,当条形磁铁远离圆环时,穿过圆环的磁通量减小,根据楞次定律可判断圆环中感应电流的方向为顺时针，A正确;根据楞次定律的推论“来拒去留”原则，可判断磁铁在整个下落过程中，所受圆环对它的作用力始终竖直向上，Ｂ错误；磁铁在整个下落过程中,由于受到磁场力的作用，磁铁的机械能不守恒，Ｃ错误;若磁铁从高度ｈ处做自由落体运动,其落地时的速度为v = 2gh，但磁铁穿过圆环的过程中要产生一部分电热,根据能量守恒定律可知，其落地速度一定小于错误!，Ｄ错误． 五．课堂演练自我提升 1.Ａ;电键闭合后，线圈Ａ插入或拔出都会引起穿过线圈B的磁通量发生变化,从而电流计指针偏转,选项 A正确；线圈Ａ插入线圈Ｂ中后，电键闭合和断开的瞬间,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；电键闭合后,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的电流发生变化，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． 2．BＤ；只有当圆盘中的磁通量发生变化时,圆盘中才产生感应电流，当圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动或圆盘在磁场中向右匀速平移时，圆盘中的磁通量不发生变化，不能产生感应电流,A、Ｃ错误； 当圆盘以某一水平直径为轴匀速转动或匀强磁场均匀增加时，圆盘中的磁通量发生变化，圆盘中将产生感应电流,B、D正确． 3．C;设金属框在位置Ⅰ的磁通量为φⅠ,在位置Ⅱ的磁通量为φⅡ，由题可知:Δφ1 = |φⅡ–φI|,Δφ2 = | –φⅡ–φI |，所以金属框的磁通量变化大小Δφ１<Δφ2，由安培定则知两次磁通量均向里减小，所以由楞次定律知两次运动中线框中均出现沿adｃb a方向的电流，C对. 4．C；条形磁铁从左向右靠近闭合金属环的过程中，向右的磁通量一直增加,根据楞次定律，环中的感应电流(自左向右看)为逆时针方向，C对． ５.A；金属圆环从位置Ⅰ到位置Ⅱ过程中,由楞次定律知,金属圆环在磁铁上端时受安培力向上,在磁铁下端时受安培力也向上，则金属圆环对磁铁的作用力始终向下,对磁铁受力分析可知T１> mg,T2 >m ｇ，A项正确. 6．D；磁单极子从上向下穿过超导线圈时,磁通量先向下增加又向上减少，由楞次定律可知，感应磁场方向向上，由安培定则可知，感应电流方向始终为逆时针方向．超导线圈的电阻为零,因此,线圈一旦激起电流便持续流动下去． 7．Ｃ；由右手定则知，若使线圈向东平动,线圈的ab边和cｄ边切割磁感线,c(b)点电势高于d(a)点电势，故A错误；同理知B错．若以ａｂ为轴将线圈向上翻转,穿过线圈平面的磁通量将变小，由楞次定律可判断线圈中感应电流方向为ａ→ｂ→ｃ→d→a,C对,D错. 8．AD;因为线框在进、出磁场时，线框中的磁通量发生变化,产生感应电流,安培力阻碍线框运动,使线框的速度可能减为零，故A、Ｄ正确. 9.AB;t1时刻电流i增大,穿过线圈的磁通量增大，为反抗磁通量的增大,线圈有收缩的趋势，同时有远离螺 线管向下运动的趋势，N＞G,Ａ正确;t2时刻电流i不变,穿过线圈的磁通量不变，感应电流为零，Ｎ=G,B 正确;同理t3时刻N＜G，有感应电流，t４时刻N=G,P中无感应电流,Ｃ、D均错误． 10．D;在磁极绕转轴从X到O匀速转动，穿过线圈平面的磁通量向上增大,根据楞次定律可知线圈中产生顺时针方向的感应电流,电流由Ｆ经G流向E，又导线切割磁感线产生感应电动势E感=BL v,导线处的磁感应强度先增后减可知感应电动势先增加后减小，则电流先增大再减小,Ａ、B均错；在磁极绕转轴从O到Y匀速转动，穿过线圈平面的磁通量向上减小,根据楞次定律可知线圈中产生逆时针方向的感应电流，电流由E经G流向F,又导线切割磁感线产生感应电动势Ｅ感=BLｖ，导线处的磁感应强度先增后减可知感应电动势先增加后减小,则电流先增大再减小,C错、D对. 11.AD;若线圈合格,则由于电磁感应现象会向左移动一定距离，且合格线圈移动的距离相等,移动后线圈的 间距也等于移动前的间距，由图知线圈3与其他线圈间距不符，不合格． 12.BC；欲使N产生顺时针方向的感应电流,感应电流磁场垂直纸面向里,由楞次定律可知有两种情况：一 是Ｍ中有顺时针方向逐步减小的电流，使其在N中的磁场方向向里，且磁通量在减小;二是M中有逆时针方向逐渐增大的电流,使其在N中的磁场方向向外,且磁通量是在增大.因此对前者应使ａb减速向右运动．对于后者，则应使aｂ加速向左运动，故应选B、C．