2021届高考物理一轮复习第10章电磁感应第1节电磁感应现象楞次定律教案(含解析)

第1节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，与磁场方向垂直的面积S与B的乘积。

2．公式：Φ＝BS。

3．适用条件：

(1)匀强磁场。

(2)S为垂直磁场的有效面积。

4．磁通量是标量(填“标量”或“矢量”)。

5．物理意义：

相当于穿过某一面积的磁感线的条数。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BS3。

(2)通过矩形a′b′cd的磁通量为BS3。

(3)通过矩形abb′a′的磁通量为0。

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．条件

(1)条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化。

(2)例如：闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线的运动。

3．实质

产生感应电动势，如果电路闭合，则有感应电流。如果电路不闭合，则只有感应电动势而无感应电流。

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：导线切割磁感线产生感应电流。

1．思考辨析(正确的画“√”，错误的画“×”)

(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。

(√)

2．(鲁科版选修3－2P8T3)如图所示，条形磁铁以速度v向螺线管靠近，下面几种说法中正确的是( )

A．螺线管中不会产生感应电流

B．螺线管中会产生感应电流

C．只有磁铁速度足够大时，螺线管中才能产生感应电流

D．只有在磁铁的磁性足够强时，螺线管中才会产生感应电流

B[当条形磁铁以速度v向螺线管靠近，穿过螺线管的磁通量增大，则螺线管中会产生感应电流，与磁铁的速度、磁铁的磁性强弱无关，故B正确。]

3．(粤教版选修3－2P12T2改编)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

D[根据“来拒去留”“同向吸引异向排斥”“近大远小”等规律可得，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。]

4.(人教版选修3－2P14T6改编)(多选)如图所示，一轻质绝缘横杆两侧各固定一金属环，横杆可绕中心点自由转动。拿一条形磁铁插向其中一个小环，后又取出插向另一个小环，看到的现象及现象分析正确的是( )

A．磁铁插向左环，横杆发生转动

B．磁铁插向右环，横杆发生转动

C．磁铁插向左环，左环中不产生感应电动势和感应电流

D．磁铁插向右环，右环中产生感应电动势和感应电流

BD[左环不闭合，磁铁插向左环时，产生感应电动势，不产生感应电流，环不受力，横杆不转动，故A、C错误；右环闭合，磁铁插向右环时，环内产生感应电流，环受到磁场的作用，横杆转动，故B、D正确。]

5.(粤教版选修3－2P13T4改编)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[答案] A

磁通量电磁感应现象

[依题组训练]

1.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r a>r b，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

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，线圈a中磁感线条数的代数和要小，故选项C正确。]

2.如图所示，一个U形金属导轨水平放置，其上放有一个金属导体棒ab，有一磁感应强度为B的匀强磁场斜向上穿过轨道平面，且与竖直方向的夹角为θ。在下列各过程中，一定能在轨道回路里产生感应电流的是( )

A．ab向右运动，同时使θ减小

B．使磁感应强度B减小，θ角同时也减小

C．ab向左运动，同时增大磁感应强度B

D．ab向右运动，同时增大磁感应强度B和θ角(0°<θ<90°)

A[设此时回路面积为S，据题意，磁通量Φ＝BS cos θ，S增大，θ减小，cos θ增大，则Φ增大，A正确；B减小，θ减小，cos θ增大，Φ可能不变，B错误；S减小，B增大，Φ可能不变，C错误；S增大，B增大，θ增大，cos θ减小，Φ可能不变，D错误。]

3．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

D[产生感应电流必须满足的条件：①电路闭合；②穿过闭合电路的磁通量要发生变化。选项A、B电路闭合，但磁通量不变，不能产生感应电流，故选项A、B不能观察到电流表的变化；选项C满足产生感应电流的条件，也能产生感应电流，但是等我们从一个房间到另一个房间后，电流表中已没有电流，故选项C也不能观察到电流表的变化；选项D满足产生感应电流的条件，能产生感应电流，可以观察到电流表的变化，所以选D。]

4.磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量，如图所示，通有恒定电流的导线MN与闭合线框共面，第一次将线框由位置1平移到位置2，第二次将线框绕cd边翻转到位置2，设