专题（68）电磁感应现象 楞次定律（原卷版）

2021年高考物理一轮复习考点全攻关专题（68）电磁感应现象楞次定律（原卷版）双基过关：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1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：图1(1)通过矩形abcd的磁通量为BS1cosθ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做电磁感应．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．INCLUDEPICTURE"C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\2020.2.3\\物理\\10\\左括.TIF"INETINCLUDEPICTURE"D:\\E\\吕芳\\2020\\一轮\\物理\\物理通用\\物理通用吕芳\\物理通用\\10\\左括.TIF"INETINCLUDEPICTURE"D:\\E\\吕芳\\2020\\一轮\\物理\\物理通用\\物理通用吕芳\\物理通用\\10\\左括.TIF"INETINCLUDEPICTURE"D:\\E\\吕芳\\2020\\一轮\\物理\\全国三\\最后一遍word\\左括.TIF"INETINCLUDEPICTURE"G:\\2020一轮\\物理全国Ⅲ\\全书完整的Word版文档\\左括.TIF"INET【自测1INCLUDEPICTURE"C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\2020.2.3\\物理\\10\\右括.TIF"INETINCLUDEPICTURE"D:\\E\\吕芳\\2020\\一轮\\物理\\物理通用\\物理通用吕芳\\物理通用\\10\\右括.TIF"INETINCLUDEPICTURE"D:\\E\\吕芳\\2020\\一轮\\物理\\物理通用\\物理通用吕芳\\物理通用\\10\\右括.TIF"INETINCLUDEPICTURE"D:\\E\\吕芳\\2020\\一轮\\物理\\全国三\\最后一遍word\\右括.TIF"INETINCLUDEPICTURE"G:\\2020一轮\\物理全国Ⅲ\\全书完整的Word版文档\\右括.TIF"INET】(多选)下列说法正确的是()A．闭合电路内只要有磁通量，就有感应电流产生B．穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中不一定有感应电流产生C．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D．当导体切割磁感线时，一定产生感应电动势三、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2，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．图2(2)适用情况：导线切割磁感线产生感应电流．INCLUDEPICTURE"C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\2020.2.3\\物理\\10\\左括.tif"INETINCLUDEPICTURE"D:\\E\\吕芳\\2020\\一轮\\物理\\物理通用\\物理通用吕芳\\物理通用\\10\\左括.tif"INETINCLUDEPICTURE"D:\\E\\吕芳\\2020\\一轮\\物理\\物理通用\\物理通用吕芳\\物理通用\\10\\左括.tif"INETINCLUDEPICTURE"D:\\E\\吕芳\\2020\\一轮\\物理\\全国三\\最后一遍word\\左括.tif"INETINCLUDEPICTURE"G:\\2020一轮\\物理全国Ⅲ\\全书完整的Word版文档\\左括.tif"INET【自测2INCLUDEPICTURE"C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\2020.2.3\\物理\\10\\右括.tif"INETINCLUDEPICTURE"D:\\E\\吕芳\\2020\\一轮\\物理\\物理通用\\物理通用吕芳\\物理通用\\10\\右括.tif"INETINCLUDEPICTURE"D:\\E\\吕芳\\2020\\一轮\\物理\\物理通用\\物理通用吕芳\\物理通用\\10\\右括.tif"INETINCLUDEPICTURE"D:\\E\\吕芳\\2020\\一轮\\物理\\全国三\\最后一遍word\\右括.tif"INETINCLUDEPICTURE"G:\\2020一轮\\物理全国Ⅲ\\全书完整的Word版文档\\右括.tif"INET】(2019·全国卷Ⅲ·14)楞次定律是下列哪个定律在电磁感应现象中的具体体现？()A．电阻定律 B．库仑定律C．欧姆定律 D．能量守恒定律命题热点一：电磁感应现象的理解和判断常见的产生感应电流的三种情况例1(多选)如图3甲所示，导体棒ab、cd均可在各自的导轨上无摩擦地滑动，导轨电阻不计，磁场的磁感应强度B1、B2的方向如图所示，大小随时间变化的情况如图乙所示，在0～t1时间内()图3A．若ab不动，则ab、cd中均无感应电流B．若ab不动，则ab中有恒定的感应电流，但cd中无感应电流C．若ab向右匀速运动，则ab中一定有从b到a的感应电流，cd向左运动D．若ab向左匀速运动，则ab中一定有从a到b的感应电流，cd向右运动变式1下列各图所描述的物理情境中，没有感应电流的是()变式2如图4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()图4A．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BD．ab向右运动，同时增大磁感应强度B和θ角(0°<θ<90°)命题热点二：感应电流方向的判断1．用楞次定律判断(1)楞次定律中“阻碍”的含义：(2)应用楞次定律的思路：2．用右手定则判断该方法只适用于导体切割磁感线产生的感应电流，注意三个要点：(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．例2(多选)如图5，两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()图5A．开关闭合后的瞬间，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后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动变式3(多选)(2019·湖北宜昌市元月调考)法拉第在1831年发现了“磁生电”现象．如图6，他把两个线圈绕在同一个软铁环上，线圈A和电池连接，线圈B用导线连通，导线下面平行放置一个小磁针，且导线沿南北方向放置．下列说法正确的是()图6A．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B．开关闭合的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动C．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D．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例3如图7，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()图7A．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中沿顺时针方向变式4(2019·河北张家口市上学期期末)如图8所示，金属导轨上的导体棒ab在匀强磁场中沿导轨做下列哪种运动时，线圈c中将没有感应电流产生()图8A．向右做匀速直线运动B．向左做匀加速直线运动C．向右做减速直线运动D．向右做变加速直线运动命题热点三：楞次定律推论的应用内容例证阻碍原磁通量变化——“增反减同”磁铁靠近线圈，B感与B原方向相反阻碍相对运动——“来拒去留”磁铁靠近，是斥力磁铁远离，是引力使回路面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”P、Q是光滑固定导轨，a、b是可动金属棒，磁铁下移，a、b靠近阻碍原电流的变化——“增反减同”合上S，B先亮例4(多选)(2019·湖南娄底市下学期质量检测)如图9甲所示，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中的电流i随时间t变化的规律如图乙所示，取甲图中电流方向为正方向，P所受的重力为G，桌面对P的支持力为FN，则()图9A．在t1时刻，FN>G，P有收缩的趋势B．在t2时刻，FN＝G，穿过P的磁通量不变C．在t3时刻，FN＝G，P中有感应电流D．在t4时刻，FN＞G，P有收缩的趋势变式5(2020·湖北宜昌市质检)如图10所示，一个N极朝下的条形磁铁竖直下落，恰能穿过水平放置的固定矩形导线框，则()图10A．磁铁经过位置①时，线框中感应电流沿abcd方向；经过位置②时，线框中感应电流沿adcb方向B．磁铁经过位置①时，线框中感应电流沿adcb方向；经过位置②时，线框中感应电流沿abcd方向C．磁铁经过位置①和②时，线框中感应电流都沿abcd方向D．磁铁经过位置①和②时，线框中感应电流都沿adcb方向变式6(2019·湖南衡阳市第一次联考)如图11所示是某研究性学习小组的同学设计的电梯坠落的应急安全装置，在电梯挂厢上安装永久磁铁，并在电梯的井壁上铺设线圈，这样可以在电梯突然坠落时减小对人员的伤害．关于该装置，下列说法正确的是()图11A．当电梯突然坠落时，该安全装置可使电梯停在空中B．当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时，闭合线圈A、B中的电流方向相反C．当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时，只有闭合线圈A在阻碍电梯下落D．当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时，只有闭合线圈B在阻碍电梯下落命题热点四：三定则一定律的应用安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的应用对比基本现象因果关系应用规律运动电荷、电流产生磁场因电生磁安培定则磁场对运动电荷、电流有作用力因电受力左手定则部分导体做切割磁感线运动因动生电右手定则闭合回路磁通量变化因磁生电楞次定律例5(多选)如图12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的左边有一如图所示的闭合电路，当PQ在一外力的作用下运动时，MN向右运动，则PQ所做的运动可能是()图12A．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7置于匀强磁场中的金属圆盘中央和边缘各引出一根导线，与套在铁芯上部的线圈A相连．套在铁芯下部的线圈B引出两根导线接在两根水平光滑导轨上，如图13所示．导轨上有一根金属棒ab静止处在垂直于纸面向外的匀强磁场中．下列说法正确的是()图13A．圆盘顺时针加速转动时，ab棒将向右运动B．圆盘顺时针匀速转动时，ab棒将向右运动C．圆盘顺时针减速转动时，ab棒将向右运动D．圆盘逆时针加速转动时，ab棒将向左运动课时精练：一、双基巩固练：1.(多选)如图1所示，水平面内有两条相互垂直且彼此绝缘的通电长直导线，以它们为坐标轴构成一个平面直角坐标系．四个相同的圆形闭合线圈在四个象限内完全对称放置，两直导线中的电流大小与变化情况完全相同，电流方向如图所示，当两直导线中的电流都增大时，四个线圈a、b、c、d中感应电流的情况是()图1A．线圈a中有感应电流B．线圈b中有感应电流C．线圈c中无感应电流D．线圈d中无感应电流2．(多选)(2019·四川南充市第二次适应性考试)现在人们可以利用无线充电板为手机充电，如图2所示为充电原理图，充电板接交流电源，对充电板供电，充电板内的送电线圈可产生交变磁场，从而使手机内的受电线圈产生交变电流，再经整流电路转变成直流电后对手机电池充电．若在某段时间内，磁场垂直于受电线圈平面向上穿过线圈，其磁感应强度均匀增加．下列说法正确的是()图2A．c点电势高于d点电势B．c点电势低于d点电势C．感应电流方向由c→受电线圈→dD．感应电流方向由d→受电线圈→c3.如图3所示，一圆形金属线圈放置在水平桌面上，匀强磁场垂直桌面竖直向下，过线圈上A点作切线OO′，OO′与线圈在同一平面上．在线圈以OO′为轴翻转180°的过程中，线圈中电流流向()图3A．始终为A→B→C→AB．始终为A→C→B→AC．先为A→C→B→A，再为A→B→C→AD．先为A→B→C→A，再为A→C→B→A4.(多选)如图4所示，将若干匝线圈固定在光滑绝缘杆上，另一个金属环套在杆上与线圈共轴，当合上开关时线圈中产生磁场，金属环就可被加速弹射出去．现在线圈左侧同一位置处，先后放置形状、大小相同的铜环和铝环(两环分别用横截面积相等的铜和铝导线制成)，且铝的电阻率大于铜的电阻率，闭合开关S的瞬间，下列描述正确的是()图4A．从左侧看环中感应电流沿顺时针方向B．线圈沿轴向有伸长的趋势C．铜环受到的安培力大于铝环受到的安培力D．若金属环出现断裂，不会影响其向左弹射5.如图5所示，在通电长直导线AB的一侧悬挂一可以自由摆动的闭合矩形金属线圈P，AB在线圈平面内．当发现闭合线圈向右摆动时()图5A．AB中的电流减小，用楞次定律判断得线圈中产生逆时针方向的电流B．AB中的电流不变，用楞次定律判断得线圈中产生逆时针方向的电流C．AB中的电流增大，用楞次定律判断得线圈中产生逆时针方向的电流D．AB中的电流增大，用楞次定律判断得线圈中产生顺时针方向的电流6．(多选)(2019·福建三明市期末质量检测)如图6所示，通电导线MN与单匝矩形线圈abcd共面，MN固定不动，位置靠近ab且相互绝缘．当MN中电流突然增大时，则()图6A．线圈所受安培力的合力方向向左B．线圈所受安培力的合力方向向右C．感应电流方向为abcdaD．感应电流方向为adcba7.如图7所示，线圈两端与电阻相连构成闭合回路，在线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的S极朝下．在将磁铁的S极插入线圈的过程中()图7A．通过电阻的感应电流的方向由a到b，线圈与磁铁相互排斥B．通过电阻的感应电流的方向由b到a，线圈与磁铁相互排斥C．通过电阻的感应电流的方向由a到b，线圈与磁铁相互吸引D．通过电阻的感应电流的方向由b到a，线圈与磁铁相互吸引8.如图8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FT1和FT2，重力加速度大小为g，则()图8A．FT1＞mg，FT2＞mgB．FT1＜mg，FT2＜mgC．FT1＞mg，FT2＜mgD．FT1＜mg，FT2＞mg9．(多选)如图9所示，在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中，有一质量为m、阻值为R的闭合矩形金属线框abcd，用绝缘轻质细杆悬挂在O点，并可绕O点左右摆动．金属线框从图示位置的右侧某一位置由静止释放，在摆动到左侧最高点的过程中，细杆和金属线框平面始终处于同一平面，且垂直纸面．则下列说法中正确的是()图9A．线框中感应电流的方向先是d→c→b→a→d，后是a→b→c→d→aB．线框中感应电流的方向是d→c→b→a→dC．穿过线框中的磁通量先变大后变小D．穿过线框中的磁通量先变小后变大二、综合提升练10．(多选)(2019·湖南娄底市下学期第二次模拟)如图10所示，在一固定水平放置的闭合导体圆环正上方，有一条形磁铁从静止开始下落，下落过程中始终保持竖直，起始高度为h，最后落在水平地面上．若不计空气阻力，重力加速度为g，下列说法中正确的是()图10A．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方向(俯视圆环)B．磁铁落地时的速率一定等于eq\r(2gh)C．磁铁在整个下落过程中，