人教版高中物理选修二专题01 电磁感应现象与楞次定律-学生版辅导讲义

专题1电磁感应现象（学生版）一、目标要求目标要求重、难点磁通量重点探究产生感应电流的条件重点楞次定律难点二、知识点解析1．磁通量(1)定义：在磁感应强度为B的匀强磁场内有一垂直于磁场方向的平面，面积为S，我们把B与S的乘积叫做穿过这个面的磁通量，简称磁通，用符号Φ表示．(2)表达式：若匀强磁场的磁感线与平面垂直，如图1所示，则此时穿过平面的磁通量为；若磁感线与平面不垂直，如图2所示，则公式中的S应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积，此时穿过平面abcd的磁通量应为，即为面积在垂直于磁感线方向的投影，我们称之为“有效面积”．图图1图2(3)单位：在国际单位制中，磁通量的单位是韦伯，简称韦，符号是“”．．(4)理解：①磁通量也可以用穿过平面的磁感线条数描述．磁感应强度越大，磁感线越密，则穿过单位面积的磁感线条数越多．因此，越大、越大，穿过这个面的磁感线条数就越多，磁通量就越大．②磁通密度：根据可得，表示磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量，因此在工程技术中常把磁感应强度称为磁通密度，用“”为单位：．③在闭合电路中，公式的S指包含磁场那部分的有效面积．如图3所示，闭合电路abcd和ABCD所在平面均与匀强磁场垂直，面积分别为S1和S2，且S1>S2，但磁场区域恰好只有ABCD那么大，则穿过S1和S2的磁通量相同．中的S是指闭合回路中包含磁场的那部分有效面积S2．图图3④磁通量是标量，但有正负之分．磁通量的正、负号并不表示磁通量的方向，它的符号仅表示磁感线的贯穿方向．一般来说，如果磁感线从线圈的正面穿入，线圈的磁通量就为“＋”；磁感线从线圈的反面穿入，线圈的磁通量就为“－”．如图4所示，环a和b的面积，它们套在同一磁铁的中央．从上往下看，穿过环a、b的磁感线如图5所示，磁感线有进有出，相互抵消后，则有．由此可知，在求磁通量时要按代数和的方法求总磁通量（穿过平面的磁感线净条数）．图图4图5⑤磁通量与线圈的匝数无关．磁通量与线圈匝数无关，也就是磁通量大小不受线圈匝数的影响．同理，磁通量的变化量也不受线圈匝数的影响．所以直接用公式求Φ、ΔΦ时，不必考虑线圈匝数．2．探究感应电流的条件(1)探究：我们通过以下三组实验来探究感应电流的产生条件①如图6所示，导体AB做切割磁感线运动时，线路中有电流产生；而导体AB顺着磁感线运动时，线路中无电流产生．图6 图6图7②如图7所示，条形磁铁插入或拔出线圈时，线圈中有电流产生，但当磁铁在线圈中静止不动时，线圈中无电流产生．③将小螺线管A插入大螺线管B中不动，如图8所示，开关S接通或断开瞬间，电流表中有电流通过；若开关S一直接通，改变滑动变阻器的阻值，电流表中也有电流流过．图图8进一步分析不难看出：实验1是通过导体相对磁场运动改变磁通量；实验2是磁体运动即磁场运动改变磁通量；实验3是通过改变电流以改变磁场强弱，进而改变磁通量．故可以将产生感应电流的条件描述为“不论用什么方法，只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会产生感应电流”．(2)结论：只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会产生感应电流．3．探究感应电流的方向用条形磁铁、电流表、线圈、导线、一节干电池组装成如图所示的实验装置如图所示，在四种情况下，将实验结果填入下表：条形磁铁运动情况原磁场方向向下向下向上向上线圈中原磁通量变化增加减少增加减少电流方向（电流表内）自上而下自下而上自下而上自上而下线圈中感应电流磁场的方向向上向下向下向上原磁场与感应电流磁场方向关系相反相同相反相同磁体间的作用情况排斥吸引排斥吸引结论：当穿过线圈的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场的方向相反；当穿过线圈的磁通量减少时，感应电流的磁场与原磁场的方向相同．4．楞次定律(1)内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化．(2)理解①“阻碍”从结果看使变化过程缓慢．②“阻碍”并不是阻止磁通量的变化．③“阻碍”的是原磁通量的变化．④“阻碍”表现为既有反抗也有补偿．(3)其他表述：电磁感应所产生的效果总是要阻碍引起感应电流的导体（或磁体）间的相对运动．引起感应电流的导体（或磁体）靠近或远离的过程中都要克服电磁力做功，外力克服电磁力做功的过程就是把其他形式能转变为电能的过程．这也是楞次定律的实质．三、考查方向题型1：磁通量的计算典例一：（2020秋•会宁县期末）如图所示，矩形线圈放置在水平面内，磁场方向与水平方向成角，线圈面积为，匀强磁场的磁感应强度为，则通过线框的磁通量为A． B． C． D．题型2：磁场变化引起的感应电流典例二：（2019春•三台县校级月考）现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈、线圈、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，线圈插入或拔出都会引起电流计指针偏转 B．线圈插入线圈中，开关闭合后电流计的指针将稳定在一个不为零的刻度上 C．开关闭合后，如果匀速滑动变阻器的滑片，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加速滑动时，电流计指针才能偏转题型3：楞次定律的应用：增反减同典例三：（2020春•绵阳期末•多选）如图所示，在磁感应强度大小为、方向竖直向上的匀强磁场中，有一闭合矩形金属线框，用绝缘轻质细杆悬挂在点，并可绕点左右摆动，细杆和金属线框平面始终处于同一平面，且垂直纸面。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A．穿过线框的磁通量先变大后变小 B．穿过线框的磁通量先变小后变大 C．线框中感应电流的方向是 D．线框中感应电流的方向先是，后是题型4：楞次定律的应用：来拒去留典例四：（2020秋•河南期末）如图所示，在两相同的水平桌面之间对称放置一铝环，将一小磁铁从靠近铝环中心的正上方由静止释放，若小磁铁在下落过程中始终不翻转，在其穿过铝环的过程中，下列判断正确的是A．磁铁靠近铝环时，铝环对两桌面的总压力大于铝环重力 B．磁铁远离铝环时，铝环对两桌面的总压力小于铝环重力 C．磁铁靠近和远离铝环时，铝环均受到桌面的摩擦力 D．磁铁在下落过程中机械能先减小后增大题型5：楞次定律的应用：增缩减扩典例五：（2020秋•农安县期末•多选）如图所示，光滑固定的金属导轨、水平放置，两根导体棒、平行放置在导轨上，形成一个闭合回路，一条形磁铁从高处下落接近回路时A．、将相互靠拢 B．、将相互远离 C．磁铁的加速度仍为 D．磁铁的加速度小于

四、模拟训练一、基础练习1.如图所示，线圈平面与水平方向夹角θ=60°，磁感线竖直向下，线圈平面面积S=0.4m2，匀强磁场磁感应强度B=0.8T．把线圈以cd为轴顺时针转过120°角，则通过线圈磁通量的变化量为()A．0.16Wb B．0.32Wb C．0.48Wb D．0.64Wb2.如图1所示，虚线框内有匀强磁场，1和2为垂直磁场方向放置的两个圆环，分别用Φ1和Φ2表示穿过两环的磁通量；如图2所示，两同心圆环A和B处在同一平面内，B的半径小于A的半径．一条形磁铁的轴线与圆环平面垂直，则穿过两圆环的磁通量大小为ΦA与ΦB，则有()A．Φ1＞Φ2 ΦA＞ΦB B．Φ1=Φ2 ΦA＜ΦB C．Φ1＜Φ2 ΦA=ΦB D．无法比较3.如图所示，要使Q线圈产生图示方向的电流，可采用的方法有()A．闭合电键K后，把R的滑片右移B．闭合电键K后，把P中的铁心从左边抽出C．闭合电键K后，把Q靠近PD．无需闭合电键K，只要把Q靠近P即可4.在图所示的实验中，能在线圈中产生感应电流的情况是()A．磁铁静止在线圈上方 B．磁铁静止在线圈右侧C．磁铁静止在线圈里面 D．磁铁插入或抽出线圈的过程5.用如图所示的器材“研究电磁感应现象”．闭合开关时灵敏电流计指针向左偏转．在保持开关闭合的状态下()A．将线圈1全部放入线圈2中，然后向左较快或较慢推动滑片时，灵敏电流计指针均向左偏转，且偏转角度不同B．将线圈1全部放入线圈2中，然后向右较快或较慢推动滑片时，灵敏电流计指针均向左偏转，且偏转角度不同C．滑片置于中间位置不动，将线圈1从线圈2中的同一位置较快或较慢抽出，灵敏电流计的措针偏转方向不同，偏转角度也不同D．滑片置于中间位置不动，将线圈1从图示位置较快或较慢放入线圈2中，灵敏电流计的指针偏转方向相同，偏转角度也相同6.金属矩形线圈abcd在匀强磁场中做如图所示的运动，线圈中有感应电流的是()A．B．C．D．7.如图所示，框架面积为S，框架平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直，则穿过平面的磁通量的情况描述错误的是()A．如图所示位置时等于BSB．若使框架绕OO′转过60°角，磁通量为BSC．若从初始位置转过90°角，磁通量为零D．若从初始位置转过180°角，磁通量变化为零8.如图所示，若套在条形磁铁上的弹性金属导线圈Ⅰ突然缩小为线圈Ⅱ，则关于线圈的感应电流及其方向(从上往下看)是()A．有顺时针方向的感应电流 B．有逆时针方向的感应电流C．先逆时针后顺时针方向的感应电流 D．无感应电流9.如图所示，一水平放置的圆形通电线圈1固定，从上向下看电流方向为逆时针方向，另一较小的圆形线圈2从线圈1的正上方下落，在下落过程中两线圈平面始终保持平行且共轴，则线圈2从线圈1的正上方下落至线圈1的正下方过程中，从上往下看，线圈2中的感应电流应为()A．无感应电流B．有顺时针方向的感应电流C．先是顺时针方向，后是逆时针方向的感应电流D．先是逆时针方向，后是顺时针方向的感应电流10.如图所示，一条形磁铁N极朝下，向下靠近闭合线圈时()A．磁铁与线圈相互排斥，通过R的感应电流方向从a到bB．磁铁与线圈相互吸引，通过R的感应电流方向从a到bC．磁铁与线圈相互排斥，通过R的感应电流方向从b到aD．磁铁与线圈相互吸引，通过R的感应电流方向从b到a11.如图所示，a、b、c、d为四根相同的可视为光滑的铜棒，c、d固定在同一水平面上，a、b对称地放在c、d棒上，它们接触良好，O点为四根棒围成的矩形的几何中心，一条形磁铁从O点附近的正上方沿竖直方向向O点落下的过程中，则a、b发生的情况是()A．一定保持静止 B．一定分别远离O点C．一定分别向O点靠拢 D．无法判断A．感应电流方向先逆时针方向，后顺时针方向B．感应电流方向先顺时针方向，后逆时针方向C．安培力方向一直竖直向上D．安培力方向先竖直向上，后竖直向下13.如图所示，一线圈用细杆悬于P点，开始时细杆处于水平位置，释放后让它在匀强磁场中运动，已知线圈平面始终与纸面垂直，当线圈第一次通过位置Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ时(位置Ⅱ正好是细杆竖直位置)，线圈内的感应电流方向(顺着磁场方向看去)是()A．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ位置均是顺时针方向B．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ位置均是逆时针方向C．Ⅰ位置是顺时针方向，Ⅱ位置为零，Ⅲ位置是逆时针位置D．Ⅰ位置是逆时针方向，Ⅱ位置为零，Ⅲ位置是顺时针方向

二、提升练习1.（2020•上海）如图所示，线框的左侧放置一通有恒定电流的长直导线，线框从位置Ⅰ按照以下四种方式运动，磁通量变化的绝对值最大的是A．平移到位置Ⅱ B．以为转轴转到位置Ⅱ C．以为转轴转到位置Ⅲ D．平移到以为对称轴的位置Ⅲ2.（2020•江苏）如图所示，两匀强磁场的磁感应强度和大小相等、方向相反。金属圆环的直径与两磁场的边界重合。下列变化会在环中产生顺时针方向感应电流的是A．同时增大减小 B．同时减小增大 C．同时以相同的变化率增大和 D．同时以相同的变化率减小和3.（2020•新课标Ⅲ）如图，水平放置的圆柱形光滑玻璃棒左边绕有一线圈，右边套有一金属圆环。圆环初始时静止。将图中开关由断开状态拨至连接状态，电路接通的瞬间，可观察到A．拨至端或端，圆环都向左运动 B．拨至端或端，圆环都向右运动 C．拨至端时圆环向左运动，拨至端时向右运动 D．拨至端时圆环向右运动，拨至端时向左运动4.（2019•新课标Ⅲ）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5.（2019•上海）如图所示电路，若将滑动变阻器滑片向上移动，则、环中感应电流的方向是A．环顺时针，环顺时针 B．环顺时针，环逆时针 C．环逆时针，环顺时针 D．环逆时针，环逆时针6.（2016•上海）磁铁在线圈中心上方开始运动时，线圈中产生如图方向的感应电流，则磁铁A．向上运动 B