新高考物理一轮复习学案第54讲 电磁感应现象 楞次定律（解析版）

第54讲电磁感应现象楞次定律目录复习目标网络构建考点一电磁感应现象【夯基·必备基础知识梳理】知识点1磁通量及磁通量的变化知识点2感应电流产生的条件【提升·必考题型归纳】考向1磁通量及磁通量的变化考向2感应电流产生的条件考点二探究影响感应电流方向的因素【夯基·必备基础知识梳理】知识点1实验思路知识点2实验现象【提升·必考题型归纳】考向实验原理及操作考点三楞次定律和右手定则【夯基·必备基础知识梳理】知识点1楞次定律知识点2右手定则知识点3楞次定律的推论【提升·必考题型归纳】考向1楞次定律的理解及应用考向2右手定则的应用考向3楞次定律推论的应用考点四“三定则、一定律”的综合应用【夯基·必备基础知识梳理】知识点1规律比较知识点2相互联系【提升·必考题型归纳】考向三定则、一定律”的综合应用真题感悟理解和掌握楞次定律、右手定则。能够利用楞次定律和右手定则判断感应电流的方向。考点要求考题统计考情分析（1）楞次定律（2）右手定则2023年北京卷第9题2023年海南卷第6题2023年1月浙江卷第13题高考对楞次定律和右手定则的考查形式多以选择题的形式，题目较为简单，同时，这两部分内容会在某些有关电磁感应的综合性的计算题中会有应用。考点一电磁感应现象知识点1磁通量及磁通量的变化1.磁通量的计算(1)公式：Φ＝BS。适用条件：①匀强磁场；②磁场与平面垂直。(2)若磁场与平面不垂直，应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积，Φ＝BScosθ。式中Scosθ即为平面S在垂直于磁场方向上的投影面积，也称为“有效面积”(如图所示)。2．判断磁通量是否变化的方法(1)根据公式Φ＝BSsinθ(θ为B与S间的夹角)判断。(2)根据穿过平面的磁感线的条数是否变化判断。知识点2感应电流产生的条件1．判断感应电流有无的方法3．产生感应电流的三种常见情况考向1磁通量及磁通量的变化1．如图所示，线圈平面与水平方向夹角SKIPIF1<0，线圈平面面积为S，共有n匝，空间存在区域无限大的磁场，磁感线竖直向下，磁感应强度的大小为B，设此时穿过线圈的磁通量为正，下列说法正确的是（

）

A．通过线圈的磁通量为SKIPIF1<0B．若线圈以cd为轴逆时针转过SKIPIF1<0，通过线圈的磁通量为BSC．若线圈以cd为轴顺时针转过SKIPIF1<0，通过线圈的磁通量为BSD．若线圈以cd为轴顺时针转过SKIPIF1<0，通过线圈磁通量的变化量为SKIPIF1<0【答案】B【详解】A．通过线圈的磁通量为SKIPIF1<0故A错误：B．若线圈以cd为轴逆时针转过SKIPIF1<0，线圈平面与磁场垂直，所以通过线圈的磁通量为SKIPIF1<0故B正确；C．若线圈以cd为轴顺时针转过SKIPIF1<0，线圈平面与磁场平行，通过线圈的磁通量为SKIPIF1<0故C错误；D．若线圈以cd为轴顺时针转过SKIPIF1<0，线圈平面与磁场垂直，通过线圈的磁通量为SKIPIF1<0所以通过线圈磁通量的变化量为SKIPIF1<0故D错误。故选B。考向2感应电流产生的条件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BD．ab向右运动，同时增大磁感应强度B和θ角（0°＜θ＜90°）【答案】A【详解】A．设此时回路面积为S，据题意，磁通量SKIPIF1<0，S增大，θ减小，cosθ增大，则Φ增大，A正确；B．设此时回路面积为S，据题意，磁通量SKIPIF1<0，B减小，θ减小，cosθ增大，Φ可能不变，B错误；C．设此时回路面积为S，据题意，磁通量SKIPIF1<0，S减小，B增大，Φ可能不变，C错误；D．设此时回路面积为S，据题意，磁通量SKIPIF1<0，S增大，B增大，θ增大，cosθ减小，Φ可能不变，D错误。故选A。考点二探究影响感应电流方向的因素知识点1实验思路条形磁体通过插入或拔出线圈来改变穿过螺线管的磁通量，利用电流表指针的偏转方向判断感应电流的方向。知识点2实验现象相对运动情况原磁场方向向下向下向上向上Φ的变化情况增加减少减少增加感应电流的磁场方向(线圈中)向上向下向上向下感应电流在线圈中的方向自下而上自上而下自下而上自上而下感应电流的磁场方向与原磁场方向的关系相反相同相同相反考向实验原理及操作小红用如图甲所示的装置探究“影响感应电流方向的因素”，螺线管与电流计构成闭合电路，条形磁铁N极朝下，请回答下列问题：（1）要想使电流计指针发生偏转，即有感应电流产生，小红进行了以下四种操作，其中可行的是()A．螺线管不动，磁铁静止放在螺线管中B．螺线管不动，磁铁插入或拔出螺线管C．磁铁与螺线管保持相对静止，一起匀速向上运动D．磁铁与螺线管保持相对静止，一起在水平面内做圆周运动（2）已知当电流从灵敏电流计G左端流入时，指针向左偏转。将灵敏电流计G与线圈L连接，线圈上导线绕法如图乙所示。将磁铁N极向下从线圈L上方竖直插入L时，灵敏电流计G的指针将偏转（选填“向左”、“向右”或“不”）。当条形磁铁从图中虚线位置向右远离L时，a点电势b点电势（填“高于”、“等于”或“低于”）。【答案】B向左高于【详解】（1）[1]A．螺线管不动，磁铁静止放在螺线管中，螺线管中磁通量没有发生变化，不会产生感应电流，电流计指针不会发生偏转，A错误；B．螺线管不动，磁铁插入或拔出螺线管，螺线管中磁通量发生变化，会产生感应电流，电流计指针会发生偏转，B正确；CD．磁铁与螺线管保持相对静止，一起匀速向上运动或一起在水平面内做圆周运动的过程，螺线管中磁通量没有发生变化，不会产生感应电流，电流计指针不会发生偏转，CD错误。故选B。（2）[2]将磁铁N极向下从线圈L上方竖直插入L时，螺线管中的磁场向下，磁通量增加，据楞次定律可知，灵敏电流计G的指针将向左偏转。[3]当条形磁铁从图中虚线位置向右远离L时，螺线管中磁场向上，磁通量减小，据楞次定律可知，产生的感应电流为俯视逆时针方向，a点等效为电源正极，a点电势高于b点电势。考点三楞次定律和右手定则知识点1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3.“阻碍”的含义及步骤楞次定律中“阻碍”的含义“四步法”判断感应电流方向知识点2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：导线切割磁感线产生感应电流。3.右手定则应用“三注意”： ①磁感线必须垂直穿入掌心。 ②拇指指向导体运动的方向。③四指所指的方向为感应电流方向。知识点3楞次定律的推论内容例证阻碍原磁通量变化——“增反减同”阻碍相对运动——“来拒去留”使回路面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”考向1楞次定律的理解及应用1．固定的长直导线附近有一个矩形线框，它们处于同一光滑水平面上，俯视图如图所示。导线中通有向右的电流，下列说法正确的是（）A．电流在线框所在位置处产生的磁场方向垂直于纸面向里B．若导线中电流突然减弱，线框将远离长直导线C．若线框平行长直导线向右运动，线框中将产生逆时针方向的电流D．若线框以一定的初速度远离长直导线，其受到的安培力将保持不变【答案】A【详解】A．根据安培定则可知，其电流在线框处产生的磁场方向垂直于纸面向里，故A项正确；B．根据安培定则可知，其电流在线框出产生的磁场方向垂直于纸面向里，当导线中电流突然减弱，线框中的磁通量减弱，为了阻碍磁通量的减弱，此时线圈中产生瞬时针的电流，根据左手定则可以判断出其线框左右两边所受安培力方向相反，其距离直导线的距离相同，所以安培力大小相等，即左右两边的安培力互相抵消。线框上边所受安培力向上，下边所受安培力向下，但上边因为离直导线更近，即磁感应强度更大，其安培力更大。所以线框受到的安培力的合力向上，即线框将靠近直导线，故B项错误；C．若线框平行长直导线向右运动，其穿过线框的磁通量未发生变化，所以线框中没有感应电流，故C项错误；D．根据安培定则可知，其电流在线框出产生的磁场方向垂直于纸面向里，当线框以一定的初速度远离长直导线，线框中的磁通量减弱，为了阻碍磁通量的减弱，此时线圈中产生瞬时针的电流，随着线框远离直导线，其线框所处位置的磁感应强度减弱，所以其所受的安培力减小，故D项错误。故选A。考向2右手定则的应用2．如图所示，一平行光滑金属导轨水平置于竖直向下的匀强磁场中，导轨电阻不计，与大螺线管M相接，在M螺线管内同轴放置一绝缘圆盘N，N的边缘固定着许多带负电的小球（每个小球都可视为一点电荷），且圆盘N可绕轴心在水平面内自由转动。当导体棒ab运动时，圆盘N能沿箭头方向逆时针转动，则导体棒ab的运动情况是（

）A．导体棒ab向右做匀速运动 B．导体棒ab向右做加速运动C．导体棒ab向左做加速运动 D．导体棒ab向左做减速运动【答案】BD【详解】圆盘N能沿箭头方向逆时针转动，可知感应电场的方向沿顺时针方向，则产生感应电场的磁场方向垂直纸面向里；若导体棒ab向右运动，则感应电流由b到a，M中的磁场向外，与产生感应电场的磁场方向相反，可知必然是增强的，则ab必然加速运动；若导体棒ab向左运动，则感应电流由a到b，M中的磁场向里，与产生感应电场的磁场方向相同，可知必然是减弱的，则ab必然减速运动；故选BD。考向3楞次定律推论的应用3．如图所示，用细线吊起一个铝环，将磁铁的N极沿铝环的中心轴线靠近铝环，铝环向右摆动。下列说法正确的是（）A．N极靠近铝环时，从左向右看铝环中的感应电流方向为顺时针B．铝环右摆的过程中，磁铁对铝环做的功大于铝环动能的增加量C．仅将铝环改为铁环，铁环也一定会向右摆动D．若将磁铁的S极沿铝环的中心轴线靠近铝环，铝环将会向左摆动【答案】B【详解】A．N极靠近铝环时，通过铝环的磁通量增加，根据楞次定律可知，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，从左向右看铝环中的感应电流方向为逆时针，故A错误；B．铝环右摆的过程中，铝环的动能和重力势能均增大，所以磁铁对铝环做的功大于铝环动能的增加量，故B正确；C．仅将铝环改为铁环，条形磁铁吸引铁环，所以铁环向左摆动，故C错误；D．若将磁铁的S极沿铝环的中心轴线靠近铝环，铝环将会向右摆动，故D错误。故选B。4．如图，固定的弹性金属圆环与螺线管共轴，在闭合开关S的瞬间，有关环中的感应电流I的方向（从环的右侧往左侧看）和环形变的说法正确的是（）A．顺时针方向，扩张 B．顺时针方向，收缩C．逆时针方向，扩张 D．逆时针方向，收缩【答案】C【详解】在闭合开关S的瞬间，螺线管磁场方向向左，根据楞次定律，金属圆环感应磁场方向向右，从环的右侧往左侧看，感应电流I的方向为逆时针方向，环向外扩张。故选C。考点四“三定则、一定律”的综合应用知识点1规律比较名称基本现象因果关系应用的定则或定律电流的磁效应电流、运动电荷产生磁场因电生磁安培定则安培力、洛伦兹力磁场对电流、运动电荷有作用力因电受力左手定则电磁感应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知识点2相互联系1.应用楞次定律时，一般要用到安培定则。2.研究感应电流受到的安培力，一般先用右手定则确定电流的方向，再用左手定则确定安培力的方向，有时也可以直接应用楞次定律的推论确定。考向三定则、一定律”的综合应用如图所示，水平放置的两组光滑轨道上分别放有可自由移动的金属棒PQ和MN，并且分别放置在磁感应强度为B1和B2的匀强磁场中，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．向左加速运动 B．向右加速运动C．向右减速运动 D．向右匀速运动【答案】AC【详解】根据安培定则可知，MN处于垂直纸面向里的磁场中，MN在磁场力作用下向右运动，说明MN受到的磁场力向