高考物理一轮复习考点精讲精练第23讲　电磁感应现象 楞次定律（原卷版）

第23讲电磁感应现象楞次定律1.知道电磁感应现象产生的条件2.理解磁通量及磁通量变化的含义，并能计算.3.掌握楞次定律和右手定则的应用，并能判断感应电流的方向及相关导体的运动方向．考点一电磁感应现象的判断1．磁通量(1)定义：在匀强磁场中，磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积的乘积．(2)公式：Φ＝BS.适用条件：①匀强磁场．②S为垂直磁场的有效面积．(3)磁通量是标量(填“标量”或“矢量”)．(4)磁通量的意义：①磁通量可以理解为穿过某一面积的磁感线的条数．②同一线圈平面，当它跟磁场方向垂直时，磁通量最大；当它跟磁场方向平行时，磁通量为零；当正向穿过线圈平面的磁感线条数和反向穿过的一样多时，磁通量为零．2．电磁感应现象(1)电磁感应现象：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)产生感应电流的条件：穿过闭合回路的磁通量发生变化．产生感应电动势的条件：无论回路是否闭合，只要穿过线圈平面的磁通量发生变化，线圈中就有感应电动势产生．(3)电磁感应现象中的能量转化：发生电磁感应现象时，机械能或其他形式的能转化为电能，该过程遵循能量守恒定律．（2024•房山区一模）某同学用如图所示装置探究影响感应电流方向的因素。将磁体从线圈中向上匀速抽出时，观察到灵敏电流计指针向右偏转。关于该实验，下列说法正确的是（）A．图中线圈中感应电流的磁场方向向下 B．若将磁体向上加速抽出，灵敏电流计指针将向左偏转 C．磁体放置在线圈中静止不动，灵敏电流计指针仍向右偏转 D．若将磁体的N、S极对调，并将其向下插入线圈，灵敏电流计指针仍向右偏转（多选）（2024•丰台区二模）“探究影响感应电流方向的因素”的实验示意图如图所示：灵敏电流计和线圈组成闭合回路，通过“插入”、“拔出”条形磁铁，使线圈中产生感应电流。记录实验过程中的相关信息，分析得出楞次定律。下列说法正确的是（）A．实验时必须保持磁铁运动的速率不变 B．该实验需要知道线圈的绕向 C．该实验需要记录磁铁的运动方向 D．该实验需要判断电流计指针偏转方向与通入电流方向的关系（2023秋•通州区期末）如图甲所示，某同学在研究电磁感应现象时，将一线圈两端与电流传感器相连，强磁铁从长玻璃管上端由静止下落，电流传感器记录了强磁铁穿过线圈过程中电流随时间变化的图像，t2时刻电流为0，如图乙所示。下列说法正确的是（）A．在t2时刻，穿过线圈的磁通量的变化率最大 B．在t1到t2时间内，强磁铁的加速度小于重力加速度 C．在t1到t2的时间内，强磁铁重力势能的减少量等于其动能的增加量 D．若将磁铁从更高处释放，线圈中产生的感应电流的峰值不变考点二楞次定律的应用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)适用情况：所有的电磁感应现象．2．楞次定律中“阻碍”的含义eq\x(谁阻碍谁)→eq\x(感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁场原磁场的磁通量的变化)eq\x(阻碍什么)→eq\x(阻碍的是磁通量的变化，而不是阻碍磁通量本身)eq\x(如何阻碍)→当磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反；当磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同，即“增反减同”eq\x(阻碍效果)→eq\x(阻碍并不是阻止，只是延缓了磁通量的变化，这种变化将继续进行)3．楞次定律的使用步骤（2024春•太原期中）如图所示，绝缘圆环a与金属圆环b同心共面放置，a带负电并绕中心O点顺时针转动，下列说法正确的是（）A．当a顺时针加速转动时，b产生顺时针方向电流并有扩张趋势 B．当a顺时针减速转动时，b产生逆时针方向电流并有扩张趋势 C．当a顺时针匀加速转动时，b产生逆时针方向电流并有扩张趋势 D．当a顺时针匀速转动时，b不产生电流但有收缩趋势（2024•抚顺三模）如图甲所示，固定的矩形铜线框左半部分处于垂直纸面向里的匀强磁场中，当匀强磁场的磁感应强度由B0均匀减小到0后反向增大到﹣B0，如图乙所示。关于此过程，下列说法正确的是（）A．铜线框中的自由电子先顺时针定向移动、后逆时针定向移动 B．铜线框中的自由电子始终逆时针定向移动 C．铜线框围成的面积始终有扩大的趋势 D．铜线框受到的安培力大小不变（2024•吕梁一模）如图甲所示，线圈套在长玻璃管上，线圈的两端与电流传感器（可看作理想电流表）相连。将强磁铁从长玻璃管上端由静止释放，磁铁下落过程中将穿过线圈，并与玻璃管无摩擦。实验观察到如图乙所示的感应电流随时间变化的图像，从上往下看线圈，规定顺时针方向为电流的正方向。不计空气阻力，下列判断正确的是（）A．本次实验中朝下的磁极可能是N极也可能是S极 B．t1∼t2与t2﹣t3两段时间里图线与坐标轴围成的面积一定不相等 C．磁铁下落过程减少的重力势能一定大于增加的动能 D．磁铁若从更高处释放，它在穿过线圈的过程中，当电流为零时穿过线圈的磁通量会更大考点三三定则一定律的综合应用1．三定则一定律的比较基本现象应用的定则或定律运动电荷、电流产生磁场安培定则磁场对运动电荷、电流有作用力左手定则电磁感应部分导体做切割磁感线运动右手定则闭合回路磁通量变化楞次定律2.应用技巧无论是“安培力”还是“洛伦兹力”，只要是“力”都用左手判断．“电生磁”或“磁生电”均用右手判断．（2024春•新洲区期中）如图所示，光滑绝缘水平面上存在方向竖直向下的有界（边界竖直）匀强磁场，一直径与磁场区域宽度相同的闭合金属圆形线圈在平行于水平面的拉力作用下，在水平面上沿虚线方向匀速通过磁场。下列说法正确的是（）A．线圈进磁场的过程中，线圈中的感应电流沿顺时针方向 B．该拉力的方向与线圈运动速度的方向相同 C．该拉力的方向水平向右 D．该拉力为恒力（2024•西城区一模）如图所示，水平绝缘桌面上放着一个闭合铝环。绝缘材料制成的轻弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁，磁铁位于铝环中心上方。将磁铁下端N极向下拉，在其下降一定高度时由静止释放。此后，磁铁开始运动，铝环保持静止，弹簧始终在弹性限度内，不计空气阻力。则在磁铁向下的运动过程中（）A．俯视看铝环中的电流沿顺时针方向 B．铝环对桌面的压力大于它的重力 C．磁铁运动过程中只受到两个力的作用 D．磁铁和弹簧组成的系统机械能守恒（2024•兰州模拟）“自激发电机”具有自励磁的特点，它无需外部励磁电源就能自行激励产生磁场。其原理如图所示：一金属圆盘在某一大小恒定、方向时刻沿切线方向的外力作用下，在弱的轴向磁场B中绕金属轴OO'转动，根据法拉第电磁感应定律，盘轴与盘边之间将产生感应电动势，圆盘下方螺旋形导线M端通过电刷与盘边相连，N端与盘轴相连，MN中就有感应电流产生，最终回路中的电流会达到稳定值，磁场也达到稳定值。下列说法正确的是（）A．MN中的电流方向从N→M B．圆盘转动的速度先增大后减小 C．MN中感应电流的磁场方向与原磁场方向相同 D．磁场达到稳定状态后，MN中不再产生感应电流（2024•南京开学）如图所示，水平固定的长直导线与矩形导线框abcd在同一竖直平面，导线框的ab边与导线平行，导线中通有向右的恒定电流I、现将导线框由静止释放，导线框在竖直下落过程中没有翻转。下列对导线框下落过程的分析，其中说法正确的是（）A．导线框中产生了逆时针方向的感应电流 B．导线框的面积有收缩的趋势 C．导线框下落的加速度小于重力加速度g D．若导线中的电流I方向向左，则线框所受安培力的合力方向向下（2024•雨花区校级开学）两圆环A、B置于同一水平面上，其中A为均匀带电绝缘环，B为导体环。当A以如图示的方向绕中心转动的角速度发生变化时，B中产生如图所示方向的感应电流，下列说法正确的是（）A．A可能带正电且转速减小 B．A可能带负电且转速增大 C．若A带正电B有扩张的趋势 D．若A带负电B有扩张的趋势（2024•海淀区校级开学）如图所示，在水平面上有一个U形金属框架和一条跨接其上的金属杆ab，二者构成闭合回路且处于静止状态。在框架所在的空间内存在匀强磁场（图中未画出）。下面说法正确的是（）A．若磁场方向水平向右，当磁场增强时，杆ab受安培力向上 B．若磁场方向竖直向下，当磁场减弱时，杆ab受安培力向左 C．若磁场方向竖直向上，当磁场减弱时，杆ab受安培力向左 D．若磁场方向竖直向上，当磁场增强时，杆ab受安培力向左题型1磁通量及磁通量的变化、感应电流产生的条件（2023秋•丰台区期末）如图所示的光滑平面内，在通有图示方向电流I的长直导线右侧有一矩形金属线框abcd，ad边与导线平行。调节导线中的电流大小时观察到矩形线框向右移动。下列说法正确的是（）A．线框中产生的感应电流方向为a→d→c→b→a B．导线中的电流逐渐减小 C．线框ab边所受安培力为0 D．线框bc边所受的安培力方向水平向右（2023秋•崂山区校级期末）汽车测速利用了电磁感应现象，汽车可简化为一个矩形线圈abcd，在地下的线圈分别为1、2，通上顺时针（俯视）方向电流，当汽车经过线圈时（）A．线圈1、2产生的磁场方向竖直向上 B．汽车进入线圈1过程产生感应电流方向为adcb C．汽车进入线圈2过程受到的安培力方向与速度方向相同 D．汽车离开线圈2过程产生感应电流方向为adcb（2023秋•东城区期末）将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、灵敏电流计及开关按图示连接。线圈A放在线圈B中，线圈A中插有铁芯。闭合开关前滑动变阻器的滑片P处于如图所示位置。开关闭合的瞬间，电流计指针向左偏转。下列操作中仍使电流计指针向左偏转的是（）A．将线圈A中的铁芯拔出 B．将滑片P向右移动 C．A、B保持相对静止一起移动 D．保持其它不变，仅断开开关题型2楞次定律和右手定则（2023秋•沙坪坝区校级期末）如图，A、B两环固定在可绕中点自由转动的绝缘轻杆两端，A为闭合铝环，B为闭合塑料环。用条形磁铁靠近A、B两环，下列说法正确的是（）A．N极靠近A，A被吸引 B．S极靠近A，A被排斥 C．N极靠近B，B被吸引 D．S极靠近B，B被排斥（2023秋•吉林期末）如图是学生常用的饭卡内部实物图，其由线圈和芯片组成电路。当饭卡处于感应区域时，刷卡机会激发变化的磁场，从而在饭卡内线圈中产生感应电流来驱动芯片工作。已知线圈面积为S，共n匝。某次刷卡时，线圈平面与磁场垂直，且全部处于磁场区域内，在感应时间t内，磁感应强度方向向里且由0增大到B0，此过程中（）A．通过线圈的磁通量变化量大小为nB0S B．线圈中感应电流方向为逆时针方向 C．AB边受到的安培力方向向右 D．线圈有扩张的趋势（2023秋•五华区校级期末）如图所示，在水平放置的条形磁铁的N极附近，一A个闭合线圈始终竖直向下加速运动，并始终保持水平。在位置B时N极附近的磁感线正好与线圈平面平行，A、B之间和B、C之间的距离相等，且都比较小。下列说法正确的是（）A．线圈在位置A时感应电流的方向为顺时针（俯视） B．线圈在位置C时感应电流的方向为顺时针（俯视） C．线圈在位置B时线圈中无感应电流 D．线圈在位置C时的感应电流比在位置A时的大（2023秋•沙坪坝区校级期末）如图所示，通电螺线管置于闭合金属环a的轴线上且金属环a位于通电螺线管中间位置，金属环b在螺线管右侧附近，b的环面与a的环面平行，当螺线管中电流减小时，下列说法正确的是（）A．a环有扩大的趋势 B．a环中无感应电流，不受安培力 C．b环靠近螺线管 D．b环有缩小的趋势如图，环形金属软弹簧套在条形磁铁的中央位置．若将弹簧沿半径向外拉，使其面积增大，则穿过弹簧所包围的面积的磁通量变化情况和是否产生感应电流及从左向右看时感应电流的方向是（）A．增大；有顺时针感应电流 B．减小；有逆时针感应电流 C．不变；无感应电流 D．磁通量变化情况无法确定，所以有无感应电流也无法确定如图所示，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b﹣R﹣a B．磁铁与线圈相互吸引，通过R的感应电流方向从a﹣R﹣b C．磁铁与线圈相互排斥，通过R的感应电流方向从a﹣R﹣b D．磁铁与线圈相互吸引，通过R的感应电流方向从b﹣R﹣a题型3“三定则、一定律”的综合应用（2024•西城区校级开学）如图所示，弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁，在磁铁正下方有一个固定在水平桌面上的闭合铜质线圈。将磁铁竖直向下拉至某一位置后放开，磁铁开始上下振动。下列说法正确的是（）A．磁铁振动过程中，线圈中电流的方向保持不变 B．磁铁振动过程中，线圈对桌面的压力始终大于线圈的重力 C．磁铁振动过程中，弹簧和磁铁组成系统的机械能一直减小 D．磁铁靠近线圈时，线圈有扩张的趋势（2024•重庆模拟）如图所示，光滑固定导轨m、n水平放置，两根导体棒p、q平行放于导轨上，形成一个闭合回路。当一条形磁铁从高处下落接近回路时（）A．由于回路磁通量增加，p、q将互相靠拢 B．由于回路磁通量增加，p、q将互相远离 C．由于p、q中电流方向相反，所以p、q将互相远离 D．磁铁的加速度仍为g（2023秋•北碚区校级期末）1834年，在俄国工作的物理学家楞次在分析了许多实验事实后，得到了关于感应电流方向的规律——楞次定律。在图所示的长直导线M