2024高考物理一轮复习第10章电磁感应第1讲电磁感应现象楞次定律教案

PAGEPAGE13第1讲电磁感应现象楞次定律eq\x(学问点一)磁通量1．定义：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．单位：1Wb＝1_T·m2。4．标矢性：磁通量是标量(选填“标量”或“矢量”)，但有正负。eq\x(学问点二)电磁感应现象1．电磁感应现象：当穿过闭合回路的磁通量发生变更时，电路中有电流产生，这种现象称为电磁感应现象。2．产生感应电流的条件(1)电路闭合。(2)磁通量发生变更。3．实质：磁通量发生变更时，电路中产生感应电动势，假如电路闭合，则有感应电流；假如电路不闭合，则只有感应电动势，而无感应电流。eq\x(学问点三)楞次定律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更。(2)适用范围：适用于一切回路中磁通量变更的状况。2．右手定则(1)运用方法。①让磁感线穿入右手手心。②使大拇指指向导体运动的方向。③则其余四指指向感应电流的方向。(2)适用范围：适用于部分导体切割磁感线的状况。1.(鲁科版选修3－2·P8·T3)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，则螺旋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。]2.(人教版选修3－2·P14·T6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。]3.如图所示，正方形线圈abcd位于纸面内，边长为l，匝数为n，过ab中点和cd中点的连线OO′恰好位于垂直纸面对里的匀强磁场的右边界上，磁感应强度为B，则穿过线圈的磁通量为()A.eq\f(Bl2,2) B.eq\f(nBl2,2)C．Bl2 D.nBl2A[穿过线圈的磁通量Φ＝BS＝B·eq\f(1,2)l2＝eq\f(Bl2,2)，选项A正确。]4.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中的电流突然增加时，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A[由安培定则可推断，线圈A中电流在线圈内产生的磁场向外，在线圈外产生的磁场向里，穿过线圈B的合磁通量向外。当线圈A中的电流增大时，产生的磁场增加，通过线圈B的磁通量增加，由楞次定律可知线圈B中的感应电流方向为顺时针方向，故A正确。]5．(2024·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详细体现()A．电阻定阻 B.库仑定律C．欧姆定律 D.能量守恒定律D[楞次定律中的“阻碍”作用，是能量守恒定律在电磁感应现象中的详细体现，在克服这种“阻碍”的过程中，其他形式的能转化为电能，选项D正确。]考点一电磁感应现象的理解和推断1．常见的产生感应电流的三种状况2．推断是否产生感应电流的流程(1)确定探讨的回路。(2)弄清晰回路内的磁场分布，并确定穿过该回路的磁通量Φ。(3)Φ不变→无感应电流Φ变更→eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(不闭合，无感应电流，但有感应电动势,回路闭合，有感应电流))(2024·江苏无锡期末)有人依据条形磁铁的磁场分布状况用塑料制作了一个模具，模具的侧边界刚好与该条形磁铁的磁感线重合，如图所示．另取一个松软的弹性导体线圈套在模具上方某位置，线圈贴着模具上下移动的过程中，下列说法正确的是(地磁场很弱，可以忽视)()A．线圈切割磁感线，线圈中产生感应电流B．线圈紧密套在模具上移动过程中，线圈中没有感应电流产生C．由于线圈所在处的磁场是不匀称的，故而不能推断线圈中是否有感应电流产生D．若线圈平面放置不水平，则移动过程中会产生感应电流B[本题考查电磁感应现象．依据题述可知，模具的侧边界刚好与该条形磁铁的磁感线重合，松软的弹性导体线圈套在模具上方某位置，线圈贴着模具上下移动的过程中，线圈中磁通量不变，所以线圈紧密套在模具上移动的过程中线圈中没有感应电流产生，选项B正确，A、C、D错误。]1．下列图中能产生感应电流的是()B[依据产生感应电流的条件可知，A中，电路没闭合，无感应电流；B中，电路闭合，且垂直磁感线的回路面积增大，即闭合电路的磁通量增大，有感应电流；C中，穿过闭合线圈的磁通量相互抵消，合磁通量恒为零，无感应电流；D中，闭合回路的磁通量不发生变更，无感应电流，故选项B正确。]2．(2024·北京海淀期末)(多选)如图所示，将带铁芯的线圈A通过滑动变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端连接到灵敏电流计上，把线圈A放进线圈B的里面。下面几种状况，灵敏电流计指针可能有偏转的是()A．闭合开关瞬间B．开关闭合且电路稳定后C．开关闭合，拔出线圈A的过程D．开关闭合，将滑动变阻器的滑片P向左滑动的过程ACD[感应电流产生的条件是闭合回路中通过线圈的磁通量发生变更，闭合开关瞬间有磁通量变更，有感应电流，A正确；开关闭合且电路稳定后，电流不再发生变更，通过线圈B的磁通量无变更，无感应电流，B错误；拔出线圈A，则通过线圈B的磁通量减小，有感应电流，C正确；滑片P滑动，滑动变阻器接入电路的电阻发生变更，电流发生变更，线圈A产生的磁场发生变更，则通过线圈B的磁通量发生变更，有感应电流，D正确。]考点二楞次定律的理解与应用eq\x(考法①)感应电流方向的推断1．应用楞次定律推断感应电流方向的“四步法”2．楞次定律中“阻碍”的含义(2024·全国卷Ⅲ·15)如图，在方向垂直于纸面对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，在运动起先的瞬间，关于感应电流的方向，下列说法正确的是()A．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D[金属杆PQ突然向右运动，在运动起先的瞬间，闭合回路PQRS中磁场方向垂直纸面对里，磁通量增大，由楞次定律可推断，闭合回路PQRS中感应电流产生的磁场垂直纸面对外，由安培定则可推断感应电流方向为逆时针；由于闭合回路PQRS中感应电流产生的磁场方向垂直纸面对外，与原磁场方向相反，则T中磁通量减小，由楞次定律可推断，T中感应电流产生的磁场方向垂直纸面对里，由安培定则可知T中感应电流方向为顺时针，选项D正确。]eq\x(考法②)利用楞次定律的推论速解电磁感应问题楞次定律中“阻碍”的含义可以推广为感应电流的“效果”总是阻碍产生感应电流的缘由，可由以下三种方式呈现。内容例证阻碍原磁通量变更——“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”(2024·河南郑州联考)(多选)如图甲所示，螺线管内有一平行于轴线的磁场，规定图中箭头所示方向为磁感应强度B的正方向，螺线管与U形导线框cdef相连，导线框cdef内有一半径很小的金属圆环L，圆环面积为S，圆环与导线框cdef在同一平面内，当螺线管内的磁感应强度随时间按图乙所示规律变更时，下列说法中正确的是()A．在t1时刻，金属圆环L内的磁通量最大，最大值Φm＝B0SB．在t2时刻，金属圆环L内的磁通量最大C．在t1～t2时间内，金属圆环L有扩张的趋势D．在t1～t2时间内，金属圆环L内有顺时针方向的感应电流BD[本题考查电磁感应和楞次定律。在t1时刻，螺线管内磁感应强度最大，但其变更率为0，则导线框内感应电流为零，金属圆环L内的磁通量为零，选项A错误；在t2时刻，螺线管内磁感应强度变更率最大，则导线框内感应电流最大，金属圆环L内的磁通量最大，选项B正确；在t1～t2时间内，螺线管内磁感应强度变更率变大，则导线框内感应电流变大，磁场增加，依据楞次定律可知，金属圆环L有收缩的趋势，选项C错误；由楞次定律可知，在t1～t2时间内，导线框cdef内产生逆时针方向感应电流，感应电流渐渐增大，金属圆环L内磁通量增大，则金属圆环L内有顺时针方向的感应电流，选项D正确。]3．如图所示，在水平放置的螺线管的中心，放着一个可绕水平轴OO′自由转动的闭合线圈abcd，轴OO′与螺线管的轴线垂直，ab边在OO′轴的左上方，闭合K的瞬间，关于线圈的运动状况，下列说法正确的是()A．不转动B．ab边向左转动C．ab边向右转动D．转动的方向与螺线管中的电流方向有关B[闭合K的瞬间，通过闭合线圈abcd的磁通量增大，依据楞次定律，线圈ab边向左转动，转动的方向与螺线管中的电流方向无关，选项B正确。]4.(2024·北京西城区期末)如图所示，弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁．假如在磁铁下端的水平桌面上放一个固定的闭合线圈，并使磁铁上下振动。磁铁在向下运动的过程中，下列说法正确的是()A．线圈给磁铁的磁场力始终向上B．线圈给磁铁的磁场力先向上再向下C．线圈给磁铁的磁场力始终向下D．线圈给磁铁的磁场力先向下再向上A[本题考查楞次定律在受力问题中的应用。依据楞次定律的“来拒去留”可知，磁铁向闭合线圈靠近，线圈给磁铁的磁场力始终向上，选项A正确。]5．(2024·广西柳州模拟)MN、GH为光滑的水平平行金属导轨，ab、cd为跨在导轨上的两根金属杆，匀强磁场垂直穿过MN、GH所在的平面，如图所示，则()A．若固定ab，使cd向右滑动，则abdc回路有电流，电流方向由a到b到d到cB．若ad、cd以相同的速度一起向右滑动，则abdc回路有电流，电流方向由c到d到b到aC．若ab向左、cd向右同时运动，则abdc回路电流为0D．若ab、cd都向右运动，且两棒速度vcd>vab，则abdc回路有电流，电流方向由c到d到b到aD[若固定ab，使cd向右滑动，由右手定则知应产生顺时针方向的电流，故A错。若ab、cd同向运动且速度大小相同，ab、cd所围的面积不变，磁通量不变，不产生感应电流，故B错。若ab向左、cd向右同时运动，则abdc回路中有顺时针方向的电流，故C错。若ab、cd都向右运动，且vcd>vab，则ab、cd所围的面积发生变更，磁通量也发生变更，故由楞次定律可推断出产生由c到d到b到a的电流，故D正确。]考点三三定则肯定律的综合应用1．“三定则”“肯定律”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、电流有力的作用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的变更楞次定律2.“三个定则”和“一个定律”的因果关系(1)因电而生磁(I→B)→安培定则；(2)因动而生电(v、B→I安)→右手定则；(3)因电而受力(I、B→F安)→左手定则；(4)因磁而生电(S、B→I安)→楞次定律。3．相互联系(1)应用楞次定律时，一般要用到安培定则。(2)探讨感应电流受到的安培力，一般先用右手定则确定电流方向，再用左手定则确定安培力的方向，有时也可以干脆应用楞次定律的推论确定。(多选)如图所示，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()A．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BC[MN向右运动，说明MN受到向右的安培力，因为ab在MN处的磁场垂直纸面对里左手定则,MN中的感应电流方向为M→N安培定则,L1中感应电流的磁场方向向上楞次定律,eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(L2中磁场方向向上减弱,L2中磁场方向向下增加))。若L2中磁场方向向上减弱安培定则,PQ中电流方向为Q→P且减小右手定则,向右减速运动；若L2中磁场方向向下增加安培定则,PQ中电流方向为P→Q且增大右手定则,向左加速运动。]6．如图所示，Ⅰ和Ⅱ是一对异名磁极，ab为放在其间的金属棒。ab和cd用导线连成一个闭合回路。当ab棒向左运动时，cd导线受到向下的磁场力。则有()A．由此可知d点电势高于c点电势B．由此可知Ⅰ是S极C．由此可知Ⅰ是N极D．当ab棒向左运动时，ab导线受到向左的磁场力B[由左手定则可知，cd棒受到的安培力向下，所以cd棒中电流方向是由c指向d，所以c点的电势高于d点的电势，故A错误；结合A的分析可知，ab中的电流由b流向a，ab棒向左运动时，由右手定则可知，ab棒所处位置磁场方向竖直向上，则Ⅰ是S极，Ⅱ是N极，故B正确，C错误；当ab棒向左运动时，依据楞次定律可知ab导线受到向右的磁场力，故D错误。]7.如图所示，金属导轨间的磁场方向垂直于纸面对里，当与导轨接触良好的导线MN在导轨上向右加速滑动时，正对电磁铁A的圆形金属环B中()A．有感应电流，且B被A吸引B．无感应电流C．可能有，也可能没有感应电流D．有感应电流，且B被A排斥D[MN向右加速滑动，依据右手定则，MN中的电流方向从N→M，且大小在渐渐变大，依据安培定则知，电磁铁A的左端为N极，且磁场渐渐增加，依据楞次定律知，B环中的感应电流产生的内部磁场方向向右，B被A排斥。故选项D正确。]科学看法与责任系列④——电磁感应中的STSE问题电磁感应现象与生活亲密相关，高考对这部分的考查更趋向于有关现代气息和STSE问题中信息题的考查。命题背景有电磁炉、电子秤、电磁卡、电磁焊接术、卫星悬绳发电、磁悬浮列车等。(2024·全国卷Ⅰ·18)扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上的形貌。为了有效隔离外界振动对STM的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小振动，如图所示。无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是()A[底盘上的紫铜薄板出现扰动时，其扰动方向不确定，在选项C这种状况下，紫铜薄板出现上下或左右扰动时，穿过薄板的磁通量难以变更，不能发生电磁感应现象，没有阻尼效应；在选项B、D这两种状况下，紫铜薄板出现上下扰动时，也没有发生电磁阻尼现象；选项A这种状况下，不管紫铜薄板出现上下或左右扰动时，都发生电磁感应现象，产生电磁阻尼效应，选项A正确。](2024·广东惠州调研)(多选)目前无线电力传输技术已经比较成熟，如图所示为一种非接触式电源供应系统。这种系统基于电磁感应原理可无线传输电力，两个感应线圈可以放置在左右相邻或上下相对的位置。利用这一原理，可以对手机进行无线充电。下列说法正确的是()A．若A线圈中输入电流，B线圈中就会产生感应电动势B．只有A线圈中输入变更的电流，B线圈中才会产生感应电动势C．A中电流越大，B中感应电动势越大D．A中电流变更越快，B中感应电动势越大BD[依据法拉第电磁感应定律，只有A线圈中输入变更的电流，B线圈中才会产生感应电动势，若A线圈中输入恒定电流，B线圈中不会产生感应电动势，选项A错误，B正确；依据法拉第电磁感应定律，A线圈中电流变更越快，B线圈中感应电动势越大，A线圈中的电流越大，B中感应电动势不肯定越大，选项D正确，C错误。](2024·广东江门调研)如图所示为游乐场中过山车的“磁力刹车装置”。在过山车两侧安装铜片，停车区的轨道两侧安装强力磁铁，当过山车进入停车区时，铜片与强力磁铁的相互作用使过山车能很快地停下，下列说法中错误的是()A．过山车进入停车区时其动能转化成电能B．过山车进入停车区的过程中两侧的铜片中会产生感应电流C．把铜片换成有机玻璃片，也能达到相同的刹车效果D．过山车进入停车区的过程中铜片受到的安培力使过山车减速C[本题考查对磁力刹车原理的理解。磁力刹车制动器是由一个或两个磁力很强的磁铁长条组成，当金属片(通常是铜或铜铝合金)切割磁感线时，会在金属内部产生涡流，这将生成一个磁场来抗拒运动．由此产生的制动力是与速度成正比的．金属片在磁场中移动，同时产生电能。C选项中玻璃片不是金属，达不到同样的刹车效果，故C错误。](2024·北京昌平区质检)随着电动汽车的大量普及，汽车无线充电受到越来越多的关注．无线充电简洁便利，不需手动操作，没有线缆拖拽，大大提高了用户体验，将受电线圈安装在汽车的底盘上，将供电线圈安装在地面上，如图所示．当电动汽车行驶到供电线圈装置上时，受电线圈即可“接受”到供电线圈的电流，从而对蓄电池进行充电。关于无线充电，下列说法正确的是()A．无线充电技术与变压器的工作原理相同B．为了爱护受电线圈不受损坏，可在车底加装一个金属护板C．只有将供电线圈接到直流电源上，才能对蓄电池进行充电D．当受电线圈没有对准供电线圈(二者没有完全重合)时，将不能进行无线充电A[本题借助无线充电为背景考查电磁感应问题。无线充电技术与变压器都是利用电磁感应原理，故A正确；加装的金属护板会产生涡流，涡流会产生热量，且可能会熔化