第一讲-电磁感应现象楞次定律(原卷版)

第一讲电磁感应现象楞次定律知识梳理一、磁通量1．概念：在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，面积为S，我们把B与S的乘积叫作穿过这个面积的磁通量。2．公式：Φ＝BS。3．公式的适用条件(1)匀强磁场。(2)S为垂直磁场的有效面积。4．磁通量是标量(选填“标量”或“矢量”)。5．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，闭合导体回路中就产生感应电流。这种利用磁场产生电流的现象叫作电磁感应。2．产生电磁感应现象的条件穿过闭合电路的磁通量发生变化或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。三、感应电流方向的判定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。2．右手定则(1)内容：如图，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。(2)适用情况：导线切割磁感线产生感应电流。考点一、电磁感应现象判断是否产生感应电流的方法①确定所研究回路；②看Φ是否变化；③回路是否闭合；②③同时满足可产生感应电流。例1、用图中三套实验装置探究感应电流产生的条件，下列选项中能产生感应电流的操作是()A．甲图中，使导体棒AB顺着磁感线方向运动，且保持穿过ABCD的磁感线条数不变B．乙图中，使条形磁体匀速穿过线圈C．丙图中，开关S保持闭合，A、B螺线管相对静止一起竖直向上运动D．丙图中，开关S保持闭合，使小螺线管A在大螺线管B中保持不动例2、(多选)如图所示，矩形闭合线圈abcd竖直放置，OO′是它的对称轴，通电直导线AB与OO′平行。若要在线圈中产生感应电流，可行的做法是()A．AB中电流I逐渐增大B．AB中电流I先增大后减小C．以AB为轴，线圈绕AB顺时针转90°(俯视)D．线圈绕OO′轴逆时针转动90°(俯视)课堂随练训练1、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(0<θ<90°)．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角训练2、如图所示为感应式发电机，a、b、c、d是空间四个可用电刷与铜盘边缘接触的点，O1、O2是铜盘轴线导线的接线端，M、N是电流表的接线端，现在将铜盘转动，能观察到感应电流的是()A．将电流表的接线端M、N分别连接a、c位置B．将电流表的接线端M、N分别连接O1、a位置C．将电流表的接线端M、N分别连接O1、O2位置D．将电流表的接线端M、N分别连接c、d位置考点二、感应电流方向的判定例1、如图所示，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()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中沿顺时针方向例2、(2020·江苏卷，3)如图所示，两匀强磁场的磁感应强度B1和B2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B1减小B2B．同时减小B1增大B2C．同时以相同的变化率增大B1和B2D．同时以相同的变化率减小B1和B2课堂随练训练1、(2021·上海市嘉定区高三一模)磁单极子自1932年被狄拉克提出以来，科学家们一直都在努力寻找其存在的确凿证据。如果一个只有S极的磁单极子从上向下穿过如图所示的闭合超导线圈，则从上向下看，这个线圈中将出现()A．先逆时针后顺时针的感应电流B．先顺时针后逆时针的感应电流C．逆时针方向的持续流动的感应电流D．顺时针方向的持续流动的感应电流训练2、(2021·浙江杭州市教学质检)如图所示，无限长通电直导线与右侧的矩形导线圈ABCD在同一平面内，线圈的AB边与直导线平行。现用外力使线圈向直导线靠近且始终保持AB边与直导线平行，在AB边靠近直导线的过程中，下列说法正确的是()A．线圈内产生的感应电流方向是ADCBAB．直导线对AB边和CD边的安培力等大反向C．直导线对AD边和BC边的安培力等大反向D．在线圈ABCD内部的区域的磁场方向为垂直线圈所在平面向外考点三、楞次定律推论的应用楞次定律中“阻碍”的含义可以推广为：感应电流的效果总是阻碍引起感应电流的原因。列表说明如下：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”通过导体远离或靠近来阻碍原磁通量的变化——“增离减靠”i增大，B远离Ai减小，B靠近A“三个定则”“一个定律”的比较名称用途选用原则安培定则判断电流产生的磁场(方向)分布因电生磁左手定则判断通电导线、运动电荷所受磁场力的方向因电受力右手定则判断导体切割磁感线产生的感应电流方向或电源正负极因动生电楞次定律判断因回路磁通量改变而产生的感应电流方向因磁通量变化生电例1、(多选)如图是某电磁冲击钻的原理图，若突然发现钻头M向右运动，则可能是()A．开关S闭合瞬间B．开关S由闭合到断开的瞬间C．开关S已经是闭合的，滑动变阻器滑片P向左迅速滑动D．开关S已经是闭合的，滑动变阻器滑片P向右迅速滑动例2、如图所示，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，铜制线圈c中将有感应电流产生且被螺线管吸引()A．向右做匀速运动 B．向左做减速运动C．向右做减速运动 D．向右做加速运动课堂随练训练1、(2020·全国卷Ⅲ·14)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S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M端或N端，圆环都向左运动B．拨至M端或N端，圆环都向右运动C．拨至M端时圆环向左运动，拨至N端时向右运动D．拨至M端时圆环向右运动，拨至N端时向左运动训练2、(多选)(2022·桂林、崇左联合调研)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和固定不动的金属棒MN，线圈L1、L2绕在同一个铁芯上，PQ棒所在区域有垂直于轨道平面向下的匀强磁场，当PQ在外力的作用下运动时，MN中有从M到N的电流，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．向左减速运动同步训练1、下列图中能产生感应电流的是()2、如图，圆环形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路，若将滑动变阻器的滑片P向下滑动，下列说法正确的是()A．线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流B．穿过线圈a的磁通量变小C．线圈a有收缩的趋势 D．线圈a对水平桌面的压力FN将减小3、(多选)用如图所示装置探究感应电流产生的条件，线圈A通过滑动变阻器和开关S1连接到电源上，线圈B通过开关S2连到电流表上，把线圈A装在线圈B的里面．下列说法中正确的是()A．该装置用于探究线圈B中感应电流产生的条件B．S2处于闭合状态，在S1闭合瞬间，电流表的指针会发生偏转C．S1处于闭合状态，在S2闭合瞬间，电流表的指针会发生偏转D．两开关均处于闭合状态，电路稳定后匀速移动滑动变阻器的滑片，电流表的指针会发生偏转4、(多选)两根相互平行的固定金属导轨水平放置于如图所示的匀强磁场中，与导轨上接触良好的导体棒AB和CD可以在导轨上自由滑动．当AB在外力F作用下向右运动时，下列说法中正确的是()A．导体棒CD内有电流通过，方向是D→CB．导体棒CD内有电流通过，方向是C→DC．磁场对导体棒CD的作用力向左D．磁场对导体棒AB的作用力向左5、(2021·宁夏吴忠市联考)如图所示，绕水平轴可以匀速转动的矩形线圈放置于匀强磁场中，磁场之外有一绕在水平放置陶瓷棒上的导线通过滑环与矩形线圈相连，陶瓷棒的右侧吊着一个金属圆环，圆环初始时静止。现在让矩形线圈从图示位置开始匀速转动90°，可观察到()A．若线圈顺时针转动，圆环向左摆动；线圈逆时针转动，圆环向右摆动B．若线圈逆时针转动，圆环向左摆动；线圈顺时针转动，圆环向右摆动C．无论线圈顺时针转动还是逆时针转动，圆环都向右摆动D．无论线圈顺时针转动还是逆时针转动，圆环都向左摆动6、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()A．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7、(多选)如图所示装置中，cd杆原来静止。当ab杆做如下哪些运动时，cd杆将向右移动()A．向右匀速运动 B．向右加速运动C．向左加速运动 D．向左减速运动8、(多选)(2018·全国卷Ⅲ)如图(a)，在同一平面内固定有一长直导线PQ和一导线框R，R在PQ的右侧。导线PQ中通有正弦交流电i，i的变化如图(b)所示，规定从Q到P为电流正方向。导线框R中的感应电动势()A．在t＝eq\f(T,4)时为零B．在t＝eq\f(T,2)时改变方向C．在t＝eq\f(T,2)时最大，且沿顺时针方向D．在t＝T时最大，且沿顺时针方向9、(多选)如图甲所示，螺线管内有平行于轴线的外加磁场，以图中箭头所示方向为其正方向。螺线管与导线框abcd相连，导线框内有一闭合小金属圆环，圆环与导线框在同一平面内。当螺线管内的磁感应强度B随时间t按图乙所示规律变化时()A．在0～t1时间内，环有收缩趋势B．在t1～t2时间内，环有扩张趋势C．在t1～t2时间内，环内有逆时针方向的感应电流D．在t2～t3时间内，环内有逆时针方向的感应电流10、(2022·上海师大附中学考)在“研究磁通量变化时感应电流的方向”的实验中：(1)某同学用通电螺线管代替条形磁铁进行如下实验操作：A．将灵敏电流计直接与电池两极相连，检测灵敏电流计指针偏转方向与电流流向的关系；B．按图接好电路；C．把原线圈放入副线圈中，接通、断开开关观察并记录灵敏电流计指针偏转方向；D．归纳出感应电流的方向与磁通量变化的关系。其中错误之处是____________________________、____________________________。(2)已知一灵敏电流计，当电流从正接线柱流入时，指针向正接线柱一侧偏转，现把它与线圈串联接成如图所示的电路，条形磁铁的磁极、运动方向及灵敏电流计的正负接线柱和指针偏转方向均如图所示，试画出螺线管上导线的绕向。11、在“研究磁通量变化时感应电流的方向”实验中，实物电路连接如图：(1)实物图中有一个元件接错了回路，请指出并改正：______________________________________________。(2)为了方便探究感应电流方向的规律，实