《备考指南一轮 物理 》课件-第10章 第1讲

电磁感应第十章主干内容学科素养电磁感应现象1.电磁感应是高考考查的重点内容．利用楞次定律判断感应电流的产生条件和感应电流的方向，在高考中多以选择题形式出现，难度中等．以考查“物理观念”素养为主．2．电磁感应现象与磁场、电路、力学、能量以及图像问题相联系的综合问题是高考中的重点和难点，将各部分知识和规律综合考查也是高考的热点之一，高考中常以计算题形式出现，难度较大．以考查“科学思维”素养为主，同时也融入考查“物理观念”素养．磁通量法拉第电磁感应定律楞次定律自感、涡流第1讲电磁感应现象楞次定律【备考指南】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．栏目导航01知识梳理回顾03核心素养提升02要点各个击破04配套训练知识梳理回顾11．磁通量(1)定义：在磁感应强度为B的____________中，与磁场方向________的面积S和B的乘积．(2)公式：Φ＝________.(3)单位：1Wb＝________.(4)标矢性：磁通量是________，有正、负．(5)物理意义：磁通量可以理解为穿过某一面积的磁感线的条数．一电磁感应现象匀强磁场垂直B·S

1T·m2

标量2．电磁感应(1)电磁感应现象：当穿过闭合电路的________发生变化时，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________；②磁通量________．(3)电磁感应现象的实质：电路中产生______________，如果电路闭合则有感应电流产生．(4)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________．磁通量闭合变化感应电动势电能【对点小练】1．(2019年徐州模拟)下列各图所描述的物理情境中，没有感应电流的是(

)A．开关S闭合稳定后，线圈N中B．磁铁向铝环A靠近，铝环A中C．金属框从A向B运动，金属框中D．铜盘在磁场中按图示方向转动，电阻R中【答案】A【解析】开关S闭合稳定后，穿过线圈的磁通量保持不变，线圈不产生感应电流，故A符合题意．磁铁向铝环A靠近，穿过线圈的磁通量在增大，线圈产生感应电流，故B不符合题意．金属框从A向B运动，穿过线圈的磁通量时刻在变化，线圈产生感应电流，故C不符合题意．铜盘在磁场中按图示方向转动，铜盘的一部分切割磁感线，产生感应电流，故D不符合题意．1．楞次定律：感应电流的磁场总要阻碍________________________的变化．2．右手定则：伸开右手让大拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，让磁感线垂直从手心进入，并使大拇指指向导体运动方向，这时四指所指的方向就是______________的方向．二楞次定律和右手定则引起感应电流的磁通量

感应电流

3．正确区分楞次定律与右手定则的关系导体运动切割磁感线产生感应电流是磁通量发生变化引起感应电流的特例，所以判定电流方向的右手定则也是楞次定律的特例．用右手定则能判定的，一定也能用楞次定律判定，只是不少情况下，不如用右手定则判定来得简单方便．反过来，用楞次定律能判定的，未必能用右手定则判断出来．如闭合圆形导线中的磁场逐渐增强，用右手定则就难以判定感应电流的方向；相反，用楞次定律就很容易判定出来．【对点小练】2．如图所示，一个闭合导体圆环固定在水平桌面上，一根条形磁铁沿圆环的轴线运动，使圆环内产生了感应电流．下列四幅图中，产生的感应电流方向与条形磁铁的运动情况相吻合的是(

)【答案】D【解析】在磁铁S极上升过程中，穿过圆环的磁场方向向上，在磁铁远离圆环时，穿过圆环的磁通量变小，由楞次定律可知，从上向下看，圆环中的感应电流沿逆时针方向，选项A错误．在磁铁S极下落过程中，穿过圆环的磁场方向向上，在磁铁靠近圆环时，穿过圆环的磁通量变大，由楞次定律可知，从上向下看，圆环中的感应电流沿顺时针方向，选项B错误．在磁铁N极上升过程中，穿过圆环的磁场方向向下，在磁铁远离圆环时，穿过圆环的磁通量变小，由楞次定律可知，从上向下看，圆环中的感应电流沿顺时针方向，选项C错误．在磁铁N极下落过程中，穿过圆环的磁场方向向下，在磁铁靠近圆环时，穿过圆环的磁通量变大，由楞次定律可知，从上向下看，圆环中的感应电流沿逆时针方向，选项D正确．要点各个击破2要点1感应电流产生的条件1．常见的产生感应电流的三种情况2．判断电路中能否产生感应电流的一般流程例1如图所示为“跳环实验”的实验装置：将一个带较长铁芯的线圈L、开关S和直流电源用导线连接起来后，将一金属套环置于线圈L上，且使铁芯穿过套环．闭合开关S的瞬间，套环立刻沿铁芯竖直跳起一定高度，待电路稳定又落下来．某同学由此实验受到启发，设想在此实验的基础上进行改进，使套环跳起后不落下来，悬在线圈正上方，成为一个“磁悬浮环”．下列哪种方案可能实现他的设想(

)A．增大直流电源的电压 B．选用匝数更多的线圈C．把直流电源换成交流电源 D．选用质量较小的金属套环

闭合开关的瞬间，穿过套环的磁通量发生变化，套环产生感应电流，从而受到安培力，会向上跳起．【答案】C【解析】增大直流电源的电压，在套环中产生的感应电流更大，跳起更高，但还会掉下来，故A错误．选用匝数更多的线圈，在套环中产生的感应电流更大，跳起更高，但还会掉下来，故B错误．把直流电源换成交流电源，则在线圈中始终有感应电流产生，则套环总受安培力作用，这样可以使套环跳起后不会落下来，悬在线圈正上方，成为一个“磁悬浮环”，故C正确．选用质量较小的金属套环，同样在套环中产生的感应电流，只是跳起更高，但还会掉下来，故D错误．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，有一个磁感应强度为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【解析】ab向右运动，回路面积增大，θ减小，cosθ增大，由Φ＝BScosθ知，Φ增大，故A正确．同理可判断B、C、D中Φ不一定变化，不一定产生感应电流．判断能否产生电磁感应现象，关键是看回路的磁通量是否发生了变化．磁通量的变化量ΔΦ＝Φ2－Φ1，主要有下列四种形式：(θ为B与S的夹角)1．S、θ不变，B改变，这时ΔΦ＝ΔB·Ssinθ；2．B、θ不变，S改变，这时ΔΦ＝ΔS·Bsinθ；3．B、S不变，θ改变，这时ΔΦ＝BS(sinθ2－sinθ1)；4．B、S、θ中的两个或三个量变化引起磁通量变化．要点2楞次定律的理解和应用1．楞次定律中“阻碍”的含义2．楞次定律的使用步骤2如图是电磁冲击钻的原理示意图．若发现静止的钻头M突然向右运动，则可能是(

)A．开关S由断开到闭合的瞬间B．电源反向连接后开关S由闭合到断开的瞬间C．保持开关S闭合，滑动变阻器滑片P加速向右滑动D．保持开关S闭合，滑动变阻器滑片P减速向右滑动

明确冲击钻的原理，知道当穿过闭合回路的磁通量发生变化时，闭合电路中产生感应电流．由楞次定律可知，感应电流磁场总是阻碍原磁通量的变化，安培力总是阻碍磁体间的相对运动．【答案】A【解析】开关S由断开到闭合的瞬间，穿过M的磁通量变大．为阻碍磁通量变大，钻头向右运动，选项A正确．电源反向连接，开关S断开的瞬间，穿过M的磁通量减小．为阻碍磁通量的减小，钻头向左运动，选项B错误．保持开关S闭合，变阻器滑片P加速向右滑动时接入电阻增大，电流减小，穿过M的磁通量减小．为阻碍磁通量减小，钻头向左运动，选项C错误．保持开关S闭合，滑动变阻器滑片P减速向右滑动时，接入电阻增大，电流减小，穿过M的磁通量减小．为阻碍磁通量减小，钻头向左运动，选项D错误．练2

(2019届北京名校期末)如图所示，固定的水平长直导线中通有电流I，矩形线框与导线在同一竖直平面内，且一边与导线平行．线框由静止释放，在下落过程中(

)A．穿过线框的磁通量保持不变B．线框中感应电流方向保持不变C．线框所受安培力的合力为零D．线框的机械能不断增大【答案】B【解析】线框在下落过程中，所在处磁场减弱，穿过线框的磁感线的条数减小，磁通量减小，选项A错误．下落过程中，因为磁通量随线框下落而减小，根据楞次定律，感应电流的磁场与原磁场方向相同，保持不变，所以感应电流的方向不变，选项B正确．线框左右两边受到的安培力相互抵消，上边受到的安培力大于下边受到的安培力，安培力合力不为零，选项C错误．由于安培力做负功，致使机械能转化为电能，线框中产生电能，机械能减小，选项D错误．应用楞次定律判断感应电流和电动势的方向1．利用楞次定律判断的感应电流的方向也是电路中感应电动势的方向，利用右手定则判断的感应电流方向也是做切割磁感线运动的导体上感应电动势的方向．若电路为开路，可假设电路闭合，应用楞次定律或右手定则确定电路中假想电流的方向即为感应电动势的方向．2．在分析电磁感应现象中的电势高低时，一定要明确产生感应电动势的那部分电路就是电源．在电源内部，电流方向从低电势处流向高电势处．要点3楞次定律推论的灵活应用应用楞次定律定性分析电磁感应现象时，可以从楞次定律的另一种表述出发进行分析，即感应电流的效果总是要反抗产生感应电流的原因．针对具体情景，灵活利用楞次定律的以下推论来快速解题：①阻碍原磁通量的变化，即“增反减同”，如线圈转动、扩张等；②阻碍闭合回路的面积变化，即“增缩减扩”；③阻碍导体的相对运动，即“来拒去留”；④阻碍原电流的变化(自感)即“增反减同”．例3

(多选)(2020届海南七校联考)如图所示，在一竖直平面内的三条平行导线上串有两个电阻R1和R2，导体棒PQ与三条导线均接触良好，匀强磁场的方向垂直纸面向里，导体棒的电阻可忽略．若导体棒向左加速运动，则(

)A．流经R1的电流方向向上B．流经R2的电流方向向下C．流经R1的电流方向向下D．流经R2的电流方向向上【答案】AD【解析】导体棒PQ向左切割磁感线运动时，由右手定则可判断出导体棒与R1组成的回路中产生的感应电流是顺时针方向，即流经R1的电流方向向上，选项A正确；导体棒与电阻R2组成的回路中产生的感应电流是逆时针方向，即流经R2的电流方向向上，选项D正确．练3

如图，金属环A用绝缘轻绳悬挂，与长直螺线管共轴，并位于其左侧．闭合开关，电路稳定后，若变阻器的滑片P向左移动，则(

)A．金属环A向左运动，同时向外扩张B．金属环A向左运动，同时向里收缩C．金属环A向右运动，同时向外扩张D．金属环A向右运动，同时向里收缩【答案】B【解析】变阻器滑片P向左移动，电阻变小，电流变大．据楞次定律，感应电流的磁场方向与原电流磁场方向相反，故相互排斥，则金属环A将向左运动．因磁通量增大，金属环A有收缩趋势．选项A、C、D错误，B正确．感应电流的效果总是阻碍产生感应电流的原因．具体有以下几种情形：1．当回路中的磁通量发生变化时，感应电流的效果是阻碍原磁通量的变化，即“增反减同”．2．当出现引起磁通量变化的相对运动时，感应电流的效果是阻碍导体间的相对运动，即“来拒去留”．3．当闭合回路发生形变时，感应电流的效果是阻碍回路发生形变，即“增缩减扩”．4．当线圈自身的电流发生变化(自感现象)时，感应电流的效果是阻碍原来的电流发生变化，即“增反减同”．要点4右手定则、左手定则、安培定则的比较与应用“一定律、三定则”的比较名称基本现象应用的定则或定律电流的磁效应运动电荷、电流产生磁场安培定则(因电而生磁)磁场对电流的作用磁场对运动电荷、电流有作用力左手定则(因电而受力)电磁感应部分导体做切割磁感线运动右手定则(因动而生电)闭合回路磁通量变化楞次定律(因磁而生电)例4

(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的左边有一闭合电路．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

MN向右运动，说明电流从M→N，则L1中的磁场方向向上．可看出，L2中的磁场变化分两种情况：向上减小或向下增加，则可判断L2中的电流方向，而L2中的电流是由PQ运动产生的，再由右手定则判断PQ的运动性质．【答案】BC例4

(多选)(2020届江西抚州月考)如图所示，在一水平固定放置的闭合导体圆环上方一条形磁铁从离地面高h处由静止开始下落，最后落在水平地面上．磁铁下落过程中始终保持竖直方向，并从圆环中心穿过圆环而不与圆环接触．若不计空气阻力，重力加速度为g，则下列说法正确的是(

)【答案】BC1．应用楞次定律时，一般要用到安培定则来分析原来磁场的分布情况．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方向，再用左手定则确定安培力的方向，或者直接应用楞次定律的推论确定．3．“一定律、三定则”中涉及力的判断都用左手判断，涉及“电生磁”或“磁生电”的判断均用右手判断，即“左力右电”．实验*探究影响感应电流方向的因素探究方案1．按图连接电路，闭合开关，记录下G中流入电流方向与灵敏电流计G中指针偏转方向的关系.

2．记下线圈绕向，将线圈和灵敏电流计组成通路.

3．把条形磁铁N极(或S极)向下插入线圈中，并从线圈中拔出，每次记下电流计中指针偏转方向，然后根据步骤1的结论，判定出感应电流方向，从而可确定感应电流的磁场方向.4．以下面四种情况为例：根据实验结果，填写下表.表1：线圈内磁通量增加时的情况图号磁场方向感应电流的方向感应电流的磁场方向甲磁场方向向下磁通量增加逆时针向上乙磁场方向向上磁通量增加顺时针向下表2：线圈内磁通量减少时的情况图号磁场方向感应电流的方向感应电流的磁场方向丙磁场方向向下磁通量减少顺时针向下丁磁场方向向上磁通量减少逆时针向上5．结论表1说明：当线圈中磁通量增加时，感应电流的磁场方向跟磁铁的磁场方向相反.表2说明：当线圈中磁通量减少时，感应电流的磁场方向跟磁铁的磁场方向相同.6．注意(1)灵敏电流计满偏电流很小，查明电流计指针的偏转方向和电流方向的关系时，应使用一节干电池.(2)原、副线圈接入电路前应仔细观察导线绕向并画出草图.例5

(2020届桂林名校段考)在研究电磁感应的实验中，实验装置如图所示．线圈C与灵敏电流表构成闭合电路．电源、开关、带有铁芯的线圈A、滑动变阻器构成另一个独立电路．表格中的第三行已经列出了实验操作以及与此操作对应的电流表的表针偏转方向，请以此为参考，把表格填写完整．【答案】左右右实验操作电流表的表针偏向1.闭合开关S瞬间表针向____摆动2.在开关S闭合的情况下，滑动变阻器的触头向右滑动时表针向右摆动3.在开关S闭合的情况下，线圈A远离线圈C时表针向____摆动4.在开关S闭合的情况下，将线圈A中的软铁棒抽出时表针向____摆动【解析】由操作2可知，在开关S闭合的情况下，滑动变阻器的触头向右滑动时，电阻变大，电流减小，此时磁通量减小，表针向右摆动；则1.闭合开关S瞬间，磁通量增加，则表针向左摆动；3.在开关S闭合的情况下，线圈A远离线圈C时，磁通量减小，则表针向右摆动；4.在开关S闭合的情况下，将线圈A中的软铁棒抽出时，磁通量减小，则表针向右摆动．练5如图甲所示为研究电磁感应现象的实验装置．(1)将图甲中所缺的导线补接完整．(2)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏转了一下，那么闭合开关后进行下述操作时可能出现的情况是：①将通电线圈迅速插入感应线圈时，灵敏电流计指针将向______偏转；②通电线圈插入感应线圈后，将滑动变阻器的滑片迅速向左滑动时，灵敏电流计指针将向______偏转．(3)如图乙所示，A、B分别表示通电线圈和感应线圈．若感应线圈B中产生顺时针方向的感应电流，可能是因为______．A．通电线圈中通入顺时针方向的电流，且正从感应线圈中取出B．通电线圈中通入顺时针方向的电流，且其中的铁芯正被取出C．通电线圈中通入顺时针方向的电流，且正将滑动变阻器的阻值调小D．通电线圈中通入逆时针方向的电流，且正在断开电源【答案】如图右左AB核心素养提升3利用程序法和逆向推理法分析二次感应问题在电磁感应现象中，二次电磁