《备考指南 物理 》课件-第10章 第1讲

电磁感应第十章第1讲电磁感应现象楞次定律【考纲解读】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核心素养改造02考点各个击破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夯基题组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．夯基题组2．(2018年上海名校二模)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．考点各个击破21．常见的产生感应电流的三种情况考点1感应电流产生的条件2．判断电路中能否产生感应电流的一般流程例1

(2018年通州区一模)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【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．

思路闭合开关的瞬间，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．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．1．楞次定律中“阻碍”的含义考点2楞次定律的理解和应用2．楞次定律的使用步骤例2

(2018年哈尔滨二模)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【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．

思路明确冲击钻的原理，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．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．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”．考点3楞次定律推论的灵活应用例3

(2019年南京名校一模)如图所示，两同心圆环A、B置于同一光滑水平桌面上，其中A为均匀带正电荷的绝缘环，B为导体环．若A环沿顺时针方向转动，且转速逐渐增大，则(

)A．B环将有沿半径向外方向扩张的趋势B．B环中产生顺时针方向的电流C．B环对桌面的压力将增大D．B环对桌面的压力将减小【答案】A【解析】A环以图示的顺时针方向转动，因绝缘环A带正电，所以产生顺时针方向的电流，使得B环中的磁通量变大．由楞次定律可知感应电流方向是逆时针的，两环的电流方向相反，则具有沿半径扩张趋势，选项A正确，选项B错误．因两同心圆环A、B置于同一光滑水平桌面上，相互作用力在水平面上抵消，对桌面的压力不变，选项C、D错误．

思路因带电绝缘环A的运动，相当于电荷定向移动，从而产生电流，导致圆环B中的磁通量发生变化，产生感应电流．使得处于磁场中的圆环B受到力的作用．练3

(2018年上海名校二模)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”．“一定律、三定则”的比较考点4右手定则、左手定则、安培定则的比较与应用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【答案】BC

思路

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．练4

如图所示，通电螺线管置于水平放置的光滑平行金属导轨MN和PQ之间．ab和cd是放在导轨上的两根金属棒，它们分别静止在螺线管的左右两侧．现使滑动变阻器的滑动触头向左滑动，则ab和cd棒的运动情况是(

)A．ab向左运动，cd向右运动 B．ab向右运动，cd向左运动C．ab、cd都向右运动 D．ab、cd保持静止【答案】A【解析】由安培定则可知，螺线管中磁感线方向向上，金属棒ab、cd处的磁感线方向均向下．当滑动触头向左滑动时，螺线管中电流增大，因此磁场变强，即磁感应强度变大，回路中的磁通量增大．由楞次定律知，感应电流方向为a→c→d→b→a，由左手定则知ab受安培力方向向左，cd受安培力方向向右，故ab向左运动，cd向右运动．只有A正确．1．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”．核心素养改造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，二次电磁感应问题在高考题中时常出现．解决该类问题的方法有程序法、逆向推理法等．1．程序法(正向推理法)例1

(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【答案】BC2．逆向推理法例2

(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