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2022届新高考一轮复习人教版 第十章 第1讲 电磁感应现象 楞次定律 课件（40张）
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这是一份2022届新高考一轮复习人教版 第十章 第1讲 电磁感应现象 楞次定律 课件（40张），共40页。PPT课件主要包含了楞次定律，磁通量等内容，欢迎下载使用。
第1讲 电磁感应现象 楞次定律
一、磁通量1．概念：在磁感应强度为B的匀强磁场中，与磁场方向 的面积S与B的乘积。2．公式：Φ＝ 。3．单位：1 Wb＝ 。
4．公式的适用条件 (1)匀强磁场。(2)磁感线的方向与平面垂直，即B⊥S。5．磁通量的意义磁通量可以理解为穿过某一面积的磁感线的条数。
二、电磁感应现象1．电磁感应现象当穿过闭合电路的 发生变化时，电路中有 产生的现象。2．产生感应电流的条件(1)条件：穿过闭合电路的磁通量 。(2)特例：闭合电路的一部分导体在磁场内做 运动。
3．产生电磁感应现象的实质电磁感应现象的实质是产生 ，如果回路闭合，则产生 ，如果回路不闭合，那么只有 ，而无 。
1．(2020·上海市松江区高三下学期5月二模)如图，在同一竖直平面内，彼此绝缘的长直通电导线与椭圆形线圈的长轴重合，直导线中电流恒定。下列运动中，线圈内有感应电流产生的是( )A．直导线水平向外平移B．直导线以椭圆的中心为轴顺时针旋转C．椭圆形线圈向下平移D．椭圆形线圈向左平移
解析：由题可知，通电直导线将椭圆线圈平分，所以线圈中的磁通量为0，当直导线水平向外平移时，线圈中的磁通量还是0，磁通量没有发生变化，所以不会产生感应电流，故A错误；同理，直导线以椭圆的中心为轴顺时针旋转过程中，始终平分椭圆线圈，所以线圈的磁通量为0，磁通量没有发生变化，所以不会产生感应电流，故B错误；当椭圆形线圈向下平移时，线圈上半部分面积减小，下半部分面积增大，导致线圈磁通量发生变化，所以会产生感应电流，故C正确；当椭圆形线圈向左平移时，线圈的磁通量还是0，即磁通量没有发生变化，所以不会产生感应电流，故D错误。
2．(2020·高考江苏卷)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
解析：产生顺时针方向的感应电流则感应磁场的方向垂直纸面向里。由楞次定律可知，圆环中的净磁通量变化为向里的磁通量减少或向外的磁通量增多，A错误，B正确；同时以相同的变化率增大B1和B2，或同时以相同的变化率减小B1和B2，两个磁场的磁通量总保持大小相同，所以总磁通量为0，不会产生感应电流，C、D错误。
2．用右手定则判断该方法适用于部分导体切割磁感线。判断时注意掌心、四指、拇指的方向：(1)掌心——磁感线垂直穿入。(2)拇指——指向导体运动的方向。(3)四指——指向感应电流的方向。
3．(2020·上海市青浦区高三下学期5月二模)1931年英国物理学家狄拉克从理论上预言：存在只有一个磁极的粒子，即“磁单极子”。1982年，美国物理学家卡布莱设计了一个寻找磁单极子的实验：他设想，如果一个只有N极的磁单极子从上向下穿过如图所示的闭合超导线圈，那么，从上向下看，这个线圈中将出现( )A．先是逆时针方向，然后是顺时针方向的感应电流B．先是顺时针方向，然后是逆时针方向的感应电流C．顺时针方向的持续流动的感应电流D．逆时针方向的持续流动的感应电流
解析：N单极子向下靠近时，磁通量向下且增加，当N单极子向下离开时，磁通量向上且减小，由楞次定律可知产生的感应电流均为逆时针方向，D正确。
4．如图，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
解析：金属杆PQ向右运动，穿过PQRS的磁通量增加，由楞次定律可知，PQRS中产生逆时针方向的电流。这时PQRS中感应电流产生的磁场方向垂直纸面向外，与原磁场方向相反，故金属框T中的磁通量减少，依据楞次定律可知，T中产生顺时针方向的感应电流。故只有D项正确。
5．(2021·北京延庆区高三模拟)如图甲所示是法拉第制作的世界上最早的发电机的实验装置。有一个可绕固定转轴转动的铜盘，铜盘的一部分处在蹄形磁体中，实验时用导线连接铜盘的中心C。用导线通过滑片与铜盘的边线D连接且接触良好，如图乙所示，若用外力转动手柄使圆盘转动起来，在CD两端会产生感应电动势( )
A．如图甲所示，产生感应电动势的原因是铜盘盘面上无数个以C为圆心的同心圆环中的磁通量发生了变化B．如图甲所示，因为铜盘转动过程中穿过铜盘的磁通量不变，所以没有感应电动势C．如图乙所示，用外力顺时针(从左边看)转动铜盘，电路中会产生感应电流，通过R的电流自下而上D．如图乙所示，用外力顺时针(从左边看)转动铜盘，电路中会产生感应电流，通过R的电流自上而下
解析：在CD两端会产生感应电动势的原因是铜盘的CD导体在切割磁感线，而以C为圆心的同心圆环中的磁通量并没有发生变化，选项A错误；铜盘转动的过程中产生了感应电动势，选项B错误；若用外力顺时针(从左边看)转动铜盘，电路中会产生感应电流，由右手定则可知，在铜盘上，电流由C到D，故通过R的电流自下而上，选项C正确，D错误。答案：C
2．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原因，可由以下四种方式呈现。
6．(2020·北京市海淀区高三下学期6月二模)为了演示“感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化”的现象，老师做了这样的演示实验：如图所示，铝制水平横梁两端各固定一个铝环，其中A环是闭合的，B环是断开的，横梁可以绕中间的支点在水平面内转动。当装置静止不动时，用一磁铁的N极去接近A环，发现A环绕支点沿顺时针(俯视)方向转动。若不考虑空气流动对实验结果的影响，关于该实验，下列说法中正确的是( )
A．若用磁铁的S极接近A环，A环也将绕支点沿顺时针(俯视)方向转动B．制作A、B环的材料只要是金属就行，很薄的铁环也可以得到相同的实验效果C．制作A、B环的材料用绝缘材料也可以得到相同的实验效果D．磁铁接近A环的过程中，A环将有扩张的趋势
解析：当条形磁铁N极向A环靠近时，穿过A环的磁通量增加，A环闭合产生感应电流，磁铁对A环产生安培力，阻碍两者相对运动，因此A环阻碍磁铁靠近，出现顺时针转动现象，同理，条形磁铁S极接近A环时，横梁也会顺时针转动，故A正确；制作 A、B环的材料必须是金属导体，很薄的铁环电阻较大，产生的感应电流较小，实验效果不会很好，故B错误；制作A、B环的材料用绝缘材料，在A环中不会产生感应电流，磁铁对圆环无安培力作用，环不会转动，故C错误； 磁铁接近A环的过程中，穿过A环的磁通量增加，根据楞次定律可知，感应电流磁场阻碍磁通量的增加，则A环将有收缩的趋势，故D错误。答案：A
7．如图甲所示，两个闭合圆形线圈A、B的圆心重合，放在同一水平面内，线圈A中通以如图乙所示的变化电流，t＝0时电流的方向为顺时针方向(如图中箭头所示)，在t1～t2时间内，对于线圈B，下列说法中正确的是( )A．线圈B内有顺时针方向的电流，且线圈B有扩张的趋势B．线圈B内有顺时针方向的电流，且线圈B有收缩的趋势C．线圈B内有逆时针方向的电流，且线圈B有扩张的趋势D．线圈B内有逆时针方向的电流，且线圈B有收缩的趋势
解析：t1～t2时间内，线圈A中的电流方向为逆时针方向，根据安培定则可知在线圈A内部产生的磁场方向向外，线圈外部产生的磁场方向向里，线圈B内的合磁通量是向外的。由于线圈A中的电流增大，故穿过线圈B的磁通量增加，因而根据楞次定律和安培定则，在线圈B中将产生顺时针方向的感应电流，由楞次定律的推论可知，线圈B有扩张的趋势，故A正确。
8．(多选)如图所示，固定的光滑金属导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放置在导轨上，形成一个闭合回路，一条形磁铁从高处下落接近回路时( )A．P、Q将相互靠拢B．P、Q将相互远离C．磁铁的加速度仍为gD．磁铁的加速度小于g
解析：方法一：设磁铁下端为N极，如图所示，根据楞次定律可判断出P、Q中的感应电流方向如图所示，根据左手定则可判断P、Q所受安培力的方向。可见，P、Q将相互靠拢。由于回路所受安培力的合力向下，由牛顿第三定律知，磁铁将受到向上的反作用力，因而加速度小于g。当磁铁下端为S极时，根据类似的分析可得到相同的结果，所以，本题应选A、D。方法二：根据楞次定律的另一种表述——感应电流的效果总是要反抗产生感应电流的原因。本题中“原因”是回路中磁通量的增加，归根结底是磁铁靠近回路，“效果”便是阻碍磁通量的增加和磁铁的靠近。所以，P、Q将相互靠拢且磁铁的加速度小于g，应选A、D。
2.“三定则”“一定律”的相互联系(1)应用楞次定律时，一般要用到安培定则。(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，有时也可以直接应用楞次定律的推论确定。
9.(多选)(2021·贵州五校联考)如图所示，在匀强磁场中，放有一与线圈D相连接的平行导轨，要使放在线圈D中的线圈A(A、D两线圈同心共面)各处受到沿半径方向指向圆心的力，金属棒MN的运动情况可能是( )A．匀速向右 B.加速向左C．加速向右 D．减速向左
解析：若金属棒MN匀速向右运动，则线圈D与MN组成回路中的电流恒定，故穿过线圈A的磁通量不变，线圈A不受安培力作用，选项A错误；若金属棒MN加速向左运动，则线圈D与MN组成回路中的电流不断增强，故穿过线圈A的磁通量不断增强，根据楞次定律，为阻碍磁通量的增强，线圈A有收缩的趋势，受到沿半径方向指向圆心的安培力，选项B正确；同理可得，当金属棒MN加速向右运动时，线圈A有收缩的趋势，受到沿半径方向指向圆心的安培力，选项C正确；当金属棒MN减速向左运动时，线圈A有扩张的趋势，受到沿半径方向背离圆心的安培力，选项D错误。
10．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导轨上，如图所示。导轨上有一根金属棒ab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
解析：由右手定则知，圆盘顺时针加速转动时，感应电流从圆心流向边缘，线圈A中产生的磁场方向向下且磁场增强。由楞次定律知，线圈B中的感应磁场方向向上，由右手螺旋定则知，ab棒中感应电流方向由a→b。由左手定则知，ab棒受的安培力方向向左，将向左运动，故A错；同理B、D错，C对。
第1讲 电磁感应现象 楞次定律
一、磁通量1．概念：在磁感应强度为B的匀强磁场中，与磁场方向 的面积S与B的乘积。2．公式：Φ＝ 。3．单位：1 Wb＝ 。
4．公式的适用条件 (1)匀强磁场。(2)磁感线的方向与平面垂直，即B⊥S。5．磁通量的意义磁通量可以理解为穿过某一面积的磁感线的条数。
二、电磁感应现象1．电磁感应现象当穿过闭合电路的 发生变化时，电路中有 产生的现象。2．产生感应电流的条件(1)条件：穿过闭合电路的磁通量 。(2)特例：闭合电路的一部分导体在磁场内做 运动。
3．产生电磁感应现象的实质电磁感应现象的实质是产生 ，如果回路闭合，则产生 ，如果回路不闭合，那么只有 ，而无 。
1．(2020·上海市松江区高三下学期5月二模)如图，在同一竖直平面内，彼此绝缘的长直通电导线与椭圆形线圈的长轴重合，直导线中电流恒定。下列运动中，线圈内有感应电流产生的是( )A．直导线水平向外平移B．直导线以椭圆的中心为轴顺时针旋转C．椭圆形线圈向下平移D．椭圆形线圈向左平移
解析：由题可知，通电直导线将椭圆线圈平分，所以线圈中的磁通量为0，当直导线水平向外平移时，线圈中的磁通量还是0，磁通量没有发生变化，所以不会产生感应电流，故A错误；同理，直导线以椭圆的中心为轴顺时针旋转过程中，始终平分椭圆线圈，所以线圈的磁通量为0，磁通量没有发生变化，所以不会产生感应电流，故B错误；当椭圆形线圈向下平移时，线圈上半部分面积减小，下半部分面积增大，导致线圈磁通量发生变化，所以会产生感应电流，故C正确；当椭圆形线圈向左平移时，线圈的磁通量还是0，即磁通量没有发生变化，所以不会产生感应电流，故D错误。
2．(2020·高考江苏卷)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
解析：产生顺时针方向的感应电流则感应磁场的方向垂直纸面向里。由楞次定律可知，圆环中的净磁通量变化为向里的磁通量减少或向外的磁通量增多，A错误，B正确；同时以相同的变化率增大B1和B2，或同时以相同的变化率减小B1和B2，两个磁场的磁通量总保持大小相同，所以总磁通量为0，不会产生感应电流，C、D错误。
2．用右手定则判断该方法适用于部分导体切割磁感线。判断时注意掌心、四指、拇指的方向：(1)掌心——磁感线垂直穿入。(2)拇指——指向导体运动的方向。(3)四指——指向感应电流的方向。
3．(2020·上海市青浦区高三下学期5月二模)1931年英国物理学家狄拉克从理论上预言：存在只有一个磁极的粒子，即“磁单极子”。1982年，美国物理学家卡布莱设计了一个寻找磁单极子的实验：他设想，如果一个只有N极的磁单极子从上向下穿过如图所示的闭合超导线圈，那么，从上向下看，这个线圈中将出现( )A．先是逆时针方向，然后是顺时针方向的感应电流B．先是顺时针方向，然后是逆时针方向的感应电流C．顺时针方向的持续流动的感应电流D．逆时针方向的持续流动的感应电流
解析：N单极子向下靠近时，磁通量向下且增加，当N单极子向下离开时，磁通量向上且减小，由楞次定律可知产生的感应电流均为逆时针方向，D正确。
4．如图，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
解析：金属杆PQ向右运动，穿过PQRS的磁通量增加，由楞次定律可知，PQRS中产生逆时针方向的电流。这时PQRS中感应电流产生的磁场方向垂直纸面向外，与原磁场方向相反，故金属框T中的磁通量减少，依据楞次定律可知，T中产生顺时针方向的感应电流。故只有D项正确。
5．(2021·北京延庆区高三模拟)如图甲所示是法拉第制作的世界上最早的发电机的实验装置。有一个可绕固定转轴转动的铜盘，铜盘的一部分处在蹄形磁体中，实验时用导线连接铜盘的中心C。用导线通过滑片与铜盘的边线D连接且接触良好，如图乙所示，若用外力转动手柄使圆盘转动起来，在CD两端会产生感应电动势( )
A．如图甲所示，产生感应电动势的原因是铜盘盘面上无数个以C为圆心的同心圆环中的磁通量发生了变化B．如图甲所示，因为铜盘转动过程中穿过铜盘的磁通量不变，所以没有感应电动势C．如图乙所示，用外力顺时针(从左边看)转动铜盘，电路中会产生感应电流，通过R的电流自下而上D．如图乙所示，用外力顺时针(从左边看)转动铜盘，电路中会产生感应电流，通过R的电流自上而下
解析：在CD两端会产生感应电动势的原因是铜盘的CD导体在切割磁感线，而以C为圆心的同心圆环中的磁通量并没有发生变化，选项A错误；铜盘转动的过程中产生了感应电动势，选项B错误；若用外力顺时针(从左边看)转动铜盘，电路中会产生感应电流，由右手定则可知，在铜盘上，电流由C到D，故通过R的电流自下而上，选项C正确，D错误。答案：C
2．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原因，可由以下四种方式呈现。
6．(2020·北京市海淀区高三下学期6月二模)为了演示“感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化”的现象，老师做了这样的演示实验：如图所示，铝制水平横梁两端各固定一个铝环，其中A环是闭合的，B环是断开的，横梁可以绕中间的支点在水平面内转动。当装置静止不动时，用一磁铁的N极去接近A环，发现A环绕支点沿顺时针(俯视)方向转动。若不考虑空气流动对实验结果的影响，关于该实验，下列说法中正确的是( )
A．若用磁铁的S极接近A环，A环也将绕支点沿顺时针(俯视)方向转动B．制作A、B环的材料只要是金属就行，很薄的铁环也可以得到相同的实验效果C．制作A、B环的材料用绝缘材料也可以得到相同的实验效果D．磁铁接近A环的过程中，A环将有扩张的趋势
解析：当条形磁铁N极向A环靠近时，穿过A环的磁通量增加，A环闭合产生感应电流，磁铁对A环产生安培力，阻碍两者相对运动，因此A环阻碍磁铁靠近，出现顺时针转动现象，同理，条形磁铁S极接近A环时，横梁也会顺时针转动，故A正确；制作 A、B环的材料必须是金属导体，很薄的铁环电阻较大，产生的感应电流较小，实验效果不会很好，故B错误；制作A、B环的材料用绝缘材料，在A环中不会产生感应电流，磁铁对圆环无安培力作用，环不会转动，故C错误； 磁铁接近A环的过程中，穿过A环的磁通量增加，根据楞次定律可知，感应电流磁场阻碍磁通量的增加，则A环将有收缩的趋势，故D错误。答案：A
7．如图甲所示，两个闭合圆形线圈A、B的圆心重合，放在同一水平面内，线圈A中通以如图乙所示的变化电流，t＝0时电流的方向为顺时针方向(如图中箭头所示)，在t1～t2时间内，对于线圈B，下列说法中正确的是( )A．线圈B内有顺时针方向的电流，且线圈B有扩张的趋势B．线圈B内有顺时针方向的电流，且线圈B有收缩的趋势C．线圈B内有逆时针方向的电流，且线圈B有扩张的趋势D．线圈B内有逆时针方向的电流，且线圈B有收缩的趋势
解析：t1～t2时间内，线圈A中的电流方向为逆时针方向，根据安培定则可知在线圈A内部产生的磁场方向向外，线圈外部产生的磁场方向向里，线圈B内的合磁通量是向外的。由于线圈A中的电流增大，故穿过线圈B的磁通量增加，因而根据楞次定律和安培定则，在线圈B中将产生顺时针方向的感应电流，由楞次定律的推论可知，线圈B有扩张的趋势，故A正确。
8．(多选)如图所示，固定的光滑金属导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放置在导轨上，形成一个闭合回路，一条形磁铁从高处下落接近回路时( )A．P、Q将相互靠拢B．P、Q将相互远离C．磁铁的加速度仍为gD．磁铁的加速度小于g
解析：方法一：设磁铁下端为N极，如图所示，根据楞次定律可判断出P、Q中的感应电流方向如图所示，根据左手定则可判断P、Q所受安培力的方向。可见，P、Q将相互靠拢。由于回路所受安培力的合力向下，由牛顿第三定律知，磁铁将受到向上的反作用力，因而加速度小于g。当磁铁下端为S极时，根据类似的分析可得到相同的结果，所以，本题应选A、D。方法二：根据楞次定律的另一种表述——感应电流的效果总是要反抗产生感应电流的原因。本题中“原因”是回路中磁通量的增加，归根结底是磁铁靠近回路，“效果”便是阻碍磁通量的增加和磁铁的靠近。所以，P、Q将相互靠拢且磁铁的加速度小于g，应选A、D。
2.“三定则”“一定律”的相互联系(1)应用楞次定律时，一般要用到安培定则。(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，有时也可以直接应用楞次定律的推论确定。
9.(多选)(2021·贵州五校联考)如图所示，在匀强磁场中，放有一与线圈D相连接的平行导轨，要使放在线圈D中的线圈A(A、D两线圈同心共面)各处受到沿半径方向指向圆心的力，金属棒MN的运动情况可能是( )A．匀速向右 B.加速向左C．加速向右 D．减速向左
解析：若金属棒MN匀速向右运动，则线圈D与MN组成回路中的电流恒定，故穿过线圈A的磁通量不变，线圈A不受安培力作用，选项A错误；若金属棒MN加速向左运动，则线圈D与MN组成回路中的电流不断增强，故穿过线圈A的磁通量不断增强，根据楞次定律，为阻碍磁通量的增强，线圈A有收缩的趋势，受到沿半径方向指向圆心的安培力，选项B正确；同理可得，当金属棒MN加速向右运动时，线圈A有收缩的趋势，受到沿半径方向指向圆心的安培力，选项C正确；当金属棒MN减速向左运动时，线圈A有扩张的趋势，受到沿半径方向背离圆心的安培力，选项D错误。
10．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导轨上，如图所示。导轨上有一根金属棒ab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
解析：由右手定则知，圆盘顺时针加速转动时，感应电流从圆心流向边缘，线圈A中产生的磁场方向向下且磁场增强。由楞次定律知，线圈B中的感应磁场方向向上，由右手螺旋定则知，ab棒中感应电流方向由a→b。由左手定则知，ab棒受的安培力方向向左，将向左运动，故A错；同理B、D错，C对。
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