江苏版高考物理一轮复习第10章第1节电磁感应现象楞次定律课件

这是一份江苏版高考物理一轮复习第10章第1节电磁感应现象楞次定律课件，共60页。PPT课件主要包含了教师备选资源，链接教材·夯基固本，细研考点·突破题型，规律比较等内容，欢迎下载使用。

第1节　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．适用条件(1)匀强磁场。(2)S为垂直磁场的____________。4．矢标性：磁通量是______(填“标量”或“矢量”)。
5．物理意义相当于穿过某一面积的_________的条数。如图所示，矩形abcd、abb′a′、a′b′cd的面积分别为S1、S2、S3，匀强磁场的磁感应强度B与平面a′b′cd垂直，则：(1)通过矩形abcd的磁通量为BS1cs θ或 ______。(2)通过矩形 a′b′cd的磁通量为______。(3)通过矩形abb′a′的磁通量为___。6．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_________发生变化时，闭合导体回路中有感应电流产生，这种利用磁场产生电流的现象叫作电磁感应。2．产生条件：穿过闭合电路的磁通量____________或闭合电路的一部分导体在磁场内做_______________的运动。3．实质：产生_______________，如果电路闭合，则有感应电流。如果电路不闭合，则只有_______________而无感应电流。
三、感应电流方向的判定1．楞次定律(1)内容：感应电流的磁场总要______引起感应电流的_________的变化。(2)适用范围：一切电磁感应现象。
2．右手定则(1)内容：如图所示，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_________从掌心进入，并使拇指指向____________的方向，这时四指所指的方向就是____________的方向。(2)适用情况：导线_______________产生感应电流。
一、易错易误辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)1831年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象。(　　)(2)闭合电路内只要有磁通量，就有感应电流产生。(　　)(3)穿过线圈的磁通量和线圈的匝数无关。(　　)(4)线框不闭合时，即使穿过线框的磁通量发生变化，线框中也没有感应电流产生。(　　)
(5)当导体切割磁感线时，一定产生感应电动势。(　　)(6)由楞次定律知，感应电流的磁场一定与引起感应电流的磁场方向相反。 (　　)(7)感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化。(　　)
二、教材习题衍生(电磁感应产生条件)如图(a)所示，一根直导线和一个矩形导线框固定在同一竖直平面内，直导线在导线框上方，规定图(a)中箭头方向为电流的正方向。直导线中通以图(b)所示的电流，则在0～t1时间内，导线框中感应电流的方向(　　)(a)　　　　　　　　(b)　A．先顺时针后逆时针 B．先逆时针后顺时针C．始终沿顺时针 D．始终沿逆时针
C　[开始阶段直导线中电流向右减小，则穿过线圈的磁通量向里且减小，由楞次定律可知，线框中感应电流为顺时针方向；后一阶段直导线中电流向左增大，则穿过线圈的磁通量向外且增加，由楞次定律可知，线框中感应电流为顺时针方向，故C正确。]
2.(感应电流方向的判断)一矩形线框abcd与长直通电导线处于同一平面内，ad边与导线平行，如图所示。当线框在此平面内向右运动到导线的右边的过程中，线框内感应电流的方向为(　　)A．一直沿顺时针方向B．一直沿逆时针方向C．先沿顺时针方向，再沿逆时针方向D．先沿顺时针方向，再沿逆时针方向，最后沿顺时针方向
D　[根据楞次定律可得，电流方向依次为b→c、c→b、a→d、d→a，即先顺时针，再逆时针，最后顺时针，故D正确。]
3．(楞次定律推论的应用)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，横杆不发生转动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
D　[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错误，D正确。]
4．(“三定则、一定律”的综合应用)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中的电流突然增强时，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[答案]　A
1．(磁通量的大小理解)如图所示，两个同心圆形线圈a、b在同一平面内，其半径大小关系为ra>rb，条形磁铁穿过圆心并与圆面垂直，则穿过两线圈的磁通量Φa、Φb间的大小关系为(　　)A．Φa>ΦbB．Φa＝ΦbC．Φa<ΦbD．条件不足，无法判断
考点1　磁通量　电磁感应现象
C　[条形磁铁内部的磁感线全部穿过a、b两个线圈，而外部磁感线穿过线圈a的比穿过线圈b的要多，则线圈a中磁感线净条数较小，故选项C正确。]
2.(磁通量变化分析)(2023·江苏盐城模拟)一磁感应强度大小为B、方向水平向右的匀强磁场中，有一面积为S的矩形线圈abcd按图中所示放置，平面abcd与竖直方向成θ角。将abcd绕ad轴转180°角，则穿过线圈平面的磁通量的变化量大小为(　　)A．0 B．2BSC．2BScs θ D．2BSsin θ
C　[初始时刻，平面abcd的有效面积为(与B垂直的竖直投影面积)Scs θ，其磁通量为BScs θ。将abcd绕ad轴转过180°角时，其磁通量为－BScs θ，则穿过线圈平面的磁通量的变化量大小为ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝2BScs θ，故选项C正确。]
3．(感应电流有无的判断)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。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(0°<θ<90°)
A　[设此时回路面积为S，据题意，磁通量Φ＝BScs θ，S增大，θ减小，cs θ增大，则Φ增大，A正确；B减小，θ减小，cs θ增大，Φ可能不变，B错误；S减小，B增大，Φ可能不变，C错误；S增大，B增大，θ增大，cs θ减小，Φ可能不变，D错误。]
1．理解磁通量的两点注意(1)磁通量虽然是标量，但有正、负。(2)磁通量计算要注意“有效面积”。
2．常见的产生感应电流的三种情况
1．(楞次定律的理解)根据楞次定律知，感应电流的磁场一定是(　　)A．阻碍引起感应电流的磁通量B．与引起感应电流的磁场方向相反C．阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化D．与引起感应电流的磁场方向相同
考点2　感应电流方向的判断
C　[由楞次定律可知，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化，并不是阻碍原磁场的磁通量，感应电流的磁场可能与原磁场的方向相同，也可能与原磁场的方向相反，故选项C正确。]
2．(右手定则判断感应电流的方向)(2023·江苏姜堰中学模拟)下列图中表示闭合电路中的一部分导体ab在磁场中做切割磁感线运动的情景，导体ab上的感应电流方向为a→b的是(　　) A　　　　　　　B C　　　　　　　　　D
A　[ab棒顺时针转动，运用右手定则：磁感线穿过手心，拇指指向顺时针方向，则导体ab上的感应电流方向为a→b，故A项正确；ab向纸外运动，运用右手定则时，磁感线穿过手心，拇指指向纸外，则知导体ab上的感应电流方向为b→a，故B项错误；穿过回路的磁通量减小，由楞次定律知，回路中感应电流方向由b→a→d→c，则导体ab上的感应电流方向为b→a，故C项错误；ab棒沿导轨向下运动，由右手定则判断知导体ab上的感应电流方向为b→a，故D项错误。]
3.(楞次定律判断感应电流的方向)(2023·江苏淮安模拟)边长为h的正方形金属导线框，从如图所示位置由静止开始下落，通过一匀强磁场区域，磁场方向水平且垂直于线框平面，磁场区高度为H，上、下边界如图中虚线所示，H>h，从线框开始下落到完全穿过磁场区的全过程中(　　)A．线框中总有感应电流存在B．线框中感应电流方向是先顺时针后逆时针C．线框中感应电流方向是先逆时针后顺时针D．线框受到磁场力的方向有时向上，有时向下
C　[因为H>h，当线框全部处于磁场区域内时线框内磁通量不变，线框中无感应电流，故选项A不符合题意；根据右手定则可知，线框进入磁场时感应电流是逆时针，线框离开磁场时感应电流是顺时针，故选项C符合题意，选项B不符合题意；在C的基础上结合左手定则可知线框在进出磁场过程中受到磁场力的方向总是向上，故选项D不符合题意。]
4.(楞次定律判断感应电流方向)(2020·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
B　[若同时增大B1减小B2，则穿过圆环向里的磁通量增大，根据楞次定律，感应电流产生的磁场方向向外，由安培定则，圆环中产生的感应电流是逆时针方向，故A错误；同理可推出B正确；同时以相同的变化率增大或减小两磁场强度，圆环内磁通量不变，无感应电流产生，故C、D错误。]
5．(右手定则与楞次定律的综合应用)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
D　[金属杆PQ突然向右运动，在运动开始的瞬间，闭合回路PQRS中磁场方向垂直纸面向里，磁通量增大，由楞次定律可判断，闭合回路PQRS中感应电流产生的磁场垂直纸面向外，由安培定则可判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向外，与原磁场方向相反，则T中磁通量减小，由楞次定律可判断，T中感应电流产生的磁场方向垂直纸面向里，由安培定则可知T中感应电流方向为顺时针，选项D对。]
1．楞次定律中“阻碍”的含义
2．“四步法”判断感应电流方向
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：
考点3　楞次定律推论的应用
[典例]　如图所示，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b与电源、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，下列表述正确的是(　　)A．线圈a中将产生沿顺时针方向(俯视)的感应电流B．穿过线圈a的磁通量减小C．线圈a有扩张的趋势D．线圈a对水平桌面的压力FN将增大
审题指导：根据滑片的移动情况判断出电流的变化情况，再根据楞次定律判断出螺线管与线圈之间的相互作用力方向，再结合楞次定律的有关推论得出正确答案。
D　[当滑动变阻器的滑片P向下滑动时，螺线管中的电流将增大，使穿过线圈a的磁通量变大，选项B错误；由楞次定律可知，线圈a中将产生沿逆时针方向(俯视)的感应电流，并且线圈a有缩小和远离螺线管的趋势，线圈a对水平桌面的压力FN将增大，故选项D正确，A、C错误。]
[跟进训练] 1.(2023·苏州中学高三检测)如图所示，一个N极朝下的条形磁铁竖直下落，恰能穿过水平放置的固定矩形导线框，则(　　)
A．磁铁经过位置①时，线框中感应电流沿abcd方向；经过位置②时，沿adcb方向B．磁铁经过位置①时，线框中感应电流沿adcb方向；经过位置②时，沿abcd方向C．磁铁经过位置①和②时，线框中的感应电流都沿abcd方向D．磁铁经过位置①和②时，线框中感应电流都沿adcb方向
A　[当磁铁经过位置①时，穿过线框的磁通量向下且不断增加，由楞次定律可确定感应电流的磁场方向向上，阻碍磁通量的增加，根据右手螺旋定则可判定感应电流应沿abcd方向。同理可判断当磁铁经过位置②时，感应电流沿adcb方向，故A正确。]
2．如图甲所示，在同一平面内有两个圆环A、B，圆环A将圆环B分为面积相等的两部分，以图甲中A环电流沿顺时针方向为正，当圆环A中的电流如图乙所示变化时，下列说法正确的是(　　)
A．B中始终没有感应电流 B．B中有顺时针方向的感应电流C．B中有逆时针方向的感应电流D．B中的感应电流先沿顺时针方向，后沿逆时针方向
B　[由于圆环A中的电流发生了变化，故圆环B中一定有感应电流产生，环A产生的磁场在环内垂直纸面先向内后向外，在环外先向外后向内，且总有环内磁场强于环外，由楞次定律判定B中有顺时针方向的感应电流，故B选项正确。]
3．(2023·江苏无锡模拟)如图所示，甲、乙、丙为三个相同的铝管，甲、乙两管的侧壁分别开有横槽和竖槽，丙管未开槽。现将三个铝管分别套在竖直圆柱形强磁铁上，由上端口静止释放，忽略管与磁铁间的摩擦以及开槽后管的质量变化。关于铝管穿过强磁铁的时间，下列判断正确的是(　　)A．甲最短 B．乙最短C．丙最短 D．甲、乙相同
B　[铝管穿过强磁铁过程中，磁通量发生变化，产生感应电流，而感应电流在磁场中所受安培力阻碍铝管的运动，也可以根据楞次定律来拒去留的特点知丙管受到的阻力最大，时间最长；而甲管是水平开槽，乙管是竖直开槽，由于感应电流是水平环形电流，所以开槽部分相当于断路，即竖直方向开槽以外的部分才有感应电流，这样乙管有效宽度最窄，感应电流最小，阻力最小，下落最快，故乙管下落时间最短。故B正确，A、C、D错误。]
4.如图所示，通电导线MN与单匝矩形线圈abcd共面，位置靠近ab且相互绝缘。当矩形线圈突然向右运动时，线圈所受安培力的合力方向(　　)A．向左　　　　　　B．向右C．垂直纸面向外 D．垂直纸面向里
A　[当矩形线圈突然向右运动时，根据安培定则知，矩形线圈中总的磁通量垂直纸面向里且增加，线圈中会产生逆时针方向的电流，根据左手定则可知，ab边受的安培力向左，cd边受的安培力向左，合力的方向向左，A正确。或根据楞次定律，“来拒去留”，感应电流的效果总是阻碍相对运动，所以线圈向右运动时所受安培力向左，故A正确。]
5.(2023·江苏溧阳中学高三月考)如图所示，金属圆环a与均匀带正电的绝缘圆环b同心共面放置，当b绕O点在其所在平面内顺时针加速旋转时，圆环a(　　)A．产生逆时针方向的感应电流，有扩张趋势B．产生逆时针方向的感应电流，有收缩趋势C．产生顺时针方向的感应电流，有扩张趋势D．产生顺时针方向的感应电流，有收缩趋势
B　[当带正电的绝缘圆环b顺时针加速旋转时，相当于顺时针方向电流，并且在增大，根据右手定则，其内(金属圆环b内)有垂直纸面向里的磁场，并且磁场的磁感应强度在增大，根据楞次定律，a中产生的感应电流的磁场垂直纸面向外，所以a中产生逆时针方向的感应电流；从a环上取一微流元，根据左手定则判断出该微流元受安培力指向圆心，所以a环具有收缩趋势，故选B。]
6.(2023·江苏泰州中学模拟)如图所示，A为水平放置的胶木圆盘，在其侧面均匀分布着负电荷，在A的正上方用绝缘丝线悬挂一个金属圆环B，使B的环面水平且与圆盘面平行，其轴线与胶木盘A的轴线OO′重合。现使胶木盘A由静止开始绕其轴线OO′按箭头所示方向加速转动，则(　　)
A．金属环B的面积有扩大的趋势，丝线受到的拉力增大B．金属环B的面积有缩小的趋势，丝线受到的拉力减小C．金属环B的面积有扩大的趋势，丝线受到的拉力减小D．金属环B的面积有缩小的趋势，丝线受到的拉力增大
B　[使胶木盘A由静止开始绕其轴线OO′按箭头所示方向加速转动，通过金属环B内的磁通量增大，根据楞次定律，金属环B的面积有缩小的趋势，且B有向上升的趋势，丝线受到的拉力减小，B正确。]
考点4　“三定则、一定律”的综合应用
2.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的方向，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。
[典例]　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．向左匀速运动C．向右减速运动 D．向左减速运动
(1)区分左手定则和右手定则的根本是抓住“因果关系”：“因电而动”——用左手，“因动生电”——用右手。(2)使用中左手定则和右手定则很容易混淆，为了便于记忆，可把两个定则简单地总结为通电受力，“力”的最后一笔“丿”向左，用左手；运动生电，“电”的最后一笔“乚”向右，用右手。
[跟进训练] 1.(2023·江苏盐城模拟)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棒将向左运动D．圆盘顺时针加速转动时，ab棒将向左运动
D　[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错误，D正确；同理可知，若圆盘顺时针减速转动时，则ab棒将向右运动，选项C错误；当圆盘顺时针匀速转动时，线圈A中产生恒定的电流，那么线圈B的磁通量不变，则ab棒没有感应电流，则将不会运动，故B错误。]
2.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片向左滑动，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
A　[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，当滑片向左滑动时，螺线管中电流大小增大，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。]
3.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．向左做加速运动C．向右做减速运动 D．向右做加速运动
C　[当导体棒向右匀速运动时产生恒定的电流，线圈中的磁通量恒定不变，无感应电流出现，A错；当导体棒向左加速运动时，由右手定则可判定回路中出现从b→a的感应电流且增大，由安培定则知螺线管中感应电流的磁场方向向左且磁场增强，由楞次定律知c中出现逆时针感应电流(从右向左看)且被螺线管排斥，B错；同理可判定C对，D错。]
4．(2023·南京高三开学考试)如图所示，闭合铁芯的两边绕着线圈L1和L2，L1与电阻R组成闭合回路，L2与在磁场中的导轨相连，导轨上有一金属棒ab。R中的感应电流向上，则可能的原因是金属棒ab(　　)A．向左加速运动 B．向左匀速运动C．向右加速运动 D．向右减速运动
C　[当金属棒ab向左加速运动时，由右手定则可知，ab中的电流由a到b逐渐变大，在线圈L2上的电流向上增加，可知穿过L2的磁通量向上增加，穿过L1的磁通量向下增加，由楞次定律可知在R中会产生向下的电流；同理可判断当ab向左匀速运动时，R中无电流产生；当ab向右加速运动时，在R中会产生向上的电流；当ab向右减速运动时在R中产生向下的电流，则选项A、B、D错误，C正确。]
5.(2023·淮安中学模拟)如图所示，在同一个水平面内的彼此绝缘的两个光滑圆环A、B，大圆环A中还有顺时针方向的恒定电流I。小圆环B的一半面积在环A内、一半面积在环A外，下列说法正确的是(　　)A．穿过环B的磁通量为0B．环B中有持续的感应电流C．若增大环A内的电流，则环B会向右移动D．若减小环A内的电流，则环B会产生逆时针方向的电流
C　[由题图，根据安培定则可知整个A环上的电流在其内部的磁场均垂直纸面向里，磁场在B环内左半圆环垂直纸面向里，右半边圆环内磁场垂直纸面向外，A环内部的磁场比外部强，根据磁通量的概念可知小圆环B左半边圆环部分的磁通量(向内)大于右半边圆环部分的磁通量(向外)，根据合磁通量的概念，总体表现为垂直纸面向里的磁通量，所以穿过小圆环B的磁通量不为0，故A错误；环A中通恒定电流I，环B中磁通量不变，故无感应电流，故B错误；若增大环A内的电流，则环B中向里的磁通量增加，根据楞次定律,
环B为了阻碍磁通量增加，则环B会向右移动，故C正确；若减小环A内的电流，则环B中向里的磁通量减小，根据楞次定律判断，会产生顺时针方向的电流，故D错误。]
6.1824年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”。实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图所示。实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后。下列说法正确的是(　　)