2020高考物理新创新大一轮复习新课改省份专用讲义：第十一章第65课时　电磁感应现象和楞次定律（双基落实课）

第十一章

第65课时　电磁感应现象和楞次定律(双基落实课)

点点通(一)　对电磁感应现象的理解和判断

1．电磁感应现象

当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，电路中有感应电流产生的现象。

2．产生感应电流的条件

(1)条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化。

(2)特例：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动。

3．产生电磁感应现象的实质

电磁感应现象的实质是产生感应电动势，如果回路闭合则产生感应电流；如果回路不闭合，则只产生感应电动势，而无感应电流。

[小题练通]

1.(鲁科教材原题)如图所示，条形磁铁以速度v向螺线管靠近，下面几种说法中正确的是(　　)

A．螺线管中不会产生感应电流

B．螺线管中会产生感应电流

C．只有磁铁速度足够大时，螺线管中才能产生感应电流

D．只有在磁铁的磁性足够强时，螺线管中才会产生感应电流

解析：选B　条形磁铁以速度v向螺线管靠近时，螺线管中磁通量增加，故会产生感应电流，B正确。

2.(多选)(沪科教材原题)如图所示，导线ab和cd互相平行，在下列情况中，使导线cd中有感应电流产生的是(　　)

A．将开关S闭合或断开

B．开关S闭合后，将滑动变阻器的滑片P向右移动

C．开关S闭合后，将滑动变阻器的滑片P向左移动

D．开关S始终闭合，滑动变阻器的滑片P也不移动

解析：选ABC　开关S闭合或断开，以及滑动变阻器的滑片P向左、右移动时，ab中电流均会发生变化，导致电流周围磁场发生变化，穿过cd所在的闭合回路的磁通量发生变化，故cd中产生感应电流，A、B、C正确。

3．如图所示的匀强磁场中有一个矩形闭合导线框。在下列四种情况下，线框中会产生感应电流的是(　　)

A．如图甲所示，保持线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中左、右运动

B．如图乙所示，保持线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中上、下运动

C．如图丙所示，线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线AB转动

D．如图丁所示，线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线CD转动

解析：选C　题图甲中线框左、右运动，题图乙中线框上、下运动，题图丁中线框绕与磁感线平行的轴线CD转动，穿过线框的磁通量始终为零，故不能产生感应电流，只有题图丙中线框绕与磁感线垂直的轴线AB转动时，线框中磁通量会发生改变而产生感应电流。故C正确。

[融会贯通]

判断有无感应电流的步骤

(1)确定研究的回路。

(2)弄清楚回路内的磁场分布，并确定穿过该回路的磁通量Φ。

(3)

点点通(二)　实验：探究影响感应电流方向的因素

1．实验器材：条形磁铁、线圈、干电池、灵敏电流计、导线。

2．实验现象：如图所示，在四种情况下，将实验结果填入表格中：

(1)线圈内磁通量增加时的情况

(2)线圈内磁通量减少时的情况

3.实验结论

表述一：当穿过线圈的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场的方向相反；当穿过线圈的磁通量减少时，感应电流的磁场与原磁场的方向相同。

表述二：当磁铁靠近线圈时，两者相斥；当磁铁远离线圈时，两者相吸。

[小题练通]

1．某物理小组通过实验探究电磁感应现象中感应电流方向的决定因素和遵循的物理规律。以下是实验探究过程的一部分。

(1)如图甲所示，当磁铁的N极向下运动时，发现电流表指针偏转，若要探究线圈中产生感应电流的方向，必须知道___________________________________________________。

(2)如图乙所示，实验中发现闭合开关时，电流表指针向右偏转，电路稳定后，若向右移动滑动变阻器的触头，此过程中电流表指针向________(选填“左”或“右”)偏转。

解析：(1)根据题图甲，当磁铁的N极向下运动时，发现电流表指针偏转，若要探究线圈中产生感应电流的方向，必须知道电流表指针偏转方向与电流方向间的关系及线圈的绕向。

(2)电路稳定后，若向右移动滑动变阻器的触头，通过线圈A的电流减小，磁感应强度减小，穿过线圈B的磁通量减小，电流表指针向左偏转。

答案：(1)电流表指针偏转方向与电流方向间的关系及线圈的绕向　(2)左

2．如图所示为做“探究影响感应电流方向的因素”实验时所用电路。

(1)闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么闭合开关后将线圈A迅速插入线圈B时，灵敏电流计指针将________；接着将滑动变阻器的滑片迅速向左滑动，灵敏电流计指针将________(均选填“向左偏”“向右偏”或“不偏”)。

(2)某同学在完成实验后未断开开关，也未把A、B两线圈和铁芯分开放置，在拆除电路时突然被电击了一下，则被电击是在拆除________(选填“A”或“B”)线圈所在电路时发生的，分析可知，要避免电击发生，在拆除电路前应________(选填“断开开关”或“把A、B线圈分开放置”)。

解析：(1)闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，说明穿过线圈的磁通量增加时，灵敏电流计指针向右偏，闭合开关后，将线圈A迅速插入线圈B时，穿过线圈B的磁通量增加，灵敏电流计指针将向右偏；线圈A插入线圈B后，将滑动变阻器滑片迅速向左滑动时，穿过线圈的磁通量减少，灵敏电流计指针将向左偏。

(2)在拆除线圈A时，电流快速减小，由于自感作用，线圈A会产生很大的感应电动势，导致该同学被电击一下；要避免电击发生，在拆除电路前应先断开开关。

答案：(1)向右偏　向左偏　(2)A　断开开关

点点通(三)　楞次定律和右手定则

1．楞次定律

(1)内容：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：适用于一切回路磁通量变化的情况。

2．右手定则

(1)使用方法

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个平面内；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)适用范围：适用于部分导线切割磁感线的情况。

[小题练通]

1.(多选)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，老师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，同学们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

解析：选BD　磁铁插向左环，左环不闭合，不会产生感应电流，但会产生感应电动势，而磁铁插向右环，右环中会产生感应电动势和感应电流，根据楞次定律，磁铁插向右环时，横杆会发生转动，故B、D正确。

2．(鲁科教材原题)某实验小组用如图所示的实验装置来验证楞次定律。当条形磁铁自上而下穿过线圈时，通过电流计的感应电流方向是(　　)

A．a→G→b

B．先a→G→b，后b→G→a

C．b→G→a

D．先b→G→a，后a→G→b

解析：选D　根据楞次定律，磁铁穿进线圈时，电流方向是b→G→a，穿出线圈时，电流方向是a→G→b，故D正确。

3．(多选)(沪科教材原题)如图所示，P为固定闭合电路的一段导体的横截面。若使一对异性磁极相对P运动，并让P始终处于磁场中，则下列说法中正确的是(　　)

A．磁极竖直向上运动时，P中不产生感应电流

B．磁极竖直向下运动时，P中产生指向纸外的感应电流

C．磁极向左运动时，P中产生指向纸里的感应电流

D．磁极向右运动时，P中产生指向纸里的感应电流

解析：选AD　磁极竖直上、下运动时，P不切割磁感线，故不产生感应电流，A正确，B错误；磁极左、右运动时，P切割磁感线，产生感应电流，根据右手定则，磁极向左运动时，P中产生指向纸外的感应电流，C错误；磁极向右运动时，P中产生指向纸里的感应电流，D正确。

[融会贯通]

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：

1．三定则、一定律的比较

2.巧记妙用

(1)三个定则特别容易混淆，可用特殊方法记忆，比如左“力”右“电”，先左后右(先学磁场力，后学电磁感应)。

(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。

[课堂综合训练]

1.(多选)(2018·全国卷Ⅰ)如图，两个线圈绕在同一根铁芯上，其中一线圈通过开关与电源连接，另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路。将一小磁针悬挂在直导线正上方，开关未闭合时小磁针处于静止状态。下列说法正确的是(　　)

A．开关闭合后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动

B．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向

C．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向外的方向

D．开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动

解析：选AD　根据安培定则，开关闭合时铁芯上产生水平向右的磁场，开关闭合后的瞬间，根据楞次定律，直导线上将产生由南向北的电流，根据安培定则，直导线上方的磁场垂直纸面向里，故小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动，故A正确；同理，D正确；开关闭合并保持一段时间后，直导线上没有感应电流，故小磁针的N极指北，故B、C错误。

2.如图所示，两同心圆环A、B置于同一水平面上，其中B为均匀带负电绝缘环，A为导体环。当B绕环心O转动时，A产生顺时针方向电流且具有扩展趋势，则B的转动情况是(　　)

A．顺时针加速转动　　 B．顺时针减速转动

C．逆时针加速转动  D．逆时针减速转动

解析：选A　由题意可知，A中感应电流为顺时针，由右手螺旋定则可知，A中感应电流的内部磁场向里，由楞次定律可知，引起感应电流的原磁场可能为：向外增大或向里减小；若原磁场向外增大，则B中电流应为逆时针且逐渐增大，由于B带负电，故B应顺时针转动且转速增大；若原磁场向里减小，则B中电流应为顺时针且逐渐减小，故B应逆时针转动且转速减小；又因为导体环A具有扩展趋势，则B中电流应与A中电流方向相反，即B应顺时针转动且转速增大，A正确。

3.(多选)航母上飞机弹射起飞是利用电磁驱动来实现的，电磁驱动原理如图所示，当固定线圈上突然通过直流电流时，线圈端点的金属环被弹射出去，现在固定线圈左侧同一位置，先后放有分别用横截面积相等的铜和铝导线制成的形状、大小相同的两个闭合环，且电阻率ρ铜＜ρ铝，闭合开关S瞬间(　　)

A．从左侧看环中感应电流沿顺时针方向

B．铜环受到的安培力大于铝环受到的安培力

C．若将铜环放在线圈右侧，环将向左运动

D．电池正负极调换后，环不能向左弹射

解析：选AB　在闭合开关S的过程中，固定线圈中电流为右侧流入，磁场向左变强，则由楞次定律可知，环中感应电流由左侧看沿顺时针方向，故A正确；由于铜环的电阻较小，故铜环中感应电流较大，铜环受到的安培力要大于铝环，故B正确；若铜环放在线圈右侧，根据“来拒去留”可得，环将向右运动，故C错误；电池正负极调换后，环受力仍向左，故仍将向左弹射，故D错误。

4.(多选)(2019·济南八校联考)已知地磁场类似于条形磁铁产生的磁场，地磁场N极位于地理南极附近。如图所示，在湖北某中学实验室的水平桌面上，放置边长为L的正方形闭合导体线框abcd，线框的ad边沿南北方向，ab边沿东西方向，下列说法正确的是(　　)

A．若使线框向东平移，则a点电势比d点电势低

B．若使线框向北平移，则a点电势等于b点电势

C．若以ad边为轴，将线框向上翻转90°，则翻转过程线框中电流方向始终为adcba方向

D．若以ab边为轴，将线框向上翻转90°，则翻转过程线框中电流方向始终为adcba方向

解析：选AC　地球北半球的磁场方向由南向北斜向下分布，可分解为水平向北和竖直向下两个分量。若线框向东平移，根据右手定则可知a点电势低于d点电势，A项正确；若线框向北平移，根据右手定则可知a点电势高于b点电势，B项错误；若以ad边为轴，将线框向上翻转90°过程中，穿过线框的磁通量逐渐减小，根据楞次定律及安培定则可知，线框中的电流方向始终为adcba方向，C项正确；若以ab边为轴，将线框向上翻转90°过程中，穿过线框的磁通量先增大后减小，根据楞次定律及安培定则可知，线框中的电流方向为先沿abcda方向再沿adcba方向，故D项错误。

5.如图所示，通电导线MN与单匝圆形线圈a共面，位置靠近圆形线圈a左侧且相互绝缘。当MN中电流突然减小时，下列说法正确的是(　　)

A．线圈a中产生的感应电流沿顺时针方向

B．线圈a中产生的感应电流沿逆时针方向

C．线圈a所受安培力的合力方向垂直纸面向里

D．线圈a所受安培力的合力方向水平向左

解析：选A　根据安培定则，MN中电流产生的磁场在MN左侧垂直纸面向外，在MN右侧垂直纸面向里，由于MN位置靠近线圈a左侧，所以线圈a中合磁场方向为垂直纸面向里，当MN中电流突然减小时，垂直纸面向里的磁通量减少，根据楞次定律可知，线圈a中产生的感应电流沿顺时针方向，选项A正确，B错误；由左手定则可知，线圈a左侧所受安培力方向水平向右，线圈a右侧所受安培力方向水平向右，所以线圈a所受安培力的合力方向水平向右，选项C、D错误。