第十章 第1讲 电磁感应现象 楞次定律—2021高中物理一轮复习学案

第1讲电磁感应现象楞次定律目标要求内容要求说明1.电磁感应和楞次定律探究影响感应电流方向的因素，理解楞次定律.法拉第电磁感应定律的计算限于导线方向与磁场方向、运动方向垂直的情况。

2。

法拉第电磁感应定律通过实验,理解法拉第电磁感应定律。

3。

自感和涡流通过实验，了解自感现象和涡流现象．能举例说明自感现象和涡流现象在生产生活中的应用。

实验十三探究影响感应电流方向的因素第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，与磁场方向垂直的面积S与B的乘积．2．公式：Φ＝BS。

3．适用条件:（1)匀强磁场．(2)S为垂直磁场的有效面积．4．磁通量是标量（填“标量"或“矢量”）．5．物理意义：相当于穿过某一面积的磁感线的条数．如图1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:图1（1）通过矩形abcd的磁通量为BS1cosθ或BS3.（2)通过矩形a′b′cd的磁通量为BS3.(3）通过矩形abb′a′的磁通量为0.6．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磁通量发生变化时，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做电磁感应．2．条件（1）条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化．(2）例如：闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线的运动．3．实质产生感应电动势，如果电路闭合,则有感应电流．如果电路不闭合，则只有感应电动势而无感应电流．自测1(多选)下列说法正确的是()A．闭合电路内只要有磁通量，就有感应电流产生B．穿过闭合电路的磁通量发生变化,电路中不一定有感应电流产生C．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D．当导体切割磁感线时，一定产生感应电动势答案CD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阻碍引起感应电流的磁通量的变化．(2）适用范围：一切电磁感应现象．2．右手定则图2（1）内容：如图2，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)适用情况：导线切割磁感线产生感应电流．自测2(2019·全国卷Ⅲ·14）楞次定律是下列哪个定律在电磁感应现象中的具体体现？()A．电阻定律B．库仑定律C．欧姆定律D．能量守恒定律答案D解析楞次定律中的“阻碍”作用，是能量守恒定律在电磁感应现象中的具体体现，在克服这种“阻碍"的过程中，其他形式的能转化为电能,选项D正确．常见的产生感应电流的三种情况例1（多选）如图3甲所示，导体棒ab、cd均可在各自的导轨上无摩擦地滑动，导轨电阻不计，磁场的磁感应强度B1、B2的方向如图所示，大小随时间变化的情况如图乙所示，在0～t1时间内()图3A．若ab不动,则ab、cd中均无感应电流B．若ab不动,则ab中有恒定的感应电流，但cd中无感应电流C．若ab向右匀速运动，则ab中一定有从b到a的感应电流,cd 向左运动D．若ab向左匀速运动，则ab中一定有从a到b的感应电流，cd向右运动答案BD解析若ab不动，0~t1时间内，B1逐渐增大，由法拉第电磁感应定律可知，ab产生恒定的感应电流,根据楞次定律可知cd 中无感应电流,故A错误，B正确；若ab向左匀速运动,0～t1时间内，B1垂直于纸面向里且逐渐增大,穿过左侧闭合区域的磁通量增大，运用楞次定律得ab中有从a到b的感应电流，回路中产生逐渐增大的感应电动势，即从a到b的感应电流增大，根据楞次定律得在导体棒cd中产生d到c的感应电流，根据左手定则得导体棒cd受到向右的安培力，即cd向右运动，故D正确;若ab向右匀速运动，产生从b到a的感应电流，同时B1均匀增大，产生从a到b的感应电流，由于不确定两感应电流的大小关系，故ab中感应电流无法确定，故C错误．变式1下列各图所描述的物理情境中，没有感应电流的是()答案A解析开关S闭合稳定后，穿过线圈N的磁通量保持不变，线圈N中不产生感应电流，故A符合题意；磁铁向铝环A靠近，穿过铝环A的磁通量在增大，铝环A中产生感应电流，故B不符合题意；金属框从A向B运动，穿过金属框的磁通量时刻在变化,金属框中产生感应电流，故C不符合题意;铜盘在磁场中按题图所示方向转动，铜盘的无数辐条切割磁感线，产生感应电流，故D不符合题意．1．用楞次定律判断(1)楞次定律中“阻碍”的含义：(2）应用楞次定律的思路：2.用右手定则判断该方法只适用于导体切割磁感线产生的感应电流，注意三个要点：(1)掌心——磁感线穿入;(2）拇指--指向导体运动的方向；（3)四指—-指向感应电流的方向．例2(多选）（2018·全国卷Ⅰ·19)如图4,两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(）图4A．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答案AD解析根据安培定则，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，A项正确;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，B、C项错误；开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，根据楞次定律，直导线上将产生由北向南的电流,这时直导线上方的磁场垂直纸面向外，故小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动，D项正确．例3（2017·全国卷Ⅲ·15)如图5,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（)图5A．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中沿顺时针方向答案D解析金属杆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正确．变式2(2020·河北张家口市质检）如图6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,线圈c中将没有感应电流产生()图6A．向右做匀速直线运动B．向左做匀加速直线运动C．向右做减速直线运动D．向右做变加速直线运动答案A解析导体棒ab向右或向左做匀速运动时，ab中产生的感应电流不变，螺线管产生的磁场是稳定的，穿过c的磁通量不变，c中没有感应电流；导体棒ab向左做加速运动时，根据右手定则判断得到，ab中产生的感应电流方向从b→a,感应电流增大，螺线管产生的磁场增强，穿过c的磁通量增大，根据楞次定律得知，c中产生顺时针方向（从左向右看)的感应电流；导体棒ab向右做减速运动时，根据右手定则判断得到，ab中产生的感应电流方向从a→b，感应电流减小，螺线管产生的磁场减弱，穿过c的磁通量减小，根据楞次定律得知,c中产生顺时针方向(从左向右看)的感应电流；导体棒ab向右做加速运动时，根据右手定则判断得到,ab中产生的感应电流方向从a→b,感应电流增大,螺线管产生的磁场增强，穿过c的磁通量增大，根据楞次定律得知，c中产生逆时针方向(从左向右看)的感应电流，故选A.拓展点实验:探究影响感应电流方向的因素例4为了探究影响感应电流方向的因素，某实验小组将电池、线圈A、线圈B、滑动变阻器、灵敏电流计、开关按照如图7所示的方式连接．当闭合开关时发现灵敏电流计的指针右偏．由此可知，图7（1)当滑动变阻器的滑片P向右移动时，灵敏电流计的指针(填“左偏”“不动"或“右偏"）;(2）将线圈A拔出时,灵敏电流计的指针（填“左偏”“不动”或“右偏"），此时线圈A与线圈B中电流的绕行方向（填“相同”或“相反”)．答案(1）右偏（2）左偏相同解析(1)由题意知,闭合开关时灵敏电流计指针向右偏，而闭合开关时B中磁场增强，当P向右移动时，A所在电路中电流增大,B中磁场增强,所以指针仍向右偏；（2）将A拔出时,B中磁场减弱,感应电流方向改变，所以电流计指针向左偏，此时它们产生的磁场方向相同，故A、B中电流绕行方向相同．内容例证阻碍原磁通量变化—-“增反减同”磁铁靠近线圈，B感与B原方向相反阻碍相对运动——“来拒去留”磁铁靠近，是斥力磁铁远离，是引力使回路面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”P、Q是光滑固定导轨，a、b是可动金属棒，磁铁下移，a、b 靠近阻碍原电流的变化—-“增反减同"合上S,B先亮例5（多选）（2019·湖南娄底市下学期质量检测)如图8甲所示，圆形线圈P静止在水平桌面上,其正上方固定一螺线管Q,P 和Q共轴，Q中的电流i随时间t变化的规律如图乙所示，取甲图中电流方向为正方向，P所受的重力为G，桌面对P的支持力为F N，则(）图8A．在t1时刻，F N〉G，P有收缩的趋势B．在t2时刻，F N＝G，穿过P的磁通量不变C．在t3时刻，F N＝G，P中有感应电流D．在t4时刻，F N＞G,P有收缩的趋势答案ABC解析当螺线管中电流增大时,其形成的磁场不断增强,因此线圈P中的磁通量增大，根据楞次定律可知线圈P将阻碍其磁通量的增大，故线圈有远离和面积收缩的趋势,即F N〉G，P有收缩的趋势，故A正确；当螺线管中电流不变时，其形成磁场不变，线圈P中的磁通量不变，因此线圈P中无感应电流产生，则t2时刻F N＝G，故B正确；t3时刻螺线管中电流为零，但是线圈P中磁通量是变化的，因此此时线圈P中有感应电流,但此时刻二者之间没有相互作用力，即F N＝G,故C正确；当螺线管中电流不变时，其形成的磁场不变，线圈P中的磁通量不变，因此磁铁线圈中无感应电流产生，故t4时刻F N＝G,此时P没有收缩的趋势,故D错误．变式3(2020·湖北宜昌市质检）如图9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（)图9A．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，线框中感应电流沿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,线框中感应电流沿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方向答案A解析当磁铁经过位置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，故选A.安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的应用对比:基本现象因果关系应用规律运动电荷、电流产生磁场因电生磁安培定则磁场对运动电荷、电流有作用力因电受力左手定则部分导体做切割磁感线运动因动生电右手定则闭合回路磁通量变化因磁生电楞次定律例6（多选）如图10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．向左加速运动C．向右减速运动D．向左减速运动答案BC解析MN向右运动,说明MN受到向右的安培力，因为ab在MN处的磁场垂直纸面向里错误!MN中的感应电流方向为M→N 错误!L1中感应电流的磁场方向向上错误!错误!.若L2中磁场方向向上减弱错误!PQ中电流方向为Q→P且减小错误!向右减速运动；若L2中磁场方向向下增强错误!PQ中电流方向为P→Q且增大错误!向左加速运动．变式4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光滑导轨上，如图11所示．导轨上有一根金属棒ab静止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棒将向左运动答案C1。

第十章电磁感应2018级福建省普通高中教学指导意见与2021年选择考预测内容标准1.收集资料,了解电磁感应现象的发现过程,体会人类探索自然规律的科学态度和科学精神.2.通过实验,理解感应电流的产生条件.举例说明电磁感应在生活和生产中的应用.3.通过探究,理解楞次定律.理解法拉第电磁感应定律.4.通过实验,了解自感现象和涡流现象.举例说明自感现象和涡流现象在生活和生产中的应用.选择考预测本章高考考查的频率很高,大部分出现在选择题中,有时也出现在计算题中.考查频率较高的知识点有“判断感应电流的产生”“判断感应电流的方向”“感应电动势的计算”等,并经常综合运动学、力学、磁场、能量等知识进行考查,在考查基础知识的同时考查应用数学知识解决问题的能力和物理建模能力.2021年选择性考试改为福建本省自主命题且实行单科考试后,考试时长和试题题量均会相应增加,预计2021年的考试中,选择题中对图象如Φt,B t,i t,v t等对法拉第电磁感应定律的应用进行考查,计算题中,“单杆”或“双杆”模型应用动量定理、动量守恒定律的考查,体现运动、力、电、能等知识的综合应用,也体现分析、建模、应用数学等能力的综合考查仍将是热点和难点.[全国卷考情分析]——供老师参考考点内容要求高考(全国卷)三年命题情况对照分析2017 2018 2019电磁感应现象ⅠⅠ卷T18:电磁感应与阻尼现象Ⅱ卷T24:电磁感应与图象问题Ⅲ卷T25:楞次定律的理解与应用Ⅰ卷T17:电磁感应与电路问题Ⅰ卷T19:楞次定律的理解与应用Ⅱ卷T18:电磁感应与图象问题Ⅰ卷T20:电磁感应与电路问题Ⅱ卷T21:电磁感应与图象问题Ⅲ卷T19:电磁感应与图象问题磁通量Ⅰ法拉第电磁感应定律Ⅱ楞次定律Ⅱ自感、涡流ⅠⅢ卷T20:电磁感应与图象问题备考策略:1.考查方式:电磁感应的考查在全国卷中出现的频率高,大部分出现在选择题型中,有时也出现在计算题中.考查频率较高的知识点有“判断感应电流的产生”“判断感应电流的方向”“感应电动势的计算”等,并经常综合运动学、力学、磁场、能量等知识进行考查.2.命题趋势:(1)对应用楞次定律、右手定则结合左手定则来综合判断感应电流和安培力的方向等基础能力的考查;(2)结合Φt,B t,i t,v t等图象对法拉第电磁感应定律的应用进行考查;(3)“单杆”或“双杆”模型的考查,尤其是在把“动量定理”“动量守恒定律”列为必考点之后,要特别注意结合“通过横截面的电荷量”考查动量定理的应用.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,与磁场方向垂直的面积S与B的乘积叫做穿过这个面积的磁通量.2.公式:Φ=BS,单位符号是Wb.3.适用条件(1)匀强磁场.(2)S为垂直于磁场的有效面积.4.物理意义:相当于穿过某一面积的磁感线的条数.二、电磁感应现象1.电磁感应现象因磁通量的变化而产生电流的现象.2.产生感应电流的两种情况(1)穿过闭合电路的磁通量发生变化.(2)闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动.3.产生电磁感应现象的实质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,则只有感应电动势,而无感应电流.知识解读图1中AB导体棒切割磁感线运动时,AB导体棒、导线、电流表构成的回路中磁感应强度没有变化,磁场的有效面积发生了变化,引起磁通量发生变化,回路产生了感应电流. 图2中线圈和电流表构成的回路,磁铁插入、抽出时,线圈的面积没有变化,线圈内的磁感应强度发生了变化,引起磁通量发生变化,回路产生了感应电流.磁铁停在线圈中时,线圈的磁通量不发生变化,回路中不产生感应电流.三、感应电流方向的判断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:一切电磁感应现象.2.右手定则(1)内容:如图,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;让磁感线垂直穿入手心,并使拇指指向导线运动的方向,其余四指所指的方向就是感应电流的方向.(2)适用情况:导线切割磁感线产生感应电流.自主探究在图中,假定导体棒AB向右运动.(1)我们研究的是哪个闭合电路?(2)当导体棒AB向右运动时,穿过这个闭合电路的磁通量是增大还是减小?(3)感应电流的磁场应该是沿哪个方向的?(4)导体棒AB中的感应电流是沿哪个方向的?答案:(1)ABEF (2)增大(3)垂直轨道平面向外(4)A→B1.思考判断(1)穿过线圈的磁通量和线圈的匝数无关.( √)(2)1831年,英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象.( √)(3)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.( ×)(4)闭合电路内只要有磁通量,就有感应电流产生.( ×)(5)感应电流的磁场一定阻止引起感应电流的磁场的磁通量的变化.( ×)2.(2019·江苏泰州模拟)如图所示,匀强磁场垂直圆形线圈指向纸内,a,b,c,d为圆形线圈上等距离的四点,现用外力在上述四点将线圈拉成正方形,且线圈仍处在原平面内,则在线圈发生形变的过程中( A)A.线圈中将产生abcda方向的感应电流B.线圈中将产生adcba方向的感应电流C.线圈中的感应电流方向无法判断D.线圈中无感应电流解析:周长一定时,圆形的面积最大.现用外力在四点将线圈拉成正方形,线圈面积变小,磁通量变小,有感应电流产生,由楞次定律可知线圈中将产生顺时针方向的感应电流,故A正确.3.(2019·江西景德镇模拟)(多选)如图所示,一根长导线弯曲成“”形,通以直流电流I,正中间用绝缘线悬挂一金属环C,环与导线处于同一竖直平面内.在电流I增大的过程中,下列判断正确的是( BC)A.金属环中无感应电流产生B.金属环中有逆时针方向的感应电流C.悬挂金属环C的绝缘线的拉力大于环的重力D.悬挂金属环C的绝缘线的拉力小于环的重力解析:由Φ=BS知,金属环的面积S不变,I增大,B增大,所以金属环中有感应电流产生,A错误;由楞次定律得,金属环中感应电流方向沿逆时针,B正确;由于环的上半部分所在处的磁感应强度大于下半部分所在处的磁感应强度,由左手定则可知F方向向下,所以F拉=mg+F,拉力大于重力,C正确,D错误.4.(2019·山东枣庄模拟)(多选)如图所示,水平放置的圆形闭合铜线圈沿着固定的条形磁铁的竖直轴线自由下落.则在它穿过条形磁铁的过程中( AC)A.线圈中感应电流的方向从上向下看先顺时针再逆时针B.线圈中感应电流方向没有改变C.线圈所受的安培力始终为阻力D.线圈的机械能增加解析:线圈靠近磁铁时磁通量向上增加,由楞次定律知,产生的感应电流阻碍磁通量的增加,感应电流的磁场方向向下,感应电流方向为顺时针,线圈所受的安培力向上;同理,线圈远离磁铁时,线圈产生逆时针方向的电流,安培力向上,所以安培力始终为阻力.安培力对线圈做负功,线圈的机械能减小,A,C正确,B,D错误.考点一电磁感应现象的判断1.引起磁通量Φ变化的常见情况(1)电路中部分导线做切割磁感线运动,回路面积S变化导致Φ变化.(2)回路中磁感应强度B随时间或位置发生变化导致Φ变化.(3)线圈在磁场中转动(B与S的夹角发生变化)或B,S都变化后,其乘积BS发生变化,导致Φ变化.2.常见的产生感应电流的三种情况[例1](2019·上海静安区二模)如图所示,一通电螺线管b放在闭合金属线圈a内,螺线管的中心线正好和线圈的一条直径MN重合.要使线圈a中产生感应电流,可采用的方法有( D)A.将螺线管在线圈a所在平面内转动B.使螺线管上的电流发生变化C.使线圈a以MN为轴转动D.使线圈a以与MN垂直的一条直径为轴转动解析:图中位置,穿过线圈a中的磁通量为零,使螺线管上的电流发生变化,或使螺线管在线圈a所在平面内转动,或使线圈a以MN为轴转动,穿过线圈中的磁通量依然总是为零,只有使线圈a以与MN垂直的一条直径为轴转动,才能改变穿过线圈中的磁通量,D项正确.[针对训练]在匀强磁场中,有两条平行金属导轨a,b,磁场方向垂直a,b所在的平面向下,c,d为串接有电流表、电压表的两金属棒,如图所示,两棒以相同的水平速度向右匀速运动,则以下结论正确的是( D)A.电压表有读数,电流表没有读数B.电压表有读数,电流表也有读数C.电压表无读数,电流表有读数D.电压表无读数,电流表也无读数解析:当两棒以相同的水平速度向右匀速运动时,回路的磁通量不变,没有感应电流产生,电流表没有读数.电压表是由电流表改装而成的,核心的部件是电流表,没有电流,指针不偏转,电压表也没有读数.故A,B,C错误,D正确.考点二楞次定律的理解与应用1.楞次定律中“阻碍”的含义2.楞次定律的拓展应用内容例证阻碍原磁通量变化——“增反减同”磁铁靠近线圈,B感与B原方向相反磁铁靠近有斥力阻碍相对运动——“来拒去留”磁铁远离有引力使回路面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”P,Q是光滑固定导轨,a,b是可动金属棒,磁铁下移,a,b靠近阻碍原电流的变化——“增反减同”闭合开关S,B先亮[例2](2019·湖南衡阳二模)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)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方向解析: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.用楞次定律判断(“四步法”)1.(增反减同)(多选)如图(甲)所示为放在同一水平面内的两个闭合同心圆形线圈A,B,线圈A中通入如图(乙)所示的电流,t=0时电流方向为顺时针[如图(甲)中箭头所示],则下列说法中正确的是( ABD)A.在t1~t2时间内,线圈B内有顺时针方向的电流,线圈B有扩张的趋势B.在t1~t2时间内,线圈B内感应电流产生的磁场方向垂直纸面向里C.在0~t1时间内,线圈B内有逆时针方向的电流D.在0~t1时间内,线圈B有收缩的趋势解析:由图(乙)可知,线圈A中的电流先顺时针减小后逆时针增大,产生的磁场先减小后增大,根据楞次定律“增反减同”可知,线圈B中的感应电流方向一直为顺时针方向;两线圈中的电流先同向后反向,两线圈先吸引后排斥,线圈B先有收缩趋势后有扩张趋势,故A,B,D正确,C错误.2.(来拒去留)如图所示,粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈.当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线AB正上方等高快速经过时,若线圈始终不动,则关于线圈受到的支持力N及在水平方向运动趋势的判断,正确的是( D)A.N先小于mg后大于mg,运动趋势向左B.N先大于mg后小于mg,运动趋势向左C.N先小于mg后大于mg,运动趋势向右D.N先大于mg后小于mg,运动趋势向右解析:根据楞次定律“来拒去留”分析知线圈所受到的支持力先大于重力后小于重力,运动趋势总是向右,D项正确.考点三“三定则一定律”的综合应用1.“三个定则、一个定律”的应用对比2.三定则一定律的应用技巧(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时,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方向,有时也可以直接应用楞次定律的推论确定.[例3] (2019·广东佛山二模)如图所示,金属棒ab、金属导轨和螺线管组成闭合回路,金属棒ab在匀强磁场B中沿导轨向右运动,则( C)A.ab棒不受安培力作用B.ab棒所受安培力的方向向右C.ab棒向右运动速度v越大,所受安培力越大D.螺线管产生的磁场,A端为N极解析:金属棒ab向右运动切割磁感线,根据右手定则判断感应电流方向由b→a,再根据左手定则判断棒所受安培力水平向左,故A,B错误;ab的速度越大,感应电流越大,所受安培力就越大,C正确;根据安培定则可判定螺线管的B端为N极,A端为S极,D错误.1.(2019·河南许昌联考)(多选)如图是创意物理实验设计作品《小熊荡秋千》.两根彼此靠近且相互绝缘的金属棒C,D固定在铁架台上,与两个铜线圈P,Q组成一闭合回路,两个磁性很强的条形磁铁如图放置,当用手左右摆动线圈P时,线圈Q也会跟着摆动,仿佛小熊在荡秋千.以下说法正确的是( AB )A.P向右摆动的过程中,P中的电流方向为顺时针方向(从右向左看)B.P向右摆动的过程中,Q也会向右摆动C.P向右摆动的过程中,Q会向左摆动D.若用手左右摆动Q,P会始终保持静止解析:P向右摆动的过程中,线框中的磁通量减少,根据楞次定律,P中的电流方向为顺时针方向(从右向左看),选项A正确;P向右摆动的过程中,P中的电流方向为顺时针方向(从右向左看),Q中的电流方向也为顺时针方向(从右向左看),由左手定则知,Q线圈下侧将受到向右的安培力作用,所以Q也会向右摆动,选项B正确,C错误;若用手左右摆动Q,切割磁感线产生感应电动势,P线圈中产生感应电流,在安培力作用下发生摆动,选项D错误.2.(2019·湖南岳阳二模)(多选)如图所示,要使铜制线圈c中有感应电流产生且被螺线管吸引,则金属导轨上的导体棒ab在匀强磁场中沿导轨做的运动可能是( BC)A.向右的匀速运动B.向左的减速运动C.向右的减速运动D.向右的加速运动解析: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,无感应电流出现,A 项错误;当导体棒向左做减速运动时,由右手定则可判定回路中出现了方向为b→a且大小减小的感应电流,由安培定则知螺线管中感应电流的磁场向左且在减弱,由楞次定律知c中出现顺时针方向(从右向左看)的感应电流且被螺线管吸引,B项正确;同理可判定C项正确,D 项错误.1.(2019·全国Ⅲ卷,14)楞次定律是下列哪个定律在电磁感应现象中的具体体现?( D)A.电阻定律B.库仑定律C.欧姆定律D.能量守恒定律解析:楞次定律指感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的原磁场的磁通量的变化,这种阻碍作用做功将其他形式的能转变为感应电流的电能,所以楞次定律的阻碍过程实质上就是能量转化的过程,选项D正确.2.(2017·全国Ⅰ卷,18)扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上的形貌.为了有效隔离外界振动对STM的扰动,在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板,并施加磁场来快速衰减其微小振动,如图所示.无扰动时,按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场;出现扰动后,对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是( A)解析:紫铜薄板上下振动时,方案B,C,D中穿过薄板的磁通量不发生变化,没有感应电流产生;方案A中,无论是上下还是左右振动,薄板中的磁通量都会发生变化,产生的感应电流会阻碍紫铜薄板上下及其左右振动,达到衰减的效果,选项A正确.3.(2018·全国Ⅰ卷,19)(多选)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( AD)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:根据安培定则,开关闭合时铁芯上产生水平向右的磁场.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,A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,B,C错误;开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间,根据楞次定律,直导线上将产生由北向南的电流,这时直导线上方的磁场垂直纸面向外,故小磁针N极朝垂直纸面向外的方向转动,D正确.4.(2019·河北衡水中学模拟)(多选)如图所示,将若干匝线圈固定在光滑绝缘杆上,另一个金属环套在杆上与线圈共轴,当合上开关时线圈中产生磁场,金属环就可被加速弹射出去.现在线圈左侧同一位置处,先后放置形状、大小相同的铜环和铝环(两环分别用横截面积相等的铜和铝导线制成),且铝的电阻率大于铜的电阻率,闭合开关S的瞬间,下列描述正确的是( AC)A.从左侧看环中感应电流沿顺时针方向B.线圈沿轴向有伸长的趋势C.铜环受到的安培力大于铝环受到的安培力D.若金属环出现断裂,不会影响其向左弹射解析:线圈中通电,由安培定则可知磁场方向向左,通过金属环的磁通量增加,从左侧看环中有顺时针方向的感应电流,故A项正确;异向电流互相排斥,环与线圈相互排斥,且线圈之间电流方向相同,相互吸引,因此,线圈有缩短的趋势,B项错误;因铜环的电阻小,铜环中感应电流大,受到的安培力大,C项正确;若金属环出现断裂,就不能构成闭合回路,环中有感应电动势,无感应电流,不受安培力作用,故不会被向左弹出,D项错误.。

第2讲 法拉第电磁感应定律 自感 涡流一、法拉第电磁感应定律 1．感应电动势(1)概念：在电磁感应现象中产生的电动势。

(2)产生条件：穿过回路的磁通量发生改变，与电路是否闭合无关。

(3)方向判断：感应电动势的方向用楞次定律或右手定则判断。

2．法拉第电磁感应定律(1)内容：闭合电路中感应电动势的大小跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。

(2)公式：E ＝n ΔΦΔt，其中n 为线圈匝数。

(3)感应电流与感应电动势的关系：遵守闭合电路的欧姆定律，即I ＝ER ＋r 。

3．导体切割磁感线的情形(1)若B 、l 、v 相互垂直，则E ＝Blv 。

(2)v ∥B 时，E ＝0。

二、自感、涡流 1．自感现象(1)概念：由于导体本身的电流变化而产生的电磁感应现象称为自感。

(2)自感电动势①定义：在自感现象中产生的感应电动势叫作自感电动势。

②表达式：E ＝L ΔIΔt。

(3)自感系数L①相关因素：与线圈的大小、形状、匝数以及是否有铁芯有关。

②单位：亨利(H)，1 mH ＝10－3H,1 μH＝10－6H 。

2．涡流当线圈中的电流发生变化时，在它附近的任何导体中都会产生感应电流，这种电流像水的漩涡，所以叫涡流。

授课提示：对应学生用书第196页命题点一 对法拉第电磁感应定律的理解及应用 自主探究1．感应电动势的决定因素(1)由E ＝n ΔΦΔt 知，感应电动势的大小由穿过电路的磁通量的变化率ΔΦΔt 和线圈匝数n 共同决定，磁通量Φ较大或磁通量的变化量ΔΦ较大时，感应电动势不一定较大。

(2)ΔΦΔt 为单匝线圈产生的感应电动势大小。

2．法拉第电磁感应定律的三个特例(1)回路与磁场垂直的面积S 不变，磁感应强度发生变化，则ΔΦ＝ΔB·S，E ＝n ΔBΔt S 。

(2)磁感应强度B 不变，回路与磁场垂直的面积发生变化，则ΔΦ＝B·ΔS，E ＝nB ΔSΔt。

(3)磁通量的变化是由面积和磁场变化共同引起时，则ΔΦ＝Φ末－Φ初，E ＝n B 2S 2－B 1S 1Δt ≠n ΔB·ΔSΔt。

第1节电磁感应现象楞次定律考点一磁通量对应学生用书p1911．概念：穿过某一面积的__磁感线条数__．2．磁通量的计算(1)公式：Φ＝__BS__．(2)适用条件：①__匀强__磁场；②S是垂直磁场并在磁场中的__有效__面积．(3)单位：韦伯(Wb)，1 Wb＝1__T·m2__．(4)若B与S不垂直，则可将B分解成垂直于S的B1和平行于S的B2，则Φ＝B1S.或将S投影，取与B垂直的投影面积S′，则Φ＝BS′.【理解巩固1】如图，通有恒定电流的导线MN与闭合金属框共面，第一次将金属框由Ⅰ平移到Ⅱ，第二次将金属框由Ⅰ绕cd边翻转到Ⅱ，设先后两次通过金属框的磁通量的变化分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则( )A．ΔΦ1＞ΔΦ2B．ΔΦ1＝ΔΦ2C．ΔΦ1＜ΔΦ2D．ΔΦ1＝－ΔΦ2[解析] 设在位置Ⅰ时磁通量大小为Φ1，位置Ⅱ时磁通量大小为Φ2.第一次将金属框由Ⅰ平移到Ⅱ，穿过线框的磁感线方向没有改变，磁通量变化量ΔΦ1＝Φ1－Φ2，第二次将金属框绕cd边翻转到Ⅱ，穿过线框的磁感线的方向发生改变，磁通量变化量ΔΦ2＝Φ1＋Φ2，即ΔΦ1＜ΔΦ2，故C正确．[答案] C对应学生用书p1911 如图所示，一水平放置的N 匝矩形线框面积为S ，匀强磁场的磁感应强度为B ，方向斜向上，与水平面成30°角，现若使矩形框以左边的一条边为轴转到竖直的虚线位置，则此过程中磁通量的变化量的大小是( )A .3＋12NBSB .3＋12BS C .3－12NBS D .3－12BS [审题指导] 磁通量与线圈匝数无关． [解析] 矩形线圈abcd 如图所示放置，匀强磁场方向向左上方，平面水平放置时通过线圈的磁通量为Φ1＝BS sin θ＝BS sin 30°＝12BS.当规定此时穿过线圈为正面，则当线圈绕ad 轴转90°角时，穿过线圈反面，则其的磁通量Φ2＝－BS cos θ′＝－BS cos 30°＝－32BS.因此穿过线圈平面的磁通量的变化量为ΔΦ＝Φ2－Φ1＝－32BS －12BS ＝－3＋12BS.故选B .[答案] B考点二 产生电磁感应现象的条件对应学生用书p 1921．产生感应电流的条件穿过闭合回路的__磁通量__发生变化． 2．磁通量发生变化的常见情况(1)闭合回路的部分导体做__切割磁感线__运动，即线圈面积S 发生变化导致Φ变化． (2)线圈在磁场中__转动__导致Φ变化． (3)__磁感应强度__变化(随时间、位置变化)导致Φ变化．如磁体对线圈发生相对运动． 3．产生感应电动势的条件(1)无论回路是否闭合，只要穿过回路平面的__磁通量__发生变化，回路中就会产生__感应电动势__，产生__感应电动势__的那部分导体就相当于电源．(2)电磁感应现象的实质就是产生__感应电动势__．如果回路闭合，就有感应电流．如果回路不闭合，就只有感应电动势而无感应电流．【理解巩固2】 如图所示，将一个矩形线圈放入匀强磁场中，若线圈平面平行于磁感线，则下列运动中，哪些在线圈中会产生感应电流( )A．矩形线圈做平行于磁感线的平移运动B．矩形线圈做垂直于磁感线的平移运动C．矩形线圈绕ab边转动D．矩形线圈绕bc边转动[解析] 当线圈沿磁感线方向平移时，线圈的磁通量始终为零，保持不变，没有感应电流产生，故A错误；当线圈沿垂直于磁感线方向移动时，线圈的磁通量始终为零，保持不变，没有感应电流产生，故B错误；当线圈以ab边为轴转动时，磁通量发生变化，穿过线圈的磁通量从无到有发生变化，有感应电流产生，故C正确；当线圈以bc边为轴转动时，磁感线始终与线圈平行，磁通量始终为零，保持不变，没有感应电流产生，故D错误．[答案] C对应学生用书p1922 如图所示，闭合导线框平行磁场方向放置，下列说法正确的是( )A．只要闭合导线框处于变化的磁场中，线框中就会产生感应电流B．图中的闭合导线框绕其对称轴OO′在磁场中转动，当穿过线框内的磁通量为零时，线框中有感应电流产生C．只要闭合导线框在磁场中做切割磁感线运动，线框中就会产生感应电流D．图中的闭合导线框以其任何一条直径为轴在磁场中旋转，都可以产生感应电流[解析] 保持线框平面始终与磁感线平行，磁通量一直为零，即使闭合导线框处于变化的磁场中，磁通量仍然不变，无感应电流，故A错误；图中的闭合导线框绕其对称轴OO′在磁场中转动，当穿过线框内的磁通量为零时，但磁通量的变化率最大，感应电流也最大，故B正确；保持线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中左右运动，或前后运动，虽然线框切割磁感线，但磁通量一直为零，故磁通量不变，无感应电流，故C错误；线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线转动，磁通量一直为零，故磁通量不变，无感应电流，故D 错误．[答案] B, 能否发生电磁感应现象的判断：(1)确定研究的回路；(2)弄清楚回路内的磁场分布，回路中的磁通量Φ； (3)⎩⎪⎨⎪⎧Φ不变―→无感应电流Φ变化―→⎩⎪⎨⎪⎧回路闭合，有感应电流回路断开，有感应电动势，无感应电流) 考点三 楞次定律的理解与运用对应学生用书p 1921．楞次定律的内容：感应电流的磁场总是要__阻碍__引起__感应电流__的磁通量的__变化__．2．楞次定律中“阻碍”的含义【理解巩固3】(多选)如图是创意物理实验设计作品《小熊荡秋千》．两根彼此靠近且相互绝缘的金属棒C、D固定在铁架台上，与两个铜线圈P、Q组成一闭合回路，两个磁性很强的条形磁铁如图放置，当用手左右摆动线圈P时，线圈Q也会跟着摆动，仿佛小熊在荡秋千．以下说法正确的是( )A．P向右摆动的过程中，P中的电流方向为顺时针方向(从右向左看)B．P向右摆动的过程中，Q也会向右摆动C．P向右摆动的过程中，Q会向左摆动D．若用手左右摆动Q，P始终保持静止[解析] P向右摆动的过程中，穿过P的磁通量向左减小，根据楞次定律可知，P中有沿顺时针方向的电流(从右向左看)，故A正确；P向右摆动的过程中，P中的电流方向为顺时针方向，则Q中的电流方向为顺时针方向(从右向左看)．根据左手定则知，Q所受的安培力向右，则Q向右摆动；同理，用手左右摆动Q，P也会左右摆动，故B正确，C、D错误．[答案] AB【理解巩固4】如图所示，a、b、c、d为四根光滑铜棒， c、d固定在同一水平面上，a、b对称地放在c、d棒上，它们接触良好，O点为四根棒围成的矩形的几何中心，一条形磁铁沿竖直方向向O点落下，则ab可能发生的情况是( )A．保持静止B．分别远离O点C．分别向O点靠近D．无法判断[解析] 当条形磁铁插入导轨之间时，穿过导轨的磁通量增大，根据楞次定律判断出导轨中产生感应电流，产生磁场将会阻碍磁通量增大，故两棒向里靠近，减小穿过的面积，从而起到阻碍磁通量增大的作用．因此不论条形磁铁是S极还是N极朝下，插入导轨之间时，两棒都靠近，C正确．[答案] C对应学生用书p193楞次定律的直接运用3 (多选)将一根长导线弯曲成如图所示形状，通以直流电I，正中间用绝缘细线悬挂一金属环C，环与导线处于同一竖直面内，在电流I均匀增大的过程中，下列叙述正确的是( )A．金属环中无感应电流产生B．金属环中有逆时针方向的感应电流C．悬挂金属环C的绝缘细线的拉力变大D．金属环C不可能保持静止状态[解析] 根据安培定则知，导线中电流在圆环处产生的磁场垂直纸面向里，且逐渐增大，由楞次定律可知，金属环中感应电流的方向沿逆时针方向，故A错误，B正确；根据左手定则可知，金属环的各部分受到的安培力的方向均指向圆心，金属环所在处磁感应强度从上到下逐渐减小，由此可知金属环所受安培力的合力竖直向下，且增大，可知悬挂金属环的绝缘细线的拉力增大，且金属环仍处于静止状态，故C正确，D错误．[答案] BC, 应用楞次定律判断感应电流方向的一般步骤：(1)确定研究对象，即明确要判断的是哪个闭合电路中产生的感应电流．(2)确定研究对象所处的磁场的方向及其分布情况．(3)确定穿过闭合电路的磁通量的变化情况．(4)根据楞次定律，判断闭合电路中感应电流的磁场方向．(5)根据安培定则(即右手螺旋定则)判断感应电流的方向．)楞次定律的推论4 水平桌面上放一闭合铝环，在铝环轴线上方有一条形磁铁，当条形磁铁沿轴线竖直向下迅速靠近铝环时，下列判断正确的是( )A．铝环有收缩的趋势，对桌面的压力减小B．铝环有扩张的趋势，对桌面的压力增大C．铝环有收缩的趋势，对桌面的压力增大D．铝环有扩张的趋势，对桌面的压力减小[解析] 当条形磁铁沿轴线竖直向下迅速靠近铝环时，通过铝环的磁通量增加，根据楞次定律，铝环中产生的感应电流的磁场要阻碍磁通量的增加，阻碍磁铁的靠近，所以铝环对桌面的压力会增大，铝环还有收缩的趋势，以缩小面积来阻碍磁通量的增加．所以选项C 正确．[答案] C, 楞次定律的推广对楞次定律中“阻碍”含义的推广：感应电流的效果总是阻碍产生感应电流的原因．(1)阻碍原磁通量的变化——“增反减同”；(2)阻碍相对运动——“来拒去留”；(3)使线圈面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”；(4)阻碍原电流的变化(自感现象)——“增反减同”．)考点四楞次定律、右手定则、左手定则、安培定则的综合应用对应学生用书p1931．右手定则伸开右手，让大拇指跟其余四指__垂直__并且都跟手掌在同一__平面内__，让磁感线穿过掌心，大拇指指向__导体的运动__方向，其余四指所指的方向，就是__感应电流__的方向．2．右手定则适用于部分导体切割磁感线运动时感应电流的方向判定，而楞次定律适用于一切电磁感应现象，是判断感应电流方向的基本方法，对于由于磁通量变化而引起的感应电流，运用楞次定律判断其方向更方便．【理解巩固5】(多选)如图所示，一电子以初速度v沿与金属板平行的方向飞入MN 极板间，发现电子向N板偏转，则可能是( )A．开关S闭合瞬间B．开关S由闭合到断开瞬间C．开关S是闭合的，变阻器滑片P向右迅速滑动D．开关S是闭合的，变阻器滑片P向左迅速滑动[解析] 开关S接通瞬间，根据安培定则，穿过线圈的磁通量向右增加，由楞次定律知在右侧线圈中感应电流的磁场方向向左，产生左正右负的电动势，电子向M板偏转，故A 错误；断开开关S瞬间，穿过线圈的磁通量向右减少，由楞次定律知在右侧线圈中产生左负右正的电动势，电子向N板偏转，故B正确；接通S后，变阻器滑动触头向右迅速滑动，电阻增大，电流减小，穿过线圈的磁通量向右减少，由楞次定律知在右侧线圈中感应出左负右正的电动势，电子向N板偏转，故C正确；接通S后，变阻器滑动触头向左迅速滑动，电阻减小，电流增大，穿过线圈的磁通量向右增加，由楞次定律知在上线圈中产生左正右负的电动势，电子向M板偏转，故D错误．[答案] BC对应学生用书p1945 (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．向右减速运动B．向左加速运动C．向右加速运动D．向左减速运动[审题指导] 解决此类问题可以由结果反推原因，即MN的运动方向→感应电流的方向→原磁场磁通量变化→PQ运动方向及速度大小；也可以反过来由原因分析结果，再与题中已知对比做出判断．[解析] MN向右运动，所以MN受安培力向右，而MN位置处的磁场由外电路产生，根据右手定则判断磁场为垂直纸面向里，根据左手定则判断感应电流为M到N，所以螺线管磁场方向向上，则原磁场L2磁场向上减小或向下增强，根据右手定则可以判断，PQ向右减速或向左加速，A、B正确．[答案] AB, 1.安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的比较及应用(1)规律比较), (2)应用区别关键是抓住因果关系：①因电而生磁(I→B)→安培定则；②因动而生电(v、B→I安)→右手定则；③因电而受力(I、B→F安)→左手定则．2．应用技巧无论是安培力还是洛伦兹力，只要涉及“力”都伸左手；“电生磁”或“磁生电”均伸右手．)。

第1讲电磁感应现象楞次定律一、单项选择题：在每一小题给出的四个选项中，只有一项为哪一项符合题目要求的。

1．如下列图，一水平放置的N匝矩形线框面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，方向斜向上，与水平面成30°角，现假设使矩形框以左边的一条边为轴转到竖直的虚线位置，如此此过程中磁通量的改变量的大小是( C )A．3－12BS B．3＋12NBSC．3＋12BS D．3－12NBS[解析] sin θ磁通量与匝数无关，Φ＝BS中，B与S必须垂直。

初态Φ1＝B cos θ·S，末态Φ2＝－B cos θ·S，磁通量的变化量大小ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝|BS(－cos 30°－sin30°)|＝3＋12BS，所以应选C项。

2．(2020·浙江诸暨模拟)有人设计了一种储能装置：在人的腰部固定一块永久磁铁，N 极向外；在手臂上固定一个金属线圈，线圈连接着充电电容器。

当手不停地前后摆动时，固定在手臂上的线圈能在一个摆动周期内，两次扫过别在腰部的磁铁，从而实现储能。

如下说法正确的答案是( D )A．该装置违反物理规律，不可能实现B．此装置会使手臂受到阻力而导致人走路变慢C．在手摆动的过程中，电容器极板的电性不变D．在手摆动的过程中，手臂受到的安培力方向交替变化[解析] D．在手摆动的过程中，线圈交替的进入或者离开磁场，使穿过线圈的磁通量发生变化，因而会产生感应电流，从而实现储能，该装置符合法拉第电磁感应定律，可能实现，选项A错误；此装置不会影响人走路的速度，选项B错误；在手摆动的过程中，感应电流的方向不断变化，如此电容器极板的电性不断改变。

选项C错误；在手摆动的过程中，感应电流的方向不断变化，手臂受到的安培力方向交替变化。

选项D正确。

3.如下列图，通电导线MN与单匝矩形线圈abcd共面，位置靠近ab且与线圈相互绝缘。

当MN中电流突然减小时，线圈所受安培力的合力方向( B )A．向左B．向右C．垂直纸面向外D．垂直纸面向里[解析] 解法一：当MN中电流突然减小时，单匝矩形线圈abcd垂直纸面向里的磁通量减小，根据楞次定律，线圈abcd中产生的感应电流方向为顺时针方向，由左手定如此可知ab边与cd边所受安培力方向均向右，所以线圈所受安培力的合力方向向右，B正确。

第1讲 电磁感应现象 楞次定律知识排查磁通量1.磁通量(1)定义：磁感应强度B 与垂直磁场方向的面积S 的乘积。

(2)公式：Φ＝BS (B ⊥S )；单位：韦伯(Wb)。

(3)矢标性：磁通量是标量，但有正负。

2．磁通量的变化量：ΔΦ＝Φ2－Φ1。

3．磁通量的变化率(磁通量变化的快慢)：磁通量的变化量与所用时间的比值，即ΔΦΔt ，与线圈的匝数无关。

电磁感应现象1.电磁感应现象当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中有感应电流产生的现象。

2．产生感应电流的条件(1)闭合导体回路；(2)磁通量发生变化。

感应电流的方向图11．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：一切电磁感应现象。

2．右手定则(1)内容：如图1，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)适用情况：导线切割磁感线产生感应电流。

小题速练1．思考判断(1)闭合电路内只要有磁通量，就有感应电流产生。

()(2)穿过线圈的磁通量和线圈的匝数无关。

()(3)电路中磁通量发生变化时，就一定会产生感应电流。

()(4)当导体切割磁感线时，一定产生感应电流。

()(5)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。

()答案(1)×(2)√(3)×(4)×(5)×2．如图2所示，一圆形金属线圈放置在水平桌面上，匀强磁场垂直桌面竖直向下，过线圈上A点作切线OO′，OO′与线圈在同一平面上。

在线圈以OO′为轴翻转180°的过程中，线圈中电流流向()图2A．始终为A→B→C→AB．始终为A→C→B→AC．先为A→C→B→A，再为A→B→C→AD．先为A→B→C→A，再为A→C→B→A解析在线圈以OO′为轴翻转0～90°的过程中，穿过线圈正面向里的磁通量逐渐减小，由楞次定律可知感应电流方向为A→B→C→A；线圈以OO′为轴翻转90°～180°的过程中，穿过线圈反面向里的磁通量逐渐增加，由楞次定律可知感应电流方向仍然为A→B→C→A，A正确。

电磁感应现象 楞次定律一．考点整理 基本概念1．磁通量：在磁感应强度为B 的匀强磁场中，与磁场方向垂直的面积S 与B 的乘积，即φ = ．磁通量单位是 ，用Wb 表示，1 Wb = T·m 2．公式的适用条件：① 磁场；② 磁感线的方向与平面 ，即B S ．2．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．⑴ 产生感应电流的条件：穿过 电路的磁通量发生 ．特例：闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动．⑵ 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，则只有感应 ，而无 ． 3．楞次定律：感应电流的磁场总是要 引起感应电流的磁通量的 ．右手定则：拇指、掌心、四指在 内，让右手大拇与其他余四指 ，让磁感线穿过手心，拇指指向 方向，其余四指指向感应电流方向，如图所示． 二．思考与练习 思维启动1．如图所示，在条形磁铁外套有A 、B 两个大小不同的圆环，穿过A 环的磁通量φA 与穿过B 环的磁通量φB 相比较 （ ） A ．φA >φB B ．φ A < φB C ．φA = φB D ．不能确定2．如图所示，一个矩形线框从匀强磁场的上方自由落下，进入匀强磁场中，然后再从磁场中穿出．已知匀强磁场区域的宽度L 大于线框的高度h ，下列说法正确的是 （ ） A ．线框只在进入和穿出磁场的过程中，才有感应电流产生 B ．线框从进入到穿出磁场的整个过程中，都有感应电流产生 C ．线框在进入和穿出磁场的过程中，都是机械能转化成电能 D ．整个线框都在磁场中运动时，机械能转化成电能3．如图所示，甲是闭合铜线框，乙是有缺口的铜线框，丙是闭合的塑料线框，它们的正下方都放置一薄强磁铁，现将甲、乙、丙拿至相同高度H 处同时释放（各线框下落过程中不翻转），则以下说法正确的是 （ ） A ．三者同时落地B ．甲、乙同时落地，丙后落地C ．甲、丙同时落地，乙后落地D ．乙、丙同时落地，甲后落地 三．考点分类探讨 典型问题〖考点1〗电磁感应现象是否发生的判断【例1】如图所示，一通电螺线管b 放在闭合金属线圈a 内，螺线管的中心轴线恰和线圈的一条直径MN重合．要使线圈a 中产生感应电流，可采用的方法有 （ ） A ．使通电螺线管中的电流发生变化B ．使螺线管绕垂直于线圈平面且过线圈圆心的轴转动C ．使线圈a 以MN 为轴转动D ．使线圈绕垂直于MN 的直径转动【变式跟踪1】如图所示，绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和电键组成闭合回路，在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环A ，下列各种情况中铜环A 中没有感应电流的是 （ ）A ．线圈中通以恒定的电流B ．通电时，使滑动变阻器的滑片P 匀速移动C ．通电时，使滑动变阻器的滑片P 加速移动D ．将电键突然断开的瞬间 〖考点2〗楞次定律的理解及应用【例2】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固定的线圈时，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 → aC ．b → G→ aD ．先b → G → a ，后a → G → b【变式跟踪2】如图所示，通电螺线管左侧和内部分别静止吊一导体环a 和b ，当滑动变阻器R 的滑动触头c 向左滑动时 （ ） A ．a 向左摆，b 向右摆 B ．a 向右摆，b 向左摆 C ．a 向左摆，b 不动 D ．a 向右摆，b 不动〖考点3〗楞次定律、右手定则、左手定则、安培定则的综合应用【例3】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 【变式跟踪3】如图所示，导轨间的磁场方向垂直于纸面向里，当导线MN 在导轨上向右加速滑动时，正对电磁铁A 的圆形金属环B 中 （ ） A ．有感应电流，且B 被A 吸引 B ．无感应电流C ．可能有，也可能没有感应电流D ．有感应电流，且B 被A 排斥 四．考题再练 高考试题 1．【2012·江苏】某同学设计的家庭电路保护装置如图所示，铁芯左侧线圈L 1由火线和零线并行绕成．当右侧线圈L 2中产生电流时，电流经放大器放大后，使电磁铁吸起铁质开关K ，从而切断家庭电路．仅考虑L 1在铁芯中产生的磁场，下列说法正确的有（ ） A ．家庭电路正常工作时，L 2中的磁通量为零B ．家庭电路中使用的电器增多时，L 2中的磁通量不变C ．家庭电路发生短路时，开关K 将被电磁铁吸起D ．地面上的人接触火线发生触电时，开关K 将被电磁铁吸起 【预测1】现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A 、线圈B 、电流计及开关，如图连接．在开关闭合、线圈A 放在线圈B 中的情况下，某同学发现当他将滑动变阻器的滑动端P 向左加速滑动时，电流计指针向右偏转．由此可以推断（ ） A ．线圈A 向上移动或滑动变阻器的滑动端P 向右加速滑动，都能引起电流计指针向左偏转B ．线圈A 中铁芯向上拔出或断开开关，都能引起电流计指针向右偏转C ．滑动变阻器的滑动端P 匀速向左或匀速向右滑动，都能使电流计指针静止在中央D ．因为线圈A 、线圈B 的绕线方向未知，故无法判断电流计指针偏转的方向 2．【2012·北京】物理课上，老师做了一个奇妙的“跳环实验”．如图，她把一个带铁芯的线圈L 、开关S 和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，套环立刻跳起．某同学另找来器材再探究此实验．他连接好电路，经重复试验，线圈上的套环均未动．对比老师演示的实验，下列四个选项中，导致套环未动的原因可能是（） A ．线圈接在了直流电源上 B ．电源电压过高C ．所选线圈的匝数过多D ．所用套环的材料与老师的不同【预测2】如图所示，在一固定水平放置的闭合导体圆环上方，有一条形磁铁，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 ，下列说法中正确的是 （ ） A ．在磁铁下落的整个过程中，圆环中的感应电流方向先逆时针后顺时针（从上向下看圆环）B ．磁铁在整个下落过程中，所受线圈对它的作用力先竖直向上后竖直向下C ．磁铁在整个下落过程中，它的机械能不变D ．磁铁落地时的速率一定等于2gh 五．课堂演练 自我提升1．现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A 、线圈B 、电流计及电键如图所示连接．下列说法中正确的是（ ）A ．电键闭合后，线圈A 插入或拔出都会引起电流计指针偏转B ．线圈A 插入线圈B 中后，电键闭合和断开的瞬间电流计指针均不会偏转C ．电键闭合后，滑动变阻器的滑片P 匀速滑动，会使电流计指针静止在中央零刻度D ．电键闭合后，只有滑动变阻器的滑片P 加速滑动，电流计指针才能偏转2．如图所示，一个金属薄圆盘水平放置在竖直向上的匀强磁场中，下列做法中能使圆盘中产生感应电流的是 （ ） A ．圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动 B ．圆盘以某一水平直径为轴匀速转动 C ．圆盘在磁场中向右匀速平移 D ．匀强磁场均匀增加3．如图所示，通有恒定电流的导线MN 与闭合金属框共面，第一次将金属框由Ⅰ平移到Ⅱ，第二次将金属框绕cd 边翻转到Ⅱ，设先后两次通过金属框的磁通量变化大小分别为Δφ1和Δφ2，则 （ ） A ．Δφ 1 > Δφ2，两次运动中线框中均有沿adcba 方向电流出现 B ．Δφ1 = Δφ2，两次运动中线框中均有沿abcda 方向电流出现 C ．Δφ 1 < Δφ2，两次运动中线框中均有沿adcba 方向电流出现 D ．Δφ 1 < Δφ2，两次运动中线框中均有沿abcda 方向电流出现4．如图所示，一根条形磁铁从左向右靠近闭合金属环的过程中，环中的感应电流（自左向右看） （ ） A ．沿顺时针方向 B ．先沿顺时针方向后沿逆时针方向 C ．沿逆时针方向 D ．先沿逆时针方向后沿顺时针方向5．如图所示，一质量为m 的条形磁铁用细线悬挂在天花板上，细线从一水平金属圆环中穿过．现将环从位置Ⅰ释放，环经过磁铁到达位置Ⅱ．设环经过磁铁上端和下端附近时细线的张力分别为T 1和T 2，重力加速度大小为g ，则 （ ） A ．T 1 > mg ，T 2 > mg B ．T 1 < mg ，T 2 < mg C ．T 1 > mg ，T 2 < mg D ．T 1 < mg ，T 2 > mg6．1931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．7．北半球地磁场的竖直分量向下．如下图所示，在北京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圈abcd ，线圈的ab 边沿南北方向，ad 边沿东西方向．下列说法中正确的是 （ ） A ．若使线圈向东平动，则b 点的电势比a 点的电势低 B ．若使线圈向北平动，则a 点的电势比b 点的电势低 C ．若以ab 为轴将线圈向上翻转，则线圈中感应电流方向为a →b →c →d →a D ．若以ab 为轴将线圈向上翻转，则线圈中感应电流方向为a →d →c →b →a 8．如图所示，虚线abcd 为矩形匀强磁场区域，磁场方向竖直向下，圆形闭合金属线框以一定的速度沿光滑绝缘水平面向磁场区域运动．如右图所示给出的是圆形闭合金属线框的四个可能到达的位置，则圆形闭合金属线框的速度可能为零的位置是9．如图a 所示，圆形线圈P 静止在水平桌面上，其正上方固定一螺线管Q ，P 和Q 共轴，Q 中通有变化电流i ，电流随时间变化的规律如图b 所示，P 所受的重力为G ，桌面对P 的支持力为N ，则在下列时刻 （ ） A ．t 1时刻N >G ，P 有收缩的趋势B ．t 2时刻N ＝G ，此时穿过P 的磁通量最大C ．t 3时刻N ＝G ，此时P 中无感应电流D ．t 4时刻N <G ，此时穿过P 的磁通量最小10．如图为一种早期发电机原理示意图，该发电机由固定的圆形线圈和一对用铁芯连接的圆柱形磁铁构成，两磁极相对于线圈平面对称，在磁极绕转轴匀速转动过程中，磁极中心在线圈平面上的投影沿圆弧XOY 运动（O 是线圈中心），则 （ ） A ．从X 到O ，电流由E 经G 流向F ，先增大再减小 B ．从X 到O ，电流由F 经G 流向E ，先减小再增大 C ．从O 到Y ，电流由F 经G 流向E ，先减小再增大 D ．从O 到Y ，电流由E 经G 流向F ，先增大再减小 11．如图所示，通过水平绝缘传送带输送完全相同的铜线圈，线圈均与传送带以相同的速度匀速运动．为了检测出个别未闭合的不合格线圈，让传送带通过一固定匀强磁场区域，磁场方向垂直于传送带，线圈进入磁场前等距离排列，根据穿过磁场后线圈间的距离，就能够检测出不合格线圈，通过观察图形，判断下列说法正确的是（ ） A ．若线圈闭合，进入磁场时，线圈相对传送带向后滑动 B ．若线圈不闭合，进入磁场时，线圈相对传送带向后滑动 C ．从图中可以看出，第2个线圈是不合格线圈 D ．从图中可以看出，第3个线圈是不合格线圈12．如图所示，在匀强磁场中放有平行铜导轨，它与大线圈M相连接，要使小导线圈N获得顺时针方向的感应电流，则放在导轨上的裸金属棒ab的运动情况是（两线圈共面放置）（）A ．向右匀速运动B ．向左加速运动C ．向右减速运动D ．向右加速运动参考答案：一．考点整理基本概念1．BS韦伯 1 匀强垂直⊥2．闭合变化电动势感应电流3．阻碍变化同一平面垂直导体运动二．思考与练习思维启动1．A；磁通量φ = φ内–φ外．对A、B两环，φ内相同；而对于φ外，B的大于A的，所以φA > φB，故正确答案为A．2．AC；产生感应电流的条件是穿过闭合回路的磁通量发生变化，线框全部在磁场中时，磁通量不变，不产生感应电流，故选项B、D错误．线框进入和穿出磁场的过程中磁通量发生变化，产生了感应电流，故选项A正确．在产生感应电流的过程中线框消耗了机械能，故选项C正确．3．D；甲是铜线框，在下落过程中产生感应电流，所受的安培力阻碍它的下落，故所需的时间长；乙没有闭合回路，丙是塑料线框，故都不会产生感应电流，它们做自由落体运动，故D正确．三．考点分类探讨典型问题例1 D；题中图示位置无论螺线管中的电流怎样发生变化，均无磁感线穿过线圈平面，磁通量始终为零，故无感应电流产生，选项A错误．若螺线管绕垂直于线圈平面且过线圈圆心的轴转动，穿过线圈的磁通量始终为零，故无感应电流产生，选项B错误．若线圈a以MN为轴转动，穿过线圈的磁通量始终为零，故无感应电流产生，选项C错误．若线圈绕垂直于MN的直径转动，穿过线圈的磁通量会发生变化，故有感应电流产生，选项D正确．变式1 A；当线圈中通恒定电流时，产生的磁场为稳恒磁场，通过铜环A的磁通量不发生变化，不会产生感应电流．例2 D；①确定原磁场的方向：条形磁铁在穿入线圈的过程中，磁场方向向下．②明确回路中磁通量的变化情况：线圈中向下的磁通量增加．③由楞次定律的“增反减同”可知：线圈中感应电流产生的磁场方向向上．④应用右手定则可以判断感应电流的方向为逆时针(俯视)即：b→G→a．同理可以判断：条形磁铁穿出线圈的过程中，向下的磁通量减小，由楞次定律可得线圈中将产生顺时针方向的感应电流（俯视），电流从a→G→b．变式2 C；当滑动变阻器R的滑动触头c向左滑动时，电路中的电流变大，螺线管产生的磁场逐渐增强，穿过a的磁通量变大，根据楞次定律可知，a向左摆动；b处于螺线管内部，其周围的磁场为匀强磁场，方向水平向左，圆环中虽然也产生感应电流，但根据左手定则可判断出，安培力与b在同一个平面内，产生的效果是使圆环面积缩小，并不使其摆动，所以C项正确．例3 BC变式3 D；MN向右加速滑动，根据右手定则，MN中的电流方向从N→M，且大小在逐渐变大，根据安培定则知，电磁铁A的左端为N极，且磁场强度逐渐增强，根据楞次定律知，B环中的感应电流产生的内部磁场方向向右，B被A排斥．故D正确．四．考题再练高考试题1．ABD；电路正常或短路时，火线和零线中通过的电流大小相等、方向相反，故L1中火线与零线中电流产生的磁场相抵消，铁芯中的磁通量为零，L2中无感应电流产生，电磁铁中也就无电流，开关K不会被吸起．由上述分析可知，A、B项正确，C项错误．当地面上的人接触火线发生触电时，火线与零线中的电流大小不再相等，则L2中产生感应电流，电磁铁也就能把开关K吸起，即D正确．预测1 B；电流计指针是否发生偏转取决于穿过线圈B的磁通量是否发生变化，而电流计中指针的偏转方向取决于穿过线圈B的磁通量是变大还是变小．由题意知当P向左滑动时，线圈A中的电流变小，导致穿过线圈B的磁通量减小，电流计中指针向右偏转．依此推理，若穿过线圈B的磁通量增大时，电流计指针向左偏转．线圈A上移时，线圈A中线芯向上拔出或断开开关，穿过线圈B的磁通量减小，指针向右偏，A错、B对；P匀速向左滑动时穿过线圈B的磁通量减小，指针向右偏转，P匀速右滑时穿过线圈B的磁通量增大，指针向左偏转，故C错．2．D；开关闭合的瞬间，电流迅速增大，线圈产生的磁场由0开始迅速增大，穿过套环的磁通量增加，为阻碍磁通量的增加，金属套环产生感应电流，并向着使磁通量减少的方向运动，故会立刻跳起，若选用非金属材质的套环，则套环中不会产生感应电流，不会受磁场力的作用，当然也不会跳起，D正确．预测2 A；当条形磁铁靠近圆环时，穿过圆环的磁通量增加，根据楞次定律可判断圆环中感应电流的方向为逆时针，当条形磁铁远离圆环时，穿过圆环的磁通量减小，根据楞次定律可判断圆环中感应电流的方向为顺时针，A正确；根据楞次定律的推论“来拒去留”原则，可判断磁铁在整个下落过程中，所受圆环对它的作用力始终竖直向上，B错误；磁铁在整个下落过程中，由于受到磁场力的作用，磁铁的机械能不守恒，C错误；若磁铁从高度h处做自由落体运动，其落地时的速度为v= 2gh，但磁铁穿过圆环的过程中要产生一部分电热，根据能量守恒定律可知，其落地速度一定小于2gh，D错误．五．课堂演练自我提升1．A；电键闭合后，线圈A插入或拔出都会引起穿过线圈B的磁通量发生变化，从而电流计指针偏转，选项A正确；线圈A插入线圈B中后，电键闭合和断开的瞬间，线圈B的磁通量会发生变化，电流计指针会偏转，选项B错误；电键闭合后，滑动变阻器的滑片P无论匀速滑动还是加速滑动，都会导致线圈A的电流发生变化，线圈B的磁通量变化，电流计指针都会发生偏转，选项C、D错误．2．BD；只有当圆盘中的磁通量发生变化时，圆盘中才产生感应电流，当圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动或圆盘在磁场中向右匀速平移时，圆盘中的磁通量不发生变化，不能产生感应电流，A、C错误；当圆盘以某一水平直径为轴匀速转动或匀强磁场均匀增加时，圆盘中的磁通量发生变化，圆盘中将产生感应电流，B、D正确．3．C；设金属框在位置Ⅰ的磁通量为φⅠ，在位置Ⅱ的磁通量为φⅡ，由题可知：Δφ1= |φⅡ–φI|，Δφ 2 = | –φⅡ–φI |，所以金属框的磁通量变化大小Δφ 1 <Δφ2，由安培定则知两次磁通量均向里减小，所以由楞次定律知两次运动中线框中均出现沿adcb a方向的电流，C对．4．C；条形磁铁从左向右靠近闭合金属环的过程中，向右的磁通量一直增加，根据楞次定律，环中的感应电流（自左向右看）为逆时针方向，C对．5．A；金属圆环从位置Ⅰ到位置Ⅱ过程中，由楞次定律知，金属圆环在磁铁上端时受安培力向上，在磁铁下端时受安培力也向上，则金属圆环对磁铁的作用力始终向下，对磁铁受力分析可知T1 > mg，T2 > mg，A项正确．6．D；磁单极子从上向下穿过超导线圈时，磁通量先向下增加又向上减少，由楞次定律可知，感应磁场方向向上，由安培定则可知，感应电流方向始终为逆时针方向．超导线圈的电阻为零，因此，线圈一旦激起电流便持续流动下去．7．C；由右手定则知，若使线圈向东平动，线圈的ab边和cd边切割磁感线，c(b)点电势高于d(a)点电势，故A错误；同理知B错．若以ab为轴将线圈向上翻转，穿过线圈平面的磁通量将变小，由楞次定律可判断线圈中感应电流方向为a→b→c→d→a，C对，D错．8．AD；因为线框在进、出磁场时，线框中的磁通量发生变化，产生感应电流，安培力阻碍线框运动，使线框的速度可能减为零，故A、D正确．9．AB；t1时刻电流i增大，穿过线圈的磁通量增大，为反抗磁通量的增大，线圈有收缩的趋势，同时有远离螺线管向下运动的趋势，N>G，A正确；t2时刻电流i不变，穿过线圈的磁通量不变，感应电流为零，N＝G，B正确；同理t3时刻N<G，有感应电流，t4时刻N＝G，P中无感应电流，C、D均错误．10．D；在磁极绕转轴从X到O匀速转动，穿过线圈平面的磁通量向上增大，根据楞次定律可知线圈中产生顺时针方向的感应电流，电流由F经G流向E，又导线切割磁感线产生感应电动势E感＝BLv，导线处的磁感应强度先增后减可知感应电动势先增加后减小，则电流先增大再减小，A、B均错；在磁极绕转轴从O到Y匀速转动，穿过线圈平面的磁通量向上减小，根据楞次定律可知线圈中产生逆时针方向的感应电流，电流由E经G流向F，又导线切割磁感线产生感应电动势E感＝BLv，导线处的磁感应强度先增后减可知感应电动势先增加后减小，则电流先增大再减小，C错、D对．11．AD；若线圈合格，则由于电磁感应现象会向左移动一定距离，且合格线圈移动的距离相等，移动后线圈的间距也等于移动前的间距，由图知线圈3与其他线圈间距不符，不合格．12．BC；欲使N产生顺时针方向的感应电流，感应电流磁场垂直纸面向里，由楞次定律可知有两种情况：一是M中有顺时针方向逐步减小的电流，使其在N中的磁场方向向里，且磁通量在减小；二是M中有逆时针方向逐渐增大的电流，使其在N中的磁场方向向外，且磁通量是在增大．因此对前者应使ab 减速向右运动．对于后者，则应使ab加速向左运动，故应选B、C．。

第1讲电磁感应现象楞次定律ZHI SHI SHU LI ZI CE GONG GU ,知识梳理·自测巩固知识点1 磁通量1．定义匀强磁场中，磁感应强度(B)与垂直于磁场方向的面积(S)的乘积叫作穿过这个面积的磁通量，简称磁通，我们可以用穿过这一面积的磁感线条数的多少来形象地理解。

2．公式Φ＝BS。

在国际单位制中，磁通量的单位是韦伯，符号是Wb。

3．公式适用条件(1)匀强磁场。

(2)磁感线的方向与平面垂直，即B⊥S。

思考：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BS1cos_θ或BS3。

(2)通过矩形a′b′cd的磁通量为BS3。

(3)通过矩形abb′a′的磁通量为0。

知识点2 电磁感应现象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内做切割磁感线的运动。

3．电磁感应现象的实质产生感应电动势，如果电路闭合，则有感应电流；如果电路不闭合，则只有感应电动势而无感应电流。

知识点3 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。

①让磁感线穿入右手手心。

②使大拇指指向导体运动的方向。

③则其余四指指向感应电流的方向。

(2)适用范围：适用于部分导体切割磁感线的情况。

思考：如图所示，矩形闭合线圈abcd竖直放置，OO′是它的对称轴，通电直导线AB与OO′平行，且AB、OO′所在平面与线圈平面垂直，AB中通有如图所示的电流I，请回答：(1)穿过线圈abcd中的磁通量为多少？(2)AB中电流I逐渐增大，线圈abcd中有感应电流吗？(3)要使线圈abcd中产生感应电流，可行的做法有哪些(至少答出两种方法)?[答案](1)0 (2)无(3)使线圈左右平动；以OO′为轴转动。

第1讲电磁感应现象、楞次定律➢教材知识梳理一、磁通量1．磁通量(1)定义：磁感应强度B与垂直磁场方向的面积S的________．(2)公式：Φ＝________(B⊥S)；单位：韦伯(Wb)．(3)矢标性：磁通量是________，但有正负．2．磁通量的变化量：ΔΦ＝Φ2－Φ1.3．磁通量的变化率(磁通量变化的快慢)：磁通量的变化量与所用时间的比值，即ΔΦΔt，与线圈的匝数无关．二、电磁感应现象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________产生的现象．2．产生感应电流的条件(1)闭合电路；(2)________发生变化．三、感应电流的方向1．楞次定律：感应电流的磁场总要________引起感应电流的________的变化．适用于一切电磁感应现象．2．右手定则：伸开右手，使拇指与四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线穿入掌心，右手拇指指向________方向，这时其余四指指向就是感应电流的方向．适用于导线________产生感应电流．答案：一、1.(1)乘积(2)BS(3)标量二、1.感应电流 2.(2)磁通量三、1.阻碍磁通量 2.导线运动切割磁感线【思维辨析】(1)闭合电路内只要有磁通量，就有感应电流产生．( )(2)穿过线圈的磁通量和线圈的匝数无关．( )(3)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．( )(4)当导体切割磁感线时，一定产生感应电动势．( )(5)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．( )(6)磁通量变化量越大，感应电动势越大．( )(7)自感现象是电磁感应现象的应用．( )答案：(1)(×)(2)(√)(3)(√)(4)(√)(5)(×) (6)(×)(7)(√)➢考点互动探究考点一电磁感应现象的理解与判断1.磁通量发生变化的三种常见情况(1)磁场强弱不变，回路面积改变．(2)回路面积不变，磁场强弱改变．(3)回路面积和磁场强弱均不变，但二者的相对位置发生改变．2．判断是否产生感应电流的流程(1)确定研究的回路．(2)弄清楚回路内的磁场分布，并确定该回路的磁通量Φ.(3)⎩⎪⎨⎪⎧Φ不变→无感应电流Φ变化→⎩⎪⎨⎪⎧不闭合，无感应电流，但有感应电动势回路闭合，有感应电流 图10­26­1中能产生感应电流的是( )图10­26­1答案：B [解析] 根据产生感应电流的条件：A 中，电路没闭合，无感应电流；B 中，磁感应强度不变，面积增大，闭合电路的磁通量增大，有感应电流；C 中，穿过线圈的磁感线相互抵消，Φ恒为零，无感应电流；D 中，磁通量不发生变化，无感应电流．在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能观察到感应电流的是( )A ．将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路，然后观察电流表的变化B ．在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，然后观察电流表的变化C ．将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接，往线圈中插入条形磁铁后，再到相邻房间去观察电流表的变化D ．绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，观察电流表的变化答案：D [解析] 只形成闭合回路，回路中的磁通量不变化，不会产生感应电流，A、B、C错误；给线圈通电或断电瞬间，通过闭合回路的磁通量变化，会产生感应电流，能观察到电流表的变化，D正确．考点二楞次定律的理解与应用楞次定律中“阻碍”的含义考向一应用楞次定律判断感应电流方向的“四步法”2 某实验小组用如图10­26­2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固定的线圈时，通过电流表G的感应电流方向是( )图10­26­2A．a→G→bB．先a→G→b，后b→G→aC．b→G→aD．先b→G→a，后a→G→b答案：D[解析] 解答本题时可按以下顺序进行：(1)条形磁铁在穿入线圈的过程中，原磁场方向向下．(2)穿过线圈向下的磁通量增加．(3)由楞次定律可知：感应电流的磁场方向向上．(4)应用安培定则可判断：感应电流的方向为逆时针(俯视)，即由b→G→a.同理可以判断；条形磁铁穿出线圈的过程中，向下的磁通量减小，感应电流产生的磁场方向向下，感应电流的方向为顺时针(俯视)，即由a→G→b.(多选)如图10­26­3所示，一电子以初速度v沿与金属板平行的方向飞入M、N极板间，突然发现电子向M板偏转，若不考虑磁场对电子运动方向的影响，则产生这一现象的原因可能是( )图10­26­3A．开关S闭合瞬间B．开关S由闭合到断开瞬间C．开关S是闭合的，变阻器滑片P向右迅速滑动D．开关S是闭合的，变阻器滑片P向左迅速滑动答案：AD [解析] 电子向M板偏转，说明M板为正极，则感应电流如图：由安培定则得，感应电流磁场方向水平向左，而原磁场方向水平向右，由楞次定律得原磁场增强，即原电流增加，故A、D正确．考向二利用楞次定律的推论速解电磁感应问题电磁感应现象中因果相对的关系恰好反映了自然界的这种对立统一规律，对楞次定律中“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：(1)阻碍原磁通量的变化，即“增反减同”．(2)阻碍相对运动，即“来拒去留”．(3)使线圈面积有扩大或缩小的趋势，即“增缩减扩”．(4)阻碍原电流的变化(自感现象)，即“增反减同”．如图10­26­4所示，光滑固定导轨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，当一条形磁铁从高处下落接近回路时( )图10­26­4A．P、Q将互相靠拢B．P、Q将互相远离C．磁铁的加速度仍为gD．磁铁的加速度大于g答案：A[解析] 解法一：根据楞次定律的另一表述：感应电流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，归根结底是因为磁铁靠近回路，“效果”便是阻碍磁通量的增加和磁铁的靠近．所以，P、Q将互相靠拢且磁铁的加速度小于g，选项A正确．解法二：设磁铁下端为N极，画出的磁感线如图所示，根据楞次定律可判断出P、Q中的感应电流方向，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，从而加速度小于g.当磁铁下端为S极时，根据类似的分析可得到相同的结论．所以本题选项A正确．(多选)如图10­26­5所示，匀强磁场垂直于软导线回路平面，由于磁场发生变化，回路变为圆形，则磁场可能( )图10­26­5A．逐渐增强，方向向外B．逐渐增强，方向向里C．逐渐减弱，方向向外D．逐渐减弱，方向向里答案：CD [解析] 根据楞次定律，感应电流的磁场方向总是阻碍闭合回路中磁通量的变化，体现在面积上是“增缩减扩”，而回路变为圆形，面积增加了，说明磁场逐渐减弱．因不知回路中电流方向，故无法判定磁场方向，故C、D都有可能．考点三左手定则、右手定则、楞次定律、安培定则1.“三个定则”“一个定律”的比较基本现象应用的定则或定律运动电荷、电流产生磁场安培定则磁场对运动电荷、电流有力的作用左手定则部分导体做切割磁感线运动右手定则电磁感应闭合回路磁通量变化楞次定律2．“三个定则”和“一个定律”的因果关系(1)因电而生磁(I→B)→安培定则；(2)因动而生电(v、B→I安)→右手定则；(3)因电而受力(I、B→F安)→左手定则；(4)因磁而生电(S、B→I安)→楞次定律．4 (多选)如图10­26­6所示，水平放置的两条光滑的金属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( )图10­26­6A ．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[解析] MN 向右运动，说明MN 受到向右的安培力，因为ab 在MN 处的磁场垂直纸面向里――→左手定则MN 中的感应电流方向为M →N ――→安培定则L 1中感应电流的磁场方向向上――→楞次定律⎩⎪⎨⎪⎧L 2中磁场方向向上减弱L 2中磁场方向向下增强.若L 2中磁场方向向上减弱――→安培定则PQ 中电流方向为Q →P 且减小――→右手定则向右减速运动；若L 2中磁场方向向下增强――→安培定则PQ 中电流方向为P →Q 且增大――→右手定则向左加速运动．(多选)如图10­26­7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( )图10­26­7A ．向右匀速运动B ．向右加速运动C ．向左加速运动D．向左减速运动答案：BD [解析] ab匀速运动时，ab中感应电流恒定，L1中磁通量不变，穿过L2的磁通量不变，L2中无感应电流产生，cd 保持静止，A错误；ab向右加速运动时，L2中的磁通量向下增大，通过cd的电流方向由c到d，cd向右移动，B正确；同理可得C 错误，D正确．■ 方法技巧左、右手定则巧区分(1)右手定则与左手定则的区别：抓住“因果关系”才能无误，“因动而电”——用右手；“因电而动”——用左手．(2)左手定则和右手定则很容易混淆，为了便于区分，可把两个定则简单地总结为“通电受力用左手，运动生电用右手”．“力”的最后一笔“丿”方向向左，用左手；“电”的最后【教师备用习题】1．如图所示，矩形线框在磁场内做的各种运动中，能够产生感应电流的是( )[解析] B 根据产生感应电流的条件可知，能够产生感应电流的是图B.2．如图所示，一个有弹性的金属圆环被一根橡皮绳吊于通电直导线的正下方，直导线与圆环在同一竖直面内，当通电直导线中电流增大时，弹性圆环的面积S和橡皮绳的长度l将( )A．S增大，l变长B．S减小，l变短C．S增大，l变短D．S减小，l变长[解析] D 当通电直导线中电流增大时，穿过金属圆环的磁通量增大，金属圆环中产生感应电流，根据楞次定律，感应电流产生的效果要阻碍磁通量的增大，一是用缩小面积的方式进行阻碍，二是用远离直导线的方式进行阻碍．选项D正确．3．如图所示，环形金属软弹簧套在条形磁铁的中心位置．若将弹簧在磁铁中心面所在的竖直平面内向外拉，使其所包围的面积增大，则穿过弹簧所包围面积的磁通量将( )A．增大B．减小C．不变D．无法确定如何变化[解析] B 穿过弹簧所围面积的磁通量应为合磁通量，磁铁内部由S极指向N极的磁通量不变，而其外部由N极指向S极的磁通量随面积的增大而增大，故合磁通量减小，选项B正确．4．[2015·湖北荆门调研] 如图所示，老师让学生观察一个物理小实验：一轻质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．把磁铁从左环中拔出，左环会跟着磁铁运动D．把磁铁从右环中拔出，右环不会跟着磁铁运动[解析] B 磁铁插向右环，横杆发生转动；磁铁插向左环，由于左环不是闭合回路，没有感应电流产生，横杆不发生转动，选项A错误，B正确；把磁铁从左环中拔出，左环不会跟着磁铁运动，把磁铁从右环中拔出，右环会跟着磁铁运动，选项C、D错误．5．北半球地磁场的竖直分量向下，如图所示，在北京某中学实验室的水平桌面上，放置着边长为L的正方形闭合导体线圈abcd，线圈的ab边沿南北方向，ad边沿东西方向．下列说法中正确的是( )A．若使线圈向东平动，则a点的电势比b点的电势高B．若使线圈向北平动，则a点的电势比b点的电势低C．若以ab边为轴将线圈向上翻转，则线圈中的感应电流方向为a→b→c→d→aD．若以ab边为轴将线圈向上翻转，则线圈中的感应电流方向为a→d→c→b→a[解析] C 线圈向东平动时，ab和cd两边切割磁感线，且两边切割磁感线产生的感应电动势大小相等，a点电势比b点电势低，选项A错误；同理，线圈向北平动，则a、b两点的电势相等，高于c、d两点的电势，选项B错误；以ab边为轴将线圈向上翻转，向下的磁通量减小，感应电流的磁场方向应该向下，再由安培定则知，感应电流的方向为a→b→c→d→a，选项C正确，D错误．6．(多选)如图所示，磁场垂直于纸面，磁感应强度在竖直方向均匀分布，水平方向非均匀分布．一铜制圆环用丝线悬挂于O点，将圆环拉至位置a后无初速度释放，在圆环从a摆向b的过程中( )A．感应电流方向先逆时针后顺时针再逆时针B．感应电流的方向一直是逆时针C．安培力方向始终与速度方向相反D．安培力方向始终沿水平方向[解析] AD 圆环从位置a无初速度释放，在到达磁场分界线前，穿过圆环向里的磁感线条数增加，根据楞次定律可知，圆环内感应电流的方向为逆时针，圆环经过磁场分界线时，穿过圆环向里的磁感线条数减少，根据楞次定律可知，圆环内感应电流的方向为顺时针；圆环通过磁场分界线后，穿过圆环向外的磁感线条数减少，根据楞次定律可知，圆环内感应电流的方向为逆时针；因磁场在竖直方向分布均匀，圆环所受竖直方向的安培力平衡，故总的安培力沿水平方向．综上所述，选项A、D正确．7．某同学设计了一个电磁冲击钻，其原理示意图如图所示，若发现钻头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．开关S由闭合到断开的瞬间C ．保持开关S 闭合，变阻器滑片P 加速向右滑动D ．保持开关S 闭合，变阻器滑片P 匀速向右滑动[解析] A 若发现钻头M 突然向右运动，则两螺线管互相排斥，根据楞次定律，可能是开关S 由断开到闭合的瞬间，选项A 正确．8．如图所示，线圈平面与水平方向夹角θ＝60°，磁感线竖直向下，线圈所围的面积S ＝0.4 m 2，匀强磁场的磁感应强度B ＝0.6 T ，则穿过线圈的磁通量Φ为多少？把线圈以cd 为轴顺时针转过120°角，则穿过线圈的磁通量的变化量为多少？[答案] 0.12 Wb 0.36 Wb[解析] 线圈在垂直磁场方向上的投影面积 S ⊥＝S cos 60°＝0.4×12m 2＝0.2 m 2穿过线圈的磁通量Φ1＝BS ⊥＝0.6×0.2 Wb ＝0.12 Wb线圈沿顺时针方向转过120°角后变为与磁场垂直，但由于此时磁感线从线圈平面穿入的方向与原来相反，故此时通过线圈的磁通量 Φ2＝－BS ＝－0.6×0.4 Wb ＝－0.24 Wb故磁通量的变化量ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝|－0.24－0.12|Wb ＝0.36 Wb。