2014年《步步高》高三物理一轮复习第九章 第1讲 电磁感应现象 楞次定律(人教版)

第一讲电磁感应现象楞次定律1.磁通量(1)定义：磁感应强度与面积的乘积，叫做穿过这个面的磁通量.(2)定义式：Φ＝BS.说明：该式只适用于匀强磁场的情况，且式中的S是跟磁场方向垂直的面积；若不垂直，则需取平面在垂直于磁场方向上的投影面积，即Φ＝BS⊥＝BS sin θ，θ是S与磁场方向的夹角.(3)磁通量Φ是标量，但有正负.Φ的正负意义是：从正、反两面哪个面穿入，若从一面穿入为正，则从另一面穿入为负.(4)单位：韦伯，符号：Wb.(5)磁通量的意义：指穿过某个面的磁感线的条数.(6)磁通量的变化：ΔΦ＝Φ2－Φ1，即末、初磁通量之差.①磁感应强度B不变，有效面积S变化时，则ΔΦ＝Φ2－Φ1＝B·ΔS②磁感应强度B变化，磁感线穿过的有效面积S不变时，则ΔΦ＝Φ2－Φ1＝ΔB·S③磁感应强度B和有效面积S同时变化时，则ΔΦ＝Φ2－Φ1＝B2S2－B1S12.电磁感应现象利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应，产生的电流叫做感应电流.(1)产生感应电流的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化，即ΔΦ≠0.(2)产生感应电动势的条件：无论回路是否闭合，只要穿过线圈平面的磁通量发生变化，线路中就有感应电动势.3.楞次定律(1)楞次定律：感应电流的磁场，总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化.楞次定律适用于一般情况的感应电流方向的判定，而右手定则只适用于导线切割磁感线运动的情况，此种情况用右手定则判定比用楞次定律判定简便.(2)右手定则①适用范围：导线切割磁感线产生感应电动势.②判定方法：伸开右手，让大拇指与四指垂直，并与手掌在同一平面内，让磁感线垂直穿过掌心，大拇指指向导线运动的方向，其余四指所指方向即为感应电流的方向.(3)楞次定律的另一种表述感应电流总是阻碍产生它的那个原因，表现形式有三种：①阻碍原磁通量的变化；②阻碍物体间的相对运动；③阻碍原电流的变化(自感).4.如何理解楞次定律中“阻碍”一词（1）谁阻碍谁——感应电流的磁通量阻碍产生感应电流的磁通量.（2）阻碍什么——阻碍的是穿过回路的磁通量的变化，而不是磁通量本身.（3）如何阻碍——原磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；原磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，即“增反减同”.（4）阻碍的结果——阻碍并不是阻止，结果是增加的最终还得增加，减少的最终还得减少.【例1】如图所示，一水平放置的矩形闭合线圈abcd，在细长磁铁的N极附近竖直下落，保持bc边在纸外，ad边在纸内，从图中位置Ⅰ经过位置Ⅱ到位置Ⅲ，位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近Ⅱ，在这个过程中，线圈中感应电流()A.沿abcd方向B.沿dcba方向C.由Ⅰ到Ⅱ是沿abcd方向，由Ⅱ到Ⅲ是沿dcba方向D.由Ⅰ到Ⅱ是沿dcba方向，由Ⅱ到Ⅲ是沿abcd方向解析：由条形磁铁的磁场(如图所示)可知，线圈在位置Ⅱ时穿过矩形闭合线圈的磁通量最少.当线圈从位置Ⅰ到Ⅱ，穿过abcd自下而上的磁通量减少，感应电流的磁场阻碍其减少，则在线圈中产生感应电流的方向为abcd；当线圈从位置Ⅱ到Ⅲ，穿过abcd自上而下的磁通量增加，由楞次定律可知感应电流的方向是abcd.故此题的答案为A.答案：A【练习1】如图所示，两条互相平行的导线M、N中通过大小相等、方向相同的电流，导线框abcd和两导线在同一平面内，线框沿着与两导线垂直的方向，自右向左在两导线间匀速移动，则在移动过程中线框中的感应电流的方向为( )A.先顺时针后逆时针B.先逆时针后顺时针C.一直是逆时针D.一直是顺时针解析：M、N之间的磁场是两导线产生的磁场的叠加，可以以M、N两导线之间的中心面OO′为界，在OO′右边合磁场的方向垂直纸面向外，在OO′左边，合磁场的方向垂直纸面向内.线框从右向左移动到OO′中间以前，垂直纸面向外穿过线框的磁通量减少；移动到中间时磁通量为零；越过中间向左时，垂直纸面向内穿过线框的磁通量增加.由楞次定律可以判断感应电流的方向始终为逆时针方向.答案：C【例2】如图甲所示，光滑固定导轨MN、PQ水平放置，两根导体棒a、b平行放于导轨上，形成一个闭合回路.当条形磁铁从高处下落接近回路时()A.导体棒a、b将互相靠拢B.导体棒a、b将互相远离C.磁铁的加速度仍为gD.磁铁的加速度小于g解析：以N极向下为例：第一步，原磁场方向：向下(如图乙所示).第二步，原磁通量变化：增加.第三步，判断感应电流的磁场方向：感应电流的磁场与原磁场方向相反(向上).第四步，判断感应电流的方向：利用安培定则确定，俯视为逆时针.知道了导体棒a、b中的电流方向，就可根据左手定则判断受力方向：a受力向右下方，b受力向左下方，所以导体棒a、b将互相靠拢，同时对导轨的压力增加.根据牛顿第三定律，磁铁受到向上的阻力作用，则加速度小于g.所以选项A、D正确.答案：AD【练习2】如图所示，一水平放置的圆形通电线圈1固定，从上向下看电流方向为逆时针方向，另一较小的圆形线圈2从线圈1的正上方下落.在下落过程中两线圈平面始终保持平行且共轴，则线圈2从线圈1的正上方下落至线圈1的正下方过程中，从上往下看线圈2( )A.有顺时针方向的感应电流B.先是顺时针方向，后是逆时针方向的感应电流C.先是逆时针方向，后是顺时针方向的感应电流D.在线圈1的上、下两边的加速度都小于g解析：线圈1中电流(恒定)建立的磁场方向如图所示.线圈2下落过程中经过线圈1正上方时，磁场向上，且磁通量正在增大，由楞次定律可知，线圈2中产生的感应电流建立的磁场方向应向下，由安培定则可知线圈2中的电流应沿顺时针方向(俯视)；当线圈2在线圈1正下方下落时，穿过线圈2中的磁场方向向上，且磁通量正在减小，由楞次定律可知，此时，线圈2中产生的感应电流的磁场应与原磁场同向，即向上，再根据安培定则可知，线圈2中的感应电流应沿逆时针方向(俯视)，如图所示.当线圈中有感应电流时就会受到力的作用，此作用力向上，要“阻碍”线圈的下降，但不能“阻止”，也就是说磁场力始终小于重力(两线圈位于同一水平面时等于重力)，所以线圈2在线圈1的上、下两边时都向下加速，但加速度都小于g，所以选项B、D正确.答案：BD【例3】如图所示，单匝矩形线圈的一半放在具有理想边界的匀强磁场中，线圈轴线OO′与磁场边界重合，线圈按图示方向匀速转动(ab 向纸外，cd 向纸内).若从图示位置开始计时，并规定电流方向沿a →b →c →d →a 为正方向，则线圈内感应电流随时间变化的图象是( )解析：在第一个14周期内，由图可看出磁场的方向，容易得到感应电流方向与规定的正方向相反；在第二个14周期内，虽然磁场方向不变，但线圈平面已经转动，ab 离开磁场，cd 进入磁场，与第一个14周期相比，磁感线是从线圈的不同“面”进入线圈平面，由楞次定律可判断电流方向仍与正方向相反；同理，可判断后半个周期电流的方向与正方向相同.所以选项A 正确.答案：A【练习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 ，当PQ 在外力的作用下运动时，MN 在磁场的作用下向右运动，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.向左减速运动解析：要使金属棒MN 在磁场中运动，必须使其中有电流流过，这只能是线圈L 1产生感应电流.根据题意，引起线圈L 1产生感应电源的磁场应是线圈L 2产生的磁场，这个磁场应由线圈L 2中的电流产生.当PQ 向右运动时，用右手定则可判断出PQ 中感应电流的方向是由Q →P ，由安培定则可判断出穿过L 2、L 1的磁场方向是自下而上的；若PQ 向右加速运动，则穿过L 2、L 1的磁通量增加，用楞次定律可判断出流过MN 的感应电流从M →N ，用左手定则可判断出MN 受到向左的安培力，将向左运动，可见选项A 不正确.若PQ 向右减速运动，流过MN 的感应电流方向、感应电流所受的安培力的方向均将反向，MN 向右运动，所以选项C 是正确的.同理可判断出选项B 是正确的，而D 不正确.答案：BC【例4】如图，CDEF 为闭合线圈，AB 为电阻丝.当滑动变阻器的滑动头向下滑动时，线圈CDEF 中的感应电流在G 处产生的磁感应强度的方向是“·”时，电源的哪一端是正极？解析：当线圈CDEF中的感应电流在G处产生的磁感应强度的方向是“·”时，它在线圈内部产生磁感应强度方向应是“×”，AB中增强的电流在线圈内部产生的磁感强度方向是“·”，所以，AB中电流的方向是由B流向A，故电源的下端为正极.【练习4】(多选)如图所示的电路中，若放在水平光滑金属导轨上的ab棒突然向右移动，这可能发生在()A．闭合开关S的瞬间B．断开开关S的瞬间C．闭合开关S后，减小滑动变阻器R的阻值时D．闭合开关S后，增大滑动变阻器R的阻值时解析：闭合S瞬间，通过L2的磁感线向下，磁通量增大，由楞次定律知，感应电流方向为a→b。

峙对市爱惜阳光实验学校第1节电磁感现象楞次律[考试]第1节电磁感现象楞次律考点一| 电磁感现象1．磁通量(1)义：在磁感强度为B的匀强磁场中，与磁场方向垂直的面积S和B的乘积．(2)公式：Φ＝BS.适用条件：①匀强磁场；②S为垂直磁场的有效面积．(3)矢标性：磁通量的正、负号不表示方向，磁通量是标量．2．电磁感现象(1)电磁感现象：当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，电路中有感电流产生的现象．(2)产生感电流的条件①条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化．②特例：闭合电路的一导体在磁场内做切割磁感线运动．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．判断电磁感现象是否发生的一般流程1．在法拉第时代，以下验证“由磁产生电〞设想的中，能观察到感电流的是( )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D[产生感电流必须满足的条件：①电路闭合；②穿过闭合电路的磁通量要发生变化．选项A、B电路闭合，但磁通量不变，不能产生感电流，应选项A、B不能观察到电流表的变化；选项C满足产生感电流的条件，也能产生感电流，但是我们从一个房间到另一个房间后，电流表中已没有电流，应选项C也不能观察到电流表的变化；选项D满足产生感电流的条件，能产生感电流，可以观察到电流表的变化，所以选D]．2．(2021·选考模拟)如图9­1­1所示的磁场中，有三个面积相同且相互平行的线圈S1、S2和S3，穿过S1、S2和S3的磁通量分别为Φ1、Φ2和Φ3，以下判断正确的选项是( )【导学号：81370316】图9­1­1A．Φ1最大B．Φ2最大C．Φ3最大D．Φ1＝Φ2＝Φ3 C[三个线圈的面积相同，由图可看出第三个线圈所在处磁感线最密，即磁感强度最强，所以Φ3最大．]3．如下图，矩形线框在磁场中做的各种运动，能够产生感电流的是( ) B[感电流产生条件为：①穿过线框的磁通量发生变化；②电路闭合．A、C、D中穿过矩形线框的磁通量都不变，故不产生感电流．]4．(多项选择)如图9­1­2所示，一个金属薄圆盘水平放置在竖直向上的匀强磁场中，以下做法中能使圆盘中产生感电流的是( )图9­1­2A．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BD[只有穿过圆盘的磁通量发生变化时，圆盘中才产生感电流．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，穿过圆盘的磁通量不发生变化，不能产生感电流，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，穿过圆盘的磁通量发生变化，圆盘中将产生感电流，B、D正确．]5．如图9­1­3所示为感式发电机的结构图，a、b、c、d是空间四个可用电刷与铜盘边缘接触的点，O1、O2是铜盘轴线导线的接线端，M、N是电流表的接线端．现在将铜盘转动，能观察到感电流的是( )图9­1­3A．将电流表的接线端M、N分别连接a、c位置B．将电流表的接线端M、N分别连接O1、a位置C．将电流表的接线端M、N分别连接O1、O2位置D．将电流表的接线端M、N分别连接c、d位置B[当铜盘转动时，其切割磁感线产生感电动势，此时铜盘相当于电源，铜盘边缘和中心相当于电源的两个极，那么要想观察到感电流，M、N分别连接电源的两个极，故可知只有B项正确．]考点二| 楞次律1．楞次律(1)内容：感电流的磁场总要阻碍引起感电流的磁通量的变化．(2)适用范围：一切电磁感现象．2．右手那么(1)内容：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电流的方向．(2)适用情况：导体切割磁感线产生感电流．1．楞次律中“阻碍〞的含义2．楞次律的使用步骤1．如图9­1­4所示，在一水平、固的闭合导体圆环上方，有一条形磁铁(N 极朝上，S极朝下)由静止开始下落，磁铁从圆环中穿过且不与圆环接触，关于圆环中感电流的方向(从上向下看)，以下说法正确的选项是( )图9­1­4A．总是顺时针B．总是逆时针C．先顺时针后逆时针D．先逆时针后顺时针C[磁铁从圆环中穿过且不与圆环接触，那么圆环中先是向上的磁通量增加，磁间通过以后，向上的磁通量减少，根据楞次律，产生的感电流方向(从上向下看)先顺时针后逆时针，选项C正确．]图9­1­52．(2021·选考模拟)如图9­1­5所示，线圈与灵敏电流计构成闭合电路，当磁铁向下插入线圈的过程中，发现电流计指针向右偏转．那么当磁铁( ) 【导学号：81370317】A．放在线圈中不动时，电流计指针向左偏转B．从线圈中向上拔出时，电流计指针向左偏转C．按图示位置在线圈外面上下移动时，电流计指针不会偏转D．按图示位置在线圈外面左右移动时，电流计指针不会偏转【答案】B3．如图9­1­6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)，那么以下说法正确的选项是( )图9­1­6A．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D[甲是铜线框，在下落过程中产生感电流，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，故都不会产生感电流，它们做自由落体运动，故D正确．]4．(2021·选考模拟)如图9­1­7所示，在两根平行长直导线M、N中通以同方向同大小的电流，矩形导线框abcd的两边与两导线平行，且与两导线在同一平面内，线框沿着与两导线垂直的方向自右向左在两导线间匀速移动，那么在移动过程中线框中感电流方向是( )【导学号：81370318】图9­1­7A．沿abcd不变B．沿adcb不变C．由abcd变成adcbD．由adcb变成abcdB[此题中M与N中电流的方向相同，在M的右侧电流所产生的磁场方向垂直纸面向里，且离得越远，磁感强度越小；在N的左侧电流所产生的磁场方向垂直纸面向外，且离得越远，磁感强度越小，要正确解决此问题，我们需要用楞次律，可以判断出，闭合线框abcd在从N到M的运动过程中，垂直纸面向外的磁通量减少，垂直纸面向里的磁通量增加，为了阻碍磁通量的变化，线圈中的电流始终沿着adcb方向．应选项B正确．]。