【教与学】2014高考物理总复习教案16： 电磁感应现象 楞次定律

考点内容 要求 说明 考纲解读 电磁感应现象 Ⅰ 1.应用楞次定律和右手定则判断感应电流的方向． 2．结合各种图象(如Φ－t图象、B－t图象和i－t图象)，考查感应电流的产生条件及其方向的判定，导体切割磁感线产生感应电动势的计算 3．电磁感应现象与磁场、电路、力学等知识的综合，以及电磁感应与实际相结合的题目.

感应电流的产生条件 Ⅱ 法拉第电磁感应定律；楞次定律 Ⅱ 限于导线方向与磁场方向、运动方向垂直的情况；有关反电动势的计算不作要求

互感；自感 Ⅰ

电磁感应现象 楞次定律 考纲解读 1.知道电磁感应现象产生的条件.2.理解磁通量及磁通量变化的含义，并能计算.3.掌握楞次定律和右手定则的应用，并能判断感应电流的方向及相关导体的运动方向．

1． [对磁通量的考查]如图1所示，ab是水平面上一个圆的直径，在 过ab的竖直面内有一根通电直导线ef，且ef平行于ab，当ef竖直向上平移时，穿过圆面积的磁通量将 ( ) A．逐渐变大 图1 B．逐渐减小 C．始终为零 D．不为零，但始终保持不变 答案 C 解析 穿过圆面积的磁通量是由通电直导线ef产生的，因为通电直导线位于圆的正上方，所以向下穿过圆面积的磁感线条数与向上穿过该面积的条数相等，即磁通量为零，而且竖直方向的平移也不会影响磁通量的变化．故C正确． 2． [对电磁感应现象发生条件的考查]试分析下列各种情形中，金属线框或线圈里能否产生感应电流？

答案 除A外均能产生感应电流 3． [对楞次定律的考查]下列各图是验证楞次定律实验的示意图，竖直放置的线圈固定不动，将磁铁从线圈上方插入或拔出，线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流．各图中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况，其中正确的是 ( )

答案 CD 解析 根据楞次定律可确定感应电流的方向：以C选项为例，当磁铁向下运动时：(1)闭合线圈原磁场的方向——向上；(2)穿过闭合线圈的磁通量的变化——增加；(3)感应电流产生的磁场方向——向下；(4)利用安培定则判断感应电流的方向——与图中箭头方向相同．线圈的上端为S极，磁铁与线圈相互排斥．运用以上分析方法可知，C、D正确． 4． [对右手定则的考查]如图2所示，在直线电流附近有一根金属棒ab，当 金属棒以b端为圆心，以ab为半径，在过导线的平面内匀速旋转到达图中的位置时 ( ) A．a端聚积电子 B．b端聚积电子 图2 C．金属棒内电场强度等于零 D．Ua>Ub 答案 BD 解析 因金属棒所在区域的磁场的方向垂直于纸面向外，当金属棒转动时，由右手定则可知，a端的电势高于b端的电势，b端聚积电子，B、D正确． 考点梳理 一、磁通量 1．定义：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和B的乘积． 2．公式：Φ＝BS. 适用条件：(1)匀强磁场． (2)S为垂直磁场的有效面积． 3． 磁通量是标量(填“标量”或“矢量”)． 4． 磁通量的意义： (1)磁通量可以理解为穿过某一面积的磁感线的条数． (2)同一平面，当它跟磁场方向垂直时，磁通量最大；当它跟磁场方向平行时，磁通量为零；当正向穿过线圈平面的磁感线条数和反向穿过的一样多时，磁通量为零． 二、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，这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应． 2． 产生感应电流的条件： 表述1：闭合回路的一部分导体在磁场内做切割磁感线的运动． 表述2：穿过闭合回路的磁通量发生变化． 3． 能量转化 发生电磁感应现象时，机械能或其他形式的能转化为电能． 深化拓展 当回路不闭合时，没有感应电流，但有感应电动势，只产生感应电动势的现象也可以称为电磁感应现象，且产生感应电动势的那部分导体或线圈相当于电源． 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)适用情况：所有的电磁感应现象． 2． 右手定则 (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，并使拇指指向导体运动的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向． (2)适用情况：导体棒切割磁感线产生感应电流．

5． [利用楞次定律的推论“增反减同”解题]如图3所示，ab是一个可以绕 垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导体线圈，当滑动变阻器R的滑片P自左向右滑动过程中，线圈ab将 ( ) A．静止不动 B．逆时针转动 图3 C．顺时针转动 D．发生转动，但因电源的极性不明，无法确定转动的方向 答案 C 解析 当P向右滑动时，电路中电阻减小，电流增大，穿过线圈ab的磁通量增大，根据楞次定律判断，线圈ab将顺时针转动． 6． [利用楞次定律的推论“阻碍相对运动”解题]如图4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( )

图4 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 答案 D 解析 甲是闭合铜线框，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；乙不是闭合回路，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，所需时间相同，故D正确． 方法提炼 利用电磁感应的效果进行判断的方法： 方法1：阻碍原磁通量的变化——“增反减同”． 方法2：阻碍相对运动——“来拒去留”． 方法3：使线圈面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩” 方法4：阻碍原电流的变化(自感现象)——“增反减同”.

考点一 电磁感应现象能否发生的判断 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，但二者的相对位臵发生改变． 2． 判断流程：(1)确定研究的闭合回路． (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→ 回路闭合，有感应电流不闭合，无感应电流，但有感应电动势 例1 如图5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 图5 D．匀强磁场均匀增加 解析 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． 答案 BD 突破训练1 如图所示，能产生感应电流的是 ( )

答案 B 解析 A图中线圈没闭合，无感应电流；B图中磁通量增大，有感应电流；C图中导线在圆环的正上方，不论电流如何变化，穿过线圈的磁感线相互抵消，磁通量恒为零，也无感应电流；D图中的磁通量恒定，无感应电流．故选B. 考点二 利用楞次定律判断感应电流的方向 1． 楞次定律中“阻碍”的含义 2． 楞次定律的使用步骤 例2 (2011·上海单科·13)如图6，均匀带正电的绝缘圆环a与金属圆环 b同心共面放置，当a绕O点在其所在平面内旋转时，b中产生顺时针方向的感应电流，且具有收缩趋势，由此可知，圆环a( ) A．顺时针加速旋转 B．顺时针减速旋转 C．逆时针加速旋转 图6 D．逆时针减速旋转 解析 由楞次定律知，欲使b中产生顺时针电流，则a环内磁场应向里减弱或向外增强，a环的旋转情况应该是顺时针减速或逆时针加速，由于b环又有收缩趋势，说明a环外部磁场向外，内部向里，故选B. 答案 B

逆向思维法在感应电流方向判断中的应用 逆向思维法是指从事物正向发展的目标、规律的相反方向出发，运用对立的、颠倒的思维方式去思考问题的一种方法．而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． 突破训练2 如图7(a)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(b)所示的交变电流，t＝0时电流方向为顺时针(如图中箭头所示)，在t1～t2时间段内，对于线圈B，下列说法中正确的是 ( )

图7 A．线圈B内有顺时针方向的电流，线圈有扩张的趋势 B．线圈B内有顺时针方向的电流，线圈有收缩的趋势 C．线圈B内有逆时针方向的电流，线圈有扩张的趋势 D．线圈B内有逆时针方向的电流，线圈有收缩的趋势 答案 A 解析 在t1～t2时间段内，A线圈的电流为逆时针方向，产生的磁场垂直纸面向外且是增加的，由此可判定B线圈中的电流为顺时针方向．线圈的扩张与收缩可用阻碍Φ变化的观点去判定．在t1～t2时间段内B线圈内的Φ增强，根据楞次定律，只有B线圈增大面积，才能阻碍Φ的增加，故选A. 突破训练3 如图8所示，当磁场的磁感应强度B增强时，内、外金属 环上的感应电流的方向应为 ( ) A．内环顺时针，外环逆时针 B．内环逆时针，外环顺时针 C．内、外环均为顺时针 图8 D．内、外环均为逆时针 答案 A 解析 磁场增强，则穿过回路的磁通量增大，故感应电流的磁场向外，由安培定则知感应电流对整个电路而言应沿逆时针方向；若分开讨论，则外环逆时针，内环顺时针，A正确.

40．“一定律三定则”的应用技巧 1．应用现象及规律比较