電磁感應(yīng)第十章第1講電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律【考綱解讀】1.知道電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生的條件.2.理解磁通量及磁通量變化的含義，并能計算.3.掌握楞次定律和右手定則的應(yīng)用，并能判斷感應(yīng)電流的方向及相關(guān)導(dǎo)體的運(yùn)動方向．欄目導(dǎo)航01知識梳理回顧03核心素養(yǎng)改造02考點(diǎn)各個擊破04配套訓(xùn)練知識梳理回顧11．磁通量(1)定義：在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的__________中，與磁場方向_______的面積S和B的乘積．(2)公式：Φ＝_________.(3)單位：1Wb＝_________.(4)標(biāo)矢性：磁通量是________，有正、負(fù)．(5)物理意義：磁通量可以理解為穿過某一面積的磁感線的條數(shù)．一電磁感應(yīng)現(xiàn)象勻強(qiáng)磁場垂直B·S

1T·m2

標(biāo)量2．電磁感應(yīng)(1)電磁感應(yīng)現(xiàn)象：當(dāng)穿過閉合電路的________發(fā)生變化時，電路中有電流產(chǎn)生，這種現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)現(xiàn)象．(2)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件①電路________；②磁通量________．(3)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)：電路中產(chǎn)生_______________，如果電路閉合則有感應(yīng)電流產(chǎn)生．(4)能量轉(zhuǎn)化：發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象時，機(jī)械能或其他形式的能轉(zhuǎn)化為________．磁通量閉合變化感應(yīng)電動勢電能夯基題組1．(2019年徐州模擬)下列各圖所描述的物理情境中，沒有感應(yīng)電流的是(

)A．開關(guān)S閉合穩(wěn)定后，線圈N中B．磁鐵向鋁環(huán)A靠近，鋁環(huán)A中C．金屬框從A向B運(yùn)動，金屬框中D．銅盤在磁場中按圖示方向轉(zhuǎn)動，電阻R中【答案】A【解析】開關(guān)S閉合穩(wěn)定后，穿過線圈的磁通量保持不變，線圈不產(chǎn)生感應(yīng)電流，故A符合題意．磁鐵向鋁環(huán)A靠近，穿過線圈的磁通量在增大，線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流，故B不符合題意．金屬框從A向B運(yùn)動，穿過線圈的磁通量時刻在變化，線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流，故C不符合題意．銅盤在磁場中按圖示方向轉(zhuǎn)動，銅盤的一部分切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電流，故D不符合題意．1．楞次定律：感應(yīng)電流的磁場總要阻礙______________________的變化．2．右手定則：伸開右手讓大拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一個平面內(nèi)，讓磁感線垂直從手心進(jìn)入，并使大拇指指向?qū)w運(yùn)動方向，這時四指所指的方向就是_______________的方向．二楞次定律和右手定則引起感應(yīng)電流的磁通量

感應(yīng)電流

3．正確區(qū)分楞次定律與右手定則的關(guān)系導(dǎo)體運(yùn)動切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流是磁通量發(fā)生變化引起感應(yīng)電流的特例，所以判定電流方向的右手定則也是楞次定律的特例．用右手定則能判定的，一定也能用楞次定律判定，只是不少情況下，不如用右手定則判定來得簡單方便．反過來，用楞次定律能判定的，未必能用右手定則判斷出來．如閉合圓形導(dǎo)線中的磁場逐漸增強(qiáng)，用右手定則就難以判定感應(yīng)電流的方向；相反，用楞次定律就很容易判定出來．夯基題組2．(2018年上海名校二模)如圖所示，一個閉合導(dǎo)體圓環(huán)固定在水平桌面上，一根條形磁鐵沿圓環(huán)的軸線運(yùn)動，使圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生了感應(yīng)電流．下列四幅圖中，產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向與條形磁鐵的運(yùn)動情況相吻合的是(

)【答案】D【解析】在磁鐵S極上升過程中，穿過圓環(huán)的磁場方向向上，在磁鐵遠(yuǎn)離圓環(huán)時，穿過圓環(huán)的磁通量變小，由楞次定律可知，從上向下看，圓環(huán)中的感應(yīng)電流沿逆時針方向，選項A錯誤．在磁鐵S極下落過程中，穿過圓環(huán)的磁場方向向上，在磁鐵靠近圓環(huán)時，穿過圓環(huán)的磁通量變大，由楞次定律可知，從上向下看，圓環(huán)中的感應(yīng)電流沿順時針方向，選項B錯誤．在磁鐵N極上升過程中，穿過圓環(huán)的磁場方向向下，在磁鐵遠(yuǎn)離圓環(huán)時，穿過圓環(huán)的磁通量變小，由楞次定律可知，從上向下看，圓環(huán)中的感應(yīng)電流沿順時針方向，選項C錯誤．在磁鐵N極下落過程中，穿過圓環(huán)的磁場方向向下，在磁鐵靠近圓環(huán)時，穿過圓環(huán)的磁通量變大，由楞次定律可知，從上向下看，圓環(huán)中的感應(yīng)電流沿逆時針方向，選項D正確．考點(diǎn)各個擊破21．常見的產(chǎn)生感應(yīng)電流的三種情況考點(diǎn)1感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件2．判斷電路中能否產(chǎn)生感應(yīng)電流的一般流程例1

(2018年通州區(qū)一模)如圖所示為“跳環(huán)實(shí)驗(yàn)”的實(shí)驗(yàn)裝置：將一個帶較長鐵芯的線圈L、開關(guān)S和直流電源用導(dǎo)線連接起來后，將一金屬套環(huán)置于線圈L上，且使鐵芯穿過套環(huán)．閉合開關(guān)S的瞬間，套環(huán)立刻沿鐵芯豎直跳起一定高度，待電路穩(wěn)定又落下來．某同學(xué)由此實(shí)驗(yàn)受到啟發(fā)，設(shè)想在此實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，使套環(huán)跳起后不落下來，懸在線圈正上方，成為一個“磁懸浮環(huán)”．下列哪種方案可能實(shí)現(xiàn)他的設(shè)想(

)A．增大直流電源的電壓 B．選用匝數(shù)更多的線圈C．把直流電源換成交流電源 D．選用質(zhì)量較小的金屬套環(huán)【答案】C【解析】增大直流電源的電壓，在套環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流更大，跳起更高，但還會掉下來，故A錯誤．選用匝數(shù)更多的線圈，在套環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流更大，跳起更高，但還會掉下來，故B錯誤．把直流電源換成交流電源，則在線圈中始終有感應(yīng)電流產(chǎn)生，則套環(huán)總受安培力作用，這樣可以使套環(huán)跳起后不會落下來，懸在線圈正上方，成為一個“磁懸浮環(huán)”，故C正確．選用質(zhì)量較小的金屬套環(huán)，同樣在套環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流，只是跳起更高，但還會掉下來，故D錯誤．

思路閉合開關(guān)的瞬間，穿過套環(huán)的磁通量發(fā)生變化，套環(huán)產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而受到安培力，會向上跳起．練1

如圖所示，一個U形金屬導(dǎo)軌水平放置，其上放有一個金屬導(dǎo)體棒ab，有一個磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場斜向上穿過軌道平面，且與豎直方向的夾角為θ.在下列過程中，一定能在軌道回路里產(chǎn)生感應(yīng)電流的是(

)A．a(chǎn)b向右運(yùn)動，同時使θ減小B．使磁感應(yīng)強(qiáng)度B減小，θ角同時也減小C．a(chǎn)b向左運(yùn)動，同時增大磁感應(yīng)強(qiáng)度BD．a(chǎn)b向右運(yùn)動，同時增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B和θ角(0°<θ<90°)【答案】A【解析】ab向右運(yùn)動，回路面積增大，θ減小，cosθ增大，由Φ＝BScosθ知，Φ增大，故A正確．同理可判斷B、C、D中Φ不一定變化，不一定產(chǎn)生感應(yīng)電流．判斷能否產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，關(guān)鍵是看回路的磁通量是否發(fā)生了變化．磁通量的變化量ΔΦ＝Φ2－Φ1，主要有下列四種形式：(θ為B與S的夾角)1．S、θ不變，B改變，這時ΔΦ＝ΔB·Ssinθ；2．B、θ不變，S改變，這時ΔΦ＝ΔS·Bsinθ；3．B、S不變，θ改變，這時ΔΦ＝BS(sinθ2－sinθ1)；4．B、S、θ中的兩個或三個量變化引起磁通量變化．1．楞次定律中“阻礙”的含義考點(diǎn)2楞次定律的理解和應(yīng)用2．楞次定律的使用步驟例2

(2018年哈爾濱二模)如圖是電磁沖擊鉆的原理示意圖．若發(fā)現(xiàn)靜止的鉆頭M突然向右運(yùn)動，則可能是(

)A．開關(guān)S由斷開到閉合的瞬間B．電源反向連接后開關(guān)S由閉合到斷開的瞬間C．保持開關(guān)S閉合，滑動變阻器滑片P加速向右滑動D．保持開關(guān)S閉合，滑動變阻器滑片P減速向右滑動【答案】A【解析】開關(guān)S由斷開到閉合的瞬間，穿過M的磁通量變大．為阻礙磁通量變大，鉆頭向右運(yùn)動，選項A正確．電源反向連接，開關(guān)S斷開的瞬間，穿過M的磁通量減?。疄樽璧K磁通量的減小，鉆頭向左運(yùn)動，選項B錯誤．保持開關(guān)S閉合，變阻器滑片P加速向右滑動時接入電阻增大，電流減小，穿過M的磁通量減?。疄樽璧K磁通量減小，鉆頭向左運(yùn)動，選項C錯誤．保持開關(guān)S閉合，滑動變阻器滑片P減速向右滑動時，接入電阻增大，電流減小，穿過M的磁通量減小．為阻礙磁通量減小，鉆頭向左運(yùn)動，選項D錯誤．

思路明確沖擊鉆的原理，知道當(dāng)穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化時，閉合電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流．由楞次定律可知，感應(yīng)電流磁場總是阻礙原磁通量的變化，安培力總是阻礙磁體間的相對運(yùn)動．練2

(2019屆北京名校期末)如圖所示，固定的水平長直導(dǎo)線中通有電流I，矩形線框與導(dǎo)線在同一豎直平面內(nèi)，且一邊與導(dǎo)線平行．線框由靜止釋放，在下落過程中(

)A．穿過線框的磁通量保持不變B．線框中感應(yīng)電流方向保持不變C．線框所受安培力的合力為零D．線框的機(jī)械能不斷增大【答案】B【解析】線框在下落過程中，所在處磁場減弱，穿過線框的磁感線的條數(shù)減小，磁通量減小，選項A錯誤．下落過程中，因?yàn)榇磐侩S線框下落而減小，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的磁場與原磁場方向相同，保持不變，所以感應(yīng)電流的方向不變，選項B正確．線框左右兩邊受到的安培力相互抵消，上邊受到的安培力大于下邊受到的安培力，安培力合力不為零，選項C錯誤．由于安培力做負(fù)功，致使機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，線框中產(chǎn)生電能，機(jī)械能減小，選項D錯誤．應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流和電動勢的方向1．利用楞次定律判斷的感應(yīng)電流的方向也是電路中感應(yīng)電動勢的方向，利用右手定則判斷的感應(yīng)電流方向也是做切割磁感線運(yùn)動的導(dǎo)體上感應(yīng)電動勢的方向．若電路為開路，可假設(shè)電路閉合，應(yīng)用楞次定律或右手定則確定電路中假想電流的方向即為感應(yīng)電動勢的方向．2．在分析電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的電勢高低時，一定要明確產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分電路就是電源．在電源內(nèi)部，電流方向從低電勢處流向高電勢處．應(yīng)用楞次定律定性分析電磁感應(yīng)現(xiàn)象時，可以從楞次定律的另一種表述出發(fā)進(jìn)行分析，即感應(yīng)電流的效果總是要反抗產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因．針對具體情景，靈活利用楞次定律的以下推論來快速解題：①阻礙原磁通量的變化，即“增反減同”，如線圈轉(zhuǎn)動、擴(kuò)張等；②阻礙閉合回路的面積變化，即“增縮減擴(kuò)”；③阻礙導(dǎo)體的相對運(yùn)動，即“來拒去留”；④阻礙原電流的變化(自感)即“增反減同”．考點(diǎn)3楞次定律推論的靈活應(yīng)用例3

(2019年南京名校一模)如圖所示，兩同心圓環(huán)A、B置于同一光滑水平桌面上，其中A為均勻帶正電荷的絕緣環(huán)，B為導(dǎo)體環(huán)．若A環(huán)沿順時針方向轉(zhuǎn)動，且轉(zhuǎn)速逐漸增大，則(

)A．B環(huán)將有沿半徑向外方向擴(kuò)張的趨勢B．B環(huán)中產(chǎn)生順時針方向的電流C．B環(huán)對桌面的壓力將增大D．B環(huán)對桌面的壓力將減小【答案】A【解析】A環(huán)以圖示的順時針方向轉(zhuǎn)動，因絕緣環(huán)A帶正電，所以產(chǎn)生順時針方向的電流，使得B環(huán)中的磁通量變大．由楞次定律可知感應(yīng)電流方向是逆時針的，兩環(huán)的電流方向相反，則具有沿半徑擴(kuò)張趨勢，選項A正確，選項B錯誤．因兩同心圓環(huán)A、B置于同一光滑水平桌面上，相互作用力在水平面上抵消，對桌面的壓力不變，選項C、D錯誤．

思路因帶電絕緣環(huán)A的運(yùn)動，相當(dāng)于電荷定向移動，從而產(chǎn)生電流，導(dǎo)致圓環(huán)B中的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流．使得處于磁場中的圓環(huán)B受到力的作用．練3

(2018年上海名校二模)如圖，金屬環(huán)A用絕緣輕繩懸掛，與長直螺線管共軸，并位于其左側(cè)．閉合開關(guān)，電路穩(wěn)定后，若變阻器的滑片P向左移動，則(

)A．金屬環(huán)A向左運(yùn)動，同時向外擴(kuò)張B．金屬環(huán)A向左運(yùn)動，同時向里收縮C．金屬環(huán)A向右運(yùn)動，同時向外擴(kuò)張D．金屬環(huán)A向右運(yùn)動，同時向里收縮【答案】B【解析】變阻器滑片P向左移動，電阻變小，電流變大．據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的磁場方向與原電流磁場方向相反，故相互排斥，則金屬環(huán)A將向左運(yùn)動．因磁通量增大，金屬環(huán)A有收縮趨勢．選項A、C、D錯誤，B正確．感應(yīng)電流的效果總是阻礙產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因．具體有以下幾種情形：1．當(dāng)回路中的磁通量發(fā)生變化時，感應(yīng)電流的效果是阻礙原磁通量的變化，即“增反減同”．2．當(dāng)出現(xiàn)引起磁通量變化的相對運(yùn)動時，感應(yīng)電流的效果是阻礙導(dǎo)體間的相對運(yùn)動，即“來拒去留”．3．當(dāng)閉合回路發(fā)生形變時，感應(yīng)電流的效果是阻礙回路發(fā)生形變，即“增縮減擴(kuò)”．4．當(dāng)線圈自身的電流發(fā)生變化(自感現(xiàn)象)時，感應(yīng)電流的效果是阻礙原來的電流發(fā)生變化，即“增反減同”．“一定律、三定則”的比較考點(diǎn)4右手定則、左手定則、安培定則的比較與應(yīng)用名稱基本現(xiàn)象應(yīng)用的定則或定律電流的磁效應(yīng)運(yùn)動電荷、電流產(chǎn)生磁場安培定則(因電而生磁)磁場對電流的作用磁場對運(yùn)動電荷、電流有作用力左手定則(因電而受力)電磁感應(yīng)部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動右手定則(因動而生電)閉合回路磁通量變化楞次定律(因磁而生電)例4

(多選)如圖所示，水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動的金屬棒PQ、MN，MN的左邊有一閉合電路．當(dāng)PQ在外力的作用下運(yùn)動時，MN向右運(yùn)動，則PQ所做的運(yùn)動可能是(

)A．向右加速運(yùn)動 B．向左加速運(yùn)動C．向右減速運(yùn)動 D．向左減速運(yùn)動【答案】BC

思路

MN向右運(yùn)動，說明電流從M→N，則L1中的磁場方向向上．可看出，L2中的磁場變化分兩種情況：向上減小或向下增加，則可判斷L2中的電流方向，而L2中的電流是由PQ運(yùn)動產(chǎn)生的，再由右手定則判斷PQ的運(yùn)動性質(zhì)．練4

如圖所示，通電螺線管置于水平放置的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN和PQ之間．a(chǎn)b和cd是放在導(dǎo)軌上的兩根金屬棒，它們分別靜止在螺線管的左右兩側(cè)．現(xiàn)使滑動變阻器的滑動觸頭向左滑動，則ab和cd棒的運(yùn)動情況是(

)A．a(chǎn)b向左運(yùn)動，cd向右運(yùn)動 B．a(chǎn)b向右運(yùn)動，cd向左運(yùn)動C．a(chǎn)b、cd都向右運(yùn)動 D．a(chǎn)b、cd保持靜止【答案】A【解析】由安培定則可知，螺線管中磁感線方向向上，金屬棒ab、cd處的磁感線方向均向下．當(dāng)滑動觸頭向左滑動時，螺線管中電流增大，因此磁場變強(qiáng)，即磁感應(yīng)強(qiáng)度變大，回路中的磁通量增大．由楞次定律知，感應(yīng)電流方向?yàn)閍→c→d→b→a，由左手定則知ab受安培力方向向左，cd受安培力方向向右，故ab向左運(yùn)動，cd向右運(yùn)動．只有A正確．1．應(yīng)用楞次定律時，一般要用到安培定則來分析原來磁場的分布情況．2．研究感應(yīng)電流受到的安培力，一般先用右手定則確定電流方向，再用左手定則確定安培力的方向，或者直接應(yīng)用楞次定律的推論確定．3．“一定律、三定則”中涉及力的判斷都用左手判斷，涉及“電生磁”或“磁生電”的判斷均用右手判斷，即“左力右電”．核心素養(yǎng)改造3利用程序法和逆向推理法分析二次感應(yīng)問題在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，二次電磁感應(yīng)問題在高考題中時常出現(xiàn)．解決該類問題的方法有程序法、逆向推理法等．1．程序法(正向推理法)例1

(多選)如圖所示，水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動的金屬棒PQ、MN，MN的左邊有一閉合電路．當(dāng)PQ在外力的作用下運(yùn)動時，MN向右運(yùn)動，則PQ所做的運(yùn)動可能是(

)A．向右加速運(yùn)動 B．向左加速運(yùn)動C．向右減速運(yùn)動 D．向左減速運(yùn)動【答案】BC2．逆向推理法例2

(多選)如圖所示裝置中，cd桿原來靜止．當(dāng)ab桿做如下哪些運(yùn)動時，cd桿將向右移動(

)A．向右勻速運(yùn)動 B．向右加速運(yùn)動C．向左加速運(yùn)動