高考物理大一輪復(fù)習(xí)第十章第1講電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律講義含解析教科版.docx

電磁感應(yīng)現(xiàn)象 楞次定律五年高考(全國卷)命題分析五年?？紵狳c五年未考重點楞次定律的理解和應(yīng)用201720143卷15題1卷14題1.楞次定律推論的應(yīng)用2.自感現(xiàn)象3.動力學(xué)、動量和能量觀點在電磁感應(yīng)中的應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用2018201620153卷20題2卷20題、3卷21題2卷15題電磁感應(yīng)的動力學(xué)問題20161卷24題、2卷24題電磁感應(yīng)的綜合問題2018201620141卷17題3卷25題2卷25題電磁驅(qū)動和電磁阻尼201720151卷18題1卷19題1.考查方式：高考對本章內(nèi)容考查的命題頻率較高，大部分以選擇題的形式出題，也有部分是計算題，多以中檔以上難度的題目來增加試卷的區(qū)分度，考查較多的知識點有：感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件、方向判定和導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的計算，同時也會與力學(xué)、磁場、能量、圖像問題等知識綜合考查.2.命題趨勢：(1)楞次定律、右手定則、左手定則的應(yīng)用.(2)與圖像結(jié)合考查電磁感應(yīng)現(xiàn)象.(3)通過“桿導(dǎo)軌”模型，“線圈穿過有界磁場”模型，考查電磁感應(yīng)與力學(xué)、電路、能量等知識的綜合應(yīng)用.第1講電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律一、磁通量1.概念：在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，與磁場方向垂直的面積S與B的乘積.2.公式：BS.3.適用條件：(1)勻強(qiáng)磁場.(2)S為垂直磁場的有效面積.4.磁通量是標(biāo)量(填“標(biāo)量”或“矢量”).5.物理意義：相當(dāng)于穿過某一面積的磁感線的條數(shù).如圖1所示，矩形abcd、abba、abcd的面積分別為S1、S2、S3，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B與平面abcd垂直，則：圖1(1)通過矩形abcd的磁通量為BS1cos或BS3.(2)通過矩形abcd的磁通量為BS3.(3)通過矩形abba的磁通量為0.6.磁通量變化：21.二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象1.定義：當(dāng)穿過閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化時，閉合導(dǎo)體回路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生，這種利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫做電磁感應(yīng).2.條件(1)條件：穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化.(2)例如：閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場內(nèi)做切割磁感線的運動.3.實質(zhì)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，如果電路閉合，則有感應(yīng)電流.如果電路不閉合，則只有感應(yīng)電動勢而無感應(yīng)電流.自測1(多選)下列說法正確的是()A.閉合電路內(nèi)只要有磁通量，就有感應(yīng)電流產(chǎn)生B.穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，電路中不一定有感應(yīng)電流產(chǎn)生C.線框不閉合時，即使穿過線框的磁通量發(fā)生變化，線框中也沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生D.當(dāng)導(dǎo)體切割磁感線時，一定產(chǎn)生感應(yīng)電動勢答案CD三、感應(yīng)電流方向的判定1.楞次定律(1)內(nèi)容：感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化.(2)適用范圍：一切電磁感應(yīng)現(xiàn)象.2.右手定則(1)內(nèi)容：如圖2，伸開右手，使拇指與其余四個手指垂直并且都與手掌在同一平面內(nèi)：讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使拇指指向?qū)Ь€運動的方向，這時四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向.圖2(2)適用情況：導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流.自測2如圖3所示的金屬圓環(huán)放在有界勻強(qiáng)磁場中，將它從磁場中勻速拉出來，下列說法正確的是()圖3A.向左拉出和向右拉出，其感應(yīng)電流方向相反B.不管向什么方向拉出，金屬圓環(huán)中的感應(yīng)電流方向總是順時針C.不管向什么方向拉出，環(huán)中的感應(yīng)電流方向總是逆時針D.在此過程中感應(yīng)電流大小不變答案B解析金屬圓環(huán)不管是向什么方向拉出磁場，金屬圓環(huán)中的磁通量方向不變，且不斷減小，根據(jù)楞次定律知，感應(yīng)電流的方向相同，感應(yīng)電流的磁場方向和原磁場的方向相同，則由右手螺旋定則知感應(yīng)電流的方向是順時針方向，A、C錯誤，B正確；金屬圓環(huán)勻速拉出磁場過程中，磁通量的變化率在發(fā)生變化，感應(yīng)電流的大小也在發(fā)生變化，D錯誤.命題點一電磁感應(yīng)現(xiàn)象的理解和判斷常見的產(chǎn)生感應(yīng)電流的三種情況例1(多選)(2018陜西省黃陵中學(xué)考前模擬)如圖4甲所示，導(dǎo)體棒ab、cd均可在各自的導(dǎo)軌上無摩擦地滑動，導(dǎo)軌電阻不計，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1、B2的方向如圖所示，大小隨時間變化的情況如圖乙所示，在0t1時間內(nèi)()圖4A.若ab不動，則ab、cd中均無感應(yīng)電流B.若ab不動，則ab中有恒定的感應(yīng)電流，但cd中無感應(yīng)電流C.若ab向右勻速運動，則ab中一定有從b到a的感應(yīng)電流，cd向左運動D.若ab向左勻速運動，則ab中一定有從a到b的感應(yīng)電流，cd向右運動答案BD解析若ab不動，0t1時間內(nèi)，B1逐漸增大，由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，ab產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電流，根據(jù)楞次定律可知cd中無感應(yīng)電流，故A錯誤，B正確；若ab向左勻速運動，0t1時間內(nèi)，B1垂直于紙面向里且逐漸增大，穿過左側(cè)閉合區(qū)域的磁通量增大，運用楞次定律得ab中有從a到b的感應(yīng)電流，回路中產(chǎn)生逐漸增大的電動勢，即從a到b的感應(yīng)電流增大，根據(jù)楞次定律得在導(dǎo)體棒cd中產(chǎn)生d到c的感應(yīng)電流，根據(jù)左手定則得導(dǎo)體棒cd受到向右的安培力，即cd向右運動，故D正確；若ab向右勻速運動，產(chǎn)生從b到a的感應(yīng)電流，同時B1均勻增大，產(chǎn)生從a到b的感應(yīng)電流，由于不確定兩感應(yīng)電流的大小關(guān)系，故ab中感應(yīng)電流無法確定，故C錯誤.變式1下列各圖所描述的物理情境中，沒有感應(yīng)電流的是()答案A解析開關(guān)S閉合穩(wěn)定后，穿過線圈N的磁通量保持不變，線圈N中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，故A符合題意；磁鐵向鋁環(huán)A靠近，穿過鋁環(huán)的磁通量在增大，鋁環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流，故B不符合題意；金屬框從A向B運動，穿過金屬框的磁通量時刻在變化，金屬框中產(chǎn)生感應(yīng)電流，故C不符合題意；銅盤在磁場中按題圖所示方向轉(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.變式2如圖5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.在下列各過程中，一定能在軌道回路里產(chǎn)生感應(yīng)電流的是()圖5A.ab向右運動，同時使減小B.使磁感應(yīng)強(qiáng)度B減小，角同時也減小C.ab向左運動，同時增大磁感應(yīng)強(qiáng)度BD.ab向右運動，同時增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B和角(0vab，則abdc回路有電流，電流方向由c到d到b到a答案D解析若固定ab，使cd向右滑動，由右手定則知應(yīng)產(chǎn)生順時針方向的電流，故A錯.若ab、cd同向運動且速度大小相同，ab、cd所圍的面積不變，磁通量不變，不產(chǎn)生感應(yīng)電流，故B錯.若ab向左、cd向右同時運動，則abdc回路中有順時針方向的電流，故C錯.若ab、cd都向右運動，且vcdvab，則ab、cd所圍的面積發(fā)生變化，磁通量也發(fā)生變化，故由楞次定律可判斷出產(chǎn)生由c到d到b到a的電流，故D正確.7.如圖7所示，線圈兩端與電阻相連構(gòu)成閉合回路，在線圈上方有一豎直放置的條形磁鐵，磁鐵的S極朝下.在將磁鐵的S極插入線圈的過程中()圖7A.通過電阻的感應(yīng)電流的方向由a到b，線圈與磁鐵相互排斥B.通過電阻的感應(yīng)電流的方向由b到a，線圈與磁鐵相互排斥C.通過電阻的感應(yīng)電流的方向由a到b，線圈與磁鐵相互吸引D.通過電阻的感應(yīng)電流的方向由b到a，線圈與磁鐵相互吸引答案A解析將磁鐵的S極插入線圈的過程中，由楞次定律知，通過電阻的感應(yīng)電流的方向由a到b，線圈與磁鐵相互排斥.8.如圖8所示，一質(zhì)量為m的條形磁鐵用細(xì)線懸掛在天花板上，細(xì)線從一水平金屬圓環(huán)中穿過.現(xiàn)將環(huán)從位置釋放，環(huán)經(jīng)過磁鐵到達(dá)位置.設(shè)環(huán)經(jīng)過磁鐵上端和下端附近時細(xì)線的張力分別為T1和T2，重力加速度大小為g，則()圖8A.T1mg，T2mgB.T1mg，T2mgC.T1mg，T2mgD.T1mg，T2mg答案A解析金屬圓環(huán)從位置到位置過程中，由楞次定律知，金屬圓環(huán)在磁鐵上端時受力向上，在磁鐵下端時受力也向上，則金屬圓環(huán)對磁鐵的作用力始終向下，對磁鐵受力分析可知T1mg，T2mg，A正確.9.(多選)(2019廣西畢業(yè)班百校大聯(lián)考)圖9所示是研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)設(shè)計的防止電梯墜落的應(yīng)急安全裝置，在電梯轎廂上安裝上永久磁鐵，電梯的井壁上鋪設(shè)線圈，能在電梯突然墜落時減小對人員的傷害.關(guān)于該裝置，下列說法正確的是()圖9A.當(dāng)電梯突然墜落時，該安全裝置可起到阻礙電梯下落的作用B.當(dāng)電梯突然墜落時，該安全裝置可使電梯停在空中C.當(dāng)電梯墜落至永久磁鐵在圖示位置時，閉合線圈A、B中電流方向相同D.當(dāng)電梯墜落至永久磁鐵在圖示位置時，閉合線圈A、B都在阻礙電梯下落答案AD解析若電梯突然墜落，將線圈閉合時，線圈內(nèi)的磁通量發(fā)生變化，將在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流會阻礙相對運動，可起到應(yīng)急避險作用，故A正確；感應(yīng)電流會阻礙相對運動，但不能阻止運動，故B錯誤；當(dāng)電梯墜落至題圖所示位置時，閉合線圈A中向上的磁場減弱，感應(yīng)電流的方向從上向下看是逆時針方向，B中向上的磁場增強(qiáng)，感應(yīng)電流的方向從上向下看是順時針方向，可知A與B中感應(yīng)電流方向相反，故C錯誤；結(jié)合A的分析可知，當(dāng)電梯墜落至題圖所示位置時，閉合線圈A、B都在阻礙電梯下落，故D正確.10.(多選)如圖10所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，有一質(zhì)量為m、阻值為R的閉合矩形金屬線框abcd，用絕緣輕質(zhì)細(xì)桿懸掛在O點，并可繞O點左右擺動.金屬線框從圖示位置的右側(cè)某一位置由靜止釋放，在擺動到左側(cè)最高點的過程中，細(xì)桿和金屬線框平面始終處于同一平面，且垂直紙面.則下列說法中正確的是()圖10A.線框中感應(yīng)電流的方向先是dcbad，后是abcdaB.線框中感應(yīng)電流的方向是dcbadC.穿過線框中的磁通量先變大后變小D.穿過線框中的磁通量先變小后變大答案BD解析線框從題圖所示位置的右側(cè)擺到最低點的過程中，穿過線框的磁通量減小，由楞次定律可判斷感應(yīng)電流的方向為dcbad，從最低點到左側(cè)最高點的過程中，穿過線框的磁通量增大，由楞次定律可判斷感應(yīng)電流的方向為dcbad.11.(多選)如圖11，兩同心圓環(huán)A、B置于同一水平面上，其中B為均勻帶負(fù)電絕緣環(huán)，A為導(dǎo)體環(huán).當(dāng)B繞軸心順時針轉(zhuǎn)動且轉(zhuǎn)速增大時，下列說法正確的是()圖11A.A中產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流B.A中產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流C.A具有收縮的趨勢D.A具有擴(kuò)張的趨勢答案BD解析由題圖可知，B為均勻帶負(fù)電絕緣環(huán)，B中電流為逆時針方向，由右手螺旋定則可知，電流的磁場垂直紙面向外且逐漸增大；由楞次定律可知，磁場增大時，感應(yīng)電流的磁場與原磁場的方向相反，所以感應(yīng)電流的磁場的方向垂直紙面向里，A中感應(yīng)電流的方向為順時針方向，故A錯誤，B正確；B環(huán)外的磁場的方向與B環(huán)內(nèi)的磁場的方向相反，當(dāng)B環(huán)內(nèi)的磁場增強(qiáng)時，A環(huán)具有面積擴(kuò)張的趨勢，故C錯誤，D正確.12.(多選)(2019江西省九江市模擬)如圖12甲，螺線管內(nèi)有平行于軸線的外加勻強(qiáng)磁場，圖中箭頭所示方向為其正方向.螺線管與導(dǎo)線框abcd相連，導(dǎo)線框內(nèi)有一小金屬圓環(huán)L，圓環(huán)與導(dǎo)線框在同一平面內(nèi).當(dāng)螺線管內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間按圖乙所示規(guī)律變化時()圖12A.在t1t2時間內(nèi)，L有收縮趨勢B.在t2t3時間內(nèi)，L有擴(kuò)張趨勢C.在t2t3時間內(nèi)，L內(nèi)有逆時針方向的感應(yīng)電流D.在t3t4時間內(nèi)，L內(nèi)有順時針方向的感應(yīng)電流答案AD解析據(jù)題意，在t1t2時間內(nèi)，外加磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度增加且增加得越來越快，則在導(dǎo)線框中產(chǎn)生沿順時針方向增加的電流，該電流激發(fā)出增加的磁場，該磁場通過圓環(huán)，在圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)結(jié)論“增縮減擴(kuò)”可以判定圓環(huán)有收縮趨勢，故選項A正確；在t2t3時間內(nèi)，外加磁場均勻變化，在導(dǎo)線框中產(chǎn)生穩(wěn)定電流，該電流激發(fā)出穩(wěn)定磁場，該磁場通過圓環(huán)時，圓環(huán)中沒有感應(yīng)電流，故選項B、C錯誤；在t3t4時間內(nèi)，外加磁場向下減小，且減小得越來越慢，在導(dǎo)線框中產(chǎn)生沿順時針方向減小的電流，該電流激發(fā)出向內(nèi)減小的磁場，故圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生順時針方向的電流，選項D正確.13.如圖13所示，通有恒定電流的導(dǎo)線MN與閉合金屬框共面，第一次將金屬框由平移到，第二次將金屬框繞cd邊翻轉(zhuǎn)到，設(shè)先后兩次通過金屬框的磁通量變化量大小分別為1和2，則()圖13A.12，兩次運動中線框中均有沿adcba方向電流出現(xiàn)B.12，兩次運動中線框中均有沿abcda方向電流出現(xiàn)C.12，兩次運動中線框中均有沿adcba方向電流出現(xiàn)D.12，兩次運動中線框中均有沿abcda方向電流出現(xiàn)答案C解析設(shè)在位置通過金屬框的磁通量為1，在位置通過金屬框的磁通量為2，由題可知：1|21|，2|21|，所以金屬框的磁通量變化量大小12，由安培定則知兩次磁通量均向里減小，所以由楞次定律知兩次運動中線框中均出現(xiàn)沿adcba方向的電流，C正確.14.(2018河南省焦作市質(zhì)檢)如圖14所示，在一有界勻強(qiáng)磁場中放一電阻不計的平行金屬導(dǎo)軌，虛線為有界磁場的左邊界，導(dǎo)軌跟圓形線圈M相接，圖中線圈N與線圈M共面、彼此絕緣，且兩線圈的圓心重合，半徑RMRN.在磁場中垂直于導(dǎo)軌放置一根導(dǎo)體棒ab，已知磁場垂直于導(dǎo)軌所在平面向外.欲使線圈N有收縮的趨勢，下列說法正確的是()圖14A.導(dǎo)體棒可能沿導(dǎo)軌向左做加速運動B.導(dǎo)體棒可能沿導(dǎo)軌向右做加速運動C.導(dǎo)體棒可能沿導(dǎo)軌向左做減速運動D.導(dǎo)體棒可能沿導(dǎo)軌向左做勻速運動答案C解析導(dǎo)體棒ab加速向左運動時，導(dǎo)體棒ab中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流增加，由右手定則判斷知ab中電流方向由ba，根據(jù)安培定則可知M產(chǎn)生的磁場方向垂直紙面向外，穿過N的磁通量增大，線圈面積越大抵消的磁感線越多，所以線圈N要通過增大面積以阻礙磁通量的增大，故A錯誤；導(dǎo)體棒ab加速向右運動時，導(dǎo)體棒ab中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流增加，由右手定則判斷知ab電流方向由ab，根據(jù)安培定則判斷可知M產(chǎn)生的磁場方向垂直紙面向里，穿過N的磁