第一課時 電磁感應現(xiàn)象楞次定律

考綱展示考向指南知識點要求1.從近幾年的高考題中可看出，高考對本章的電磁感應現(xiàn)象，法拉第電磁感應定律，楞次定律，右手定則等的考查頻率較高．很多題都以選擇題的形式考查了感應電動勢、感應電流的方向的判斷等基礎知識．另外，以電磁感應為背景的綜合題是近幾年來高考的熱點．2.預計本章的電磁感應的圖象類、能量類問題將是2011年的高考熱點.電磁感應現(xiàn)象，磁通量，法拉第電磁感應定律，楞次定律Ⅱ?qū)w切割磁感線時的感應電動勢，右手定則Ⅱ自感現(xiàn)象Ⅰ日光燈Ⅰ說明：1.導體切割磁感線時感應電動勢的計算，只限于l垂直于B、v的情況

2.在電磁感應現(xiàn)象里，不要求判斷內(nèi)電路中各點電勢的高低

第一課時電磁感應現(xiàn)象楞次定律1．磁通量的計算(1)公式：Φ＝

(2)適用條件：①

磁場；②S是

磁場的有效面積．(3)單位：

，1Wb＝1T·m2.BS勻強垂直韋伯2．磁通量的物理意義(1)可以形象地理解為磁通量就是穿過某一面積的

(2)同一個平面，當它跟磁場方向垂直時，磁通量

，當它跟磁場方向

時．磁通量為零．磁感線的條數(shù)最大平行1．電磁感應現(xiàn)象：當穿過閉合電路的磁通量

時，電路中有

產(chǎn)生，這種利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫做電磁感應．2．產(chǎn)生感應電流的條件(1)

回路．(2)

變化．3．能量轉(zhuǎn)化發(fā)生電磁感應現(xiàn)象時，機械能或其他形式的能轉(zhuǎn)化為

發(fā)生變化電流閉合磁通量電能1．楞次定律(1)內(nèi)容：感應電流的磁場總是要

引起感應電流的

的變化．(2)適用情況：所有電磁感應現(xiàn)象．阻礙磁通量2．右手定則(1)內(nèi)容：伸開右手，讓大拇指跟其余四指

，并且都跟手掌在同一

，讓磁感線垂直穿入掌心，大拇指指向

的方向，其余四指所指的方向，就是感應電流的方向．(2)適用情況：

產(chǎn)生感應電流．

平面內(nèi)導體運動垂直部分導體運動切割磁感線1.1(2009年武漢模擬)如右圖所示，正方形線圈abcd位于紙面內(nèi)，邊長為L，匝數(shù)為N，過ab中點和cd中點的連線OO′恰好位于垂直紙面向里的勻強磁場的右邊界上，磁感應強度為B，則穿過線圈的磁通量為 (

)

【答案】

A2．1如右圖所示，A、B是兩根互相平行的、固定的長直通電導線，二者電流大小和方向都相同．一個矩形閉合金屬線圈與A、B在同一平面內(nèi)，并且ab邊保持與通電導線平行，線圈從圖中的位置1勻速向左移動，經(jīng)過位置2，最后到位置3，其中位置2恰在A、B的正中間，則下面的說法中正確的是 (

)A．在位置2這一時刻，穿過線圈的磁通量為零B．在位置2這一時刻，穿過線圈的磁通量的變化率為零C．從位置1到位置3的整個過程中，線圈內(nèi)感應電流的方向發(fā)生了變化D．從位置1到位置3的整個過程中，線圈受到的磁場力的方向保持不變【解析】

由右手螺旋定則知A正確，此時穿過線圈的磁通量的變化率最大；從位置1到位置3的整個過程中，穿過線圈的磁通量是先向外逐漸減小到零，然后向里逐漸增大，由楞次定律知C錯D對．【答案】

AD3．1(2009年高考浙江卷)如右圖所示，在磁感應強度大小為B、方向豎直向上的勻強磁場中，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)細桿懸掛在O點，并可繞O點擺動．金屬線框從右側(cè)某一位置靜止開始釋放，在擺動到左側(cè)最高點的過程中，細桿和金屬線框平面始終處于同一平面，且垂直紙面．則線框中感應電流的方向是 (

)A．a(chǎn)→b→c→d→aB．d→c→b→a→dC．先是d→c→b→a→d，后是a→b→c→d→aD．先是a→b→c→d→a，后是d→c→b→a→d【解析】

線框從右側(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電流的方向為d→c→b→a→d，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電流的方向為d→c→b→a→d，所以選B.【答案】

B一、對磁通量的理解1．Φ＝B·S的含義，Φ＝BS只適用于勻強磁場磁感應強度B與面積S垂直的情況．當S與垂直于B的平面間的夾角為θ時，則有Φ＝BScosθ.可理解為Φ＝B(Scosθ)，即Φ等于B與S在垂直于B方向上分量的乘積．也可理解為Φ＝(Bcosθ)S，即Φ等于B在垂直于S方向上的分量與S的乘積．如下圖(1)所示．2．面積S的含義：S不一定是某個線圈的真正面積，而是線圈在磁場范圍內(nèi)的面積．如下圖(2)所示，S應為線圈面積的一半．3．多匝線圈的磁通量：多匝線圈的磁通量的大小與線圈匝數(shù)無關(guān)，因為不論線圈匝數(shù)多少，穿過線圈的磁感線條數(shù)相同，而磁感線條數(shù)可表示磁通量的大小．4．磁通量的變化(1)磁感應強度B不變，有效面積S變化時，則ΔΦ＝Φ2－Φ1＝B·ΔS.(2)磁感應強度B變化，磁感線穿過的有效面積S不變時，則穿過回路中的磁通量的變化是ΔΦ＝Φ2－Φ1＝ΔB·S.(3)磁感應強度B和回路面積S同時變化時，則ΔΦ＝Φ2－Φ1＝B2S2－B1S1.1．如右圖所示是等腰直角三棱柱，其中底面abcd為正方形，邊長為L，它們按圖示位置放置于豎直向下的勻強磁場中，磁感應強度為B，下面說法中正確的是(

)A．通過abcd平面的磁通量大小為L2·BB．通過dcFE平面的磁通量大小為C．通過abFE平面的磁通量大小為零D．通過整個三棱柱的磁通量為零C正確．顯然平面abFE在B的垂直方向上的投影面積為零，所以穿過的磁通量為零．D正確．磁通量是標量，但有正負，若規(guī)定磁感線從外表面穿入三棱柱的磁通量為正，那么磁感線由三棱柱內(nèi)表面穿出時的磁通量為負．而穿入三棱柱的磁感線總與穿出的磁感線相等，因此，穿過整個三棱柱的磁通量為零．【答案】

BCD二、對楞次定律的理解和應用1．因果關(guān)系：應用楞次定律實際上就是尋求電磁感應中的因果關(guān)系．磁通量發(fā)生變化是原因，產(chǎn)生感應電流是結(jié)果，原因產(chǎn)生結(jié)果，結(jié)果又反過來影響原因．2．楞次定律中“阻礙”的含義3．楞次定律的推廣含義的應用(1)阻礙原磁通量的變化——“增反減同”．(2)阻礙(導體的)相對運動——“來拒去留”．(3)磁通量增加，線圈面積“縮小”，磁通量減小，線圈面積“擴張”．(4)阻礙線圈自身電流的變化(自感現(xiàn)象)．2．如右圖所示，ab是一個可以繞垂直于紙面的軸O轉(zhuǎn)動的閉合矩形導體線圈，當滑動變阻器R的滑片P自左向右滑動的過程中，線圈ab將 (

)A．靜止不動B．順時針轉(zhuǎn)動C．逆時針轉(zhuǎn)動D．發(fā)生轉(zhuǎn)動，但電源的極性不明，無法確定轉(zhuǎn)動方向【解析】

如題圖中所示的兩個通電的電磁鐵之間的磁場方向總是水平的，當滑動變阻器R的滑片P自左向右滑動的過程中，電路的電流是增大的，兩個電磁鐵之間的磁場也是增大的，閉合導體線圈中的磁通量是增大的，線圈在原磁場中所受的磁場力肯定使線圈向磁通量減小的方向運動，顯然只有順時針方向的運動才能使線圈中的磁通量減小．【答案】

B電阻R、電容器C與一線圈連成閉合回路，條形磁鐵靜止于線圈的正上方，N極朝下，如右圖所示，現(xiàn)使磁鐵開始下落，在N極接近線圈上端的過程中，流過R的電流方向和電容器極板的帶電情況是 (

)A．從a到b，上極板帶正電B．從a到b，下極板帶正電C．從b到a，上極板帶正電D．從b到a，下極板帶正電【解析】

在N極接近線圈上端的過程中，通過線圈的磁感線方向向下，磁通量增大，由楞次定律可判定流過線圈的電流方向向下，外電路電流由b流向a，同時線圈作為電源，下端應為正極，則電容器下極板電勢高，帶正電．【答案】

D感應電流方向的判斷方法方法一：右手定則(適用于部分導體切割磁感線)方法二：楞次定律楞次定律的應用步驟1－1：(2009年重慶卷)如右圖為一種早期發(fā)電機原理示意圖，該發(fā)電機由固定的圓形線圈和一對用鐵芯連接的圓柱形磁鐵構(gòu)成，兩磁極相對于線圈平面對稱．在磁極繞轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動過程中，磁極中心在線圈平面上的投影沿圓弧 運動(O是線圈中心)，則 (

)A．從X到O，電流由E經(jīng)G流向F，先增大再減小B．從X到O，電流由F經(jīng)G流向E，先減小再增大C．從O到Y(jié)，電流由F經(jīng)G流向E，先減小再增大D．從O到Y(jié)，電流由E經(jīng)G流向F，先增大再減小【解析】

從X到O過程中，原磁場方向指向上不斷增加，則感應電流的磁場方向應該指向下，再由右手螺旋定則知，感應電流方向應該是由F經(jīng)G到E，又感應電流從零到有再到零，則一定經(jīng)歷先增大再減小的過程．同理，當從O到Y(jié)的過程中，感應電流的方向應該是由E經(jīng)G到F，大小也是先增大再減?。敬鸢浮?/p>

D在條形磁鐵的中央位置的正上方水平固定一銅質(zhì)圓環(huán)如右圖所示，以下判斷中正確的是 (

)A．釋放圓環(huán)，環(huán)下落時環(huán)的機械能守恒B．釋放圓環(huán)，環(huán)下落時磁鐵對桌面的壓力比磁鐵的重力大C．給磁鐵水平向右的初速度，磁鐵滑出時做減速運動D．給磁鐵水平向右的初速度，圓環(huán)產(chǎn)生向左的運動趨勢【解析】

由條形磁鐵磁場分布特點可知，穿過其中央位置正上方的圓環(huán)的合磁通量為0，所以在環(huán)下落的過程中，磁通量不變，沒有感應電流，只受重力，則環(huán)下落時環(huán)的機械能守恒，A對、B錯；給磁鐵水平向右的初速度，由楞次定律可知，圓環(huán)的運動總是阻礙自身磁通量的變化，所以要受到向右的作用力，由牛頓第三定律可知，磁鐵要受到向左的作用力而做減速運動，C對，D錯．本題答案為AC.感應電流在原磁場中必然受安培力，因此楞次定律可以有多種表述，記住這些表述，分析問題更簡便．(1)阻礙原磁通量變化——“增反減同”；(2)阻礙導體與磁體間相對運動——“來拒去留”；(3)使回路的面積發(fā)生變化或有變化趨勢；(4)阻礙原電流的變化——“自感”．

2－1：如右圖所示，粗糙水平桌面上有一質(zhì)量為m的銅質(zhì)矩形線圈．當一豎直放置的條形磁鐵從線圈中線AB正上方等高快速經(jīng)過時，若線圈始終不動，則關(guān)于線圈受到的支持力FN及在水平方向運動趨勢的正確判斷是(

)A．FN先小于mg后大于mg，運動趨勢向左B．FN先大于mg后小于mg，運動趨勢向左C．FN先小于mg后大于mg，運動趨勢向右D．FN先大于mg后小于mg，運動趨勢向右【解析】

當一豎直放置的條形磁鐵從線圈中線AB正上方等高快速經(jīng)過時，線圈中向下的磁通量先增加后減小，由楞次定律可知，線圈中先產(chǎn)生逆時針方向的感應電流后產(chǎn)生順時針方向的感應電流，線圈先左側(cè)受到向右下的安培力，后右側(cè)受到向右上的安培力，因此FN先大于mg后小于mg，運動趨勢向右，所以正確選項是D.【答案】

D如右圖所示，水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動的金屬棒PQ、MN，當PQ在外力的作用下運動時，MN在磁場力的作用下向右運動，則PQ所做的運動可能是 (

)A．向右加速運動B．向左加速運動C．向右減速運動

D．向左減速運動【思路點撥】【解析】

當PQ向右運動時，用右手定則可判定PQ中感應電流的方向是由Q→P，由安培定則可知穿過L1的磁場方向是自下而上的；若PQ向右加速運動，則穿過L1的磁通量增加，用楞次定律可以判斷流過MN的感應電流是從N→M的，用左手定則可判定MN受到向左的安培力，將向左運動，可見選項A不正確；若PQ向右減速運動，流過MN的感應電流方向、感應電流所受的安培力的方向均將反向，MN向右運動，所以選項C是正確的．同理可判斷B項是正確的，D項是錯誤的，本題正確的選項應是B、C.安培定則、左手定則、右手定則、楞次定律的比較及應用(1)規(guī)律比較基本現(xiàn)象應用的定則或定律運動電荷、電流產(chǎn)生磁場安培定則磁場對運動電荷、電流有作用力左手定則電磁感應部分導體做切割磁感線運動右手定則閉合回路磁通量變化楞次定律(2)應用區(qū)別關(guān)鍵是抓住因果關(guān)系①因電而生磁(I→B)→安培定則；②因動而生電(v、B→I安)→右手定則；③因電而受力(I、B→F安)→左手定則．3－1：兩根相互平行的金屬導軌水平放置于如右圖所示的勻強磁場中，在導軌上接觸良好的導體棒AB和CD可以自由滑動．當AB在外力F作用下向右運動時，下列說法中正確的是 (

)A．導體棒CD內(nèi)有電流通過，方向是D→CB．導體棒CD內(nèi)有電流通過，方向是C→DC．磁場對導體棒CD的作用力向左D．磁場對導體棒AB的作用力向左【解析】

利用楞次定律．兩個導體棒與兩根金屬導軌構(gòu)成閉合回路，分析出磁通量增加，結(jié)合安培定則判斷AB中感應電流的方向是B→A→C→D→B.以此為基礎，再判斷CD內(nèi)的電流方向，最后根據(jù)左手定則進一步確定CD的受力方向，經(jīng)過比較可得正確答案．【答案】

BD1．如右圖所示，兩條螺旋狀彈性導線與兩根金屬棒相連，組成閉合電路，且上端金屬棒固定，下端金屬棒自由懸垂．如果穿過回路的磁場逐漸增強，下面的金屬棒可能的運動情況是 (

)A．向上運動 B．向下運動C．向左擺動

D．向右擺動【解析】

根據(jù)楞次定律，感應電流帶來的安培力會阻礙原磁場的變化，所以線圈面積有變小的趨勢，正確答案是A.【答案】

A2．如圖所示，通過水平絕緣傳送帶輸送帶完全相同的銅線圈，線圈均與傳送帶以相同的速度勻速運動．為了檢測出個別未閉合的不合格線圈，讓傳送帶通過一固定勻強磁場區(qū)域，磁場方向垂直于傳送帶，線圈進入磁場前等距離排列，穿過磁場后根據(jù)線圈間的距離，就能夠檢測出不合格線圈，通過觀察圖形，判斷下列說法正確的是 (

)A．若線圈閉合，進入磁場時，線圈相對傳送帶向后滑動B．若線圈不閉合，進入磁場時，線圈相對傳送帶向后滑動C．從圖中可以看出，第2個線圈是不合格線圈D．從圖中可以看出，第3個線圈是不合格線圈【解析】

由電磁感應條件和楞次定律，A正確，B錯誤；由各線圈位置關(guān)系，C錯誤，D正確．【答案】

AD3．如右圖所示，螺線管的導線的兩端與兩平行金屬板相接，一個帶負電的小球用絲線懸掛在兩金屬板間，并處于靜止狀態(tài)，若條形磁鐵突然插入線圈時，小球的運動情況是 (

)A．向左擺動 B．向右擺動C．保持靜止

D．無法判定【解析】

當磁鐵插入時，穿過線圈的磁通量向左且增加，線圈產(chǎn)生感應電動勢．因此線圈是一個產(chǎn)生感應電動勢的電路，相當于一個電源，其等效電路如右圖所示，因此A板帶正電，B板帶負電，故小球受電場力向左．【答案】

A