新高考物理一輪復(fù)習(xí)學(xué)案第54講 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 楞次定律（解析版）

第54講電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律目錄復(fù)習(xí)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建考點(diǎn)一電磁感應(yīng)現(xiàn)象【夯基·必備基礎(chǔ)知識(shí)梳理】知識(shí)點(diǎn)1磁通量及磁通量的變化知識(shí)點(diǎn)2感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件【提升·必考題型歸納】考向1磁通量及磁通量的變化考向2感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件考點(diǎn)二探究影響感應(yīng)電流方向的因素【夯基·必備基礎(chǔ)知識(shí)梳理】知識(shí)點(diǎn)1實(shí)驗(yàn)思路知識(shí)點(diǎn)2實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象【提升·必考題型歸納】考向?qū)嶒?yàn)原理及操作考點(diǎn)三楞次定律和右手定則【夯基·必備基礎(chǔ)知識(shí)梳理】知識(shí)點(diǎn)1楞次定律知識(shí)點(diǎn)2右手定則知識(shí)點(diǎn)3楞次定律的推論【提升·必考題型歸納】考向1楞次定律的理解及應(yīng)用考向2右手定則的應(yīng)用考向3楞次定律推論的應(yīng)用考點(diǎn)四“三定則、一定律”的綜合應(yīng)用【夯基·必備基礎(chǔ)知識(shí)梳理】知識(shí)點(diǎn)1規(guī)律比較知識(shí)點(diǎn)2相互聯(lián)系【提升·必考題型歸納】考向三定則、一定律”的綜合應(yīng)用真題感悟理解和掌握楞次定律、右手定則。能夠利用楞次定律和右手定則判斷感應(yīng)電流的方向?？键c(diǎn)要求考題統(tǒng)計(jì)考情分析（1）楞次定律（2）右手定則2023年北京卷第9題2023年海南卷第6題2023年1月浙江卷第13題高考對(duì)楞次定律和右手定則的考查形式多以選擇題的形式，題目較為簡(jiǎn)單，同時(shí)，這兩部分內(nèi)容會(huì)在某些有關(guān)電磁感應(yīng)的綜合性的計(jì)算題中會(huì)有應(yīng)用?？键c(diǎn)一電磁感應(yīng)現(xiàn)象知識(shí)點(diǎn)1磁通量及磁通量的變化1.磁通量的計(jì)算(1)公式：Φ＝BS。適用條件：①勻強(qiáng)磁場(chǎng)；②磁場(chǎng)與平面垂直。(2)若磁場(chǎng)與平面不垂直，應(yīng)為平面在垂直于磁感線方向上的投影面積，Φ＝BScosθ。式中Scosθ即為平面S在垂直于磁場(chǎng)方向上的投影面積，也稱為“有效面積”(如圖所示)。2．判斷磁通量是否變化的方法(1)根據(jù)公式Φ＝BSsinθ(θ為B與S間的夾角)判斷。(2)根據(jù)穿過平面的磁感線的條數(shù)是否變化判斷。知識(shí)點(diǎn)2感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件1．判斷感應(yīng)電流有無的方法3．產(chǎn)生感應(yīng)電流的三種常見情況考向1磁通量及磁通量的變化1．如圖所示，線圈平面與水平方向夾角SKIPIF1<0，線圈平面面積為S，共有n匝，空間存在區(qū)域無限大的磁場(chǎng)，磁感線豎直向下，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B，設(shè)此時(shí)穿過線圈的磁通量為正，下列說法正確的是（

）

A．通過線圈的磁通量為SKIPIF1<0B．若線圈以cd為軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)過SKIPIF1<0，通過線圈的磁通量為BSC．若線圈以cd為軸順時(shí)針轉(zhuǎn)過SKIPIF1<0，通過線圈的磁通量為BSD．若線圈以cd為軸順時(shí)針轉(zhuǎn)過SKIPIF1<0，通過線圈磁通量的變化量為SKIPIF1<0【答案】B【詳解】A．通過線圈的磁通量為SKIPIF1<0故A錯(cuò)誤：B．若線圈以cd為軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)過SKIPIF1<0，線圈平面與磁場(chǎng)垂直，所以通過線圈的磁通量為SKIPIF1<0故B正確；C．若線圈以cd為軸順時(shí)針轉(zhuǎn)過SKIPIF1<0，線圈平面與磁場(chǎng)平行，通過線圈的磁通量為SKIPIF1<0故C錯(cuò)誤；D．若線圈以cd為軸順時(shí)針轉(zhuǎn)過SKIPIF1<0，線圈平面與磁場(chǎng)垂直，通過線圈的磁通量為SKIPIF1<0所以通過線圈磁通量的變化量為SKIPIF1<0故D錯(cuò)誤。故選B?？枷?感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件2．如圖所示，一個(gè)U形金屬導(dǎo)軌水平放置，其上放有一個(gè)金屬導(dǎo)體棒ab，有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)斜向上穿過軌道平面，且與豎直方向的夾角為θ。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（）

A．a(chǎn)b向右運(yùn)動(dòng)，同時(shí)使θ減小B．使磁感應(yīng)強(qiáng)度B減小，θ角同時(shí)也減小C．a(chǎn)b向左運(yùn)動(dòng)，同時(shí)增大磁感應(yīng)強(qiáng)度BD．a(chǎn)b向右運(yùn)動(dòng)，同時(shí)增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B和θ角（0°＜θ＜90°）【答案】A【詳解】A．設(shè)此時(shí)回路面積為S，據(jù)題意，磁通量SKIPIF1<0，S增大，θ減小，cosθ增大，則Φ增大，A正確；B．設(shè)此時(shí)回路面積為S，據(jù)題意，磁通量SKIPIF1<0，B減小，θ減小，cosθ增大，Φ可能不變，B錯(cuò)誤；C．設(shè)此時(shí)回路面積為S，據(jù)題意，磁通量SKIPIF1<0，S減小，B增大，Φ可能不變，C錯(cuò)誤；D．設(shè)此時(shí)回路面積為S，據(jù)題意，磁通量SKIPIF1<0，S增大，B增大，θ增大，cosθ減小，Φ可能不變，D錯(cuò)誤。故選A?？键c(diǎn)二探究影響感應(yīng)電流方向的因素知識(shí)點(diǎn)1實(shí)驗(yàn)思路條形磁體通過插入或拔出線圈來改變穿過螺線管的磁通量，利用電流表指針的偏轉(zhuǎn)方向判斷感應(yīng)電流的方向。知識(shí)點(diǎn)2實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象相對(duì)運(yùn)動(dòng)情況原磁場(chǎng)方向向下向下向上向上Φ的變化情況增加減少減少增加感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向(線圈中)向上向下向上向下感應(yīng)電流在線圈中的方向自下而上自上而下自下而上自上而下感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向的關(guān)系相反相同相同相反考向?qū)嶒?yàn)原理及操作小紅用如圖甲所示的裝置探究“影響感應(yīng)電流方向的因素”，螺線管與電流計(jì)構(gòu)成閉合電路，條形磁鐵N極朝下，請(qǐng)回答下列問題：（1）要想使電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，即有感應(yīng)電流產(chǎn)生，小紅進(jìn)行了以下四種操作，其中可行的是()A．螺線管不動(dòng)，磁鐵靜止放在螺線管中B．螺線管不動(dòng)，磁鐵插入或拔出螺線管C．磁鐵與螺線管保持相對(duì)靜止，一起勻速向上運(yùn)動(dòng)D．磁鐵與螺線管保持相對(duì)靜止，一起在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)（2）已知當(dāng)電流從靈敏電流計(jì)G左端流入時(shí)，指針向左偏轉(zhuǎn)。將靈敏電流計(jì)G與線圈L連接，線圈上導(dǎo)線繞法如圖乙所示。將磁鐵N極向下從線圈L上方豎直插入L時(shí)，靈敏電流計(jì)G的指針將偏轉(zhuǎn)（選填“向左”、“向右”或“不”）。當(dāng)條形磁鐵從圖中虛線位置向右遠(yuǎn)離L時(shí)，a點(diǎn)電勢(shì)b點(diǎn)電勢(shì)（填“高于”、“等于”或“低于”）?！敬鸢浮緽向左高于【詳解】（1）[1]A．螺線管不動(dòng)，磁鐵靜止放在螺線管中，螺線管中磁通量沒有發(fā)生變化，不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流計(jì)指針不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，A錯(cuò)誤；B．螺線管不動(dòng)，磁鐵插入或拔出螺線管，螺線管中磁通量發(fā)生變化，會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流計(jì)指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，B正確；CD．磁鐵與螺線管保持相對(duì)靜止，一起勻速向上運(yùn)動(dòng)或一起在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)的過程，螺線管中磁通量沒有發(fā)生變化，不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流計(jì)指針不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，CD錯(cuò)誤。故選B。（2）[2]將磁鐵N極向下從線圈L上方豎直插入L時(shí)，螺線管中的磁場(chǎng)向下，磁通量增加，據(jù)楞次定律可知，靈敏電流計(jì)G的指針將向左偏轉(zhuǎn)。[3]當(dāng)條形磁鐵從圖中虛線位置向右遠(yuǎn)離L時(shí)，螺線管中磁場(chǎng)向上，磁通量減小，據(jù)楞次定律可知，產(chǎn)生的感應(yīng)電流為俯視逆時(shí)針方向，a點(diǎn)等效為電源正極，a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì)?？键c(diǎn)三楞次定律和右手定則知識(shí)點(diǎn)1楞次定律1.內(nèi)容：感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場(chǎng)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3.“阻礙”的含義及步驟楞次定律中“阻礙”的含義“四步法”判斷感應(yīng)電流方向知識(shí)點(diǎn)2右手定則1.內(nèi)容：伸開右手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)；讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使拇指指向?qū)Ь€運(yùn)動(dòng)的方向，這時(shí)四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向。2.適用情況：導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流。3.右手定則應(yīng)用“三注意”： ①磁感線必須垂直穿入掌心。 ②拇指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)的方向。③四指所指的方向?yàn)楦袘?yīng)電流方向。知識(shí)點(diǎn)3楞次定律的推論內(nèi)容例證阻礙原磁通量變化——“增反減同”阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)——“來拒去留”使回路面積有擴(kuò)大或縮小的趨勢(shì)——“增縮減擴(kuò)”考向1楞次定律的理解及應(yīng)用1．固定的長(zhǎng)直導(dǎo)線附近有一個(gè)矩形線框，它們處于同一光滑水平面上，俯視圖如圖所示。導(dǎo)線中通有向右的電流，下列說法正確的是（）A．電流在線框所在位置處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里B．若導(dǎo)線中電流突然減弱，線框?qū)⑦h(yuǎn)離長(zhǎng)直導(dǎo)線C．若線框平行長(zhǎng)直導(dǎo)線向右運(yùn)動(dòng)，線框中將產(chǎn)生逆時(shí)針方向的電流D．若線框以一定的初速度遠(yuǎn)離長(zhǎng)直導(dǎo)線，其受到的安培力將保持不變【答案】A【詳解】A．根據(jù)安培定則可知，其電流在線框處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，故A項(xiàng)正確；B．根據(jù)安培定則可知，其電流在線框出產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，當(dāng)導(dǎo)線中電流突然減弱，線框中的磁通量減弱，為了阻礙磁通量的減弱，此時(shí)線圈中產(chǎn)生瞬時(shí)針的電流，根據(jù)左手定則可以判斷出其線框左右兩邊所受安培力方向相反，其距離直導(dǎo)線的距離相同，所以安培力大小相等，即左右兩邊的安培力互相抵消。線框上邊所受安培力向上，下邊所受安培力向下，但上邊因?yàn)殡x直導(dǎo)線更近，即磁感應(yīng)強(qiáng)度更大，其安培力更大。所以線框受到的安培力的合力向上，即線框?qū)⒖拷睂?dǎo)線，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；C．若線框平行長(zhǎng)直導(dǎo)線向右運(yùn)動(dòng)，其穿過線框的磁通量未發(fā)生變化，所以線框中沒有感應(yīng)電流，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；D．根據(jù)安培定則可知，其電流在線框出產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，當(dāng)線框以一定的初速度遠(yuǎn)離長(zhǎng)直導(dǎo)線，線框中的磁通量減弱，為了阻礙磁通量的減弱，此時(shí)線圈中產(chǎn)生瞬時(shí)針的電流，隨著線框遠(yuǎn)離直導(dǎo)線，其線框所處位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度減弱，所以其所受的安培力減小，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。故選A?？枷?右手定則的應(yīng)用2．如圖所示，一平行光滑金屬導(dǎo)軌水平置于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，與大螺線管M相接，在M螺線管內(nèi)同軸放置一絕緣圓盤N，N的邊緣固定著許多帶負(fù)電的小球（每個(gè)小球都可視為一點(diǎn)電荷），且圓盤N可繞軸心在水平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)導(dǎo)體棒ab運(yùn)動(dòng)時(shí)，圓盤N能沿箭頭方向逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，則導(dǎo)體棒ab的運(yùn)動(dòng)情況是（

）A．導(dǎo)體棒ab向右做勻速運(yùn)動(dòng) B．導(dǎo)體棒ab向右做加速運(yùn)動(dòng)C．導(dǎo)體棒ab向左做加速運(yùn)動(dòng) D．導(dǎo)體棒ab向左做減速運(yùn)動(dòng)【答案】BD【詳解】圓盤N能沿箭頭方向逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，可知感應(yīng)電場(chǎng)的方向沿順時(shí)針方向，則產(chǎn)生感應(yīng)電場(chǎng)的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里；若導(dǎo)體棒ab向右運(yùn)動(dòng)，則感應(yīng)電流由b到a，M中的磁場(chǎng)向外，與產(chǎn)生感應(yīng)電場(chǎng)的磁場(chǎng)方向相反，可知必然是增強(qiáng)的，則ab必然加速運(yùn)動(dòng)；若導(dǎo)體棒ab向左運(yùn)動(dòng)，則感應(yīng)電流由a到b，M中的磁場(chǎng)向里，與產(chǎn)生感應(yīng)電場(chǎng)的磁場(chǎng)方向相同，可知必然是減弱的，則ab必然減速運(yùn)動(dòng)；故選BD?？枷?楞次定律推論的應(yīng)用3．如圖所示，用細(xì)線吊起一個(gè)鋁環(huán)，將磁鐵的N極沿鋁環(huán)的中心軸線靠近鋁環(huán)，鋁環(huán)向右擺動(dòng)。下列說法正確的是（）A．N極靠近鋁環(huán)時(shí)，從左向右看鋁環(huán)中的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針B．鋁環(huán)右擺的過程中，磁鐵對(duì)鋁環(huán)做的功大于鋁環(huán)動(dòng)能的增加量C．僅將鋁環(huán)改為鐵環(huán)，鐵環(huán)也一定會(huì)向右擺動(dòng)D．若將磁鐵的S極沿鋁環(huán)的中心軸線靠近鋁環(huán)，鋁環(huán)將會(huì)向左擺動(dòng)【答案】B【詳解】A．N極靠近鋁環(huán)時(shí)，通過鋁環(huán)的磁通量增加，根據(jù)楞次定律可知，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相反，從左向右看鋁環(huán)中的感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針，故A錯(cuò)誤；B．鋁環(huán)右擺的過程中，鋁環(huán)的動(dòng)能和重力勢(shì)能均增大，所以磁鐵對(duì)鋁環(huán)做的功大于鋁環(huán)動(dòng)能的增加量，故B正確；C．僅將鋁環(huán)改為鐵環(huán)，條形磁鐵吸引鐵環(huán)，所以鐵環(huán)向左擺動(dòng)，故C錯(cuò)誤；D．若將磁鐵的S極沿鋁環(huán)的中心軸線靠近鋁環(huán)，鋁環(huán)將會(huì)向右擺動(dòng)，故D錯(cuò)誤。故選B。4．如圖，固定的彈性金屬圓環(huán)與螺線管共軸，在閉合開關(guān)S的瞬間，有關(guān)環(huán)中的感應(yīng)電流I的方向（從環(huán)的右側(cè)往左側(cè)看）和環(huán)形變的說法正確的是（）A．順時(shí)針方向，擴(kuò)張 B．順時(shí)針方向，收縮C．逆時(shí)針方向，擴(kuò)張 D．逆時(shí)針方向，收縮【答案】C【詳解】在閉合開關(guān)S的瞬間，螺線管磁場(chǎng)方向向左，根據(jù)楞次定律，金屬圓環(huán)感應(yīng)磁場(chǎng)方向向右，從環(huán)的右側(cè)往左側(cè)看，感應(yīng)電流I的方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，環(huán)向外擴(kuò)張。故選C?？键c(diǎn)四“三定則、一定律”的綜合應(yīng)用知識(shí)點(diǎn)1規(guī)律比較名稱基本現(xiàn)象因果關(guān)系應(yīng)用的定則或定律電流的磁效應(yīng)電流、運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生磁場(chǎng)因電生磁安培定則安培力、洛倫茲力磁場(chǎng)對(duì)電流、運(yùn)動(dòng)電荷有作用力因電受力左手定則電磁感應(yīng)部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)因動(dòng)生電右手定則閉合回路磁通量變化因磁生電楞次定律知識(shí)點(diǎn)2相互聯(lián)系1.應(yīng)用楞次定律時(shí)，一般要用到安培定則。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的方向，再用左手定則確定安培力的方向，有時(shí)也可以直接應(yīng)用楞次定律的推論確定?？枷蛉▌t、一定律”的綜合應(yīng)用如圖所示，水平放置的兩組光滑軌道上分別放有可自由移動(dòng)的金屬棒PQ和MN，并且分別放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1和B2的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)PQ在外力的作用下運(yùn)動(dòng)時(shí)，MN向右運(yùn)動(dòng)，則PQ所做的運(yùn)動(dòng)可能是（

）A．向左加速運(yùn)動(dòng) B．向右加速運(yùn)動(dòng)C．向右減速運(yùn)動(dòng) D．向右勻速運(yùn)動(dòng)【答案】AC【詳解】根據(jù)安培定則可知，MN處于垂直紙面向里的磁場(chǎng)中，MN在磁場(chǎng)力作用下向右運(yùn)動(dòng)，說明MN受到的磁場(chǎng)力向