2025版高考物理全程一輪復習第十二章電磁感應第1講電磁感應現(xiàn)象楞次定律學案

第1講電磁感應現(xiàn)象楞次定律課程標準素養(yǎng)目標探究影響感應電流方向的因素，理解楞次定律．物理觀念：知道磁通量的概念和楞次定律的內容．科學思維：利用楞次定律結合安培定則判斷感應電流方向，從能量轉化和守恒理解阻礙含義．科學態(tài)度與責任：能夠綜合應用安培定則、左手定則、右手定則和楞次定律解決實際問題．考點一電磁感應現(xiàn)象的理解和判斷【必備知識·自主落實】1．磁通量(1)定義：設在磁感應強度為B的勻強磁場中，有一個與磁場方向________的平面，面積為S(如圖所示)，我們把B與S的乘積叫作穿過這個面積的磁通量，簡稱磁通，用字母Φ表示．是標量，有正負(2)物理意義：可表示穿過某一面積的磁感線凈條數(shù)(磁通量的代數(shù)和)．(3)表達式：Φ＝BS．適于勻強磁場(4)單位：韋伯(weber)，簡稱________，符號Wb.________＝1T·m2.2．電磁感應現(xiàn)象(1)電磁感應現(xiàn)象當穿過閉合導體回路的________發(fā)生變化時，閉合導體回路中有________產生的現(xiàn)象．(2)產生感應電流的條件①________導體回路；②________發(fā)生變化．【關鍵能力·思維進階】1．如圖所示，線圈平面與水平方向夾角θ＝60°，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，磁感線豎直向下，磁感應強度的大小為B，設此時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12B.若線圈以cd為軸逆時針轉過60°，通過線圈的磁通量為BSC.若線圈以cd為軸順時針轉過30°，通過線圈的磁通量為BSD.若線圈以cd為軸順時針轉過120°，通過線圈磁通量的變化量為122．法拉第“磁生電”這一偉大的發(fā)現(xiàn)，引領人類進入了電氣時代．關于下列實驗說法正確的是()A.甲圖中條形磁體插入螺線管中靜止不動時，電流計指針穩(wěn)定且不為零B.乙圖中無論滑動變阻器滑片向下移動還是向上移動的過程中，金屬圓環(huán)中都有感應電流C.丙圖中閉合開關時電流計指針偏轉，斷開開關時電流計指針不偏轉D.丁圖中導體棒AB在磁場中運動時一定能產生感應電流3．如圖所示，一個U形金屬導軌水平放置，其上放有一個金屬導體棒ab，有一磁感應強度為B的勻強磁場斜向上穿過軌道平面，且與豎直方向的夾角為θ.在下列各過程中，一定能在軌道回路里產生感應電流的是()A.ab向右運動，同時使θ減小B.使磁感應強度B減小，θ角同時也減小C.ab向左運動，同時增大磁感應強度BD.ab向右運動，同時增大磁感應強度B和θ角(0°＜θ＜90°)思維提升判斷是否產生感應電流的流程(1)確定研究的回路．(2)弄清楚回路內的磁場分布，并確定穿過該回路的磁通量Φ.(3)Φ不變→無感應電流．Φ變化→不閉合，無感應電流，但有感應電動勢．考點二判斷感應電流方向的兩種方法【必備知識·自主落實】1．楞次定律本質是能量守恒(1)內容：感應電流的________總要阻礙引起感應電流的________的變化．不是阻止(2)適用范圍：一切電磁感應現(xiàn)象．2．右手定則(1)內容：如圖所示，伸開右手，使拇指與其余四個手指________，并且都與手掌在同一個平面內；讓________從掌心進入，并使拇指指向導線運動的方向，這時四指所指的方向就是____________的方向．(2)適用情況：判斷導線____________產生的感應電流方向．【關鍵能力·思維進階】4．如圖所示，兩勻強磁場的磁感應強度B1和B2大小相等、方向相反．金屬圓環(huán)的直徑與兩磁場的邊界重合．下列變化會在環(huán)中產生順時針方向感應電流的是()A.同時增大B1減小B2B．同時減小B1增大B2C．同時以相同的變化率增大B1和B2D．同時以相同的變化率減小B1和B25.[2023·海南卷]汽車測速利用了電磁感應現(xiàn)象，汽車可簡化為一個矩形線圈abcd，埋在地下的線圈分別為1、2，通上順時針(俯視)方向電流，當汽車經(jīng)過線圈時()A．線圈1、2產生的磁場方向豎直向上B．汽車進入線圈1過程產生感應電流方向為abcdC．汽車離開線圈1過程產生感應電流方向為abcdD．汽車進入線圈2過程受到的安培力方向與速度方向相同6.ab為一金屬桿，它處在如圖所示的垂直于紙面向里的勻強磁場中，可繞a點在紙面內轉動；S為以a為圓心位于紙面內的金屬圓環(huán)；在桿轉動過程中，桿的b端與金屬環(huán)保持良好接觸；A為電流表，其一端與金屬環(huán)相連，另一端與a點良好接觸．當桿沿逆時針方向轉動時，某時刻ab桿的位置如圖，則此時刻()A．有電流通過電流表，方向c→d；作用于ab的安培力向右B．有電流通過電流表，方向c→d；作用于ab的安培力向左C.有電流通過電流表，方向d→c；作用于ab的安培力向左D．無電流通過電流表，作用于ab的安培力為零思維提升用楞次定律判斷感應電流方向的“四步法”考點三楞次定律的推廣及“三定則”“一定律”的綜合應用【關鍵能力·思維進階】1．楞次定律中“阻礙”的含義可以推廣為感應電流的效果總是阻礙引起感應電流的原因，列表說明如下：內容例證增反減同磁體靠近線圈，B感與B原方向相反當I1增大時，環(huán)B中的感應電流方向與I1相反；當I1減小時，環(huán)B中的感應電流方向與I1相同來拒去留磁體靠近，是斥力磁體遠離，是引力阻礙磁體與圓環(huán)相對運動增縮減擴(適用于單向磁場)P、Q是光滑固定導軌，a、b是可動金屬棒，磁體下移(上移)，a、b靠近(遠離)，使回路面積有縮小(擴大)的趨勢增離減靠當開關S閉合時，左環(huán)向左擺動、右環(huán)向右擺動，圓環(huán)通過遠離或靠近通電線圈來阻礙磁通量的變化2.“三個定則”“一個定律”的比較名稱用途選用原則安培定則判斷電流產生的磁場(方向)分布因電生磁左手定則判斷通電導線、運動電荷所受磁場力的方向因電受力右手定則判斷導體切割磁感線產生的感應電流方向或電源正負極因動生電楞次定律判斷因回路磁通量改變而產生的感應電流方向因磁通量變化生電考向1楞次定律推論的應用例1[2023·北京卷](增反減同)如圖所示，光滑水平面上的正方形導線框，以某一初速度進入豎直向下的勻強磁場并最終完全穿出．線框的邊長小于磁場寬度．下列說法正確的是()A．線框進磁場的過程中電流方向為順時針方向B．線框出磁場的過程中做勻減速直線運動C．線框在進和出的兩過程中產生的焦耳熱相等D．線框在進和出的兩過程中通過導線橫截面的電荷量相等例2(來拒去留)某同學學習了電磁感應相關知識之后，做了探究性實驗：將閉合線圈按圖示方式放在電子秤上，線圈上方有一N極朝下、豎直放置的條形磁鐵，手握磁鐵在線圈的正上方靜止，此時電子秤的示數(shù)為m0.將磁鐵N極()A．加速插向線圈的過程中，電子秤的示數(shù)小于m0B．加速抽出線圈的過程中，電子秤的示數(shù)大于m0C．加速插入線圈瞬間，線圈中感應電流沿逆時針方向(俯視)D．勻速插入線圈的過程中，磁鐵減少的重力勢能等于線圈中產生的焦耳熱例3[2024·海南統(tǒng)考模擬預測](增縮減擴)如圖，固定的彈性金屬圓環(huán)與螺線管共軸，在閉合開關S的瞬間，有關環(huán)中的感應電流I的方向(從環(huán)的右側往左側看)和環(huán)形變的說法正確的是()A.順時針方向，擴張B．順時針方向，收縮C．逆時針方向，擴張D．逆時針方向，收縮考向2“三定則”“一定律”的綜合應用例4如圖所示，置于勻強磁場中的金屬圓盤(可繞O點轉動)中央和邊緣各引出一根導線，與套在鐵芯上部的線圈A相連，套在鐵芯下部的線圈B引出兩根導線接在兩根水平光滑導軌上，導軌上有一根金屬棒ab靜止處在垂直于紙面向外的勻強磁場中，下列說法正確的是()A．圓盤順時針加速轉動時，ab棒將向右運動B．圓盤逆時針減速轉動時，ab棒將向右運動C．圓盤順時針勻速轉動時，ab棒將向右運動D．圓盤逆時針加速轉動時，ab棒將向右運動核心素養(yǎng)提升應用右手定則和楞次定律解決實際問題情境1電磁剎車裝置——科學思維典例1[2024·廣東選擇考模擬]如圖為電磁剎車實驗裝置，小車底面安裝有矩形導線框abcd，線框底面平行于地面，在小車行進方向有與abcd等寬、等長的有界勻強磁場，磁場方向垂直地面向上．小車進入磁場前撤去牽引力，小車穿過磁場后滑行一段距離停止．則小車()A．進入磁場時，矩形導線框中感應電流的方向為adcbaB.離開磁場時，矩形導線框中感應電流的方向為abcdaC．穿過磁場的過程中，中間有一段時間矩形導線框中沒有感應電流D．穿過磁場的過程中，矩形導線框受到的安培力方向始終水平向左情境2無線電門鈴——科學推理典例2圖甲為某無線門鈴按鈕，其原理如圖乙所示，按下門鈴按鈕過程磁鐵靠近螺線管，松開門鈴按鈕磁鐵遠離螺線管回歸原位置．下列說法正確的是()A．按下按鈕過程，電流方向P→R→QB．按住按鈕不動，門鈴依然會響C．松開按鈕過程，螺線管P端電勢較高D．按下和松開按鈕過程，螺線管產生大小相同的感應電流情境3電子天平——科學思維典例3某電子天平原理如圖所示，“E”形磁鐵的兩側為N極，中心為S極．兩極間的磁感應強度大小均為B(其余空間的磁場忽略不計)，磁極寬度均為L，—正方形線圈套于中心磁極上，其骨架與秤盤連為一體，線圈兩端C、D與外電路連接，當質量為m的重物放在秤盤上時，彈簧被壓縮，秤盤和線圈一起向下運動(骨架與磁鐵不接觸)．隨后通過CD兩端對線圈供電，秤盤和線圈恢復到未放重物時的位置并靜止，由此時對應的供電電流I可確定重物的質量．已知線圈匝數(shù)為n，線圈電阻為R，重力加速度為g.則下列說法正確的是()A.秤盤和線圈一起向下運動過程中，C點電勢低于D點電勢B．外電路對線圈供電電流I要從C端流入C．稱盤和線圈下落過程中線圈的磁通量為零，所以不產生感應電動勢D．若線圈靜止時消耗的最大電功率為P，該電子天平能稱量的最大質量為2nBL第1講電磁感應現(xiàn)象楞次定律考點一必備知識·自主落實1．(1)垂直(4)韋1Wb2．(1)磁通量感應電流(2)閉合磁通量關鍵能力·思維進階1．解析：通過線圈的磁通量為Φ＝BScosθ＝12BS，故A錯誤；若線圈以cd為軸逆時針轉過60°，線圈平面與磁場垂直，所以通過線圈的磁通量為Φ1＝BS，故B正確；若線圈以cd為軸順時針轉過30°，線圈平面與磁場平行，通過線圈的磁通量為Φ2＝0，故C錯誤；若線圈以cd為軸順時針轉過120°，線圈平面與磁場垂直，通過線圈的磁通量為Φ′＝－BS，所以通過線圈磁通量的變化量為ΔΦ＝Φ′－Φ＝－BS－12BS＝－3答案：B2．解析：題圖甲中條形磁體插入螺線管中靜止不動時，螺線管內磁通量保持不變，則無感應電流，A錯誤；題圖乙中無論滑動變阻器滑片怎么移動，線圈b內的電流都會變化，則線圈b產生的磁場都會變化，導致線圈a中的磁通量變化，線圈a中會產生感應電流，B正確；題圖丙中閉合開關和斷開開關都會使螺線管B的磁通量發(fā)生變化，螺線管B中會產生感應電流，電流計指針都會發(fā)生偏轉，C錯誤；當導體棒的運動方向與磁場平行時，導體棒不切割磁感線，則無感應電流，D錯誤．答案：B3．解析：設此時回路面積為S，據(jù)題意，磁通量Φ＝BScosθ，S增大，θ減小，cosθ增大，則Φ增大，A正確；設此時回路面積為S，據(jù)題意，磁通量Φ＝BScosθ，B減小，θ減小，cosθ增大，Φ可能不變，B錯誤；設此時回路面積為S，據(jù)題意，磁通量Φ＝BScosθ，S減小，B增大，Φ可能不變，C錯誤；設此時回路面積為S，據(jù)題意，磁通量Φ＝BScosθ，S增大，B增大，θ增大，cosθ減小，Φ可能不變，D錯誤．故選A.答案：A考點二必備知識·自主落實1．(1)磁場磁通量2．(1)垂直磁感線感應電流(2)切割磁感線關鍵能力·思維進階4．解析：若同時增大B1減小B2，則穿過環(huán)向里的磁通量增大，根據(jù)楞次定律，感應電流產生的磁場方向向外，由安培定則，環(huán)中產生的感應電流是逆時針方向，故選項A錯誤；同理可推出，選項B正確，C、D錯誤．答案：B5．解析：由右手螺旋定則可知，線圈1、2形成的磁場方向都是豎直向下的，A錯；汽車進入線圈1時，線圈abcd中向下的磁通量增大，由楞次定律可判斷，線圈abcd中的感應電流方向與線圈1反向，是逆時針，即感應電流方向為adcb，同理，汽車離開線圈1時，線圈abcd中向下的磁通量減小，線圈abcd中的感應電流方向是順時針，即感應電流方向為abcd，故B錯，C對；安培力為阻力，與速度方向相反，D錯．答案：C6．解析：當桿沿逆時針方向轉動時，根據(jù)右手定則，判斷出ab桿中感應電流方向b→a，有電流通過電流表，方向d→c，根據(jù)左手定則，作用于ab的安培力向左，C正確，A、B、D錯誤．答案：C考點三關鍵能力·思維進階例1解析：線框進磁場的過程中由楞次定律知電流方向為逆時針方向，A錯誤；線框出磁場的過程中，根據(jù)E＝BlvI＝E聯(lián)立有FA＝B2L由于線框出磁場過程中由左手定則可知線框受到的安培力向左，則v減小，線框做加速度減小的減速運動，B錯誤；由功能關系得線框產生的焦耳熱Q＝FAL其中線框進出磁場時均做減速運動，但其進磁場時的速度大，安培力大，產生的焦耳熱多，C錯誤；線框在進和出的兩過程中通過導線橫截面的電荷量q＝It其中I＝ER，E＝BL則聯(lián)立有q＝BLR由于線框在進和出的兩過程中線框的位移均為L，則線框在進和出的兩過程中通過導線橫截面的電荷量相等，故D正確．故選D.答案：D例2解析：將條形磁鐵插入線圈或從線圈中抽出的過程，穿過線圈的磁通量發(fā)生了變化，線圈中產生了感應電流，線圈與條形磁鐵會發(fā)生相互作用，根據(jù)楞次定律的推論“來拒去留”可知，在將磁鐵插入線圈(無論是勻速、加速還是減速)的過程中，線圈與磁鐵相互排斥，導致電子秤的示數(shù)大于m0，在抽出磁鐵(無論是勻速、加速還是減速)的過程中，線圈與磁鐵相互吸引，導致電子秤的示數(shù)小于m0，故A、B錯誤；根據(jù)楞次定律可判斷，將一條形磁鐵的N極加速插入線圈時，線圈中產生的感應電流方向為逆時針方向(俯視)，故C正確；磁鐵N極勻速插入線圈的過程中，磁鐵受到重力、拉力、斥力作用，重力和拉力的合力所做的功等于線圈中產生的焦耳熱，故D錯誤．故選C.答案：C例3解析：在閉合開關S的瞬間，螺線管磁場方向向左，根據(jù)楞次定律，金屬圓環(huán)感應磁場方向向右，從環(huán)的右側往左側看，感應電流I的方向為逆時針方向，環(huán)向外擴張．故選C.答案：C例4解析：由右手定則可知，圓盤順時針加速轉動時，感應電流從圓心流向邊緣，線圈A中產生的磁場方向向下且磁場增強．由楞次定律可知，線圈B中的感應磁場方向向上，由右手螺旋定則可知，ab棒中感應電流方向由a→b，由左手定則可知，ab棒受的安培力方向向左，ab棒將向左運動，選項A錯誤；若圓盤逆時針減速轉動時，感應電流從邊緣流向圓心，線圈A中產生的磁場方向向上且磁場減?。衫愦味煽芍€圈B中的感應磁場方向向上，由右手螺旋定則可知，ab棒中感應電流方向由a→b，由左手定則可知，ab棒受的安培力方向向左，ab棒將向左運動，選項B錯誤；當圓盤順時針勻速轉動時，線圈A中產生恒定的電流，那么線圈B的磁通量不變，則ab棒沒有感應電流，則將不會運動，選項C錯誤；由右手定則可知，圓盤逆時針加速轉動時，感應電流從邊緣流向中心