1、第1讲 电磁感应现象 楞次定律,第十章 电磁感应,内容索引,基础 知识梳理,命题点一 电磁感应现象的判断,命题点二 楞次定律的理解和应用,命题点三 三定则一定律的综合应用,课时作业,基础知识梳理,1,一、电磁感应现象的判断 1.磁通量 (1)概念：在磁感应强度为B的匀强磁场中，与磁场方向 的面积S与B的乘积. (2)公式： . (3)适用条件：匀强磁场. S为垂直磁场的 . (4)磁通量是 (填“标量”或“矢量”).,垂直,BS,有效面积,标量,(5)磁通量的意义： 磁通量可以理解为穿过某一面积的磁感线的条数. 同一线圈平面，当它跟磁场方向垂直时，磁通量 ；当它跟磁场方向平行时，磁通量为 ；当
2、正向穿过线圈平面的磁感线条数和反向穿过的一样多时，磁通量为 . (6)磁通量变化：21.,最大,零,零,2.电磁感应现象 (1)定义：当穿过闭合导体回路的 发生变化时，闭合导体回路中有感应电流产生，这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应. (2)产生条件：穿过闭合回路的 发生变化. (3)能量转化：发生电磁感应现象时，机械能或其他形式的能转化为_ ，该过程遵循能量守恒定律. 二、楞次定律的理解及应用 1.内容：感应电流的磁场总要 引起感应电流的 的变化. 2.适用情况： 电磁感应现象.,磁通量,磁通量,磁通量,所有的,电,能,阻碍,3.“阻碍”的含义,谁阻碍谁,感应电流的磁场阻碍 的磁场(原磁
3、场)的磁通量的变化,阻碍什么,阻碍的是 的变化，而不是阻碍磁通量本身,如何阻碍,当磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向 ；当磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向 ，即“增反减同”,阻碍效果,阻碍并不是 ，只是延缓了磁通量的变化，这种变化将继续进行,引起感应电流,磁通量,相反,相同,阻止,4.右手定则 (1)内容：伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导线运动的方向，这时四指所指的方向就是 的方向. (2)适用情况：导体 产生感应电流.,感应电流,切割磁感线,三、三定则一定律的比较,安培,左手,右手,楞次,1.右手定则
4、与左手定则的区别： “因电而动”用左手定则，“因动而电”用 定则. 2.安培定则与楞次定律的区别： “因电生磁”用安培定则. “因磁生电”用 定律(或 定则).,楞次,右手,右手,1.判断下列说法是否正确. (1)穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中不一定有感应电流产生.( ) (2)线框不闭合时，即使穿过线框的磁通量发生变化，线框中也没有感应电流产生.( ) (3)当导体切割磁感线时，一定产生感应电动势.( ) (4)回路不闭合，穿过回路的磁通量变化时，也会产生“阻碍”作用.( ),(5)感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁场的磁通量变化.( ) (6)感应电流的方向可能与B的方向平行，但
5、一定与v的方向垂直.( ),2.(人教版选修32P9第7题改编)如图所示，固定于水平面上的金属架abcd处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动.t0时，磁感应强度为B0，此时MN到达的位置恰好使MbcN构成一个边长为l的正方形.为使MN棒中不产生感应电流，从t0开始，磁感应强度B随时间t变化的示意图为,答案,解析,为了使MN棒中不产生感应电流，即让MN棒与线框组成回路的磁通量保持不变，或者使导线切割磁感线产生的感应电动势E1与磁场变化产生的感生电动势E2大小相等，即Blv ，随着磁场减弱，而面积增大，故 减小，故选C.,3.(人教版选修32P7第1题改编)如图所示的匀
6、强磁场中有一个矩形闭合导线框.在下列四种情况下，线框中会产生感应电流的是,A.如图甲所示，保持线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中左右运动 B.如图乙所示，保持线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中上下运动 C.如图丙表示，线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线AB转动 D.如图丁所示，线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线CD转动,答案,4.(人教版选修32P14第6题改编)(多选)如图所示，一轻质绝缘横杆两侧各固定一金属环，横杆可绕中心点自由转动，老师拿一条形磁铁插向其中一个小环，后又取出插向另一个小环，同学们看到的现象及现象分析正确的是 A.磁铁插向左环，横杆发生转动 B.磁铁插向
7、右环，横杆发生转动 C.磁铁插向左环，左环中不产生感应电动势和感应电流 D.磁铁插向右环，右环中产生感应电动势和感应电流,答案,2,命题点一 电磁感应现象的判断,对感应电流产生条件的理解 1.判断产生感应电流的两种方法 (1)闭合电路的一部分导体切割磁感线； (2)一闭合二变磁，即导体回路必须闭合，穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，二者缺一不可. 2.磁通量变化的四种情况 (1)B不变，S变化，则BS； (2)B变化，S不变，则BS； (3)B变化，S也变化，则B2S2B1S1； (4)B不变，S不变，线圈平面与磁场方向的夹角变化，则BS(sin 2sin 1),现将电池组、滑动变阻器、带铁芯
8、的线圈A、线圈B、电流计及开关按如图所示连接.下列说法中正确的是 A.开关闭合后，线圈A插入或拔出都会引起电流计指针偏转 B.线圈A插入线圈B中后，开关闭合和断开的瞬间电流计指针均不会偏转 C.开关闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑动，会使电流计指针静止在中央零刻度 D.开关闭合后，只有滑动变阻器的滑片P加速滑动，电流计指针才会偏转,【例1】,答案,解析,分析,只要闭合回路磁通量发生变化就会产生感应电流.,电磁感应现象能否发生的判断流程 1.确定研究的是否是闭合回路. 2.弄清楚回路内的磁场分布，并确定其磁通量.,不变无感应电流,变化,回路闭合，有感应电流,不闭合，无感应电流，但有感应电动势,3
9、.,1.(2014新课标14)在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能观察到感应电流的是 A.将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路，然后观察电流表的变化 B.在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，然后观察电流表的变化 C.将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接，往线圈中插入条形磁铁后，再到相邻房间去观察电流表的变化 D.绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或 断电的瞬间，观察电流表的变化,答案,2.(2015全国19)(多选)1824年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”.实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转
10、的磁针，如图所示.实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起 转动起来，但略有滞后.下列说法正确的是 A.圆盘上产生了感应电动势 B.圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动 C.在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化 D.圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生的磁场导致磁针转动,答案,分析,非匀强磁场,题眼,3,命题点二 楞次定律的理解和应用,判断感应电流方向的“三步走”,如图甲所示，长直导线与闭合金属线框位于同一平面内，长直导线中的电流i随时间t的变化关系如图乙所示.在0 时间内，直导线中电流向上，则在 T时间内，线框中感应电流
11、的方向与所受安培力的合力方向分别是 A.顺时针，向左 B.逆时针，向右 C.顺时针，向右 D.逆时针，向左,【例2】,答案,分析,F,楞次定律推论的应用技巧 1.线圈(回路)中磁通量变化时，阻碍原磁通量的变化应用“增反减同”的规律； 2.导体与磁体间有相对运动时，阻碍相对运动应用“来拒去留”的规律； 3.当回路可以形变时，感应电流可使线圈面积有扩大或缩小的趋势应用“增缩减扩”的规律； 4.自感现象中，感应电动势阻碍原电流的变化应用“增反减同”的规律.,3.在水平面内有一固定的U型裸金属框架，框架上静止放置一根粗糙的金属杆ab，整个装置放在竖直方向的匀强磁场中，如图所示.下列说法中正确的是 A.
12、只有当磁场方向向上且增强，ab杆才可能向左移动 B.只有当磁场方向向下且减弱，ab杆才可能向右移动 C.无论磁场方向如何，只要磁场减弱，ab杆就可能向右移动 D.当磁场变化时，ab杆中一定有电流产生，且一定会移动,答案,解析,可能,4.(多选)用如图所示的实验装置研究电磁感应现象，下列说法正确的是 A.当把磁铁N极向下插入线圈时，电流表指针发生偏转 B.当把磁铁N极从线圈中拔出时，电流表指针不发生偏转 C.保持磁铁在线圈中相对静止时，电流表指针不发生偏转 D.若磁铁和线圈一起以同一速度向上运动，电流表指针发生偏转,答案,5.如图所示，一质量为m的条形磁铁用细线悬挂在天花板上，细线从一水平金属圆
13、环中穿过.现将环从位置释放，环经过磁铁到达位置.设环经过磁铁上端和下端附近时细线的张力分别为FT1和FT2，重力加速度大小为g，则 A.FT1mg，FT2mg B.FT1mg，FT2mg C.FT1mg，FT2mg D.FT1mg，FT2mg,答案,分析,阻碍进入,阻碍离开,4,命题点三 三定则一定律的综合应用,如图所示.金属棒ab、金属导轨和螺线管组成闭合回路，金属棒ab在匀强磁场B中沿导轨向右运动，则 A.ab棒不受安培力作用 B.ab棒所受安培力的方向向右 C.ab棒向右运动速度v越大，所受安培力越大 D.螺线管产生的磁场，A端为N极,【例3】,答案,解析,分析,题眼,三定则一定律的应用
14、技巧 1.应用楞次定律时，一般要用到安培定则. 2.研究感应电流受到的安培力时，一般先用右手定则确定电流方向，再用左手定则确定安培力方向，有时也可以直接应用楞次定律的推论确定.,6.如图所示，线圈两端与电阻相连构成闭合回路，在线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的S极朝下.在将磁铁的S极插入线圈的过程中 A.通过电阻的感应电流的方向由a到b，线圈与磁铁相互排斥 B.通过电阻的感应电流的方向由b到a，线圈与磁铁相互排斥 C.通过电阻的感应电流的方向由a到b，线圈与磁铁相互吸引 D.通过电阻的感应电流的方向由b到a，线圈与磁铁相互吸引,答案,解析,将磁铁的S极插入线圈的过程中，由楞次定律知，通过电
15、阻的感应电流的方向由a到b，线圈与磁铁相互排斥.,7.(多选)如图所示，金属导轨上的导体棒ab在匀强磁场中沿导轨做下列哪种运动时，铜制线圈c中将有感应电流产生且被螺线管吸引 A.向右做匀速运动 B.向左做减速运动 C.向右做减速运动 D.向右做加速运动,答案,分析,题眼,课时作业,5,1.下列图中能产生感应电流的是,答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,根据产生感应电流的条件：A中，电路没闭合，无感应电流； B中，电路闭合，且垂直磁感线的平面的面积增大，即闭合电路的磁通量增大，有感应电流； C中，穿过闭合线圈的磁感线相互抵消，磁通量恒为零，无感应电流； D中，闭合回路中的
16、磁通量不发生变化，无感应电流.,1,2,3,4,5,6,7,8,10,11,9,2.物理课上，老师做了一个奇妙的“跳环实验”.如图所示，她把一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来后，将一金属套环置于线圈L上，且使铁芯穿过套环.闭合开关S的瞬间，套环立刻跳起.某同学另找来器材再探究此实验.他连接好电路，经重复实验，线圈上的套环均未动.对比老师演示的实验，下列四个选项中，导致套环未动的原因可能是 A.线圈接在了直流电源上 B.电源电压过高 C.所选线圈的匝数过多 D.所用套环的材料与老师的不同,答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,10,11,9,无论实验用的是交流电还是直流电，闭合
17、开关S的瞬间，穿过套环的磁通量均增加，只要套环的材料是导体，套环中就能产生感应电流，套环就会跳起.如果套环是用塑料做的，则不能产生感应电流，也就不会受安培力作用而跳起.选项D正确.,1,2,3,4,5,6,7,8,10,11,9,3.如图所示，通有恒定电流的导线MN与闭合金属框共面，第一次将金属框由平移到，第二次将金属框绕cd边翻转到，设先后两次通过金属框的磁通量变化量大小分别为1和2，则 A.12，两次运动中线框中均有沿adcba方向电流出现 B.12，两次运动中线框中均有沿abcda方向电流出现 C.12，两次运动中线框中均有沿adcba方向电流出现 D.12，两次运动中线框中均有沿abc
18、da方向电流出现,答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,10,11,9,设金属框在位置的磁通量为1，金属框在位置的磁通量为2，由题可知：1|21|，2|21|，所以金属框的磁通量变化量大小12，由安培定则知两次磁通量均向里减小，所以由楞次定律知两次运动中线框中均出现沿adcba方向的电流，C对.,1,2,3,4,5,6,7,8,10,11,9,4.如图所示，一个U形金属导轨水平放置，其上放有一个金属导体棒ab，有一磁感应强度为B的匀强磁场斜向上穿过轨道平面，且与竖直方向的夹角为.在下列各过程中，一定能在轨道回路里产生感应电流的是 A.ab向右运动，同时使减小 B.使磁感应强度B减小，角同
19、时也减小 C.ab向左运动，同时增大磁感应强度B D.ab向右运动，同时增大磁感应强度B和角(090),答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,10,11,9,设此时回路面积为S，据题意，磁通量BScos ，对A选项，S增大，减小，cos 增大，则增大，A正确. 对B选项，B减小，减小，cos 增大，可能不变，B错误. 对C选项，S减小，B增大，可能不变，C错误. 对D选项，S增大，B增大，增大，cos 减小，可能不变，D错误.故只有A正确.,1,2,3,4,5,6,7,8,10,11,9,5.如图所示的金属圆环放在匀强磁场中，将它从磁场中匀速拉出来，下列说法正确的是 A.向左拉出和向右拉
20、出，其感应电流方向相反 B.不管从什么方向拉出，金属圆环中的感应电流方向总是顺时针 C.不管从什么方向拉出，环中的感应电流方向总是逆时针 D.在此过程中感应电流大小不变,答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,10,11,9,金属圆环不管是从什么方向拉出磁场，金属圆环中的磁通量方向不变，且不断减小，根据楞次定律知，感应电流的方向相同，感应电流的磁场方向和原磁场的方向相同，则由右手螺旋定则知感应电流的方向是顺时针方向，A、C错误，B正确； 金属圆环匀速拉出磁场过程中，磁通量的变化率在发生变化，感应电流的大小也在发生变化，D错误.,1,2,3,4,5,6,7,8,10,11,9,6.(多选)如
21、图所示，在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中，有一质量为m、阻值为R的闭合矩形金属线框abcd，用绝缘轻质细杆悬挂在O点，并可绕O点左右摆动.金属线框从图示位置的右侧某一位置由静止释放，在摆动到左侧最高点的过程中，细杆和金属线框平面始终处于同一平面，且垂直纸面.则下列说法中正确的是 A.线框中感应电流的方向先是dcbad，后是abcda B.线框中感应电流的方向是dcbad C.穿过线框中的磁通量先变大后变小 D.穿过线框中的磁通量先变小后变大,答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,10,11,9,线框从图示位置的右侧摆到最低点的过程中，穿过线框的磁通量减小，由楞次定律可判断感
22、应电流的方向为dcbad，从最低点到左侧最高点的过程中，穿过线框的磁通量增大，由楞次定律可判断感应电流的方向为dcbad.,1,2,3,4,5,6,7,8,10,11,9,7. (多选)北半球地磁场的竖直分量向下.如图所示，在北京某中学实验室的水平桌面上，放置边长为L的正方形闭合导体线圈abcd，线圈的ab边沿南北方向，ad边沿东西方向.下列说法中正确的是 A.若使线圈向东平动，则a点的电势比b点的电势低 B.若使线圈向北平动，则a点的电势比b点的电势低 C.若以ab为轴将线圈向上翻转，则线圈中感应电流方向为abcda D.若以ab为轴将线圈向上翻转，则线圈中感应电流方向为adcba,答案,解
23、析,1,2,3,4,5,6,7,8,10,11,9,线圈向东平动时，ba和cd两边切割磁感线，且两边切割磁感线产生的感应电动势大小相同，a点电势比b点电势低，A正确； 同理，线圈向北平动，则a、b两点电势相等，高于c、d两点电势，B错误； 以ab为轴将线圈向上翻转，向下的磁通量减小了，感应电流的磁场方向应该向下，再由右手螺旋定则知，感应电流的方向为abcda，则C正确，D错误.,1,2,3,4,5,6,7,8,10,11,9,8.如图所示，金属棒ab置于水平放置的U形光滑导轨上，在ef右侧存在有界匀强磁场B，磁场方向垂直导轨平面向下，在ef左侧的无磁场区域cdef内有一半径很小的金属圆环L，圆
24、环与导轨在同一平面内.当金属棒ab在水平恒力F作用下从磁场左边界ef处由静止开始向右运动后，下列有关圆环的说法正确的是 A.圆环内产生变大的感应电流，圆环有收缩的趋势 B.圆环内产生变大的感应电流，圆环有扩张的趋势 C.圆环内产生变小的感应电流，圆环有收缩的趋势 D.圆环内产生变小的感应电流，圆环有扩张的趋势,答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,10,11,9,根据右手定则，当金属棒ab在恒力F的作用下向右运动时， abdc回路中会产生逆时针方向的感应电流，则在圆环处产生垂直于纸面向外的磁场，随着金属棒向右加速运动，abdc回路中的感应电流逐渐增大，穿过圆环的磁通量也逐渐增大，依据楞次
25、定律可知，圆环将有收缩的趋势以阻碍圆环磁通量的增大；abdc回路中的感应电流I ，感应电流的变化率 ，又由于金属棒向右运动的加速度a减小，所以感应电流的变化率减小，圆环内磁通量的变化率减小，所以在圆环中产生的感应电流不断减小，选项C正确.,1,2,3,4,5,6,7,8,10,11,9,9.如图，两同心圆环A、B置于同一水平面上，其中B为均匀带负电绝缘环，A为导体环.当B绕轴心顺时针转动且转速增大时，下列说法正确的是 A.A中产生逆时针的感应电流 B.A中产生顺时针的感应电流 C.A具有收缩的趋势 D.A具有扩展的趋势,答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,10,11,9,由图可知，B为
26、均匀带负电绝缘环，B中电流为逆时针方向，由右手螺旋定则可知，电流的磁场垂直纸面向外且逐渐增大；由楞次定律可知，磁场增大时，感应电流的磁场与原磁场的方向相反，所以感应电流的磁场的方向垂直纸面向里，A中感应电流的方向为顺时针方向，故A错误，B正确； B环外的磁场的方向与B环内的磁场的方向相反，当B环内的磁场增强时，A环具有面积扩展的趋势，故C错误，D正确.,1,2,3,4,5,6,7,8,10,11,9,10.如图所示，两个线圈套在同一个铁芯上，线圈的绕向如图所示.左线圈连着平行导轨M和N，导轨电阻不计，在垂直于导轨方向上放着金属棒ab，金属棒处于垂直纸面向外的匀强磁场中，下列说法正确的是 A.当
27、金属棒向右匀速运动时，a点电势高于b点，c点电势高于d点 B.当金属棒向右匀速运动时，b点电势高于a点，c点电势高于d点 C.当金属棒向右加速运动时，b点电势高于a点，c点电势高于d点 D.当金属棒向右加速运动时，b点电势高于a点，d点电势高于c点,答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,10,11,9,金属棒匀速向右运动切割磁感线，产生恒定感应电动势，由右手定则判断出电流由ab，b点电动势高于a点，c、d端不产生感应电动势，c点与d点等势，故A、B错. 金属棒向右加速运动时，b点电势仍高于a点，感应电流增大，穿过右边线圈的磁通量增大，所以右线圈中也产生感应电流，由楞次定律可判断电流从d流
28、出，在外电路中，d点电势高于c点，故C错误，D正确.,1,2,3,4,5,6,7,8,10,11,9,11.(多选)如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，当PQ在外力作用下运动时，MN在磁场力的作用下向右运动，则PQ所做的运动可能是 A.向右加速运动 B.向左加速运动 C.向右减速运动 D.向左减速运动,答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,10,11,9,设PQ向右运动，用右手定则和安培定则判定可知穿过L1的磁感线方向向上.若PQ向右加速运动，则穿过L1的磁通量增加，用楞次定律判定可知通过MN的感应电流方向是NM，对MN用左手定则判定，可知MN向左运动，可见A选项不正确. 若PQ向右减速运动，则穿过L1的磁通量减少，用楞次定律判定可知通过MN的感应电流方向是MN，对MN用左手定则判定，可知MN是向右运动，可见C正确. 同理设PQ向左运动，用上述类似的方法可判定B正确，而D错误.,1,2,3,4,5,6,7,8,10,11,9,
