（江苏专用）2020版高考物理新增分大一轮复习第九章电磁感应第1讲电磁感应讲义（含解析）.docx

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1、1电磁感应考试内容范围及要求 高考统计 高考命题解读内容 要求 说明 2015 2016 2017 201841.电磁感应现象 42.感应电流的产生条件43.法拉第电磁感应定律 楞次定律限于导线方向与磁场方向、运动方向垂直的情况T13T6、T13T13 T944.自感 涡流 1.考查方式高考对本章内容考查命题频率较高，以选择题和计算题形式出题，难度一般在中档或中档以下.2.命题趋势(1)楞次定律、右手定则、左手定则的应用.(2)与图象结合考查电磁感应现象.(3)通过“杆导轨”模型， “线圈穿过有界磁场”模型，考查电磁感应与力学、电路、能量等知识的综合应用.第 1讲 电磁感应现象 楞次定律一、磁

2、通量1.概念：在磁感应强度为 B的匀强磁场中，与磁场方向垂直的面积 S与 B的乘积.2.公式： BS.3.适用条件：(1)匀强磁场.(2)S为垂直磁场的有效面积.4.磁通量是标量(填“标量”或“矢量”).5.物理意义：2相当于穿过某一面积的磁感线的条数.如图 1所示，矩形 abcd、 abb a、 a b cd的面积分别为 S1、 S2、 S3，匀强磁场的磁感应强度 B与平面 a b cd垂直，则图 1(1)通过矩形 abcd的磁通量为 BS1cos 或 BS3.(2)通过矩形 a b cd的磁通量为 BS3.(3)通过矩形 abb a的磁通量为 0.6.磁通量变化量： 2 1.二、电磁感应现

3、象1.定义：当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，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.条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化.例如：闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线的运动.3.实质产生感应电动势，如果电路闭合，则有感应电流.如果电路不闭合，则只有感应电动势而无感应电流.自测 1 (多选)下列说法正确的是( )A.闭合电路内只要有磁通量，就有感应电流产生B.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C.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D.当导体切割磁感线时，一定产生感应电动势答案 CD三、感应电流方向的判

4、定1.楞次定律(1)内容：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化.(2)适用范围：一切电磁感应现象.2.右手定则(1)内容：如图 2，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感应电流的方向.3图 2(2)适用情况：导线切割磁感线产生感应电流.自测 2 如图 3所示，一圆形金属线圈放置在水平桌面上，匀强磁场垂直桌面向下，过线圈上 A点作切线 OO， OO与线圈在同一平面上.在线圈以 OO为轴翻转 180的过程中，线圈中电流方向( )图 3A.始终为 A B C AB.始终为 A C B AC.先为

5、 A C B A，再为 A B C AD.先为 A B C A，再为 A C B A答案 A解析 在线圈以 OO为轴翻转 90的过程中，穿过线圈正面向里的磁通量逐渐减小，则感应电流产生的磁场垂直桌面向下，由右手螺旋定则可知感应电流方向为 A B C A；线圈以 OO为轴由 90翻转到 180的过程中，穿过线圈反面向里的磁通量逐渐增加，则感应电流产生的磁场垂直桌面向上，由右手螺旋定则可知感应电流方向仍然为 A B C A，A 正确.命题点一 对磁通量的理解例 1 (2017江苏单科1)如图 4所示，两个单匝线圈 a、 b的半径分别为 r和 2r.圆形匀强磁场 B的边缘恰好与 a线圈重合，则穿过

6、a、 b两线圈的磁通量之比为( )图 44A.11B.12C.14D.41答案 A变式 1 如图 5所示，正方形线圈 abcd位于纸面内，边长为 L，匝数为 N，过 ab中点和 cd中点的连线 OO恰好位于垂直纸面向里的匀强磁场的右边界上，磁感应强度为 B，此时穿过线圈的磁通量为 ，若线圈绕 OO轴逆时针(从下向上看)转过 60的过程中，磁通量的变化量为 ，则 和 的大小是( )图 5A. ， B. ，BL22 BL24 NBL22 NBL24C.BL2， D.NBL2，BL22 NBL22答案 A命题点二 电磁感应现象的理解和判断常见的产生感应电流的三种情况例 2 现将电池组、滑动变阻器、带

7、铁芯的线圈 A、线圈 B、电流计及开关按如图 6所示连接.下列说法中正确的是( )图 65A.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，电流计指针才能偏转答案 A解析 开关闭合后，线圈 A插入或拔出，都将造成线圈 B处磁场的变化，因此线圈 B处的磁通量发生变化，产生感应电流，故 A正确；线圈 A插入线圈 B中后，开关闭合和断开的瞬间均能引起线圈 B中磁通量的变化而产生感应电流，故 B错误；

8、开关闭合后，只要移动滑片P，线圈 B中磁通量就变化，从而产生感应电流，故 C、D 错误.变式 2 (2018阜宁中学调研)如图 7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，一定能在轨道回路中产生感应电流的是( )图 7A.ab向右运动，同时使 减小B.使磁感应强度 B减小， 角同时也减小C.ab向左运动，同时增大磁感应强度 BD.ab向右运动，同时增大磁感应强度 B和 角(0 4 D. 3 4，同理，如果磁铁内部穿过环面的磁感线方向向内，也可得出结论 3 4，故 C正确，D 错误.3

9、.如图 15所示，一圆形金属环与两固定的平行长直导线在同一竖直平面内，环的圆心与两导线距离相等，环的直径小于两导线间距.两导线中通有大小相等、方向向下的恒定电流，若( )图 15A.金属环向上运动，则环中产生顺时针方向的感应电流B.金属环向下运动，则环中产生顺时针方向的感应电流C.金属环向左侧直导线靠近，则环中产生逆时针方向的感应电流D.金属环向右侧直导线靠近，则环中产生逆时针方向的感应电流答案 D解析 两个直导线之间的磁场是对称的，金属环在中间时，通过金属环的磁通量为零，金属环上下运动的时候，穿过金属环的磁通量不变，不会有感应电流产生，故 A、B 错误；金属环向左侧直导线靠近，则穿过金属环的

10、磁场垂直纸面向外并且增强，根据楞次定律可得，环上的感应电流方向为顺时针，故 C错误；金属环向右侧直导线靠近，则穿过金属环的磁场垂直纸面向里并且增强，根据楞次定律可得，环上的感应电流方向为逆时针，故 D正确.124.如图 16， ab是一个可绕垂直于纸面的轴 O转动的闭合矩形导线框， E是电源，当滑动变阻器 R的滑片 P自左向右滑行时，线框 ab将( )图 16A.保持静止不动B.沿顺时针方向转动C.沿逆时针方向转动D.发生转动，但电源极性不明，无法确定转动方向答案 B1.下列说法中正确的是( )A.当穿过某个面的磁通量等于零时，该区域的磁感应强度一定为零B.磁感应强度的方向一定与通电导线所受安

11、培力方向、直导线方向都垂直C.感应电流遵从楞次定律所描述的方向，这是能量守恒定律的必然结果D.洛伦兹力不改变运动电荷的速度答案 C解析 当磁场与平面平行时，磁通量为零，而磁感应强度不为零，故 A错误；根据左手定则可知，安培力一定与磁感应强度及电流方向垂直，但磁场方向不一定与直导线方向垂直，故B错误；感应电流遵从楞次定律所描述的方向，这是能量守恒定律的必然结果，故 C正确；洛伦兹力对电荷不做功，因此不改变运动电荷的速度大小，但可以改变速度的方向，故 D错误.2.(2018海安中学段考)下列图中能产生感应电流的是( )13答案 B解析 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

12、，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，穿过闭合圆环的磁感线相互抵消，磁通量恒为零，无感应电流；D 中，闭合回路中的磁通量不发生变化，无感应电流.3.(2018如东县质量检测)物理课上，老师做了一个奇妙的“跳环实验”.如图 1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( )图 1A.线圈接在了直流电源上B.电源电压

13、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 D解析 无论实验用的是交流电还是直流电，闭合开关 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.4.如图 2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，下列说法正确的是( )图 2A.通过电阻的感应电流的方向为由 b到 a，线圈与磁铁相互排斥B.通过电阻的感应电流的方向为由 a到 b，线圈与磁铁相互排斥C.通过电阻的感应电流

14、的方向为由 a到 b，线圈与磁铁相互吸引14D.通过电阻的感应电流的方向为由 b到 a，线圈与磁铁相互吸引答案 A解析 当磁铁向下运动时，穿过线圈的磁通量变大，条形磁铁磁场方向向上，所以感应电流产生的磁场方向向下，根据右手螺旋定则，通过电阻的电流方向为 b a.根据楞次定律中“来拒去留”规律可判断线圈对磁铁有阻碍作用，故线圈与磁铁相互排斥，故 A正确，B、C、D 错误.5.(2018江苏百校 12月大联考)现代科学研究中常用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场加速电子的设备.电子感应加速器主要由上、下电磁铁磁极和环形真空室组成.当电磁铁绕组通以变化的电流时会产生变化的磁场，穿过真空盒所包

15、围的区域内的磁通量也随时间变化，这时真空盒空间内就产生感应涡旋电场，电子将在涡旋电场作用下得到加速.如图 3所示(上边部分为侧视图，下边部分为真空室的俯视图)，若电子被“约束”在半径为 R的圆周上运动，当电磁铁绕组通有图中所示的电流时( )图 3A.电子在轨道上顺时针运动B.保持电流的方向不变，当电流减小时，电子将加速C.保持电流的方向不变，当电流增大时，电子将加速D.被加速时电子做圆周运动的周期不变答案 C6.(2018如皋市质检)如图 4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 TT2 T2时间

16、内，线框中感应电流的方向与所受安培力的合力方向分别是( )图 4A.顺时针，向左 B.逆时针，向右C.顺时针，向右 D.逆时针，向左答案 B15解析 在 0 时间内，直导线中电流向上，由题图乙知，在 T时间内，直导线中电流方T2 T2向也向上，根据安培定则知，导线右侧磁场的方向垂直纸面向里，电流逐渐增大，则磁场逐渐增强，根据楞次定律，金属线框中产生逆时针方向的感应电流.根据左手定则，金属线框左边受到的安培力方向向右，右边受到的安培力方向向左，离导线越近，磁场越强，受到的安培力越大，则左边受到的安培力大于右边受到的安培力，所以金属线框所受安培力的合力方向向右，故 B正确，A、C、D 错误.7.(

17、2019射阳二中模拟)如图 5，在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一 U形金属导轨，导轨平面与磁场垂直，金属杆 PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路 PQRS，一圆环形金属线框 T位于回路围成的区域内，线框与导轨共面.现让金属杆 PQ突然向右运动，在运动开始的瞬间，关于感应电流的方向，下列说法正确的是( )图 5A.PQRS中沿顺时针方向， T中沿逆时针方向B.PQRS中沿顺时针方向， T中沿顺时针方向C.PQRS中沿逆时针方向， T中沿逆时针方向D.PQRS中沿逆时针方向， T中沿顺时针方向答案 D解析 金属杆 PQ突然向右运动，在运动开始的瞬间，闭合回路 PQRS中磁场方向垂直纸面向里，磁通

18、量增大，由楞次定律可判断，闭合回路 PQRS中感应电流产生的磁场垂直纸面向外，由安培定则可判断感应电流方向为逆时针；由于闭合回路 PQRS中感应电流产生的磁场方向垂直纸面向外，与原磁场方向相反，则 T中磁通量减小，由楞次定律可判断， T中感应电流产生的磁场方向垂直纸面向里，由安培定则可知 T中感应电流方向为顺时针，选项 D正确.8.如图 6所示，一个 N极朝下的条形磁铁竖直下落，恰能穿过水平放置的固定矩形导线框，则( )16图 6A.磁铁经过位置时，线框中感应电流沿 abcd方向；经过位置时，沿 adcb方向B.磁铁经过位置时，线框中感应电流沿 adcb方向；经过位置时，沿 abcd方向C.磁

19、铁经过位置和时，线框中感应电流都沿 abcd方向D.磁铁经过位置和时，线框中感应电流都沿 adcb方向答案 A解析 当磁铁经过位置时，穿过线框的磁通量向下且不断增加，由楞次定律可确定感应电流的磁场方向向上，阻碍原磁通量的增加，根据安培定则可判定感应电流应沿 abcd方向.同理可判断当磁铁经过位置时，感应电流沿 adcb方向，故选 A.9.(2018江苏一模)如图 7所示为电磁驱动器的原理图.其中为磁极，它被固定在电动机的转轴上，金属圆盘可以绕中心轴转动，圆盘与转轴间的阻力较小.整个装置固定在一个绝缘支架上.当电动机转动时，金属圆盘也将转动起来.下列有关说法中正确的是( )图 7A.金属圆盘转动

20、的方向和磁极的转动方向相同，转速小于磁极的转速B.金属圆盘转动的方向和磁极的转动方向相同，转速等于磁极的转速C.将金属圆盘换成绝缘盘，它也会跟着磁极转动D.当电动机突然被卡住不转时，金属圆盘将转动较长时间才会停下来答案 A解析 根据楞次定律可知，为阻碍磁通量变化，金属圆盘与磁极的转动方向相同，但快慢不一，金属圆盘的转速一定比磁极的转速小，故 A正确，B 错误；将金属圆盘换成绝缘盘，盘17中没有感应电流，不受安培力，不会跟着磁极转动，故 C错误；当电动机突然被卡住不转时，由于金属圆盘产生感应电流，受到安培力，而安培力将阻碍金属圆盘与磁极间的相对运动，所以金属圆盘很快会停下来，故 D错误.10.(

21、2018东台创新学校月考)如图 8所示，均匀带正电的绝缘圆环 a与金属圆环 b同心共面放置，当 a绕圆心 O在其所在平面内旋转时， b中产生顺时针方向的感应电流，且具有收缩趋势，由此可知，圆环 a沿( )图 8A.逆时针加速旋转 B.逆时针减速旋转C.顺时针加速旋转 D.顺时针减速旋转答案 D解析 分析 A选项，当带正电的绝缘圆环 a逆时针加速旋转时，相当于逆时针方向电流，并且在增大，根据右手螺旋定则，其内(金属圆环 a内)有垂直纸面向外的磁场，其外(金属圆环 b处)有垂直纸面向里的磁场，并且磁场的磁感应强度在增大，金属圆环 b包围的面积内的磁场的总磁感应强度是垂直纸面向外(因为向外的比向里的

22、磁通量多，向外的是全部，向里的是部分)而且增大，根据楞次定律， b中产生的感应电流的磁场垂直纸面向里，所以 b中产生顺时针方向的感应电流，且受到向外的磁场力，有扩张的趋势，所以 A错误；同样的方法可分析 B选项，圆环 b中产生逆时针方向电流，具有收缩趋势，C 选项，圆环 b中产生顺时针方向电流，具有扩张趋势，选项 B、C 错误；而 D选项， b中产生顺时针方向的感应电流，具有收缩趋势，所以 D正确.11.(2017南通市第一次调研)如图 9所示，圆筒形铝管竖直置于水平桌面上，一磁块从铝管的正上方由静止开始下落，穿过铝管落到水平桌面上，下落过程中磁块不与管壁接触.忽略空气阻力，则在下落过程中(

23、)图 9A.磁块做自由落体运动B.磁块的机械能守恒C.铝管对桌面的压力大于铝管的重力18D.磁块动能的增加量大于重力势能的减少量答案 C解析 磁块在铝管中运动的过程中，虽不计空气阻力，但存在安培力做负功现象，磁块不会做自由落体运动，故 A错误；磁块在整个下落过程中，除重力做功外，还有产生的感应电流对应的安培力做功，导致减小的重力势能除部分转化为动能外，还要产生内能，故机械能不守恒，动能的增加量小于重力势能的减少量，故 B、D 错误；磁块在整个下落过程中，由楞次定律中“来拒去留”规律可知，铝管受向下的作用力，故铝管对桌面的压力大于铝管的重力，故 C正确.12.(多选)如图 10所示，在磁感应强度

24、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( )图 10A.线框中感应电流的方向先是 d c b a d，后是 a b c d aB.线框中感应电流的方向是 d c b a dC.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 BD解析 线框从题图所示位置的右侧某一位置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应电流的方向为 d c b a d，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 d c b a d，故 B、D 正确.19