高考導(dǎo)航 基礎(chǔ)課1電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律 磁通量 知識排查 乘積 BS 標(biāo)量 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 1 電磁感應(yīng)現(xiàn)象當(dāng)穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化時(shí) 電路中有產(chǎn)生的現(xiàn)象 2 產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件 1 閉合電路 2 發(fā)生變化 感應(yīng)電流的方向 1 楞次定律 感應(yīng)電流的磁場總要引起感應(yīng)電流的的變化 適用于一切電磁感應(yīng)現(xiàn)象 2 右手定則 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) 讓磁感線穿入掌心 右手拇指指向方向 這時(shí)其余四指指向就是感應(yīng)電流的方向 適用于導(dǎo)線產(chǎn)生感應(yīng)電流 圖1 1 磁通量是矢量 有正 負(fù)之分 2 當(dāng)導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí) 導(dǎo)體中一定產(chǎn)生感應(yīng)電流 3 感應(yīng)電流的磁場總是與原磁場方向相反 4 電路中磁通量發(fā)生變化時(shí) 就一定會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流 答案 1 2 3 4 小題速練 1 思考判斷 2 人教版選修3 2 P14 T6改編 多選 如圖2所示 一輕質(zhì)絕緣橫桿兩側(cè)各固定一金屬環(huán) 橫桿可繞中心點(diǎn)自由轉(zhuǎn)動(dòng) 老師拿一條形磁鐵插向其中一個(gè)小環(huán) 后又取出插向另一個(gè)小環(huán) 同學(xué)們看到的現(xiàn)象及現(xiàn)象分析正確的是 A 磁鐵插向左環(huán) 橫桿發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)B 磁鐵插向右環(huán) 橫桿發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)C 磁鐵插向左環(huán) 左環(huán)中不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢和感應(yīng)電流D 磁鐵插向右環(huán) 右環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢和感應(yīng)電流答案BD 圖2 電磁感應(yīng)現(xiàn)象的判斷 常見的產(chǎn)生感應(yīng)電流的三種情況 1 人教版選修3 2 P7 T1改編 如圖3所示的勻強(qiáng)磁場中有一個(gè)矩形閉合導(dǎo)線框 在下列四種情況下 線框中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流的是 圖3 A 如圖甲所示 保持線框平面始終與磁感線平行 線框在磁場中左右運(yùn)動(dòng)B 如圖乙所示 保持線框平面始終與磁感線平行 線框在磁場中上下運(yùn)動(dòng)C 如圖丙所示 線框繞位于線框平面內(nèi)且與磁感線垂直的軸線AB轉(zhuǎn)動(dòng)D 如圖丁所示 線框繞位于線框平面內(nèi)且與磁感線平行的軸線CD轉(zhuǎn)動(dòng)答案C 2 2017 江蘇單科 1 如圖4所示 兩個(gè)單匝線圈a b的半徑分別為r和2r 圓形勻強(qiáng)磁場B的邊緣恰好與a線圈重合 則穿過a b兩線圈的磁通量之比為 A 1 1B 1 2C 1 4D 4 1解析兩個(gè)線圈的半徑雖然不同 但是線圈內(nèi)的勻強(qiáng)磁場的半徑一樣 則穿過兩線圈的磁通量相同 故選項(xiàng)A正確 答案A 圖4 3 現(xiàn)將電池組 滑動(dòng)變阻器 帶鐵芯的線圈A 線圈B 電流計(jì)及開關(guān)按如圖5所示連接 下列說法正確的是 圖5 A 開關(guān)閉合后 線圈A插入或拔出都會(huì)引起電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)B 線圈A插入線圈B中后 開關(guān)閉合和斷開的瞬間 電流計(jì)指針均不會(huì)偏轉(zhuǎn)C 開關(guān)閉合后 滑動(dòng)變阻器的滑片P勻速滑動(dòng) 會(huì)使電流計(jì)指針靜止在中央零刻度D 開關(guān)閉合后 只有滑動(dòng)變阻器的滑片P加速滑動(dòng) 電流計(jì)指針才能偏轉(zhuǎn)解析線圈A插入或拔出 都將造成線圈B處磁場的變化 因此線圈B處的磁通量變化 產(chǎn)生感應(yīng)電流 故選項(xiàng)A正確 開關(guān)閉合和斷開均能引起線圈B中磁通量的變化而產(chǎn)生感應(yīng)電流 故選項(xiàng)B錯(cuò)誤 開關(guān)閉合后 只要移動(dòng)滑片P 線圈B中磁通變化而產(chǎn)生感應(yīng)電流 故選項(xiàng)C D錯(cuò)誤 答案A 4 多選 如圖6所示 矩形線框abcd由靜止開始運(yùn)動(dòng) 若使線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流 則線框的運(yùn)動(dòng)情況應(yīng)該是 A 向右平動(dòng) ad邊還沒有進(jìn)入磁場 B 向上平動(dòng) ab邊還沒有離開磁場 C 以bc邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng) ad邊還沒有轉(zhuǎn)入磁場 D 以ab邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng) 轉(zhuǎn)角不超過90 圖6 解析選項(xiàng)A和D所描述的情況中 線框在磁場中的有效面積S均發(fā)生變化 A情況下S增大 D情況下S減小 穿過線框的磁通量均改變 由產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件知線框中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流 而選項(xiàng)B C所描述的情況中 線框中的磁通量均不改變 不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流 答案AD 電磁感應(yīng)現(xiàn)象能否發(fā)生的判斷流程 1 確定研究的閉合回路 2 弄清楚回路內(nèi)的磁場分布 并確定其磁通量 楞次定律的理解及應(yīng)用 楞次定律中 阻礙 的含義 1 2018 綿陽市一診 大小不等的兩導(dǎo)電圓環(huán)P Q均固定于水平桌面 Q環(huán)位于P環(huán)內(nèi) 在兩環(huán)間的范圍內(nèi)存在方向豎直向下 大小隨時(shí)間均勻增強(qiáng)的勻強(qiáng)磁場B 則 A Q環(huán)內(nèi)有順時(shí)針方向的感應(yīng)電流B Q環(huán)內(nèi)有逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流C P環(huán)內(nèi)有順時(shí)針方向的感應(yīng)電流D P環(huán)內(nèi)有逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流解析由楞次定律可知P環(huán)內(nèi)有逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流 Q環(huán)內(nèi)沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生 故選項(xiàng)A B C錯(cuò)誤 D正確 答案D 圖7 2 為了測量列車運(yùn)行的速度和加速度的大小 可采用如圖8甲所示的裝置 它由一塊安裝在列車車頭底部的強(qiáng)磁體和埋設(shè)在軌道地面的一組線圈及電流測量記錄儀組成 測量記錄儀未畫出 當(dāng)列車經(jīng)過線圈上方時(shí) 線圈中產(chǎn)生的電流被記錄下來 P Q為接測量儀器的端口 若俯視軌道平面磁場垂直地面向里 如圖乙 則在列車經(jīng)過測量線圈的過程中 流經(jīng)線圈的電流方向 圖8 A 始終沿逆時(shí)針方向B 先沿逆時(shí)針 再沿順時(shí)針方向C 先沿順時(shí)針 再沿逆時(shí)針方向D 始終沿順時(shí)針方向答案B 3 2017 全國卷 15 如圖9 在方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場中有一U形金屬導(dǎo)軌 導(dǎo)軌平面與磁場垂直 金屬桿PQ置于導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌形成閉合回路PQRS 一圓環(huán)形金屬線框T位于回路圍成的區(qū)域內(nèi) 線框與導(dǎo)軌共面 現(xiàn)讓金屬桿PQ突然向右運(yùn)動(dòng) 在運(yùn)動(dòng)開始的瞬間 關(guān)于感應(yīng)電流的方向 下列說法正確的是 A PQRS中沿順時(shí)針方向 T中沿逆時(shí)針方向B PQRS中沿順時(shí)針方向 T中沿順時(shí)針方向C PQRS中沿逆時(shí)針方向 T中沿逆時(shí)針方向D PQRS中沿逆時(shí)針方向 T中沿順時(shí)針方向 圖9 解析金屬桿PQ突然向右運(yùn)動(dòng) 由右手定則可知 PQRS中有沿逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流 由于感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場與原磁場方向相反 則穿過圓環(huán)形金屬線框T中的磁通量減小 由楞次定律可知 T中有沿順時(shí)針方向的感應(yīng)電流 故選項(xiàng)D正確 A B C錯(cuò)誤 答案D 判斷感應(yīng)電流方向的兩種方法方法一用楞次定律判斷 四步法 方法二用右手定則判斷該方法適用于閉合電路的部分導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電流 判斷時(shí)注意掌心 拇指 四指的方向 1 掌心 磁感線垂直穿入 2 拇指 指向?qū)w運(yùn)動(dòng)的方向 3 四指 指向感應(yīng)電流的方向 楞次定律中 阻礙 的含義可以推廣為 感應(yīng)電流的效果總是阻礙引起感應(yīng)電流的原因 列表說明如下 楞次定律推論的應(yīng)用 1 如圖10所示 ab是一個(gè)可以繞垂直于紙面的軸O轉(zhuǎn)動(dòng)的閉合矩形導(dǎo)體線圈 當(dāng)滑動(dòng)變阻器R的滑片P自左向右滑動(dòng)的過程中 線圈ab將 A 靜止不動(dòng)B 順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)C 逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)D 發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng) 但電源的極性不明 無法確定轉(zhuǎn)動(dòng)方向 圖10 解析題圖中的兩個(gè)通電的電磁鐵之間的磁場方向總是水平的 當(dāng)滑動(dòng)變阻器R的滑片P自左向右滑動(dòng)的過程中 電路的電流是增大的 兩個(gè)電磁鐵之間的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度也是增大的 穿過閉合導(dǎo)體線圈的磁通量是增大的 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(yùn)動(dòng) 顯然只有順時(shí)針方向的運(yùn)動(dòng)才能使線圈中的磁通量減小 答案B 2 2018 廣東廣州名校聯(lián)考 如圖11所示 圓環(huán)形導(dǎo)體線圈a平放在水平桌面上 在a的正上方固定一豎直螺線管b 二者軸線重合 螺線管b與電源 滑動(dòng)變阻器連接成如圖所示的電路 若將滑動(dòng)變阻器的滑片P向下滑動(dòng) 下列表述正確的是 A 線圈a中將產(chǎn)生沿順時(shí)針方向 俯視 的感應(yīng)電流B 穿過線圈a的磁通量減小C 線圈a有擴(kuò)張的趨勢D 線圈a對水平桌面的壓力FN將增大 圖11 解析當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向下滑動(dòng)時(shí) 螺線管中的電流將增大 使穿過線圈a的磁通量變大 選項(xiàng)B錯(cuò)誤 由楞次定律可知 線圈a中將產(chǎn)生沿逆時(shí)針方向 俯視 的感應(yīng)電流 并且線圈a有縮小和遠(yuǎn)離螺線管的趨勢 線圈a對水平桌面的壓力FN將增大 故選項(xiàng)D正確 A C錯(cuò)誤 答案D 3 2018 重慶一中模擬 如圖12所示 質(zhì)量為m的銅質(zhì)小閉合線圈靜置于粗糙水平桌面上 當(dāng)一個(gè)豎直放置的條形磁鐵貼近線圈 沿線圈中線由左至右從線圈正上方等高 勻速經(jīng)過時(shí) 線圈始終保持不動(dòng) 則關(guān)于線圈在此過程中受到的支持力FN和摩擦力Ff的情況 以下判斷正確的是 A FN先大于mg 后小于mgB FN一直大于mgC Ff先向左 后向右D 線圈中的電流方向始終不變 圖12 解析當(dāng)磁鐵靠近線圈時(shí) 穿過線圈的磁通量增加 線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流 線圈受到磁鐵的安培力作用 根據(jù)楞次定律可知 線圈受到的安培力斜向右下方 則線圈對桌面的壓力增大 即FN大于mg 線圈相對桌面有向右運(yùn)動(dòng)趨勢 受到桌面向左的靜摩擦力 當(dāng)磁鐵遠(yuǎn)離線圈時(shí) 穿過線圈的磁通量減小 同理 根據(jù)楞次定律可知 線圈受到的安培力斜向右上方 則線圈對桌面的壓力減小 即FN小于mg 線圈相對桌面有向右運(yùn)動(dòng)趨勢 受到桌面向左的靜摩擦力 綜上可知 FN先大于mg 后小于mg Ff始終向左 故選項(xiàng)B C錯(cuò)誤 A正確 當(dāng)磁鐵靠近線圈時(shí) 穿過線圈向下的磁通量增加 線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流從上向下看是逆時(shí)針方向 當(dāng)磁鐵遠(yuǎn)離線圈時(shí) 穿過線圈向下的磁通量減小 線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流從上向下看是順時(shí)針方向 故選項(xiàng)D錯(cuò)誤 答案A 1 三個(gè)定則 一個(gè)定律 的比較 三個(gè)定則與一個(gè)定律 的綜合應(yīng)用 2 三定則一定律的應(yīng)用技巧 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)電流受到的安培力時(shí) 一般先用右手定則確定電流方向 再用左手定則確定安培力方向 有時(shí)也可以直接應(yīng)用楞次定律的推論確定 1 多選 如圖13所示 金屬導(dǎo)軌上的導(dǎo)體棒ab在勻強(qiáng)磁場中沿導(dǎo)軌做下列哪種運(yùn)動(dòng)時(shí) 銅制線圈c中將有感應(yīng)電流產(chǎn)生且被螺線管吸引 A 向右做勻速運(yùn)動(dòng)B 向左做減速運(yùn)動(dòng)C 向右做減速運(yùn)動(dòng)D 向右做加速運(yùn)動(dòng) 圖13 解析當(dāng)導(dǎo)體棒向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生恒定的電流 線圈中的磁通量恒定不變 無感應(yīng)電流出現(xiàn) 選項(xiàng)A錯(cuò)誤 當(dāng)導(dǎo)體棒向左減速運(yùn)動(dòng)時(shí) 由右手定則可判定回路中出現(xiàn)從b a的感應(yīng)電流且減小 由安培定則知螺線管中感應(yīng)電流的磁場向左在減弱 由楞次定律知c中出現(xiàn)順時(shí)針感應(yīng)電流 從右向左看 且被螺線管吸引 選項(xiàng)B正確 同理可判定選項(xiàng)C正確 D錯(cuò)誤 答案BC 2 2018 聊城模擬 多選 航母上飛機(jī)彈射起飛是利用電磁驅(qū)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的 電磁驅(qū)動(dòng)原理如圖14所示 當(dāng)固定線圈上突然通過直流電流時(shí) 線圈端點(diǎn)的金屬環(huán)被彈射出去 現(xiàn)在固定線圈左側(cè)同一位置 先后放有分別用橫截面積相等的銅和鋁導(dǎo)線制成形狀 大小相同的兩個(gè)閉合環(huán) 且電阻率 銅 鋁 閉合開關(guān)S的瞬間 A 從左側(cè)看環(huán)中感應(yīng)電流沿順時(shí)針方向B 銅環(huán)受到的安培力大于鋁環(huán)受到的安培力C 若將環(huán)放置在線圈右方 環(huán)將向左運(yùn)動(dòng)D 電池正負(fù)極調(diào)換后 金屬環(huán)不能向左彈射 圖14 解析線圈中電流為右側(cè)流入 磁場方向?yàn)橄蜃?在閉合開關(guān)的過程中 磁場變強(qiáng) 則由楞次定律可知 電流由左側(cè)看為順時(shí)針 選項(xiàng)A正確 由于銅環(huán)的電阻較小 故銅環(huán)中感應(yīng)電流較大 故銅環(huán)受到的安培力要大于鋁環(huán)的 選項(xiàng)B正確 若將環(huán)放在線圈右方 根據(jù)楞次定律可得 環(huán)將向右運(yùn)動(dòng) 選項(xiàng)C錯(cuò)誤 電池正負(fù)極調(diào)換后 金屬環(huán)受力仍向左 故仍將向左彈出 選項(xiàng)D錯(cuò)誤 答案AB 楞次定律的應(yīng)用 題源 人教版選修3 2 P8 T3 如圖4 2 10所示 垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場局限在虛線框內(nèi) 閉合線圈由位置1穿過虛線框運(yùn)動(dòng)到位置2 線圈在運(yùn)動(dòng)過程中什么時(shí)候有感應(yīng)電流 什么時(shí)候沒有感應(yīng)電流 為什么 圖4 2 10 拓展1如上題圖所示 垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場局限在虛線框內(nèi) 閉合線圈由位置1穿過虛線框運(yùn)動(dòng)到位置2 線圈在運(yùn)動(dòng)過程中所受安培力情況的判斷正確的是 A 線框從剛進(jìn)入到完全進(jìn)入磁場的過程中 不受安培力作用B 線框從剛進(jìn)入到完全進(jìn)入磁場的過程中 受安培力作用 且方向水平向左C 線框完全進(jìn)入磁場到剛要出磁場的過程中 受安培力的作用 且方向水平向左D 線框在離開磁場到剛好完全離開的過程中 受安培力的作用 方向水平向右答案B 拓展2 多選 如圖15所示 虛線矩形abcd為勻強(qiáng)磁場區(qū)域 磁場方向豎直向下 圓形閉合金屬線框以一定的速度沿光滑絕緣水平面向磁場區(qū)域運(yùn)動(dòng) 如圖所示給出的是圓形閉合金屬線框的四個(gè)可能到達(dá)的位置 則圓形閉合金屬線框的速度可能為零的位置是 答案AD 圖15 拓展3 2017 全國卷 18 掃描隧道顯微鏡 STM 可用來探測樣品表面原子尺度上的形貌 為了有效隔離外界振動(dòng)對STM的擾動(dòng) 在圓底盤周邊沿其徑向?qū)ΨQ地安裝若干對紫銅薄板 并施加磁場來快速衰減其微小振動(dòng) 如圖16所示 無擾動(dòng)時(shí) 按下列四種方案對紫銅薄板施加恒磁場 出現(xiàn)擾動(dòng)后 對于紫銅薄板上下及其左右振動(dòng)的衰減最有效的方案是 圖16 解析感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件是閉合回路中的磁通量發(fā)生變化 在A圖中 系統(tǒng)震動(dòng)時(shí) 紫銅薄板隨之上下及左右振動(dòng) 在磁場中的部分有時(shí)多有時(shí)少 磁通量發(fā)生變化 產(chǎn)生感應(yīng)電流 受到安培力 阻礙系統(tǒng)的震動(dòng) 在B D圖中 只有紫銅薄板左右振動(dòng)才產(chǎn)生感應(yīng)電流 而上下振動(dòng)無電流產(chǎn)生 在C圖中 無論紫銅薄板上下振動(dòng)還是左右振動(dòng) 都不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流 故選項(xiàng)A正確 B C D錯(cuò)誤 答案A