1、第1讲电磁感应现象楞次定律实验：探究影响感应电流方向的因素目标要求1.知道电磁感应现象的产生条件并会分析解决实际问题.2.会根据楞次定律判断感应电流的方向，会应用楞次定律的推论分析问题.3.能够综合应用安培定则、左手定则、右手定则和楞次定律解决实际问题考点一电磁感应现象的理解和判断 1.磁通量(1)公式：BS，S为垂直磁场的投影面积，磁通量为标量(填“标量”或“矢量”)(2)物理意义：磁通量的大小可形象表示穿过某一面积的磁感线条数的多少(3)磁通量变化：21.2电磁感应现象(1)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作电磁感应(2)感应
2、电流产生的条件穿过闭合电路的磁通量发生变化(3)电磁感应中产生感应电动势，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1穿过线圈的磁通量与线圈的匝数有关()2只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，回路中就有感应电流产生()3当导体做切割磁感线运动时，一定产生感应电流()例1用图中三套实验装置探究感应电流产生的条件，下列选项中能产生感应电流的操作是()A甲图中，使导体棒AB顺着磁感线方向运动，且保持穿过ABCD的磁感线条数不变B乙图中，使条形磁体匀速穿过线圈C丙图中，开关S保持闭合，A、B螺线管相对静止一起竖直向上运动D丙图中，开关S保持闭合，使小螺线管A在大螺线管B中
3、保持不动答案B解析题图甲中，使导体棒AB顺着磁感线方向运动，AB不切割磁感线，穿过ABCD的磁通量也没变化，故不能产生感应电流，A错误；题图乙中，使条形磁体匀速穿过线圈，在磁体从上向下穿过时，穿过线圈的磁通量会变化，故产生感应电流， B正确；题图丙中，开关S保持闭合，A、B螺线管相对静止一起竖直向上运动，两线圈没有相对运动，穿过B的磁通量没发生变化，故不产生感应电流， C错误；题图丙中，开关S保持闭合，使小螺线管A在大螺线管B中保持不动时，也不会使穿过B的磁通量发生变化，故也不能产生感应电流， D错误例2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
4、场斜向上穿过轨道平面，且与竖直方向的夹角为(090)在下列各过程中，一定能在轨道回路里产生感应电流的是()Aab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Cab向左运动，同时增大磁感应强度BDab向右运动，同时增大磁感应强度B和角答案A解析设此时回路面积为S，据题意，穿过回路的磁通量BScos .ab向右运动，则S增大，减小，则cos 增大，因此增大，回路里一定能产生感应电流，A正确；B减小，减小，cos 增大，可能不变，回路里不一定能产生感应电流，B错误；ab向左运动，则S减小，B增大，可能不变，回路里不一定能产生感应电流，C错误；ab向右运动，则S增大，B增大，增大，cos 减
5、小，可能不变，回路里不一定能产生感应电流，D错误考点二感应电流方向的判定1楞次定律(1)内容：感应电流具有这样的方向，即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，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感应电流的方向(2)适用情况：导线切割磁感线产生感应电流1感应电流的磁场总是与原磁场相反()2感应电流的磁场总是阻止引起感应电流的磁通量的变化()3楞次定律与右手定则都可以判断感应电流方向，二者没有什么区别() 考向1实验：探究影响感应电
6、流方向的因素1.实验设计如图所示，通过将条形磁体插入或拔出线圈来改变穿过螺线管的磁通量，根据电流表指针的偏转方向判断感应电流的方向2实验器材电流表、条形磁体、螺线管、电池、开关、导线、滑动变阻器等3实验现象4实验结论当穿过线圈的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场的方向相反；当穿过线圈的磁通量减小时，感应电流的磁场与原磁场的方向相同5注意事项实验前应先查明电流的流向与电流表指针偏转方向之间的关系：把一节干电池、滑动变阻器、开关S与电流表串联，开关S采用瞬间接触，记录指针偏转方向与电流方向的关系例3(多选)某同学在“探究电磁感应的产生条件”的实验中，设计了如图所示的装置：线圈A通过电流表甲、高阻
7、值的电阻R、滑动变阻器R和开关S连接到干电池上，线圈B的两端接到另一个电流表乙上，两个电流表相同，零刻度居中闭合开关后，当滑动变阻器R的滑片P不动时，甲、乙两个电流表指针的不同的位置如图所示，则()A当滑片P较快地向左滑动时，甲表指针向右偏转B当滑片P较快地向左滑动时，乙表指针向左偏转C断开开关，待电路稳定后再迅速闭合开关，甲表指针向左偏转D断开开关，待电路稳定后再迅速闭合开关，乙表指针向左偏转答案ABD解析当滑片P较快地向左滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，闭合电路总电流变大，甲表指针向右偏转，穿过线圈的磁通量变大，由楞次定律可知乙表指针向左偏转，故A、B正确；断开开关，待电路稳定后再迅
8、速闭合开关，总电流变大，甲表指针向右偏转，由楞次定律可知乙表指针向左偏转，故C错误，D正确 考向2感应电流方向的判断1用楞次定律判断(1)楞次定律中“阻碍”的含义：(2)应用楞次定律的思路：2用右手定则判断该方法只适用于导体切割磁感线产生的感应电流，注意三个要点：(1)掌心磁感线穿入；(2)拇指指向导体运动的方向；(3)四指指向感应电流的方向例4(2020江苏卷3)如图所示，两匀强磁场的磁感应强度B1和B2大小相等、方向相反金属圆环的直径与两磁场的边界重合下列变化会在环中产生顺时针方向感应电流的是()A同时增大B1减小B2B同时减小B1增大B2C同时以相同的变化率增大B1和B2D同时以相同的变
9、化率减小B1和B2答案B解析若同时增大B1减小B2，则穿过环向里的磁通量增大，根据楞次定律，感应电流产生的磁场方向向外，由安培定则，环中产生的感应电流是逆时针方向，故选项A错误；同理可推出，选项B正确，C、D错误例5如图所示，空间存在垂直纸面向里的磁场，磁场在竖直方向均匀分布，在水平方向非均匀分布，且关于竖直平面MN对称，绝缘轻线上端固定在M点，下端与一个粗细均匀的铜制圆环相连现将圆环由P处无初速度释放，圆环第一次向右摆动最远能到达Q处(图中未画出)已知圆环始终在同一竖直平面内摆动，则在圆环从P摆向Q的过程中，下列说法正确的是()A位置P与Q可能在同一高度B感应电流方向始终逆时针C感应电流方向
10、先逆时针后顺时针D圆环整体所受安培力先做负功后做正功答案C解析圆环从P摆向Q的过程中，由于磁场在竖直方向均匀分布，在水平方向非均匀分布，导致环中磁通量变化，从而产生感应电流，产生焦耳热，则在整个运动过程中环的机械能会减少，因此Q不可能与P在同一高度，故A错误；根据楞次定律，环在向下摆的过程中，穿过环垂直向里的磁通量在增加，当向上摆的过程中，穿过环垂直向里的磁通量在减少，则感应电流方向先逆时针后顺时针，故B错误，C正确；安培力一直阻碍圆环与磁铁的相对运动，做负功，故D错误考点三楞次定律的推论内容例证增反减同磁体靠近线圈，B感与B原方向相反当I1增大时，环B中的感应电流方向与I1相反；当I1减小时
11、，环B中的感应电流方向与I2相同来拒去留磁体靠近，是斥力磁体远离，是引力阻碍磁体与圆环相对运动增缩减扩(适用于单向磁场)P、Q是光滑固定导轨，a、b是可动金属棒，磁体下移(上移)，a、b靠近(远离)，使回路面积有缩小(扩大)的趋势增离减靠当开关S闭合时，左环向左摆动、右环向右摆动，远离通电线圈通过远离和靠近阻碍磁通量的变化说明以上情况“殊途同归”，实质上都是以不同的方式阻碍磁通量的变化例6(2020全国卷14)如图，水平放置的圆柱形光滑玻璃棒左边绕有一线圈，右边套有一金属圆环圆环初始时静止将图中开关S由断开状态拨至连接状态，电路接通的瞬间，可观察到()A拨至M端或N端，圆环都向左运动B拨至M端
12、或N端，圆环都向右运动C拨至M端时圆环向左运动，拨至N端时向右运动D拨至M端时圆环向右运动，拨至N端时向左运动答案B解析开关S由断开状态拨至连接状态，不论拨至M端还是N端，通过圆环的磁通量均增加，根据楞次定律(增离减靠)可知圆环会阻碍磁通量的增加，即向右运动，故选B.例7如图所示，水平桌面上放有一个闭合铝环，在铝环轴线上方有一个条形磁体当条形磁体沿轴线竖直向下迅速移动时，下列判断正确的是()A铝环有收缩的趋势，对桌面的压力增大B铝环有收缩的趋势，对桌面的压力减小C铝环有扩张的趋势，对桌面的压力减小D铝环有扩张的趋势，对桌面的压力增大答案A解析根据楞次定律可知：当条形磁体沿轴线竖直向下迅速移动时
13、，穿过闭合铝环的磁通量增加，因此铝环有收缩的趋势，同时有远离磁体的趋势，从而阻碍磁通量的增加，故增加了和桌面的挤压程度，从而使铝环对桌面的压力增大，选项A正确，B、C、D错误例8(多选)两圆环A、B置于同一水平面上，其中A为均匀带电绝缘环，B为导体环当A以如图所示的方向绕中心转动的角速度发生变化时，B中产生如图所示方向的感应电流，则()AA可能带正电且转速减小BA可能带正电且转速增大CA可能带负电且转速减小DA可能带负电且转速增大答案BC解析若A带正电，顺时针转动产生顺时针方向的电流，A内磁场方向垂直纸面向里，当转速增大时，穿过B的磁通量增加，B中产生感应电流，根据楞次定律，感应电流的磁场方向
14、与原磁场方向相反，即感应电流产生的磁场方向垂直纸面向外，故B中产生逆时针方向的电流，A错误，B正确； 若A带负电，顺时针转动产生逆时针方向的电流，A内磁场方向垂直纸面向外，当转速减小时，穿过B的磁通量减少，B中产生感应电流，根据楞次定律，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，即感应电流产生的磁场方向垂直纸面向外，故B中产生逆时针方向的电流，C正确，D错误考点四“三定则、一定律”的应用“三个定则”“一个定律”的比较名称用途选用原则安培定则判断电流产生的磁场(方向)分布因电生磁左手定则判断通电导线、运动电荷所受磁场力的方向因电受力右手定则判断导体切割磁感线产生的感应电流方向或电源正负极因动生电楞次定
15、律判断因回路磁通量改变而产生的感应电流方向因磁通量变化生电例9(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，PQ、MN均处在竖直向下的匀强磁场中，当PQ在一外力的作用下运动时，MN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BC解析MN向右运动，说明MN受到向右的安培力，因为MN处的磁场垂直纸面向里MN中的感应电流方向为MNL1中感应电流的磁场方向向上.若L2中磁场方向向上减弱PQ中电流方向为QP且减小 向右减速运动；若L2中磁场方向向下增强PQ中电流方向为PQ且增大向左加速运动课时精练1.如图所示，闭合线圈a
16、bcd水平放置，其面积为S，匝数为n，线圈与磁感应强度为B的匀强磁场的夹角45.现将线圈以ab边为轴沿顺时针方向转动90，则在此过程中线圈磁通量的改变量大小为()A0 B.BSC.nBS DnBS答案B2(多选)用如图所示装置探究感应电流产生的条件，线圈A通过滑动变阻器和开关S1连接到电源上，线圈B通过开关S2连到电流表上，把线圈A装在线圈B的里面下列说法中正确的是()A该装置用于探究线圈B中感应电流产生的条件BS2处于闭合状态，在S1闭合瞬间，电流表的指针会发生偏转CS1处于闭合状态，在S2闭合瞬间，电流表的指针会发生偏转D两开关均处于闭合状态，电路稳定后匀速移动滑动变阻器的滑片，电流表的指
17、针会发生偏转答案ABD解析线圈B没有接电源，与电流表构成回路，可用于探究线圈B中感应电流产生的条件，A正确；S2处于闭合状态，则线圈B与电流表构成回路在S1闭合瞬间，线圈A中电流增大， A产生的磁场增强，则穿过线圈B的磁通量变大，所以B中会产生感应电流，电流表的指针会发生偏转，B正确；S1处于闭合状态，线圈A中的电流不变，产生的磁场不变，穿过线圈B的磁通量不变，所以在S2闭合瞬间，线圈B中没有感应电流，电流表指针不偏转，C错误；两开关均处于闭合状态，电路稳定后匀速移动滑动变阻器的滑片，则线圈A中电流变化，线圈A产生的磁场变化，则穿过线圈B的磁通量变化，所以B中会产生感应电流，电流表的指针会发生
18、偏转，D正确3.(多选)如图所示软铁环上绕有M、N两个线圈，线圈M通过滑动变阻器及开关与电源相连，线圈N连接电流表G，下列说法正确的是()A开关闭合瞬间，通过电流表G的电流由a到bB开关闭合稳定后，通过电流表G的电流由b到aC开关闭合稳定后，将滑动变阻器滑片向右滑动，通过电流表G的电流由a到bD开关闭合稳定后再断开瞬间，通过电流表G的电流由a到b答案CD解析开关闭合瞬间，在线圈N中产生向下增强的磁场，根据楞次定律，通过电流表G的电流由b到a，A错误；开关闭合稳定后，线圈N中的磁场不变，磁通量不变，电流表中没有电流，B错误；开关闭合稳定后，将滑动变阻器滑片向右滑动，线圈M中电流减小，产生的磁场减
19、弱，根据楞次定律，通过电流表G的电流由a到b，C正确；开关闭合稳定后再断开瞬间，线圈N中的磁场减弱，根据楞次定律，通过电流表G的电流由a到b，D正确4.如图所示，光滑固定导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放置在导轨上，形成一个闭合回路，当一条形磁体从高处下落接近回路时(重力加速度为g)()AP、Q将相互靠拢BP、Q将相互远离C磁体的加速度仍为gD磁体的加速度一定大于g答案A解析当一条形磁体从高处下落接近回路时，穿过回路的磁通量增大，根据楞次定律可知，P、Q将相互靠拢从而阻碍回路的磁通量增大，故A正确，B错误；根据楞次定律可知，回路中感应电流的磁场将阻碍条形磁体的靠近，所以磁体的加速度一定
20、小于g，故C、D错误5.(多选)两根相互平行的固定金属导轨水平放置于如图所示的匀强磁场中，与导轨上接触良好的导体棒AB和CD可以在导轨上自由滑动当AB在外力F作用下向右运动时，下列说法中正确的是()A导体棒CD内有电流通过，方向是DCB导体棒CD内有电流通过，方向是CDC磁场对导体棒CD的作用力向左D磁场对导体棒AB的作用力向左答案BD解析导体棒AB切割磁感线，根据右手定则判定AB棒中的电流方向为BA，则CD棒中的电流方向为CD，A错误，B正确；根据左手定则，判定CD棒所受安培力的方向为水平向右，AB棒所受安培力的方向为水平向左，C错误，D正确6.如图所示，轻质弹簧一端固定在天花板上，另一端拴
21、接一条形磁体，置于绝缘水平桌面上的圆形铝质闭合线圈放在条形磁体的正下方，开始时整个装置处于静止状态在外力作用下将磁体竖直向下移动一段距离(未接触桌面)，然后由静止释放，在之后的运动过程中，线圈始终未离开桌面，忽略空气阻力，下列说法正确的是()A磁体所受弹簧拉力与其重力相等时，磁体的加速度为零B磁体上升过程中，从上向下看，线圈中产生顺时针方向的电流C线圈对桌面压力大小可能大于其重力D磁体最终会静止，整个过程线圈中产生的热量等于磁体机械能的减少量答案C解析若磁体向上运动，会受到向下的安培阻力，若向下运动，会受到向上的安培阻力，因此当磁体所受弹力与重力等大反向时，磁体的加速度不一定为零，故A错误；当
22、磁体向上运动时，穿过线圈的磁通量向上减小，根据楞次定律知，感应电流的磁场方向向上，俯视线圈，线圈中产生逆时针方向的电流，故B错误；根据楞次定律，磁体向下运动时，受到向上的安培阻力，所以磁体对线圈的作用力的方向向下，此时线圈对桌面压力大于其重力，故C正确；磁体最终静止于起始时的平衡位置，根据能量守恒定律，从静止释放至停止，弹簧的弹性势能的减少量等于磁铁重力势能的增加量与线圈中产生的焦耳热之和，故D错误7为了测量列车运行的速度和加速度的大小，可采用如图甲所示的装置，它由一块安装在列车车头底部的强磁体和埋设在轨道地面的一组线圈及电流测量记录仪组成(测量记录仪未画出)当列车经过线圈上方时，线圈中产生的
23、电流被记录下来，P、Q为接测量仪器的端口若俯视轨道平面磁场垂直地面向下(如图乙)，则在列车经过测量线圈的过程中，流经线圈的电流方向()A始终沿逆时针方向B先沿逆时针，再沿顺时针方向C先沿顺时针，再沿逆时针方向D始终沿顺时针方向答案B解析列车经过线圈时，穿过线圈的磁通量先增大后减小，根据楞次定律可知线圈中产生的电流先沿逆时针方向，再沿顺时针方向，选项B正确8.(2022安徽省高三模拟预测)一长直铁芯上绕有线圈P，将一单匝线圈Q用一轻质绝缘丝线悬挂在P的左端，线圈P的中轴线通过线圈Q的中心，且与线圈Q所在的平面垂直将线圈P连接在如图所示的电路中，其中R为滑动变阻器，E为直流电源，S为开关下列情况中
24、，可观测到Q向左摆动的是()AS闭合的瞬间BS断开的瞬间C在S闭合的情况下，将R的滑片向a端移动时D在S闭合的情况下，保持电阻R的阻值不变答案A9.如图所示，在有界匀强磁场中水平放置相互平行的金属导轨，导轨电阻不计，导轨上金属杆ab与导轨接触良好磁感线垂直导轨平面向上(俯视图)，导轨与处于磁场外的大线圈M相接，欲使置于M内的小闭合线圈N产生顺时针方向的感应电流，下列做法可行的是()Aab匀速向右运动Bab加速向右运动Cab不动而突然撤去磁场Dab不动而突然增强磁场答案C解析ab匀速向右运动，匀速向右切割磁感线，在M中产生顺时针的恒定感应电流，形成的磁场恒定，不会使N产生感应电流，A错误；当ab
25、加速向右运动时，M中产生顺时针方向的感应电流且在增大，在M内形成垂直纸面向里的磁场且增大，由楞次定律可知，N中会产生逆时针的感应电流，B错误；ab不动而突然撤去磁场，使M中产生逆时针方向的感应电流，M中形成垂直纸面向外的磁场，导致穿过N的磁通量增大，由楞次定律可知，N中会产生顺时针方向的电流，C正确；同理可知，当ab不动而突然增强磁场时N中会产生逆时针方向的感应电流，D错误10.如图所示，A为水平放置的胶木圆盘，在其侧面均匀分布着负电荷，在A的正上方用绝缘丝线悬挂一个金属圆环B，使B的环面水平且与胶木圆盘面平行，其轴线与胶木圆盘A的轴线OO重合现使胶木圆盘A由静止开始绕其轴线OO按箭头所示方向
26、加速转动，则()A金属环B的面积有扩大的趋势，丝线受到的拉力增大B金属环B的面积有缩小的趋势，丝线受到的拉力减小C金属环B的面积有扩大的趋势，丝线受到的拉力减小D金属环B的面积有缩小的趋势，丝线受到的拉力增大答案B解析使胶木圆盘A由静止开始绕其轴线OO按箭头所示方向加速转动，穿过金属环B的磁通量增大，根据楞次定律，金属环B的面积有缩小的趋势，且B有向上升高(远离)的趋势，丝线受到的拉力减小，故B项正确11.(多选)(2018全国卷19)如图，两个线圈绕在同一根铁芯上，其中一线圈通过开关与电源连接，另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路将一小磁针悬挂在直导线正上方，开关未闭合
27、时小磁针处于静止状态下列说法正确的是()A开关闭合后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动B开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向C开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向外的方向D开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动答案AD解析根据安培定则，开关闭合时铁芯上产生水平向右的磁场开关闭合后的瞬间，根据楞次定律，直导线上将产生由南向北的电流，根据安培定则，直导线上方的磁场垂直纸面向里，故小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动，A项正确；开关闭合并保持一段时间后，直导线上没有感应电流，故小磁针的N极指北，B、C项错误；开关闭
28、合并保持一段时间再断开后的瞬间，根据楞次定律，直导线上将产生由北向南的电流，这时直导线上方的磁场垂直纸面向外，故小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动，D项正确12.如图，在竖直方向上的两个匀强磁场B1和B2中，各放入一个完全一样的水平金属圆盘a和b，它们可绕竖直轴自由转动用导线将a盘中心与b盘边缘相连，b盘中心与a盘边缘相连从上向下看，当a盘顺时针转动时()Ab盘总是逆时针转动B若B1、B2同向，b盘顺时针转动C若B1、B2反向，b盘顺时针转动Db盘总是顺时针转动答案C解析若B1、B2都竖直向上，从上向下看，当a盘顺时针转动时，其半径切割磁感线，感应电流方向为aObOa，b盘电流为bO，根据左手定则，b盘受到安培力沿逆时针方向(俯视)转动；若B1、B2都竖直向下，从上向下看，当a盘顺时针转动时，其半径切割磁感线，感应电流方向为OaObO，b盘电流为Ob，根据左手定则，b盘受到安培力沿逆时针方向(俯视)转动；若B1向上，B2向下，从上向下看，当a盘顺时针转动时，其半径切割磁感线，感应电流方向为aObOa，b盘电流为bO，根据左手定则，b盘受到安培力沿顺时针方向(俯视)转动；若B1向下，B2向上，从上向下看，当a盘顺时针转动时，其半径切割磁感线，感应电流方向为OaObO，b盘电流为Ob，根据左手定则，b盘受到安培力沿顺时针方向(俯视)转动，A、B、D错误，C正确
