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1、1第第 1 1 讲讲 电磁感应现象电磁感应现象 楞次定律楞次定律一、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：相当于穿过某一面积的磁感线的条数.如图 1 所示，矩形abcd、abba、abcd的面积分别为S1、S2、S3，匀强磁场的磁感应强度B与平面abcd垂直，则：图 1(1)通过矩形abcd的磁通量为BS1cos 或BS3.(2)通过矩形abcd的磁通量为BS3.(3)通过矩形abba的磁通量为 0.6.磁通量变化：21.
2、二、电磁感应现象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(1)条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化.(2)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( )2A.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
3、势答案 CD三、感应电流方向的判定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.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，匀强磁场垂直桌面竖直向下，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，线圈中电流流向( )图 3A.始终为ABCAB.始终为AC
4、BAC.先为ACBA，再为ABCAD.先为ABCA，再为ACBA答案 A解析 在线圈以OO为轴翻转 090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，由楞次定律可知感应电流方向为ABCA；线圈以OO为轴翻转 90180的过程中，穿过线圈反面向里的磁通量逐渐增加，则感应电3流产生的磁场垂直桌面向上，由楞次定律可知感应电流方向仍然为ABCA，A 正确.命题点一 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 1 如图 4 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
5、下列各过程中，一定能在轨道回路里产生感应电流的是( )图 4A.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(0vab，则abdc回路有电流，电流方向由c到d到b到a答案 D解析 若固定ab，使cd向右滑动，由右手定则知应产生顺时针方向的电流，故 A 错.若ab、cd同向运动且速度大小相同，ab、cd所围的面积不变，磁通量不变，不产生感应电流，故 B 错.若ab向左、cd向右同时运动，则abdc回路中有顺时针方向的电流，故 C 错.若ab、cd都向右运动，且vcdvab，则ab、cd所围的面积发生变
6、化，磁通量也发生变化，故由楞次定律可判断出产生由c到d到b到a的电流，故 D 正确.命题点三 楞次定律推论的应用楞次定律中“阻碍”的含义可以推广为：感应电流的效果总是阻碍引起感应电流的原因，列表说明如下：内容阻碍原磁通量变阻碍相对运动使回路面积有扩阻碍原电流的8化“增反减同”“来拒去留”大或缩小的趋势“增缩减扩”变化“增反减同”例证 磁铁靠近线圈，B感与B原方向相反磁铁靠近，是斥力磁铁远离，是引力P、Q是光滑固定导轨，a、b是可动金属棒、磁铁下移，a、b靠近合上 S，B先亮例 4 如图 11 所示，光滑平行导轨M、N固定在同一水平面上，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
7、形磁铁从高处下落接近回路时( )图 11A.P、Q将互相靠拢B.P、Q将互相远离C.磁铁的加速度仍为gD.磁铁的加速度大于g答案 A解析 解法一 根据楞次定律的另一表述“感应电流的效果总是要阻碍产生感应电流的原因” ，本题中“原因”是回路中磁通量的增加，归根结底是磁铁靠近回路， “效果”便是阻碍磁通量的增加和磁铁的靠近.所以，P、Q将互相靠拢且磁铁的加速度小于g，选项 A 正确.解法二 设磁铁下端为 N 极，根据楞次定律可判断出P、Q中的感应电流方向，如图所示，根据左手定则可判断P、Q所受安培力的方向，可见，P、Q将相互靠拢.由于回路所受安培力的合力向下，由牛顿第三定律知，磁铁将受到向上的反作
8、用力，从而加速度小于g.当磁铁下端为 S 极时，根据类似的分析可得到相同的结论，选项 A 正确.变式 5 (2018湖北宜昌质检)如图 12 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( )9图 12A.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.磁铁经过位置和时，线框中的感应电流都沿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
9、碍磁通量的增加，根据右手螺旋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.变式 6 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 13 所示.下列说法中正确的是( )图 13A.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 C解析 由楞次定律可知，当闭合回路的磁通量增大时，导体棒将向左移动，阻碍磁通量的增加，当闭合回路的
10、磁通量减小时，导体棒将向右运动，以便阻碍磁通量的减小，与磁场方向无关，故选 C.10命题点四 三定则一定律的应用安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的应用对比：基本现象因果关系应用规律运动电荷、电流产生磁场因电生磁安培定则磁场对运动电荷、电流有作用力因电受力左手定则部分导体做切割磁感线运动因动生电右手定则闭合回路磁通量变化因磁生电楞次定律例 5 (多选)如图 14 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，MN的左边有一如图所示的闭合电路，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( )图 14A.向右加速运动B.向左加速运动C.向右减速运动D.向
11、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ab在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左手定则安培定则Error!.若L2中磁场方向向上减弱PQ中电流方向为QP且减小楞次定律安培定则向右减速运动；若L2中磁场方向向下增强PQ中电流方向为PQ且增大右手定则安培定则向左加速运动.右手定则变式 7 (多选)如图 15 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( )11图 15A.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 BC解析 当导体
12、棒向右匀速运动时产生恒定的电流，线圈中的磁通量恒定，无感应电流出现，A 错；当导体棒向左做减速运动时，由右手定则可判定回路中出现了ba的感应电流且减小，由安培定则知螺线管中感应电流的磁场向左在减弱，由楞次定律知c中出现顺时针方向的感应电流(从右向左看)且被螺线管吸引，B 对；同理可判定 C 对，D 错.变式 8 置于匀强磁场中的金属圆盘中央和边缘各引出一根导线，与套在铁芯上部的线圈A相连.套在铁芯下部的线圈B引出两根导线接在两根水平光滑导轨上，如图 16 所示.导轨上有一根金属棒ab静止处在垂直于纸面向外的匀强磁场中.下列说法正确的是( )图 16A.圆盘顺时针加速转动时，ab棒将向右运动B.
13、圆盘顺时针匀速转动时，ab棒将向右运动C.圆盘顺时针减速转动时，ab棒将向右运动D.圆盘逆时针加速转动时，ab棒将向左运动答案 C1.(2018河北邢台质检)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，而磁感应强度不一定为零，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，而磁场方向一定与通电导线所受12安培力方向垂直，但不一定
14、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.下列图中能产生感应电流的是( )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，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，闭合回路中的磁通量不发生变化，无感应电流.3.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
15、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.134.如图 2 所示
16、，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( )图 2A.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 A解析 将磁铁的 S 极插入线圈的过程中，由楞次定律知，通过电阻的感应电流的方向由a到b，线圈与磁铁相互排斥.5.如图 3 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( )图 3A.向左拉出和向右拉出，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.
