2026届高考物理一轮复习课件 第十二章 第1讲 电磁感应现象 楞次定律

第十二章　电磁感应1.探究影响感应电流方向的因素,理解楞次定律。2.通过实验,理解法拉第电磁感应定律。3.通过实验,了解自感现象和涡流现象。能举例说明自感现象和涡流现象在生产生活中的应用。【课标要求】 第1讲电磁感应现象　楞次定律情境导思如图是学生常用的饭卡内部示意图,其由线圈和芯片组成电路。已知线圈面积为S,共n匝。某次刷卡时,线圈平面与磁场垂直,且全部处于磁场区域内,在感应时间t内,磁感应强度方向向里且由0增大到B0,此过程中,试分析:(1)通过线圈的磁通量变化量大小?(2)线圈中是否有感应电流?若有电流,线圈中感应电流的方向如何判断?(3)线圈有扩张的趋势还是有收缩的趋势?知识构建【答案】 BS　磁感线　Φ2-Φ1　磁通量　切割　电能　阻碍　磁通量　磁感线　导体运动感应电流　切割小题试做(多选)如图所示,通电导线旁边同一平面有矩形线圈abcd,则( 　 　)[A] 当线圈向导线靠近时,其中感应电流方向是a→b→c→d[B] 若线圈在平面内上下平动,无感应电流产生[C] 若线圈向右平动,其中感应电流方向是a→b→c→d[D] 当线圈以导线为轴转动时,其中感应电流方向是a→b→c→dAB考点一对电磁感应现象的理解和判断1.对磁通量的理解(1)磁通量是通过某一平面磁场的多少,与线圈匝数N无关。(2)磁通量是有向标量,当磁场从另一个面通过线圈时,磁通量反向。(3)磁通量计算要注意“有效面积”。公式Φ=BS中的面积S指的是垂直于匀强磁场方向的面积,若所研究平面与磁场方向不垂直,应取垂直于磁场方向上的投影面积,即为有效面积。2.判断电路中能否产生感应电流的一般流程D[例2] 【感应电流有无的判断】(2024·湖南湘潭开学考)下列给出了与感应电流产生条件相关的四幅情境图,其中判断正确的是(　　)[A] 图甲,磁铁向右插入不闭合线圈的过程中,线圈中会产生感应电动势[B] 图乙,正方形金属线圈水平向右移动的过程中,正方形线圈中会有感应电流[C] 图丙,闭合导线框以其任何一条边为轴在磁场中旋转,都能产生感应电流[D] 图丁,水平放置的圆形线圈直径正上方通有逐渐增大的电流,圆线圈中有感应电流A【解析】 题图甲中,磁铁向右插入不闭合线圈,线圈中磁通量发生变化,线圈中会产生感应电动势,由于线圈不闭合,线圈中不会产生感应电流,A正确;题图乙中,正方形金属线圈水平向右移动,由于线圈的磁通量保持不变,矩形线圈中不会产生感应电流,B错误;题图丙中,闭合导线框若以竖直边为轴在磁场中旋转,不能产生感应电流,C错误;题图丁中,水平放置的圆形线圈直径正上方导线中电流逐渐增大,线圈的磁通量一直为零,线圈中没有感应电流,D错误。考点二楞次定律及推论1.楞次定律中“阻碍”的含义2.判断感应电流方向的两种方法(1)用楞次定律判断。(2)用右手定则判断。该方法适用于部分导体切割磁感线产生的感应电流。判断时注意掌心、拇指、四指的方向。①掌心——磁感线垂直穿入。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3] 【感应电流方向的判断】 (2024·江苏卷,10)如图所示,在绝缘的水平面上,有闭合的两个线圈a、b,线圈a处在垂直于纸面向里的匀强磁场中,线圈b位于右侧无磁场区域。现将线圈a从磁场中匀速拉出,线圈a、b中产生的感应电流方向分别是(　　)[A] 顺时针,顺时针 [B] 顺时针,逆时针[C] 逆时针,顺时针 [D] 逆时针,逆时针A【解析】 线圈a从磁场中匀速拉出的过程中,线圈a左侧边切割磁感线,由右手定则可知线圈a的电流方向为顺时针,由于线圈a从磁场中匀速拉出,则a中产生的电流为恒定电流,在线圈a靠近线圈b的过程中,线圈b的磁通量在向外增大,根据楞次定律可得线圈b产生的电流方向为顺时针。故选A。[例4] 【“增反减同”】(2024·河南开封期中)(多选)某同学发明了一种利用旋转雨伞产生电流的方法,其原理可以简化为如下模型:沿雨伞边缘绕一绝缘圆环A并使其均匀带电,在雨伞面上再固定一导体环B(A、B可看作在同一平面内,且伞面绝缘)。若伞以顺时针方向变速转动时,B环中产生如图所示方向的感应电流,则(　 　)[A] A环可能带正电且转速不变[B] A环可能带正电且转速增大[C] A环可能带负电且转速增大[D] A环可能带负电且转速减小BD【解析】 若A环带正电,转速不变时,A环产生的磁场不变,无法在B环中产生感应电流;转速增大时,A环产生的磁场增强,根据安培定则、楞次定律可知,B环内的感应电流为逆时针,A错误,B正确。若A环带负电,同理可知,C错误,D正确。[例5] 【“来拒去留”】(2024·江苏扬州期中)如图所示,一个金属圆环静置在绝缘光滑的水平桌面上,圆心的正上方有一个竖直的条形磁铁。当把条形磁铁水平向右移动时,则(　　)[A] 金属圆环将向左运动[B] 金属圆环对桌面的压力将变大[C] 金属圆环将受到水平向右的驱动力[D] 从上向下看,金属圆环内产生顺时针方向的感应电流C【解析】 根据“来拒去留”可知,金属圆环将受到水平向右的驱动力,金属圆环将向右运动,故A错误,C正确;当条形磁铁水平向右平移时,闭合金属环内向上的磁通量减小,由楞次定律可知,金属圆环中会产生逆时针方向的感应电流,将金属圆环等效成条形磁体,则上面为N极,故与条形磁铁相吸,则环对桌面的压力小于重力,故B、D错误。[例6] 【“增缩减扩”】(多选)如图甲所示,圆形线圈P静止在水平桌面上,其正上方固定一螺线管Q,P和Q共轴,Q中的电流i随时间t变化的规律如图乙所示,取图甲中电流方向为正方向,则( 　 　)[A] 在t1时刻,P有收缩的趋势[B] 在t2时刻,穿过P的磁通量不变[C] 在t3时刻,P中有感应电流[D] 在t4时刻,P有收缩的趋势ABC【解析】 当螺线管中电流增大时,其形成的磁场不断增强,因此线圈P中的磁通量增大,根据楞次定律可知,线圈P有远离和面积收缩的趋势,故在t1时刻P有收缩的趋势,故A正确;t2时刻螺线管中电流不变,其形成磁场不变,线圈P中的磁通量不变,线圈中无感应电流产生,故B正确;在t3时刻螺线管中电流为零,但是线圈P中磁通量变化,线圈P中有感应电流,故C正确;t4时刻螺线管中电流不变,其形成磁场不变,线圈P中的磁通量不变,线圈中无感应电流产生,P没有收缩的趋势,故D错误。楞次定律的推论规律总结考点三“三定则、一定律”的应用[例7] (2024·广西专题练习)(多选)如图所示装置中,ab、cd杆垂直放置在导轨上,与导轨接触良好,杆与导轨之间的摩擦力不计。原来ab、cd杆均静止,当ab杆做如下运动时,cd杆将向左移动的是(　 　 )[A] 向右减速运动 [B] 向右加速运动[C] 向左加速运动 [D] 向左减速运动AC【解析】 cd杆向左移动,则cd杆受到的安培力水平向左,根据左手定则,cd杆上电流方向为从d流向c,根据楞次定律,线圈L2的感应磁场方向为竖直向下,则线圈L1中磁场方向向下增强或向上减弱。若线圈L1中磁场方向向下增强,则ab杆中电流方向为从b流向a,并且逐渐增大,所以ab杆向左加速运动。同理可得,若线圈L1中磁场方向向上减弱,ab杆向右减速运动,B、D错误,A、C正确。(1)左、右手定则巧区分。①右手定则与左手定则的区别:抓住“因果关系”才能无误,“因动而电”——用右手;“因电而动”——用左手。②左手定则和右手定则很容易混淆,为了便于区分,可把两个定则简单地总结为“通电受力用左手,运动生电用右手”,即“左力右电”。方法点拨(2)在二次感应现象中,“程序法”和“逆向推理法”的选择。①如果要判断二次感应后的现象或结果,选择程序法。②如果已知二次感应后的结果,要判断导体棒的运动情况或磁场的变化,需选择逆向推理法。(满分:52分)课时作业对点1.对电磁感应现象的理解和判断1.(6分)(2025·云南高考适应性考试)(多选)法拉第在日记中记录了其发现电磁感应现象的过程,某同学用现有器材重现了其中一个实验。如图所示,线圈P两端连接到灵敏电流表上,线圈Q通过开关S连接到直流电源上。将线圈Q放在线圈P的里面后,则(　 )[A] 开关S闭合瞬间,电流表指针发生偏转[B] 开关S断开瞬间,电流表指针不发生偏转[C] 保持开关S闭合,迅速拔出线圈Q瞬间,电流表指针发生偏转[D] 保持开关S闭合,迅速拔出线圈Q瞬间,电流表指针不发生偏转基础对点练AC【解析】 开关闭合或断开瞬间,线圈Q的电流发生变化,由法拉第电磁感应定律可知,线圈P中有感应电流产生,电流表指针发生偏转,故A正确,B错误;保持开关S闭合,迅速拔出线圈Q瞬间,线圈P中磁通量发生变化,线圈P中有感应电流产生,电流表指针发生偏转,故C正确,D错误。2.(6分)(2024·山东济南期末)(多选)地球赤道附近的地磁场可以看成是磁感应强度B=5×10-6 T,方向由南向北的匀强磁场。若在该区域有一面沿东西方向的墙(磁场垂直于墙面,由室内指向室外),墙面上有两种类型的窗户。如图甲所示的窗户可以绕ad向外转动,如图乙所示的窗户可以沿水平方向左右滑动。已知两扇窗户abcd和efgh金属框架的面积都为1.5 m2,则下列说法正确的是(　 　)[A] 图甲,窗户绕ad向外推开的过程中,金属框架abcd中有感应电流[B] 图乙,窗户沿水平方向从左向右滑动的过程中,金属框架efgh中有感应电流[C] 图甲,关闭着的窗户向外推开30°时,穿过金属框架abcd的磁通量为7.5×10-6 Wb[D] 图甲,关闭着的窗户向外推开120°的过程中,穿过金属框架abcd的磁通量的大小为 3.75×10-6 WbAD对点2.楞次定律及推论3.(4分)(2025·四川高考适应性考试)如图,水平面MN下方存在垂直于纸面向里的匀强磁场,纸面为竖直平面。不可形变的导体棒ab和两根可形变的导体棒组成三角形回路框,其中ab处于水平位置,框从MN上方由静止释放,框面始终在纸面内,框落入磁场且ab未到达MN的过程中,沿磁场方向观察,框的大致形状及回路中的电流方向为(　　)C[A] [B] [C] [D]【解析】 框下落过程中,通过框面的磁通量增大,故框有收缩趋势;根据楞次定律知,沿磁场方向观察,电流沿逆时针方向。4.(6分) (多选)如图所示,金属棒ab、cd放在水平光滑导轨上,条形磁体向下加速运动,在接近导轨时,下列说法正确的是(　 　)[A] ab、cd相互靠近 [B] ab、cd相互远离[C] 磁体加速度大于g [D] 磁体加速度小于gAD【解析】 当条形磁体从上向下接近闭合回路时,穿过回路的磁场方向向下,且磁通量在不断增加,根据楞次定律可知,感应电流所产生的效果总是阻碍产生感应电流的磁通量的变化,所以会阻碍条形磁体的下落,则感应电流的磁场给条形磁体一个向上阻碍其下落的阻力,即磁体下落的加速度小于g;为了阻碍回路中磁通量增加,ab、cd两金属棒将互相靠拢,使回路的面积减小。故选AD。5.(4分) (2024·浙江专题练习)如图所示,光滑绝缘水平面上,有两根固定的相互垂直彼此绝缘的长直导线,通以大小相同的电流。在角平分线上,对称放置四个相同的圆线圈。若两根导线上的电流同时按相同规律均匀增大,下列判断正确的是(　　)[A] 线圈1中有顺时针方向的感应电流[B] 线圈2中有顺时针方向的感应电流[C] 线圈3中有顺时针方向的感应电流[D] 线圈4中有顺时针方向的感应电流B【解析】 由安培定则可以判断出线圈1中磁通量为零,线圈2中磁通量垂直于纸面向外,线圈3中磁通量为零,线圈4中磁通量垂直于纸面向内。当两根导线上的电流同时按相同规律增大时,根据楞次定律可知,线圈1和线圈3中无感应电流,线圈2中有顺时针方向的感应电流,线圈4中有逆时针方向的感应电流。故选B。6.(6分)(多选)如图甲所示,将线圈套在长玻璃管上,线圈的两端与电流传感器(可看作理想电流表)相连。将强磁铁从长玻璃管上端由静止释放,磁铁下落过程中将穿过线圈。实验观察到如图乙所示的感应电流随时间变化的图像。下列说法正确的是(　 　)[A] t1～t2时间内,磁铁受到线圈的作用力方向一直向上[B] 磁铁下落过程减少的重力势能等于增加的动能[C] 若将线圈的匝数加倍,则穿过线圈的磁通量变化量也将加倍[D] 若将磁铁两极翻转后重复实验,将先产生负向感应电流,后产生正向感应电流AD【解析】 t1～t3时间内,根据“来拒去留”,磁铁受到线圈的作用力方向靠近线圈时是向上的,远离线圈时也向上,A正确;磁铁下落过程减少的重力势能大于增加的动能,原因是线圈对磁铁的作用力在这个过程中做负功,B错误;若将线圈的匝数加倍,穿过线圈的磁通量变化量不变,原因是穿过线圈的磁通量和匝数无关,C错误;若将磁铁两极翻转后重复实验,磁通量的变化情况和原来方向相反,大小变化相同,将先产生负向感应电流,后产生正向感应电流,D正确。对点3.“三定则、一定律”的应用7.(6分)(多选)如图,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向左运动,在运动开始的瞬间,下列说法正确的是(　 　 )[A] PQRS中感应电流沿顺时针方向,T中沿逆时针方向[B] PQRS中感应电流沿逆时针方向,T中沿顺时针方向[C] T具有收缩趋势,PQ受到向右的安培力[D] T具有扩张趋势,PQ受到向右的安培力AC【解析】 金属杆PQ向左运动,根据右手定则可知,闭合回路PQRS中电流沿顺时针方向,由安培定则可知,回路PQRS中感应电流产生的磁场方向垂直于纸面向里,故环形金属线框T中的磁通量将变大,由楞次定律可知,线框T中将产生沿逆时针方向的感应电流,故A正确,B错误;由楞次定律可知,线框T有收缩的趋势,以阻碍磁通量的增大,由左手定则可知,PQ受到的安培力向右,故C正确,D错误。综合提升练8.(4分)如图,长直导线MN置于三角形金属线框abc上,彼此绝缘,线框被导线分成面积相等的两部分。导线通入由M到N的电流,当电流逐渐增大时,线框中(　　)[A] 磁通量变化量为零[B] 没有产生感应电流[C] 感应电流方向为abca[D] 感应电流方向为acbaC【解析】 虽然线框被导线分成面积相等的两部分,但离导线越远,磁场越弱,当电流逐渐增大时,通过导线框的磁通量向下且增大,根据楞次定律可判断线框中感应电流方向为abca。故选C。9.(4分)(2024·甘肃兰州阶段检测)如图所示,金属圆环静止在光滑水平桌面上,所处磁场方向如图。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。下列变化会使圆环向B1侧移动的是(　　)[A] 同时增大B1减小B2[B] 同时减小B1增大B2[C] B1不变,减小B2[D] 同时以相同的变化率减小B1和B2B【解析】 若同时增大B1减小B2,则穿过圆环向里的磁通量增大,根据楞次定律可知,感应电流产生的磁场方向向外,由安培定则可知,圆环中产生的感应电流是逆时针方向,根据左手定则可知圆环向B2侧移动,故A错误;同理,可推出B正确,C错误;同时以相同的变化率增大B1和B2,或同时以相同的变化率减小B1和B2,穿过金属圆环的总磁通量始终为0,圆环中不会产生感应电流,故D错误。10.(6分)(2023·河北卷,8)(多选)如图,绝缘水平面上四根完全相同的光滑金属杆围成矩形,彼此接触良好,匀强磁场方向竖直向下。金属杆2、3固定不动,1、4同时沿图甲中箭头方向移动,移动过程中金属杆所围成的矩形周长保持不变。当金属杆移动到图乙所示位置时,金属杆所围面积与初始时相同。在此过程中(　 　)[A] 金属杆所围回路中电流方向保持不变[B] 通过金属杆截面的电荷量随时间均匀增加[C] 金属杆1所受安培力方向与运动方向先相同后相反[D] 金属杆4所受安培力方向与运动方向先相反后相同CD【解析】 由数学知识可知金属杆所围回路的面积先增大后减小,金属杆所围回路内磁通量先增大后减小,根据楞次定律可知电流方向先沿逆时针,后沿顺时针,故A错误;由于金属杆所围回路的磁通量非均匀变化,故感应电流的大小不恒定,故通过金属杆截面的电荷量随时间不是均匀增加的,故B错误;根据左手定则,可知金属杆1所受安培力方向与运动方向先相同后相反,金属杆4所受安培力方向与运动方向先相反后相同,故C、D正确。感谢观看