备考2024届高考物理一轮复习讲义第十二章电磁感应第1讲电磁感应现象楞次定律考点3“三定则一定律”的应用

考点3　“三定则、一定律”的应用“三定则、一定律”的比较定则或定律适用的现象因果关系安培定则电流的磁效应——电流、运动电荷产生的磁场因电生磁左手定则（1）安培力——磁场对通电导线的作用力；（2）洛伦兹力——磁场对运动电荷的作用力因电受力右手定则导体做切割磁感线运动产生的电磁感应现象因动生电楞次定律穿过闭合回路的磁通量变化产生的电磁感应现象因磁生电（1）如图，已知导线运动方向与感应电流的方向，可根据　右手定则　画出磁场方向，请在图上画出.（2）如图，已知电流方向与磁场方向，可根据　左手定则　画出导线在磁场中的受力方向，请在图上画出.研透高考明确方向7.如图所示，在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨，导轨平面与磁场方向垂直.金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS，一圆形金属线框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（　D　）A.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中沿顺时针方向解析　金属杆PQ突然向右运动，则其速度v方向向右，由右手定则可知，金属杆PQ中的感应电流方向由Q指向P，则PQRS中感应电流沿逆时针方向.PQRS中感应电流产生的磁场垂直纸面向外，穿过T的总磁通量减少，根据楞次定律和安培定则可知，T中的感应电流沿顺时针方向，D正确.考法拓展命题拓展命题条件拓展（1）若金属杆PQ不动，让线圈T突然向右运动，在运动开始的瞬间，判断T中感应电流的情况.（2）若金属杆PQ与线圈T都不动，增大匀强磁场的磁感应强度，判断T中感应电流的情况.答案　（1）金属杆PQ不动，让线圈T突然向右运动，在运动开始的瞬间，T内的磁通量不发生变化，所以T中没有感应电流.（2）若金属杆PQ与线圈T都不动，增大匀强磁场的磁感应强度，则T内的磁通量增大，根据楞次定律和安培定则可知，T中的感应电流沿逆时针方向.方法点拨二次感应问题的程序分析法电磁感应现象在生活实际中的应用 电磁感应现象在生产、生活中有着广泛的应用，如测量列车速度和加速度的装置、电梯坠落的应急安全装置、安检门、电磁炉、磁悬浮列车等，这些生活化的素材将是未来高考命题的热点素材之一.1.[测量列车速度和加速度的装置]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，磁场垂直于地面向下（如图乙所示），则在列车经过测量线圈的过程中，流经线圈的电流方向为（　B　）A.始终沿逆时针方向B.先沿逆时针方向，再沿顺时针方向C.先沿顺时针方向，再沿逆时针方向D.始终沿顺时针方向解析　列车经过线圈上方时，穿过线圈的磁通量先增大后减小，根据楞次定律和安培定则可知线圈中产生的电流方向为先沿逆时针方向，再沿顺时针方向，B正确.2.[无线充电]随着科技的不断发展，无线充电已经进入人们的日常生活.小到手表、手机，大到电脑、电动汽车的无线充电，都已经实现了从理论研发到实际应用的转化.如图是某无线充电手机的充电图及原理图，下列说法正确的是（　C　）A.无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是“电流的磁效应” B.只有将充电底座接到直流电源上才能对手机进行充电C.接收线圈中交变电流的频率与发射线圈中交变电流的频率相同D.只要有无线充电底座，所有手机都可以进行无线充电解析　无线充电是互感现象的一种应用，可类比为常见的变压器，接收线圈部分的工作原理是变化的磁场产生感应电流，属于电磁感应，充电底座接交流电源时发射线圈能产生变化的磁场，可以对手机充电，线圈互感时不改变交变电流的频率，故两线圈中交变电流频率相同，A、B错误，C正确；只有具备合适的接收线圈的手机才可以进行无线充电，D错误.3.[安检门]如图所示为安检门原理图，左边门框中有一通电线圈，右边门框中有一接收线圈.工作过程中某段时间通电线圈中存在顺时针方向（从左向右看）均匀增大的电流，则（　D　）A.无金属片通过时，接收线圈中的感应电流方向为顺时针方向B.无金属片通过时，接收线圈中的感应电流增大C.有金属片通过时，接收线圈中的感应电流方向为顺时针方向D.有金属片通过时，接收线圈中的感应电流大小发生变化解析　当通电线圈中有不断增大的顺时针方向的电流时，知穿过接收线圈的磁通量向右，且增大，根据楞次定律，接收线圈中产生逆时针方向的电流，即使有金属片通过时，接收线圈中的感应电流方向仍然为逆时针方向，故A、C错误；通电线圈中存在顺时针方向均匀增大的电流，则通电线圈产生的磁感应强度均匀增大，所以穿过接收线圈的磁通量均匀增大，则磁通量的变化率为定值，由法拉第电磁感应定律可知，接收线圈中的感应电流大小不变，故B错误；有金属片通过时，则穿过金属片的磁通量发生变化，金属片中会产生感应电流，感应电流的方向与接收线圈中的感应电流的方向相同，所以会将该空间中的磁场的变化削弱一些，使接收线圈中的感应电流大小发生变化，故D正确.4.[电磁驱动原理/多选]航母上飞机弹射起飞所利用的电磁驱动原理如图所示.当固定线圈上突然通过直流电时，线圈左侧的金属环被弹射出去.现在线圈左侧同一位置，先后放上用横截面积相等的铜和铝导线制成的形状、大小相同的两个闭合环，已知电阻率ρ铜＜ρ铝，则合上开关S的瞬间（　BCD　）A.从右侧看，环中产生沿逆时针方向的感应电流 B.铜环受到的安培力大于铝环受到的安培力C.电池正、负极调换后，金属环仍将向左弹射D.若将金属环置于线圈右侧，环将向右弹射解析　闭合开关S的瞬间，金属环中的磁通量向右增大，根据楞次定律可知，从右侧看，环中产生沿顺时针方向的感应电流，A错误；由于电阻率ρ铜＜ρ铝，先后放上用横截面积相等的铜和铝导线制成的形状、大小相同的两个闭合环，铜环中产生的感应电流大于铝环中产生的感应电流，由安培力公式可知，铜环受到的安培力大于铝环受到的安培力，B正确；电池正、负极调换后，闭合开关S的瞬间，穿过金属环的磁通量向左增大，根据楞次定律可知，金属环仍将向左弹射，C正确；若将金属环置于线圈右侧，则闭合开关S的瞬间，环将向右弹射，D正确.5.[电梯坠落的应急安全装置]某研究性学习小组的同学设计的电梯坠落的应急安全装置如图所示，在电梯轿厢上安装永久磁铁，并在电梯的井壁上铺设线圈，这样可以在电梯突然坠落时减小对人员的伤害.关于该装置，下列说法正确的是（　B　）A.当电梯突然坠落时，该安全装置可使电梯停在空中B.当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时，闭合线圈A、B中的电流方向相反C.当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时，只有闭合线圈A在阻碍电梯下落D.当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时，只有闭合线圈B在阻碍电梯下落解析　若电梯突然坠落，线圈闭合时，线圈内的磁通量发生变化，将在线圈中产生感应电流，感应电流会阻碍永久磁铁的运动，可起到应急避险作用，但不能阻止永久磁铁的运动，故A错误；当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时，闭合线圈A中向上的磁通量减少，感应电流的方向从上向下看是逆时针方向，闭合线圈B中向上的磁通量增加，感应电流的方向从上向下看是顺时针方向，可知闭合线圈A与B中感应电流方向相反，故B正确；结合A的分析可知，当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时，闭合线圈A、B都在阻碍电梯下落，故C、D错误.