【创新设计】2022届高考物理一轮 （考纲自主研读+命题探究+高考全程解密） 第1讲电磁感应现象 楞次定律（含解析） 新人教版

选修3－2　第九章　电磁感应第1讲　电磁感应现象　楞次定律磁通量　Ⅰ(考纲要求)【思维驱动】(单选)如图9－1－1所示，图9－1－1在条形磁铁外套有A、B两个大小不同的圆环，穿过A环的磁通量ΦA与穿过B环的磁通量ΦB相比较(　　)．A．ΦA>ΦBB．ΦA<ΦBC．ΦA＝ΦBD．不能确定解析　磁通量Φ＝Φ内－Φ外．对A、B两环，Φ内相同；而对于Φ外，B的大于A的，所以ΦA>ΦB.故正确答案为A.答案　A【知识存盘】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：Φ＝BS．14\n3．单位：1Wb＝1__T·m2．4．公式的适用条件①匀强磁场；②磁感线的方向与平面垂直，即B⊥S.电磁感应现象　Ⅰ　感应电流的产生条件　　　　Ⅱ(考纲要求)【思维驱动】(多选)如图9－1－2所示，图9－1－2一个矩形线框从匀强磁场的上方自由落下，进入匀强磁场中，然后再从磁场中穿出．已知匀强磁场区域的宽度L大于线框的高度h，下列说法正确的是(　　)．A．线框只在进入和穿出磁场的过程中，才有感应电流产生B．线框从进入到穿出磁场的整个过程中，都有感应电流产生C．线框在进入和穿出磁场的过程中，都是机械能转化成电能D．整个线框都在磁场中运动时，机械能转化成电能解析　产生感应电流的条件是穿过闭合回路的磁通量发生变化，线框全部在磁场中时，磁通量不变，不产生感应电流，故选项B、D错误．线框进入和穿出磁场的过程中磁通量发生变化，产生了感应电流，故选项A正确．在产生感应电流的过程中线框消耗了机械能，故选项C正确．答案　AC【知识存盘】1．电磁感应现象：当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，电路中有感应电流产生的现象．2．产生感应电流的条件(1)条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化．(2)特例：闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动．3．产生电磁感应现象的实质：电磁感应现象的实质是产生感应电动势，14\n如果回路闭合则产生感应电流；如果回路不闭合，则只有感应电动势，而无感应电流．楞次定律　Ⅱ(考纲要求)【思维驱动】(单选)如图9－1－3所示，甲是闭合铜线框，乙是有缺口的铜线框，丙是闭合的塑料线框，它们的正下方都放置一薄强磁铁，现将甲、乙、丙拿至相同高度H处同时释放(各线框下落过程中不翻转)，则以下说法正确的是(　　)．图9－1－3A．三者同时落地　　　　　B．甲、乙同时落地，丙后落地C．甲、丙同时落地，乙后落地D．乙、丙同时落地，甲后落地解析　甲是铜线框，在下落过程中产生感应电流，所受的安培力阻碍它的下落，故所需的时间长；乙没有闭合回路，丙是塑料线框，故都不会产生感应电流，它们做自由落体运动，故D正确．答案　D【知识存盘】楞次定律14\n三定则一定律适用范围基本现象安培定则电流的磁效应运动电荷、电流产生磁场左手定则磁场力磁场对运动电荷、电流的作用右手定则电磁感应部分导体做切割磁感线运动楞次定律闭合回路的磁通量变化考点一　电磁感应现象是否发生的判断【典例1】(单图9－1－4选)如图9－1－4所示，一通电螺线管b放在闭合金属线圈a内，螺线管的中心轴线恰和线圈的一条直径MN重合．要使线圈a中产生感应电流，可采用的方法有(　　)．A．使通电螺线管中的电流发生变化B．使螺线管绕垂直于线圈平面且过线圈圆心的轴转动C．使线圈a以MN为轴转动D．使线圈绕垂直于MN的直径转动解析　题中图示位置无论螺线管中的电流怎样发生变化，均无磁感线穿过线圈平面，磁通量始终为零，故无感应电流产生，选项A错误．若螺线管绕垂直于线圈平面且过线圈圆心的轴转动，穿过线圈的磁通量始终为零，故无感应电流产生，选项B错误．若线圈a14\n以MN为轴转动，穿过线圈的磁通量始终为零，故无感应电流产生，选项C错误．若线圈绕垂直于MN的直径转动，穿过线圈的磁通量会发生变化，故有感应电流产生，选项D正确．答案　D【变式跟踪1】(单图9－1－5选)如图9－1－5所示，绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和电键组成闭合回路，在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环A，下列各种情况中铜环A中没有感应电流的是(　　)．A．线圈中通以恒定的电流B．通电时，使滑动变阻器的滑片P匀速移动C．通电时，使滑动变阻器的滑片P加速移动D．将电键突然断开的瞬间解析　当线圈中通恒定电流时，产生的磁场为稳恒磁场，通过铜环A的磁通量不发生变化，不会产生感应电流．答案　A,借题发挥电磁感应现象是否发生判断流程：考点二　楞次定律的理解及应用楞次定律中“阻碍”的含义【典例2】(单选)某实验小组用如图9－1－6所示的实验装置来验证楞次定律．14\n图9－1－6当条形磁铁自上而下穿过固定的线圈时，通过电流计的感应电流方向是(　　)．A．a→G→b　　　　　　　　　B．先a→G→b，后b→G→aC．b→G→aD．先b→G→a，后a→G→b解析　①确定原磁场的方向：条形磁铁在穿入线圈的过程中，磁场方向向下．②明确回路中磁通量的变化情况：线圈中向下的磁通量增加．③由楞次定律的“增反减同”可知：线圈中感应电流产生的磁场方向向上．④应用右手定则可以判断感应电流的方向为逆时针(俯视)即：b→G→a.同理可以判断：条形磁铁穿出线圈的过程中，向下的磁通量减小，由楞次定律可得线圈中将产生顺时针方向的感应电流(俯视)，电流从a→G→b.答案　D【变式跟踪2】(单选)如图9－1－7所示，图9－1－7通电螺线管左侧和内部分别静止吊一导体环a和b，当滑动变阻器R的滑动触头c向左滑动时(　　)．A．a向左摆，b向右摆　　　　　B．a向右摆，b向左摆C．a向左摆，b不动D．a向右摆，b不动解析　当滑动变阻器R的滑动触头c向左滑动时，电路中的电流变大，螺线管产生的磁场逐渐增强，穿过a的磁通量变大，根据楞次定律可知，a向左摆动；b处于螺线管内部，其周围的磁场为匀强磁场，方向水平向左，圆环中虽然也产生感应电流，但根据左手定则可判断出，安培力与b在同一个平面内，产生的效果是使圆环面积缩小，并不使其摆动，所以C项正确．答案　C,借题发挥14\n1．应用“程序法”解题的注意事项“程序法”是分析、解决物理问题的一种常见方法，在使用“程序法”处理问题时，需注意以下两点：(1)根据题目类型制定一个严谨、简洁的解题程序；(2)在分析和解决问题时，要严格按照解题程序进行，这样可以规范解题过程、减少失误、节约解题时间．2．判断感应电流方向的“四步法”考点三　楞次定律、右手定则、左手定则、安培定则的综合应用【典例3】(多选)如图9－1－8所示，图9－1－8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的左边有一闭合电路，当PQ在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中的感应电流由M→NL1中感应电流的磁场方向向上；若L2中磁场方向向上减弱PQ中电流为Q→P且减小向右减速运动；若L2中磁场方向向下增强PQ中电流为P→Q且增大向左加速运动．答案　BC14\n【变式跟踪3】(单选)如图9－1－9所示，图9－1－9导轨间的磁场方向垂直于纸面向里，当导线MN在导轨上向右加速滑动时，正对电磁铁A的圆形金属环B中(　　)．A．有感应电流，且B被A吸引B．无感应电流C．可能有，也可能没有感应电流D．有感应电流，且B被A排斥解析　MN向右加速滑动，根据右手定则，MN中的电流方向从N→M，且大小在逐渐变大，根据安培定则知，电磁铁A的左端为N极，且磁场强度逐渐增强，根据楞次定律知，B环中的感应电流产生的内部磁场方向向右，B被A排斥．故D正确．答案　D,借题发挥•“三个定则与一个定律”的规范应用1．一般解题步骤(1)分析题干条件，找出闭合电路或切割磁感线的导体棒．(2)结合题中的已知条件和待求量的关系选择恰当的规律．(3)正确地利用所选择的规律进行分析和判断．2．应用区别关键是抓住因果关系(1)因电而生磁(I→B)→安培定则；(2)因动而生电(v、B→I)→右手定则；(3)因电而受力(I、B→F安)→左手定则．命题热点9　电磁感应现象和楞次定律命题专家评述考情分析14\n近三年我省高考试题中，对电磁感应现象和楞次定律的考查是高频考点，3年3考．高考题型：选择题命题趋势2022年对电磁感应现象和楞次定律可能还会单独命题，也可能容纳到计算题中．阅卷教师叮咛易失分点1．不能正确确定所研究的回路．2．对楞次定律中的“阻碍”理解不透．3．不能灵活选用楞次定律推广的规律．4．分不清感应电流的磁场和原磁场的关系．应对策略对楞次定律中“阻碍”的含义可以推广为感应电流的效果总是阻碍产生感应电流的原因：(1)阻碍原磁通量的变化——“增反减同”；(2)阻碍相对运动——“来拒去留”；(3)使线圈面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”；(4)阻碍原电流的变化(自感现象)——“增反减同”．高考佐证(多选)(2022·江苏单科，7)某同学设计的家庭电路保护装置如图9－1－10所示，铁芯左侧线圈L1由火线和零线并行绕成．当右侧线圈L2中产生电流时，电流经放大器放大后，使电磁铁吸起铁质开关K，从而切断家庭电路．仅考虑L1在铁芯中产生的磁场，下列说法正确的有(　　)．图9－1－10A．家庭电路正常工作时，L2中的磁通量为零B．家庭电路中使用的电器增多时，L2中的磁通量不变C．家庭电路发生短路时，开关K将被电磁铁吸起D．地面上的人接触火线发生触电时，开关K将被电磁铁吸起14\n解析　电路正常或短路时，火线和零线中通过的电流大小相等、方向相反，故L1中火线与零线中电流产生的磁场相抵消，铁芯中的磁通量为零，L2中无感应电流产生，电磁铁中也就无电流，开关K不会被吸起．由上述分析可知，A、B项正确，C项错误．当地面上的人接触火线发生触电时，火线与零线中的电流大小不再相等，则L2中产生感应电流，电磁铁也就能把开关K吸起，即D正确．答案　ABD【预测1】(单选)现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关，如图9－1－11连接．在开关闭合、线圈A放在线圈B中的情况下，某同学发现当他将滑动变阻器的滑动端P向左加速滑动时，电流计指针向右偏转．由此可以推断(　　)．图9－1－11A．线圈A向上移动或滑动变阻器的滑动端P向右加速滑动，都能引起电流计指针向左偏转B．线圈A中铁芯向上拔出或断开开关，都能引起电流计指针向右偏转C．滑动变阻器的滑动端P匀速向左或匀速向右滑动，都能使电流计指针静止在中央D．因为线圈A、线圈B的绕线方向未知，故无法判断电流计指针偏转的方向解析　电流计指针是否发生偏转取决于穿过线圈B的磁通量是否发生变化，而电流计中指针的偏转方向取决于穿过线圈B的磁通量是变大还是变小．由题意知当P向左滑动时，线圈A中的电流变小，导致穿过线圈B的磁通量减小，电流计中指针向右偏转．依此推理，若穿过线圈B的磁通量增大时，电流计指针向左偏转．线圈A上移时，线圈A中线芯向上拔出或断开开关，穿过线圈B的磁通量减小，指针向右偏，A错、B对；P匀速向左滑动时穿过线圈B的磁通量减小，指针向右偏转，P匀速右滑时穿过线圈B的磁通量增大，指针向左偏转，故C错．答案　B【预测2】(单选)如图9－1－12所示，14\n图9－1－12在一固定水平放置的闭合导体圆环上方，有一条形磁铁，从离地面高h处，由静止开始下落，最后落在水平地面上．磁铁下落过程中始终保持竖直方向，并从圆环中心穿过圆环，而不与圆环接触．若不计空气阻力，重力加速度为g，下列说法中正确的是(　　)．A．在磁铁下落的整个过程中，圆环中的感应电流方向先逆时针后顺时针(从上向下看圆环)B．磁铁在整个下落过程中，所受线圈对它的作用力先竖直向上后竖直向下C．磁铁在整个下落过程中，它的机械能不变D．磁铁落地时的速率一定等于解析　当条形磁铁靠近圆环时，穿过圆环的磁通量增加，根据楞次定律可判断圆环中感应电流的方向为逆时针，当条形磁铁远离圆环时，穿过圆环的磁通量减小，根据楞次定律可判断圆环中感应电流的方向为顺时针，A正确；根据楞次定律的推论“来拒去留”原则，可判断磁铁在整个下落过程中，所受圆环对它的作用力始终竖直向上，B错误；磁铁在整个下落过程中，由于受到磁场力的作用，磁铁的机械能不守恒，C错误；若磁铁从高度h处做自由落体运动，其落地时的速度为v＝，但磁铁穿过圆环的过程中要产生一部分电热，根据能量守恒定律可知，其落地速度一定小于，D错误．答案　A一、电磁感应现象1．(单选)现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及电键如图9－1－13所示连接．下列说法中正确的是(　　)．14\n图9－1－13A．电键闭合后，线圈A插入或拔出都会引起电流计指针偏转B．线圈A插入线圈B中后，电键闭合和断开的瞬间电流计指针均不会偏转C．电键闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑动，会使电流计指针静止在中央零刻度D．电键闭合后，只有滑动变阻器的滑片P加速滑动，电流计指针才能偏转解析　电键闭合后，线圈A插入或拔出都会引起穿过线圈B的磁通量发生变化，从而电流计指针偏转，选项A正确；线圈A插入线圈B中后，电键闭合和断开的瞬间，线圈B的磁通量会发生变化，电流计指针会偏转，选项B错误；电键闭合后，滑动变阻器的滑片P无论匀速滑动还是加速滑动，都会导致线圈A的电流发生变化，线圈B的磁通量变化，电流计指针都会发生偏转，选项C、D错误．答案　A2．(多选)如图9－1－14所示，图9－1－14一个金属薄圆盘水平放置在竖直向上的匀强磁场中，下列做法中能使圆盘中产生感应电流的是(　　)．A．圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动B．圆盘以某一水平直径为轴匀速转动C．圆盘在磁场中向右匀速平移D．匀强磁场均匀增加解析　只有当圆盘中的磁通量发生变化时，圆盘中才产生感应电流，当圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动或圆盘在磁场中向右匀速平移时，圆盘中的磁通量不发生变化，不能产生感应电流，A、C错误；当圆盘以某一水平直径为轴匀速转动或匀强磁场均匀增加时，14\n圆盘中的磁通量发生变化，圆盘中将产生感应电流，B、D正确．答案　BD二、楞次定律、右手定则的应用3．(单选)如图9－1－15所示，图9－1－15通有恒定电流的导线MN与闭合金属框共面，第一次将金属框由Ⅰ平移到Ⅱ，第二次将金属框绕cd边翻转到Ⅱ，设先后两次通过金属框的磁通量变化大小分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则(　　)．A．ΔΦ1>ΔΦ2，两次运动中线框中均有沿adcba方向电流出现B．ΔΦ1＝ΔΦ2，两次运动中线框中均有沿abcda方向电流出现C．ΔΦ1<ΔΦ2，两次运动中线框中均有沿adcba方向电流出现D．ΔΦ1<ΔΦ2，两次运动中线框中均有沿abcda方向电流出现解析　设金属框在位置Ⅰ的磁通量为ΦⅠ，在位置Ⅱ的磁通量为ΦⅡ，由题可知：ΔΦ1＝|ΦⅡ－ΦⅠ|，ΔΦ2＝|－ΦⅡ－ΦⅠ|，所以金属框的磁通量变化大小ΔΦ1<ΔΦ2，由安培定则知两次磁通量均向里减小，所以由楞次定律知两次运动中线框中均出现沿adcba方向的电流，C对．答案　C4．(单选)如图9－1－16所示，一根条形磁铁从左向右靠近闭合金属环的过程中，环中的感应电流(自左向右看)(　　)．图9－1－16A．沿顺时针方向B．先沿顺时针方向后沿逆时针方向14\nC．沿逆时针方向D．先沿逆时针方向后沿顺时针方向解析　条形磁铁从左向右靠近闭合金属环的过程中，向右的磁通量一直增加，根据楞次定律，环中的感应电流(自左向右看)为逆时针方向，C对．答案　C5．(单选)(2022·海南卷，5)如图9－1－17所示，图9－1－17一质量为m的条形磁铁用细线悬挂在天花板上，细线从一水平金属圆环中穿过．现将环从位置Ⅰ释放，环经过磁铁到达位置Ⅱ.设环经过磁铁上端和下端附近时细线的张力分别为T1和T2，重力加速度大小为g，则(　　)．A．T1>mg，T2>mg　　　B．T1<mg，T2<mgC．T1>mg，T2<mg　　　D．T1<mg，T2>mg解析　金属圆环从位置Ⅰ到位置Ⅱ过程中，由楞次定律知，金属圆环在磁铁上端时受安培力向上，在磁铁下端时受安培力也向上，则金属圆环对磁铁的作用力始终向下，对磁铁受力分析可知T1>mg，T2>mg，A项正确．答案　A14