1、最新考纲要求备考指导1.电磁感应现象 1.熟练应用楞次定律和右手定则判断感应电流的方向2.法拉第电磁感应定律的应用、导体切割磁感线产生感应电动势的计算是高考热点，常以综合性大题出现，并结合电路、力学、能量守恒等知识3.电磁感应的图象问题一般有两大类：一类是根据导体切割磁感线情况画出Et图象和It图象另一类是根据t或Bt图象画出Et图象和It图象，或反之.2.磁通量3.法拉第电磁感应定律4.楞次定律5.自感、涡流第1讲 电磁感应现象 楞次定律(见学生用书第 157 页)一、电磁感应现象1产生感应电流的条件穿过闭合电路的发生变化2引起磁通量变化的常见情况(1)闭合电路的部分导体做运动(2)线圈在磁
2、场中(3)磁感应强度 B3产生感应电动势的条件无论电路是否闭合，只要穿过线圈平面的发生变化，电路中就有感应电动势磁通量切割磁感线转动变化磁通量4电磁感应现象的实质电磁感应现象的实质是电路中产生，如果电路闭合则产生；如果电路不闭合，则只有而无感应电动势感应电流感应电动势感应电流磁通量 BS 中，S 不一定是线圈的面积，而是与磁场垂直的“有效”面积图 9111如图 911 所示，一个矩形线圈与通有相同大小的电流的平行直导线处于同一平面内，而且处在两导线的中央，则()A两电流同向时，穿过线圈的磁通量为零B两电流反向时，穿过线圈的磁通量为零C两电流同向或反向，穿过线圈的磁通量相等D因两电流产生的磁场是
3、不均匀的，因此不能判定穿过线圈的磁通量是否为零【解析】两电流同向时，在线圈范围内，产生的磁场方向相反，大小对称，穿过线圈的磁通量为零故A对【答案】A2.图 912在图 912 所示的闭合铁芯上绕有一组线圈，与滑动变阻器、电池构成闭合电路，a、b、c 为三个闭合金属圆环，假定线圈产生的磁场全部集中在铁芯内，则当滑动变阻器的滑片左右滑动时，能产生感应电流的金属圆环是()Aa、b 两个环 Bb、c 两个环Ca、c 两个环Da、b、c 三个环【解析】当滑片左右滑动时，通过a、b的磁通量变化，而通过c环的合磁通量始终为零，故a、b两环中产生感应电流，而c环中不产生感应电流故A对【答案】A3(双选)(20
4、12江门模拟)如图是验证楞次定律实验的示意图，竖直放置的线圈固定不动，将磁铁从线圈上方插入或拔出，线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流各图中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况，其中符合实际情况的是()【解析】先根据楞次定律判断线圈的N极和S极A上端为N极，B上端为N极，C上端为S极，D上端为S极，再根据安培定则确定感应电流的方向，A、B错误，C、D正确【答案】CD图 9134电阻 R、电容 C 与一线圈连成闭合回路，条形磁铁静止于线圈的正上方，N 极朝下，如图 913 所示现使磁铁开始自由下落，在 N极接近线圈上端的过程中，流过 R 的电流
5、方向和电容器极板的带电情况是()A从 a 到 b，上极板带正电B从 a 到 b，下极板带正电C从 b 到 a，上极板带正电D从 b 到 a，下极板带正电【解析】由楞次定律知线圈中感应电流方向从上向下看为逆时针，线圈下端为电源正极，所以流过R的电流方向为从b到a，电容器下极板带正电，故D正确，A、B、C错误【答案】D(见学生用书第 158 页)1.磁通量的计算图 914(1)公式 BS此式的适用条件是：匀强磁场；磁感线与平面垂直若磁感线与平面不垂直，公式 BS1 中的S1 应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积设平面与磁感线的夹角是，磁通量 BSsin.Ssin 即为面积 S 在垂直于磁感线方向
6、的投影，称之为“有效面积”(2)叠加情况：如图 915 所示，环形导线 a 中有顺时针方向的电流，a 环外有一个与它同心且在同一平面内的导线圈 b，当 a 中的电流不变时，增大 b 的半径，穿过 b 的磁通量会变小因为 a 环内磁通量向里，在 a 的外部磁通量向外，向里的磁通量总是大于向外的，总的磁通量向里；当 b 的面积变大时，向里的磁通量不变，向外的磁通量变大，总的磁通量变小图 9152磁通量的变化(1)磁通量的变化 21 有多种形式，主要有：S、不变，B 改变，这时 BSsin；B、不变，S 改变，这时 SBsin；B、S 不变，改变，这时 BS(sin 2sin 1)当 B、S、中有两
7、个或三个一起变化时，就要分别计算 1、2，再求 21.(2)注意磁通量的正负：规定从一个侧面穿过的磁通量为正，则从另一个侧面穿过的磁通量为负若匀强磁场的磁感应强度为 B，线圈的面积为 S，原来 B 和 S 垂直，则线圈转动 180时磁通量的变化量为 2BS 或2BS.3磁通量的变化率/t 表示磁通量变化的快慢，称为磁通量的变化率常见的问题如下：(1)磁感应强度随时间均匀变化的情况，即 BktB0.若有一面积为S 的线框垂直磁场方向放入此空间，则t kS；(2)矩形线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴线以角速度 匀速转动的情况 磁通量的变化与否取决于磁场和有效面积的变化(1)线圈面积变化，不一定
8、变化(2)线圈面积减小时，不一定减小 如图 916 所示，置于水平面上的矩形线圈 acdb 一半处在磁场外，一半处在磁场内，e 为 ac 的中点，f 为 bd 的中点，abL1，acL2，在直线 O1O2 的左侧有范围广阔的磁感应强度为 B 的匀强磁场若以 ab 边为轴，线圈从图示位置转过 60，则在此过程中线圈中有无感应电流产生？在转过 90的过程中磁通量的变化量为多少？在转过180的过程中磁通量的变化量又为多少？图 916【聚焦题眼】(1)一半处在磁场外，一半处在磁场内(2)转过60的过程中，转过90的过程中，转过180的过程中【解析】以 ab 边为轴从图示位置转过 60的过程中，线圈在磁
9、场中的有效面积不变，一直是12L1L2，故磁通量不发生变化，线圈中无感应电流产生若转过 90，则磁通量的变化量为12BL1L2.若转过 180，则末位置的磁通量为BL1L2，初位置的磁通量为12BL1L2，磁通量的变化量为32BL1L2.【答案】无 12BL1L2 32BL1L22楞次定律的使用步骤 3楞次定律的推广 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”4楞次定律与右手定则的比较楞次定律右手
10、定则研究对象整个闭合回路闭合电路中切割磁感线运动的部分导体适用范围适用于由磁通量变化引起感应电流的各种情况适用于一段导体在磁场中做切割磁感线运动 如果问题不涉及感应电流的方向，则用楞次定律的推广含义进行研究，可以使分析问题的过程简化 如图 917 甲所示，两个闭合圆形线圈 A、B 的圆心重合，放在同一水平面内，线圈 A 中通以如图 917 乙所示的变化电流，t0时电流方向为顺时针(如图中箭头所示)在 t1t2 时间内，对于线圈 B，下列说法中正确的是()图 917 A线圈B内有顺时针方向的电流，线圈有扩张的趋势 B线圈B内有顺时针方向的电流，线圈有收缩的趋势 C线圈B内有逆时针方向的电流，线圈
11、有扩张的趋势 D线圈B内有逆时针方向的电流，线圈有收缩的趋势【思路点拨】解答本题时可按以下思路分析：A线圈中电流变化 A中磁场变化 B中磁场变化 B的感应电流方向 电流间的相互作用【解析】在t1t2时间内，通入线圈A中的电流是正向增大的，即逆时针方向增大的，其内部会产生增大的向外的磁场，穿过B的磁通量增大，由楞次定律可判定线圈B中会产生顺时针方向的感应电流线圈B中电流为顺时针方向，与A的电流方向相反，有排斥作用，故线圈B将有扩张的趋势故A正确【答案】A 图 9181(2011上海高考)如图 918 所示，均匀带正电的绝缘圆环 a 与金属圆环 b 同心共面放置，当 a 绕 O 点在其所在平面内旋
12、转时，b 中产生顺时针方向的感应电流，且具有收缩趋势，由此可知，圆环 a()A顺时针加速旋转B顺时针减速旋转C逆时针加速旋转D逆时针减速旋转【解析】由楞次定律，欲使b中产生顺时针电流，则a环内磁场应向里减弱或向外增强，a环的旋转情况应该是顺时针减速或逆时针加速，由于b环又有收缩趋势，说明a环外部磁场向外，内部向里，故选B.【答案】B基本现象应用的规律运动电荷、电流产生磁场安培定则磁场对运动电荷、电流的作用左手定则电磁感应部分导体做切割磁感线运动闭合回路磁通量变化右手定则楞次定律 2.应用技巧 四种记忆方法：(1)“因动而电”用右手；“因电而动”用左手(2)“通电受力用左手，运动生电用右手”(3
13、)“力”的最后一笔“”方向向左，用左手；“电”的最后一笔“”方向向右，用右手(4)直接记住“左力右感”3近几年的高考试题对这类综合型题目考查较多，解决这类问题应注意以下两点：(1)应用楞次定律，必然要用到安培定则(2)感应电流受到的安培力，有时可以先用右手定则确定电流方向，再用左手定则确定安培力方向，有时可以直接应用楞次定律的推论确定(双选)如图 919 所示，两个线圈套在同一个铁芯上，线圈的绕向如图所示左线圈连着平行导轨 M 和 N，导轨电阻不计，在导轨垂直方向上放着金属棒 ab，金属棒处于垂直纸面向外的匀强磁场中，下列说法中正确的是()图 919 A当金属棒向右匀速运动时，a点电势高于b点
14、，c点电势高于d点 B当金属棒向右匀速运动时，b点电势高于a点，c点与d点等电势 C当金属棒向右加速运动时，b点电势高于a点，c点电势高于d点 D当金属棒向右加速运动时，b点电势高于a点，d点电势高于c点【思路点拨】题中应注意的关键条件是：(1)ab棒匀速运动和匀加速运动有什么不同(2)ab相当于电源，注意电流方向的流向(3)cd间线圈中产生电流的条件是什么【解析】当金属棒向右匀速运动而切割磁感线时，金属棒产生恒定感应电动势，由右手定则判断棒 ab 中电流方向由 ab.根据电流从电源(ab 相当于电源)正极流出沿外电路回到电源负极的特点，可以判断 b点电势高于 a 点又左线圈中的感应电动势恒定
15、，则感应电流也恒定，所以穿过右线圈的磁通量保持不变，不产生感应电流当 ab 向右做加速运动时，由右手定则可推断 ba，电流沿逆时针方向又由 EBlv可知金属棒 ab 两端的 E 不断增大，那么左边电 路中的感应电流也不断增大，由安培定则可判断它在铁芯中的磁感线方向是沿逆时针方向的，并且磁感应强度不断增强，所以右边电路的线圈中的向上的磁通量不断增加由楞次定律可判断右边电路的感应电流方向应沿逆时针，而在右线圈组成的电路中，感应电动势仅产生在绕在铁芯上的那部分线圈上把这个线圈看做电源，由于电流是从c沿内电路(即右线圈)流向d，所以d点电势高于c点故B、D正确【答案】BD图 91102(双选)如图 9
16、110 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，当 PQ 在外力的作用下运动时，MN 在磁场力的作用下向右运动，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】当PQ向右运动时，用右手定则可判定PQ中感应电流的方向是由QP，由安培定则可知穿过L1的磁场方向是自下而上的；若PQ向右加速运动，则穿过L1的磁通量增加，用楞次定律可以判断流过MN的感应电流是从NM的，用左手定则可判定MN受到向左的安培力，将向左运动，可见选项A不正确若PQ向右减速运动，流过MN的感应电流方向、感应电流所受的安培力的方向均将反向，MN向右运动，所以选项
17、C是正确的同理可判断B项是正确的，D项是错误的【答案】BC(见学生用书第 160 页)感应电流和安培力方向的判断1(双选)(2011上海高考)如图 9111 所示，磁场垂直于纸面，磁感应强度在竖直方向均匀分布，水平方向非均匀分布一铜制圆环用丝线悬挂于 O 点，将圆环拉至位置 a 后无初速释放，在圆环从 a 摆向 b 的过程中()图 9111 A感应电流方向先逆时针后顺时针再逆时针 B感应电流方向一直是逆时针 C安培力方向始终与速度方向相反 D安培力方向始终沿水平方向【解析】圆环从位置a运动到磁场分界线前由图知磁感线变密，磁通量向里增大，感应电流为逆时针；跨越分界线过程中，磁通量由向里最大变为向
18、外最大，感应电流为顺时针；再摆到b的过程中，磁通量向外减小，感应电流为逆时针，所以选A；由于圆环所在处的磁场上下对称，所受安培力竖直方向平衡，因此总的安培力沿水平方向，而速度方向沿圆周切线方向，故D正确C错误【答案】AD楞次定律推论的应用2(双选)(2012广州模拟)图 9112如图 9112 是某电磁冲击钻的原理图，若突然发现钻头 M 向右运动，则可能是()A开关 S 闭合瞬间B开关 S 由闭合到断开的瞬间C开关 S 已经是闭合的，变阻器滑片 P 向左迅速滑动D开关 S 已经是闭合的，变阻器滑片 P 向右迅速滑动【解析】当开关突然闭合时，左线圈上有了电流，产生磁场，而对于右线圈来说，磁通量增
19、加，由楞次定律可知，为了阻碍磁通量的增加，钻头M向右运动远离左边线圈，故A项正确，B项错误；开关闭合时，当变阻器滑片P突然向左滑动时，回路的电阻减小，回路电流增大，产生的磁场增强，穿过右线圈的磁通量增大，为了阻碍磁通量的增加，钻头M向右运动远离左边线圈，故C项正确，D项错误【答案】AC右手定则的综合应用3(双选)(2010山东高考)如图 9113 所示，空间存在两个磁场，磁感应强度大小均为 B，方向相反且垂直纸面，MN、PQ 为其边界，OO为其对称轴一导线折成边长为 l 的正方形闭合回路 abcd，回路在纸面内以恒定速度 v0 向右运动，当运动到关于 OO对称的位置时()图 9113 A穿过回
20、路的磁通量为零 B回路中感应电动势大小为Blv0 C回路中感应电流的方向为顺时针方向 D回路中ab边与cd边所受安培力方向相同【解析】由于两磁场的磁感应强度大小相等，方向相反，且回路此时关于OO对称，因而此时穿过回路的磁通量为零，A项正确；ab、cd均切割磁感线，相当于两个电源，由右手定则知，回路中感应电流方向为逆时针，两电源串联，感应电动势为2Blv0，B、C项错误；由左手定则知ab、cd所受安培力方向均向左，D项正确【答案】AD利用楞次定律判定感应电流的方向4如图 9114 所示为一种早期发电机的原理示意图，该发电机由固定的圆形线圈和一对用铁芯连接的圆柱形磁铁构成，两磁极相对于线圈平面对称
21、在磁极绕转轴匀速转动过程中，磁极中心在线圈平面上的投影沿圆弧运动(O 是线圈中心)，则()图 9114【答案】DA从 X 到 O，电流由 E 经流向 F，先增大再减小B从 X 到 O，电流由 F 经流向 E，先减小再增大C从 O 到 Y，电流由 F 经流向 E，先减小再增大D从 O 到 Y，电流由 E 经流向 F，先增大再减小【解析】从 X 到 O 过程中，原磁场方向向上不断增加，则感应电流的磁场方向应该指向下，再由右手螺旋定则知，感应电流方向应该是由 F 经到 E，又感应电流从零到有再到零，则一定经历先增大再减小的过程同理，当从 O 到 Y 的过程中，感应电流的方向应该是由 E 经到 F，大
22、小也是先增大再减小，故 D正确5如图 9115 所示，在磁感应强度大小为 B、方向竖直向上的匀强磁场中，有一质量为 m、阻值为 R 的闭合矩形金属线框 abcd 用绝缘轻质细杆悬挂在 O 点，并可绕 O 点摆动金属线框从右侧某一位置静止开始释放，在摆动到左侧最高点的过程中，细杆和金属线框平面始终处于同一平面，且垂直纸面则线框中感应电流的方向是()图 9115 Aabcda Bdcbad C 先 是 dcbad，后 是abcda D 先 是 abcda，后 是dcbad【解析】线框从右侧摆到最低点的过程中，穿过线框的磁通量逐渐减少，由楞次定 律 可 判 断 感 应 电 流 的 方 向 为dcba
23、d，从最低点到左侧最高点的过程中，穿过线框的磁通量增大，由楞次 定 律 可 判 断 感 应 电 流 的 方 向 仍 为dcbad，所以选B.【答案】B左手定则、右手定则、安培定则的综合应用6(双选)(2012潍坊模拟)如图 9116 甲所示，等离子气流由左方连续以速度 v0 射入 P1、P2 两板间的匀强磁场中，直导线 ab 与 P1、P2 相连接，线圈 A 与直导线 cd 连结线圈 A 内有随图乙所示的变化磁场，且磁场 B 的正方向规定为向左，则下列叙述正确的是()图 9116 A01 s内ab、cd导线互相排斥 B1 s2 s内ab、cd导线互相吸引 C2 s3 s内ab、cd导线互相吸引 D3 s4 s内ab、cd导线互相排斥【解析】甲图中，由左手定则知正离子偏向P1板，负离子偏向P2板，故ab中的电流方向为ab，在02 s内，由楞次定律知，cd中的电流方向为cd故ab与cd互相吸引，A错B对，同理2 s4 s内，ab与cd互相排斥，C错D对【答案】BD课时知能训练本小节结束请按ESC键返回
