1、第十章 电磁感应-2-考点及要求 命题视角 复习指要 电磁感应现象磁通量 法拉第电磁感应定律楞次定律自感、涡流 高考对本部分内容考查频率极高,多以选择题的形式出题,题目中档以增加试题的区分度。考查频率较高的是感应电流的产生条件、方向判定和导体切割磁感线产生的感应电动势的计算、有关电路和力学问题等,要求较高,年年有考。在复习过程中要特别重视:1.应用楞次定律和右手定则判断感应电流的方向。2.结合各种图象(如 -t图象、B-t 图象和 i-t 图象),考查感应电流的产生条件及其方向的判定,导体切割磁感线产生感应电动势的计算。-3-考点及要求 命题视角 复习指要 其他像电磁感应现象与磁场、能量等相联
2、系的综合题及图象问题在近几年高考中也时有出现,主要的类型有杆+导轨模型问题、线圈穿越有界磁场的问题、电磁感应图象的问题等,此外磁悬浮原理、电磁阻尼、超导技术这些在实际中有广泛应用的问题也经常涉及。3.电磁感应现象与磁场、电路、力学等知识的综合,以及电磁感应与实际的结合。第1节 电磁感应现象 楞次定律-5-基础夯实 自我诊断 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。适用条件:匀强 磁场。3.S为垂直 磁场的有效面积。4.磁通量是标量(选填“标量”或“矢量”)。5.磁通量的意义:(1)磁通量可以理解为穿过某一面积的磁感线的条数。(2
3、)同一线圈平面,当它跟磁场方向垂直时,磁通量最大;当它跟磁场方向平行时,磁通量为零;当正向穿过线圈平面的磁感线条数和反向穿过的磁感线条数一样多时,磁通量为零。-6-基础夯实 自我诊断 二、电磁感应现象 1.电磁感应现象 当穿过闭合电路的磁通量发生变化 时,电路中产生感应电流 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.能量转化 发生电磁感应现象时,机械能或其他形式的能转化为电能。-7-基础夯实 自我诊断 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
4、。(2)适用范围:一切电磁感应现象。-8-基础夯实 自我诊断 2.右手定则(1)内容:如图,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个平面内;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。(2)适用情况:导体切割磁感线 产生感应电流。-9-基础夯实 自我诊断 在应用楞次定律判断感应电流方向时,可借助楞次定律中“阻碍”含义的不同,提高解题的灵活性。请思考“阻碍”有哪些不同的含义?提示楞次定律中“阻碍”的主要表现形式(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)
5、阻碍原电流的变化(自感现象)“增反减同”。-10-基础夯实 自我诊断 1.如图所示,正方形线圈abcd位于纸面内,边长为L,匝数为N,过ab中点和cd中点的连线OO恰好位于垂直纸面向里的匀强磁场的右边界上,磁感应强度为B,则穿过线圈的磁通量为()A.22B.22C.BL2D.NBL2 答案 解析 解析 关闭穿过线圈的磁通量=BS=B12L2=22,选项 A 正确。答案 解析 关闭A-11-基础夯实 自我诊断 2.如图所示,矩形线框在磁场内做的各种运动中,能够产生感应电流的是()答案 解析 解析 关闭根据产生感应电流的条件,闭合回路内磁通量发生变化才能产生感应电流,只有选项B正确。答案 解析 关
6、闭B-12-基础夯实 自我诊断 3.(多选)下列各图是验证楞次定律实验的示意图,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,其中与事实相符的是()答案 解析 解析 关闭A图中磁铁向下运动,穿过线圈的磁通量在向下增加,由楞次定律知感应电流的磁场阻碍原磁场的增加,方向向上,再由安培定则可以判断A中感应电流的方向与图中相反,所以A错,同理得B错,C、D正确。答案 解析 关闭CD-13-基础夯实 自我诊断 4.如图所示,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
7、,线圈中电流流向()A.始终由ABCA B.始终由ACBA C.先由ACBA再由ABCA D.先由ABCA再由ACBA 答案 解析 解析 关闭在线圈以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,由右手螺旋定则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,则感应电流产生的磁场垂直桌面向上,由右手螺旋定则可知感应电流方向仍然为ABCA,A正确。答案 解析 关闭A-14-基础夯实 自我诊断 5.为判断线圈绕向,可将灵敏电流计G与线圈L连接,如图所示。已知线圈由a端开始绕至b端;当电流从电流计G左
8、端流入时,指针向左偏转。(1)将条形磁铁N极向下从线圈上方竖直插入L时,发现指针向左偏转。俯视线圈,其绕向为 (选填“顺时针”或“逆时针”)。(2)当条形磁铁从图中虚线位置向右远离L时,指针向右偏转。俯视线圈,其绕向为 (选填“顺时针”或“逆时针”)。答案 解析 解析 关闭(1)将磁铁N极向下插入L时,根据楞次定律知L的上方应为N极。由电流计指针向左偏转,可确定L中电流由b端流入,根据安培定则,俯视线圈,电流为逆时针,线圈绕向为顺时针。(2)将磁铁远离L,由楞次定律,线圈L上方仍为N极,由于此时电流计指针向右偏转,可确定L中电流由a端流入。根据安培定则,俯视线圈,电流为逆时针,线圈绕向也为逆时
9、针。答案 解析 关闭(1)顺时针(2)逆时针-15-考点一 考点二 考点三 考点一 电磁感应现象的理解及判断(自主悟透)常见的产生感应电流的三种情况-16-考点一 考点二 考点三 突破训练 1.现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关按如图所示连接。下列说法正确的是()-17-考点一 考点二 考点三 A.开关闭合后,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,开关闭合和断开的瞬间,电流计指针均不会偏转 C.开关闭合后,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.开关闭合后,只有滑动变阻器的滑片P加速滑动,电流计指针才能偏转 答案 解
10、析 解析 关闭线圈A插入或拔出,都将造成线圈B处磁场的变化,因此线圈B处的磁通量变化,产生感应电流,故A正确;开关闭合和断开均能引起线圈B中磁通量的变化而产生感应电流,故B错误;开关闭合后,只要移动滑片P,线圈B中磁通量变化而产生感应电流,故C、D错误。答案 解析 关闭A-18-考点一 考点二 考点三 2.如图所示,一个U形金属导轨水平放置,其上放有一个金属导体棒ab,有一个磁感应强度为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。在以下叙述的过程中,一定能在轨道回路里产生感应电流的是()A.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
11、应强度B D.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,电流方向为acdba 答案 解析 解析 关闭由右手定则可判断出A项做法使回路产生顺时针方向的电流,故A项错;若ab、cd同向运动且速度大小相同,ab、cd所围面积不变,磁通量不变,故不产生感应电流,故B项错;若ab向左,cd向右,则abdc回路中有顺时针方向的电流,故C项错;若ab、cd都向右运动,且速度有vcdvab,则ab、cd所围面积发生变化,磁通量也发生变化,由楞次定律可判断出,abdc回路中产生顺时针方向的电流,故D项正确。答案 解析 关闭D-23-考点一 考点二 考点三 思维点拨(1)如何判断回路
12、中有感应电流?(2)如何判断回路的磁通量变化?提示：(1)回路的磁通量发生变化;(2)磁通量不变,看回路的面积如何变化。-24-考点一 考点二 考点三 例3如图所示,粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈,一竖直放置的通有恒定电流的螺线管沿线圈中线AB在正上方水平快速通过,若线圈始终不动,则关于线圈受到的支持力FN及在水平方向的运动趋势,下列说法正确的是()A.FN先小于mg后大于mg,运动趋势向左 B.FN先大于mg后小于mg,运动趋势先向右后向左 C.FN先小于mg后大于mg,运动趋势先向左后向右 D.FN先大于mg后小于mg,运动趋势向右 答案 解析 解析 关闭通电螺线管从线圈正上方快
13、速通过时,通过线圈的磁通量先增大后减小。当通过线圈磁通量增大时,为阻碍其增大,在竖直方向上线圈有向下运动的趋势,所以线圈受到的支持力大于其重力,同时在水平方向上线圈有向右运动的趋势;当通过线圈的磁通量减小时,为阻碍其减小,在竖直方向上线圈有向上运动的趋势,所以线圈受到的支持力小于其重力,同时在水平方向上线圈有向右运动的趋势。综上所述,线圈所受到的支持力先大于重力后小于重力,运动趋势总是向右,故D正确。答案 解析 关闭D-25-考点一 考点二 考点三 方法归纳1.判断感应电流的方法(1)楞次定律。(2)右手定则。2.判断感应电流“四步”-26-考点一 考点二 考点三 3.明确楞次定律中“阻碍”的
14、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。说明如下 内 容 例 证 阻碍原磁通量变化“增反减同”磁铁靠近线圈B 感与 B 原反向 -27-考点一 考点二 考点三 内 容 例 证 阻碍相对运动“来拒去留”磁铁靠近,是斥力 磁铁远离,是引力 -28-考点一 考点二 考点三 内 容 例 证 使回路面积有扩大或缩小的趋势“增缩减扩”P、Q 是光滑固定导轨,a、b 是可动金属棒,磁铁下移,面积应减小,a、b 靠近 B 减小,线圈扩张 -29-考点一 考点二 考点三 突破训练 3.(2016湖北武汉联考)如图甲所示,长直导线与闭合金属线框位于同一平面内,长直导线中的电流i随时间t的变化关
15、系如图乙所示。在0 时间内,直导线中电流向上,则在 T时间内,线框中感应电流的方向与所受安培力的合力方向分别是()A.顺时针,向左B.逆时针,向右 C.顺时针,向右D.逆时针,向左 2 2 答案 解析 解析 关闭在 02时间内,直导线中电流向上,由题图乙知,在2T 时间内,直导线电流方向也向上,根据安培定则知,导线右侧磁场的方向垂直纸面向里,电流逐渐增大,则磁场逐渐增强,根据楞次定律,金属线框中产生逆时针方向的感应电流。根据左手定则,金属线框左边受到的安培力方向向右,右边受到的安培力向左,离导线越近,磁场越强,则左边受到的安培力大于右边受到的安培力,所以金属线框所受安培力的合力方向向右,故 B
16、 正确,A、C、D 错误。答案 解析 关闭B-30-考点一 考点二 考点三 4.(多选)如图所示,匀强磁场垂直于软导线回路平面,由于磁场发生变化,回路变为圆形。则该磁场()A.逐渐增强,方向向外 B.逐渐增强,方向向里 C.逐渐减弱,方向向外 D.逐渐减弱,方向向里 答案 解析 解析 关闭软导线回路变为圆形,线圈的面积变大,根据楞次定律可知,穿过回路平面向里或向外的磁感应强度在逐渐减弱,A、B错误,C、D正确。答案 解析 关闭CD-31-考点一 考点二 考点三 考点三“三个定则、一个定律”的综合应用(师生共研)1.规律比较 名称 基本现象 因果关系 应用的定则或定律 电流的磁效应 运动电荷、电
17、流产生磁场因电生磁 安培定则 洛伦兹力、安培力磁场对运动电荷、电流有作用力因电受力 左手定则 电磁感应 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 -32-考点一 考点二 考点三 2.相互联系(1)应用楞次定律时,一般要用到安培定则。(2)研究感应电流受到的安培力时,一般先用右手定则确定电流方向,再用左手定则确定安培力的方向,有时也可以直接应用楞次定律的推论确定。-33-考点一 考点二 考点三 例4(多选)(2016陕西西安模拟)如图所示的电路中,若发现放在水平光滑金属导轨上的ab棒突然向右移动,这可能发生在()A.闭合开关S的瞬间 B.断开开关S的瞬间
18、 C.闭合开关S后,减小滑动变阻器R的阻值时 D.闭合开关S后,增大滑动变阻器R的阻值时 答案 解析 解析 关闭本题中线圈L1和L2绕在同一个铁芯上,因此穿过二者的磁通量始终相等。只要L1中的电流发生变化,穿过L2的磁通量就随之发生变化,L2中就有感应电流产生,ab棒就受安培力的作用发生移动。显然,对ab棒来说“因电而动”,故可由左手定则确定ab中的电流方向为ab,再由安培定则可判断出L2中的感应电流产生的磁场方向与L1产生的磁场方向相反。说明原磁场L1产生的磁场磁通量是增加的,即L1中的电流在增大,故相应的情况应是闭合开关S的瞬间或闭合开关S后减小滑动变阻器R的阻值时,故选项A、C两项正确。
19、答案 解析 关闭AC-34-考点一 考点二 考点三 例5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导轨上,如图所示。导轨上有一根金属棒ab处在竖直向上的匀强磁场中。下列说法正确的是()A.圆盘顺时针加速转动时,ab棒将向右运动 B.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 解析 解析 关闭由右手定则知,圆盘顺时针加速转动时,感应电流从圆心流向边缘,线圈A中产生的磁场方向向下且磁场增强。由楞次定律知,线圈B中的感应磁场方向向上
20、,由右手螺旋定则知,ab棒中感应电流方向由ab。由左手定则知,ab棒受的安培力方向向左,将向左运动,故A错;同理B、D错,C对。答案 解析 关闭C-35-考点一 考点二 考点三 思维点拨(1)圆盘匀速转动时,线圈B的感应电流如何?(2)圆盘加速转动时,线圈B的感应电流方向如何?(3)圆盘减速转动时,线圈B的感应电流方向如何?规律总结多定则应用的区别 多定则应用的关键是抓住因果关系:(1)因电而生磁(IB)安培定则。(2)因动而生电(v、BI)右手定则。(3)因电而受力(I、BF安)左手定则。提示：(1)线圈B无感应电流。(2)线圈B感应电流的磁场与原磁场方向相反。(3)线圈B感应电流的磁场与原
21、磁场方向相同。-36-考点一 考点二 考点三 突破训练 5.(多选)如图所示,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()A.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 解析 解析 关闭当导体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。答案 解析 关闭BC