高考物理系統(tǒng)性復習 (要點歸納+夯實基礎練) 第一節(jié) 電磁感應現(xiàn)象 楞次定律（附解析）

第一節(jié)電磁感應現(xiàn)象楞次定律【要點歸納】一、磁通量1．磁通量的定義式：Φ＝BS，適用條件：磁場是勻強磁場，且磁場方向與平面垂直．2．單位：國際單位制是韋伯，簡稱韋，符號是Wb,1Wb＝1T·m2。3．當平面與磁場方向不垂直時，穿過平面的磁通量可用平面在垂直于磁場B的方向的投影面積進行計算，即Φ＝BS⊥＝BScos_θ(如圖)．4．引申：B＝eq\f(Φ,S)，表示磁感應強度等于穿過單位面積的磁通量，因此磁感應強度B又叫磁通密度。5．磁通量的正、負(1)磁通量是標量，但有正、負，若以磁感線從某一面上穿入時磁通量為正值，則磁感線從此面穿出時即為負值。(2)若同時有磁感線沿相反方向穿過同一平面，且正向磁通量大小為Φ1，反向磁通量大小為Φ2，則穿過該平面的合磁通量Φ＝Φ1－Φ2。6．磁通量的變化量(1)當B不變，有效面積S變化時，ΔΦ＝B·ΔS。(2)當B變化，S不變時，ΔΦ＝ΔB·S。(3)B和S同時變化，則ΔΦ＝Φ2－Φ1。但此時ΔΦ≠ΔB·ΔS。二、電磁感應的發(fā)展史1．“電生磁”的發(fā)現(xiàn)：1820年，丹麥物理學家奧斯特發(fā)現(xiàn)載流導線能使小磁針偏轉，這種作用稱為電流的磁效應．2．“磁生電”的發(fā)現(xiàn)：1831年，英國物理學家法拉第發(fā)現(xiàn)了“磁生電”的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象叫作電磁感應，產(chǎn)生的電流叫作感應電流．三、實驗探究感應電流產(chǎn)生的條件1．閉合電路的部分導體切割磁感線：在初中學過，當閉合電路的一部分導體做切割磁感線運動時，電路中會產(chǎn)生感應電流，如圖所示。導體棒左右平動、前后平動、上下平動，觀察電流表的指針，把觀察到的現(xiàn)象記錄在表1中。表1導體棒的運動表針的擺動方向導體棒的運動表針的擺動方向向右平動向左向后平動不擺動向左平動向右向上平動不擺動向前平動不擺動向下平動不擺動結論：只有左右平動時，導體棒切割磁感線，才有電流產(chǎn)生；前后平動、上下平動，導體棒都不切割磁感線，沒有電流產(chǎn)生2．向線圈中插入磁鐵，把磁鐵從線圈中拔出如圖所示，把磁鐵的某一個磁極向線圈中插入，或從線圈中抽出，或靜止地放在線圈中。觀察電流表的指針，把觀察到的現(xiàn)象記錄在表2中。表2磁鐵的運動表針的擺動方向磁鐵的運動表針的擺動方向N極插入線圈向右S極插入線圈向左N極停在線圈中不擺動S極停在線圈中不擺動N極從線圈中抽出向左S極從線圈中抽出向右結論：只有磁鐵相對線圈運動時，才有電流產(chǎn)生；磁鐵相對線圈靜止時，沒有電流產(chǎn)生3．模擬法拉第的實驗如圖所示，線圈A通過滑動變阻器和開關連接到電源上，線圈B的兩端與電流表連接，把線圈A裝在線圈B的里面.觀察以下四項操作中線圈B中是否有電流產(chǎn)生。把觀察到的現(xiàn)象記錄在表3中。表3操作現(xiàn)象開關閉合瞬間有電流產(chǎn)生開關斷開瞬間有電流產(chǎn)生開關閉合時，滑動變阻器的滑片不動無電流產(chǎn)生開關閉合時，迅速移動滑動變阻器的滑片有電流產(chǎn)生結論：只有當線圈A中電流變化時，線圈B中才有電流產(chǎn)生4．結論：不論用什么方法，不論何種原因，只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就有感應電流產(chǎn)生。5．可以產(chǎn)生感應電流的情形概括為五類：(1)變化的電流；(2)變化的磁場；(3)運動的穩(wěn)恒電流；(4)運動的磁鐵；(5)在磁場中運動的導體．他正確地指出感應電流與原電流的變化有關，而與原電流本身無關．法拉第把上述現(xiàn)象正式定名為“電磁感應”．至此，法拉第作出了劃時代的發(fā)現(xiàn)——電磁感應現(xiàn)象.四、電磁感應現(xiàn)象的應用1．最早的發(fā)電機：法拉第的圓盤發(fā)電機。2．電廠里的發(fā)電機、生產(chǎn)和生活中廣泛使用的變壓器、電磁爐等都是根據(jù)電磁感應制造的。五、楞次定律的實驗將螺線管與電流計組成閉合回路，如圖，分別將N極、S極插入、抽出線圈，如圖所示，記錄感應電流方向如下：⑴線圈內(nèi)磁通量增加時的情況圖號磁場方向感應電流的方向感應電流的磁場方向甲向下逆時針(俯視)向上乙向上順時針(俯視)向下⑵線圈內(nèi)磁通量減少時的情況圖號磁場方向感應電流的方向感應電流的磁場方向丙向下順時針(俯視)向下丁向上逆時針(俯視)向上⑶結論：當線圈內(nèi)磁通量增加時，感應電流的磁場與原磁場方向相反，阻礙磁通量的增加；當線圈內(nèi)磁通量減少時，感應電流的磁場與原磁場方向相同，阻礙磁通量的減少．六、楞次定律的理解1．內(nèi)容：感應電流具有這樣的方向，即感應電流的磁場總是要阻礙引起感應電流的磁通量的變化．2．阻礙的含義：誰在阻礙“感應電流的磁場”在阻礙．阻礙什么阻礙的是“引起感應電流的磁場的磁通量的變化”，而不是阻礙的引起感應電流的磁場、也不是阻礙的引起感應電流的磁通量．如何阻礙磁通量增加時，阻礙其增加，感應電流的磁場方向與原磁場方向相反，起抵消作用；磁通量減少時，阻礙其減少，感應電流的磁場與原磁場方向一致，起補償作用．為何阻礙(原)磁場的磁通量發(fā)生了變化．是否阻止“阻礙”不是“阻止”，只是延緩了磁通量變化的快慢，但這種變化仍繼續(xù)進行，最終結果不受影響.3.楞次定律的推廣含義對楞次定律中“阻礙”的含義可以推廣為感應電流的效果總是阻礙產(chǎn)生感應電流的原因：(1)阻礙原磁通量的變化——“增反減同”；(2)阻礙相對運動——“來拒去留”；(3)阻礙原電流的變化(自感現(xiàn)象)——“增反減同”；(4)使線圈面積有擴大或縮小的趨勢——“增縮減擴”．3．楞次定律中的因果關系：楞次定律所提示的電磁感應過程中有兩個最基本的因果關系，一是感應電流產(chǎn)生的磁場(結果)與原磁場磁通量變化(原因)之間的阻礙與被阻礙的關系，因此，楞次定律也可表述為：感應電流導致的結果總是阻礙引起感應電流的原因；二是感應電流與感應磁場間的產(chǎn)生和被產(chǎn)生的關系．抓住“阻礙”和“產(chǎn)生”這兩個因果關聯(lián)點是應用楞次定律解決問題的關鍵．七、如何應用楞次定律判斷回路的運動情況及回路面積的變化趨勢判斷回路運動情況、回路面積和變化趨勢的一般步驟：(1)明確閉合回路所圍面積上的原磁場方向和穿過回路的磁通量的變化情況．(2)根據(jù)楞次定律確定感應電流的磁場方向．(3)根據(jù)安培定則確定感應電流的方向．(4)將閉合回路合理分為幾段．根據(jù)左手定則判斷各段所受安培力的方向，進而分析回路的運動情況或回路面積的變化趨勢.八、右手定則1．內(nèi)容：伸開右手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內(nèi)；讓磁感線從掌心進入，并使拇指指向導線運動的方向，這時四指所指的方向就是感應電流的方向．2．適用范圍：右手定則適用于閉合回路中一部分導體做切割磁感線運動時產(chǎn)生感應電流的情況．九、右手定則與楞次定律的區(qū)別與聯(lián)系

楞次定律右手定則區(qū)別研究對象整個閉合回路閉合回路的一部分，即做切割磁感線運動的導體適用范圍各種電磁感應現(xiàn)象只適用于導體在磁場中做切割磁感線運動的情況應用對于磁感應強度隨時間變化而產(chǎn)生的電磁感應現(xiàn)象較方便對于導體棒切割磁感線產(chǎn)生的電磁感應現(xiàn)象較方便聯(lián)系右手定則是楞次定律的特例十、右手定則的應用1．右手定則僅在導體切割磁感線時使用，應用時要注意磁場方向、導體的運動方向、感應電流方向三者互相垂直．2．當導體的運動方向與磁場方向不垂直時，拇指應指向切割磁感線的分速度方向．3．若形成閉合回路，四指指向感應電流方向；若未形成閉合回路，四指指向高電勢方向．4．“因電而生磁”用安培定則：“因電而受力”用左手定則；“因動而生電”用右手定則．十一、從能量轉化和守恒的角度理解楞次定律1．楞次定律的能量本質(zhì)楞次定律中的“阻礙”作用，正是能量轉化和守恒定律的反映，在克服這種“阻礙”的過程中，其他形式的能轉化為電能．2．從能的轉化和守恒的角度看，楞次定律可廣義的描述為：感應電流的“效果”總是反抗(或阻礙)引起感應電流的“原因”，常見的有四種：①阻礙原磁通量的變化；②阻礙導體的相對運動；③通過改變線圈面積來反抗；④阻礙原電流的變化．3．當一條磁鐵靠近一閉合的鋁環(huán)或磁鐵遠離鋁環(huán)時，會產(chǎn)生排斥和吸引作用，磁體雖然不吸引鋁環(huán)，但是會因為磁鐵的運動在鋁環(huán)內(nèi)產(chǎn)生感應電流，感應電流受到磁鐵的作用力而遠離或靠近磁鐵.【夯實基礎練】1．(2022?雙鴨山市第一中學高三(下)開學考試)物理學中的萬有引力定律、電荷間的相互作用定量規(guī)律、電流的磁效應、電磁感應現(xiàn)象分別由不同的物理學家探究發(fā)現(xiàn)，他們依次是()A．開普勒、庫侖、洛倫茲、法拉第 B．卡文迪許、庫侖、奧斯特、法拉第C．牛頓、庫侖、奧斯特、法拉第 D．牛頓、庫侖、安培、盧瑟?！窘馕觥颗ｎD探究發(fā)現(xiàn)總結了萬有引力定律，庫侖發(fā)現(xiàn)庫侖定律，奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的熱效應，法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應現(xiàn)象。故選C?！敬鸢浮緾2．(2022?哈爾濱市第六中學高三(上)期末)物理學家通過艱辛的實驗和理論研究探索自然規(guī)律,為人類的科學做出了巨大貢獻．下列描述中符合物理學史實的是()A．奧斯特根據(jù)通電螺線管的磁場和條形磁鐵的磁場的相似性，提出了分子電流假說B．開普勒發(fā)現(xiàn)了行星運動三定律,進而提出了萬有引力定律C．平均速度、瞬時速度和加速度等描述運動所需要的概念是伽利略首先建立的D．法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象并總結出了判斷感應電流方向的規(guī)律【解析】A．安培根據(jù)通電螺線管的磁場和條形磁鐵的磁場相似性，提出了分子電流假說，故A錯誤；B．開普勒發(fā)現(xiàn)了行星運動三定律，牛頓提出了萬有引力定律，故B錯誤；C．平均速度、瞬時速度和加速度等描述運動所需要的概念是伽利略首先建立的，故C正確；D．法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象，楞次總結出了判斷感應電流方向的規(guī)律，故D錯誤。故選C。【答案】C3．(2022?重慶市第八中學高三(下)沖刺四)如圖所示，同學們在學校操場上做“搖繩發(fā)電”實驗：把一條較長電線的兩端接在靈敏電流計的兩個接線柱上，形成閉合回路。甲乙同學沿東西方向站立，甲站在西側，乙站在東側，他們迅速搖動電線，發(fā)現(xiàn)電流表指針會偏轉。假設所在位置地磁場方向與地面平行，方向由南指向北。下列說法正確的是()A．當電線到最低點時，感應電流最大B．當電線向上運動時，B點電勢低于A點電勢C．當電線向上運動時，通過搖動電線上的電流是從A流向BD．甲乙同學沿南北方向站立時，實驗現(xiàn)象更明顯【解析】A．當電線到最低點時，瞬時速度沿水平方向，垂直于磁場方向上的速度為0，因此感應電流為0，A錯誤；B．當電線向上運動時，地磁場向北，根據(jù)右手定則可知，繩子電流從B流向A因此，A點電勢高于B點電勢，B正確；C．當電線向上運動時，通過電線的電流是從B流向A，C錯誤；D．兩個同學沿南北方向站立時，電線上下運動，不能切割磁感線，因此不產(chǎn)生感應電流，D錯誤。故選B。【答案】B4．(2022?上海交通大學附屬中學高三(下)期中)將線圈置于范圍足夠大、方向豎直向下的勻強磁場B中，各線圈的運動方式如下列圖所示，則能夠在線圈中產(chǎn)生感應電動勢的是()A．B．C．D．【解析】A、B、D、由圖可以知道,圖中穿過線圈的磁通量始終為零,雖然線框相對于磁場有運動,但不產(chǎn)生感應電動勢,故ABD錯誤;

C、當C圖中的線框在磁場中轉動時,線框內(nèi)的磁通量不斷變化,能產(chǎn)生感應電動勢.所以C選項是正確的．故選C【答案】C5．(多選)(2022?湖南省長沙市第一中學高三第六次月考)如圖1所示，同心導體圓環(huán)M、N處在同一平面內(nèi)，M環(huán)的半徑大于N環(huán)，若先后在兩環(huán)中通有如圖2所示的電流i，電流沿順時針方向，則下列判斷正確的是()A．若在M環(huán)通有電流，則N環(huán)中的感應電流沿逆時針方向，N環(huán)有收縮的趨勢B．若在M環(huán)通有電流，則N環(huán)中的感應電流沿順時針方向，N環(huán)有擴張的趨勢C．若在N環(huán)通有電流，則M環(huán)中的感應電流沿順時針方向，M環(huán)有收縮的趨勢D．若在N環(huán)通有電流，則M環(huán)中的感應電流沿逆時針方向，M環(huán)有擴張的趨勢【解析】AB．若在M環(huán)通有電流，則穿過N環(huán)的磁通量垂直紙面向里，逐漸增大，故N環(huán)中的感應電流沿逆時針方向，N環(huán)受到沿半徑向里的安培力，有收縮的趨勢，選項A正確，B錯誤；CD．若在N環(huán)通有電流，則穿過M環(huán)的磁通量垂直紙面向里，逐漸增大，M環(huán)中感應電流沿逆時針方向，M環(huán)受到沿半徑向外的安培力，有擴張的趨勢，選項C錯誤、D正確。故選AD?！敬鸢浮緼D6．(2022?重慶市第一中學高三(下)第一次月考)關于電磁感應現(xiàn)象，下列說法中正確的是()A．穿過線圈的磁通量越大，線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應電動勢越大B．穿過線圈的磁通量變化量越大，線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應電動勢越大C．穿過線圈的磁通量為零，線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應電動勢一定為零D．穿過線圈的磁通量變化越快，線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應電動勢越大【解析】根據(jù)法拉第電磁感應定律可知穿過線圈的磁通量變化越快，線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應電動勢越大，而感應電動勢與穿過線圈的磁通量、穿過線圈的磁通量變化量大小均無直接的關系，穿過線圈的磁通量為零，線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應電動勢不一定為零，故ABC錯誤，D正確。故選D?！敬鸢浮緿7．(2022?云南省巴蜀中學第七次月考)如圖所示，某閉合圓線圈水平放在通電螺線管的中軸線上、若想在線圈中產(chǎn)生感應電流，下列操作可行的是()A．斷開開關SB．滑動變阻器滑片右移C．閉合圓線圈上移D．閉合圓線圈以為軸轉動【解析】產(chǎn)生感應電流的條件：穿過閉合導體回路的磁通量發(fā)生變化。AB．當閉合圓線圈水平放在通電螺線管的中軸線上，穿過線圈的磁通量為零，因此無論是斷開開關S，還是改變滑動變阻器接入電路的阻值，磁通量均不變，都沒有感應電流產(chǎn)生，AB錯誤；C．當閉合圓線圈上移時，穿過線圈的磁通量先增大后減小，由于磁通量發(fā)生變化，可以產(chǎn)生感應電流，C正確；D．當閉合圓線圈以為軸轉動，穿過線圈的磁通量仍為零，因此不會產(chǎn)生感應電流，D錯誤。故選C。【答案】C8．(2022?湖南省衡陽市第八中學高三(下)開學考試)如圖所示為一個無線充電器，右側是一個可以輻射電磁場的線圈，逆時針繞向，左側是配套的模塊化接口電路，它能把直流電變成高頻交流電。手機背部安裝有受電線圈，當正對送電線圈放上去時就實現(xiàn)了給手機充電的功能，其工作原理與變壓器類似。圖中最內(nèi)側線圈中間黑色Ⅰ區(qū)域為線圈中心區(qū)域，Ⅱ區(qū)域為環(huán)狀繞線區(qū)域，若某時刻電流恒定，則下列說法正確的是()A．當送電線圈通順時針方向的電流時，其中心區(qū)域的磁場方向垂直紙面向里B．在中心區(qū)域的白點處垂直線圈放一根較短的通電導線，它會受到安培力的作用C．送電線圈Ⅰ區(qū)域的磁場比Ⅱ區(qū)域的磁場弱D．當圖中送電線圈的電流增加時，受電電流一定增加【解析】A．當通入順時針方向電流時，根據(jù)安培定則，可以判斷中心區(qū)域磁場垂直紙面向里，A正確；B．垂直線圈放一根較短的通電導線時，導線與磁場平行，所以導線不受力，B錯誤；C．由于所有線圈產(chǎn)生的磁場都通過Ⅰ區(qū)域，并且方向相同，所以Ⅰ區(qū)域的磁場比Ⅱ區(qū)域強，C錯誤；D．當電阻一定