2025高考物理總復習電磁感應現(xiàn)象實驗探究影響感應電流方向的因素楞次定律

第1講電磁感應現(xiàn)象實驗探究影響感應電流方向的因素楞次定律高考總復習2025考點一電磁感應現(xiàn)象的理解和判斷強基礎(chǔ)?固本增分一、磁通量1.概念:在磁感應強度為B的勻強磁場中,與磁場方向

的平面,其面積S與B的乘積叫作穿過這個面積的磁通量。

2.公式:Φ=BS,單位符號是Wb。

適用于勻強磁場,S為垂直于磁場的有效面積3.物理意義:相當于穿過某一面積的

的條數(shù)。

4.標矢性:磁通量是

,但有正負。

5.磁通量的變化量:ΔΦ=Φ2-Φ1=B2S2-B1S1。

計算磁通量的變化量時,需要規(guī)定磁通量的正方向垂直磁感線標量二、電磁感應現(xiàn)象1.定義:當穿過閉合導體回路的

發(fā)生變化時,閉合導體回路中有感應電流產(chǎn)生,這種利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫作電磁感應。

2.感應電流的產(chǎn)生條件:(1)閉合電路的一部分導體在磁場內(nèi)做

的運動;(2)穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化。

3.實質(zhì):產(chǎn)生

,如果電路閉合,則有感應電流。如果電路不閉合,則只有感應電動勢而無感應電流。

磁通量切割磁感線感應電動勢×√√研考點?精準突破一、磁通量變化的三種情況1.磁感應強度變化引起磁通量變化,即ΔΦ=ΔB·S;2.線圈有效面積變化(回路面積變化或回路平面與磁場夾角變化)引起磁通量變化,即ΔΦ=B·ΔS;3.磁感應強度和有效面積同時變化,即ΔΦ=Φ2-Φ1。二、常見的產(chǎn)生感應電流的三種情況

考向一

磁通量及其變化量典題1(2023廣東東莞模擬)如圖所示,線圈平面與水平方向夾角θ=60°,線圈平面面積為S,共有n匝,空間存在區(qū)域無限大的磁場,磁感線豎直向下,磁感應強度的大小為B,設此時穿過線圈的磁通量為正,下列說法正確的是(

)A.通過線圈的磁通量為

nBSB.若線圈以cd為軸逆時針轉(zhuǎn)過60°,通過線圈的磁通量為BSC.若線圈以cd為軸順時針轉(zhuǎn)過30°,通過線圈的磁通量為BSD.若線圈以cd為軸順時針轉(zhuǎn)過120°,通過線圈磁通量的變化量為

BSB解析

通過線圈的磁通量為Φ=BScos

θ=BS,A錯誤:若線圈以cd為軸逆時針轉(zhuǎn)過60°,線圈平面與磁場垂直,所以通過線圈的磁通量為Φ1=BS,B正確;若線圈以cd為軸順時針轉(zhuǎn)過30°,線圈平面與磁場平行,通過線圈的磁通量為Φ2=0,C錯誤;若線圈以cd為軸順時針轉(zhuǎn)過120°,線圈平面與磁場垂直,通過線圈的磁通量為Φ'=-BS,所以通過線圈磁通量的變化量為ΔΦ=Φ'-Φ=-BS-BS=-BS,D錯誤?？枷蚨?/p>

感應電流有無的判斷典題2(2024廣東湛江模擬)下列關(guān)于甲、乙、丙、丁四幅圖的說法,正確的是(

)A.圖甲中,當兩導體棒以相同的速度在導軌上勻速向右運動時,導體棒中能產(chǎn)生感應電流B.圖乙中,當導體棒ab在勻強磁場中以恒定的角速度轉(zhuǎn)動時,導體棒中能產(chǎn)生感應電流C.圖丙中,當閉合圓環(huán)導體(水平放置)某一直徑正上方的直導線中通有電流時,閉合圓環(huán)導體中能產(chǎn)生感應電流D.圖丁中,當滑動變阻器的滑片向右滑動時,不閉合的導體環(huán)中能產(chǎn)生感應電流B解析

圖甲中,當兩導體棒以相同的速度在導軌上勻速向右運動時,兩導體棒所構(gòu)成回路的面積固定不變,而回路所在磁場的磁感應強度也不變,則回路中的磁通量不變,因此不會產(chǎn)生感應電流,A錯誤;圖乙中,當導體棒ab在勻強磁場中以恒定的角速度轉(zhuǎn)動時,導體棒切割磁感線,從而產(chǎn)生動生電動勢,B正確;圖丙中,當閉合圓環(huán)導體(水平放置)某一直徑正上方的直導線中通有電流時,通電導線產(chǎn)生的磁場在以通電導線的投影為對稱軸的閉合圓環(huán)導體前后面中,磁場方向相反,則閉合圓環(huán)導體的磁通量為零,因此不會產(chǎn)生感應電流,C錯誤;圖丁中,當滑動變阻器的滑片向右滑動時,電路中的電阻增大,電流減小,從而使電流產(chǎn)生的磁場發(fā)生變化,使不閉合的導體環(huán)中產(chǎn)生感應電動勢,但因為導體環(huán)不閉合,沒有形成完整的回路,因此不閉合的導體環(huán)中不能產(chǎn)生感應電流,D錯誤。指點迷津判斷感應電流有無的方法

考點二實驗:探究影響感應電流方向的因素強基礎(chǔ)?固本增分以下面四種情況為例,將實驗結(jié)果記錄在表格中。

線圈內(nèi)磁通量增加時的情況(表1)圖號磁場方向感應電流的方向(俯視)感應電流的磁場方向甲磁場方向向

,磁通量

時針

向

乙磁場方向向

,磁通量

時針

向

下增加逆上上增加順下線圈內(nèi)磁通量減少時的情況(表2)圖號磁場方向感應電流的方向(俯視)感應電流的磁場方向丙磁場方向向

,磁通量

時針

向

丁磁場方向向

,磁通量

時針

向

下減少順下上減少逆上研考點?精準突破典題3(2023山東淄博開學考試)某小組利用甲、乙所示的裝置探究影響感應電流方向的因素。(1)閉合圖甲電路中的開關(guān),觀察電流表指針的偏轉(zhuǎn)方向,本次操作的實驗目的是

。

甲找到流過電流表的電流方向與指針偏轉(zhuǎn)方向的關(guān)系

(2)如圖乙所示,把磁體的某一個磁極向線圈中插入或從線圈中抽出時,記錄磁極運動的四種情況中感應電流的方向,如圖丙所示,可知感應電流的方向與

有關(guān)。

乙丙原磁場方向、磁通量的變化情況

(3)為了建立感應電流的方向與磁通量變化的聯(lián)系,需要引入

來轉(zhuǎn)換研究角度。

(4)下列說法正確的是

。

A.實驗中需要觀察磁體插入的快慢與電流表指針偏轉(zhuǎn)角度大小的關(guān)系B.感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化是能量守恒定律的必然結(jié)果C.本實驗采用了歸納推理的科學方法D.本實驗采用了演繹推理的科學方法感應電流的磁場

BC解析

(1)閉合圖甲電路中的開關(guān),觀察電流表指針的偏轉(zhuǎn)方向,本次操作的實驗目的是找到流過電流表的電流方向與指針偏轉(zhuǎn)方向的關(guān)系。(2)圖丙中做了兩組對照實驗,分別是:以不同磁極插入和以不同磁極抽出。發(fā)現(xiàn)以不同磁極插入時電流方向不同,以不同磁極抽出時電流方向也不同,插入時線圈中磁通量增加,抽出時線圈中磁通量減小,因此可知感應電流的方向與原磁場方向及磁通量的變化情況有關(guān)。(3)感應電流的方向與磁通量的變化不易建立起直接的聯(lián)系,而我們知道磁體周圍存在磁場,感應電流也會產(chǎn)生磁場,因此為了建立感應電流的方向與磁通量變化的聯(lián)系,需要引入感應電流的磁場來轉(zhuǎn)換研究角度。(4)該實驗探究的是影響感應電流方向的因素,而不是磁體插入的快慢與電流表指針偏轉(zhuǎn)角度大小的關(guān)系,A錯誤;感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化是能量守恒定律的必然結(jié)果,B正確;本實驗通過對照實驗組所得到的結(jié)果進行了歸納與推理,因此采用了歸納推理的科學方法,C正確,D錯誤。考點三感應電流方向的判斷強基礎(chǔ)?固本增分阻礙磁通量動方向運切割√××提示

若圖中鋁環(huán)是沒有閉合的,磁體靠近或遠離鋁環(huán)時鋁環(huán)始終保持靜止狀態(tài);因為鋁環(huán)中不會產(chǎn)生感應電流,不受磁體的作用力。研考點?精準突破考向一

楞次定律的理解和應用1.楞次定律中“阻礙”的含義2.用楞次定律判斷感應電流的方向

典題4

現(xiàn)代科技的許多領(lǐng)域都需要研究新型材料。研究人員發(fā)現(xiàn)一種具有獨特屬性的新型合金能夠?qū)?nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能。具體而言,只要略微提高溫度,這種合金就會變成強磁性合金,從而使環(huán)繞它的線圈中產(chǎn)生電流,其簡化模型如圖所示。A為圓柱形合金材料,B為金屬線圈,套在圓柱形合金材料上,線圈的半徑大于合金材料的半徑?，F(xiàn)對A進行加熱,下列說法正確的是(

)A.穿過線圈B的磁通量減小B.線圈B一定有收縮的趨勢C.線圈B中感應電流產(chǎn)生的磁場阻止了線圈B內(nèi)磁通量的增加D.若從右向左看線圈B中產(chǎn)生順時針方向的電流,則A右端是強磁性合金的N極D解析

對A進行加熱,其磁感應強度增大,A內(nèi)部磁場與外部磁場方向相反,線圈B的總磁通量與A內(nèi)部磁場方向相同,穿過線圈B的磁通量增大,由楞次定律可知,線圈B一定有擴張的趨勢,A、B錯誤;根據(jù)楞次定律可知,線圈B中感應電流產(chǎn)生的磁場阻礙了線圈B內(nèi)磁通量的增加,而非阻止,C錯誤;根據(jù)右手螺旋定則和楞次定律可知,若從右向左看線圈B中產(chǎn)生順時針方向的電流,則A中原磁場方向向右,A內(nèi)部磁場大于外部磁場,因此磁場方向要看內(nèi)部,即A右端是強磁性合金的N極,D正確。考向二

應用右手定則判斷感應電流的方向該方法適用于切割磁感線產(chǎn)生的感應電流。判斷時注意掌心、拇指、四指的方向:(1)掌心——磁感線垂直穿入;(2)拇指——指向?qū)w運動的方向;(3)四指——指向感應電流的方向。典題5

閉合電路中的一部分導體ab在磁場中做切割磁感線運動的情境如圖所示,導體ab上的感應電流方向為a→b的是(

)A解析

導體ab順時針轉(zhuǎn)動,運用右手定則,磁感線穿過手心,拇指指向?qū)wab運動方向,則導體ab上的感應電流方向為a→b,A正確;導體ab向紙外運動,運用右手定則,磁感線穿過手心,拇指指向紙外,則知導體ab上的感應電流方向為b→a,B錯誤;線框向右運動,穿過回路的磁通量減小,由楞次定律知,回路中感應電流方向由b→a→d→c,則導體ab上的感應電流方向為b→a,C錯誤;導體ab沿導軌向下運動,由右手定則判斷知導體ab上的感應電流方向為b→a,D錯誤。考向三

楞次定律推論的應用楞次定律中“阻礙”的含義可以推廣為:感應電流的效果總是阻礙引起感應電流的原因。列表說明如下:內(nèi)容例證阻礙原磁通量變化——“增反減同”

磁體靠近,B感與B原反向,兩者相斥

磁體遠離,B感與B原同向,兩者相吸阻礙相對運動——“來拒去留”內(nèi)容例證使回路面積有擴大或縮小的趨勢——“增縮減擴”

P、Q是光滑固定導軌,a、b是可動金屬棒,磁體下移,面積應減小,a、b靠近

B減小,線圈擴張內(nèi)容例證阻礙原電流的變化——“增反減同”

閉合開關(guān)S,B燈先亮典題6(2023河北保定模擬)如圖所示,在O點用細繩懸掛一個金屬圓環(huán),將條形磁體(N極在前)沿軸線方向從左側(cè)靠近圓環(huán),下列說法正確的是(

)A.自左向右看圓環(huán)中感應電流的方向是順時針方向B.圓環(huán)將向左運動C.圓環(huán)有收縮的趨勢D.若圓環(huán)不閉合(有缺口)也會產(chǎn)生感應電流C解析

條形磁體(N極在前)沿軸線方向從左側(cè)靠近圓環(huán),穿過圓環(huán)的磁通量向右增加,根據(jù)楞次定律可知,感應電流的磁場方向向左,所以根據(jù)右手螺旋定則,可知圓環(huán)中電流的方向自左向右看為逆時針方向,A錯誤;根據(jù)“來拒去留”可知,圓環(huán)將向右運動,B錯誤;根據(jù)“增縮減擴”可知,圓環(huán)將有收縮的趨勢,C正確;若圓環(huán)不閉合(有缺口)不會產(chǎn)生感應電流,D錯誤。考向四

“三定則、一定律”的綜合應用1.“三定則、一定律”的比較定則或定律適用的現(xiàn)象因果關(guān)系安培定則電流的磁效應