易错点22 电磁感应现象 楞次定律-备战2022年高考物理典型易错题辨析与精练学案

易错点22 电磁感应现象 楞次定律

易错总结

一、磁通量的变化

磁通量的变化大致可分为以下几种情况：

(1)磁感应强度B不变，有效面积S发生变化．如图(a)所示．

(2)有效面积S不变，磁感应强度B发生变化．如图(b)所示．

(3)磁感应强度B和有效面积S都不变，它们之间的夹角发生变化．如图(c)所示．

二、感应电流的产生条件

当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中就产生感应电流．

三、对楞次定律的理解

1．楞次定律中的因果关系

楞次定律反映了电磁感应现象中的因果关系，磁通量发生变化是原因，产生感应电流是结果．

2．对“阻碍”的理解

3.“阻碍”的表现形式

从磁通量变化的角度看：感应电流的效果是阻碍磁通量的变化．

从相对运动的角度看：感应电流的效果是阻碍相对运动．

       解题方法

楞次定律的应用

应用楞次定律判断感应电流方向的步骤

(1)明确所研究的闭合回路，判断原磁场方向．

(2)判断闭合回路内原磁场的磁通量变化．

(3)依据楞次定律判断感应电流的磁场方向．

(4)利用右手螺旋定则(安培定则)判断感应电流的方向．

【易错跟踪训练】

  易错类型1：对物理概念理解不透彻

1．（2020·江苏姜堰中学）学习物理除了知识的学习外，还要领悟并掌握处理物理问题的思想与方法。下列关于物理学中的思想方法叙述正确的是（　　）

A．伽利略在研究自由落体运动时采用了微元法

B．法拉第在研究电磁感应现象时利用了理想实验法

C．在探究求合力方法的实验中使用了等效替代的思想

D．在探究加速度与力、质量的关系实验中使用了理想化模型的思想方法

【答案】C

【详解】

A．伽利略在研究自由落体运动时采用了实验和逻辑推理的方法。A错误；

B．法拉第在研究电磁感应现象时利用了归纳法，B错误；

C．合力与分力的关系是等效与替代，所以在探究求合力方法的实验中使用了等效替代的思想。C正确；

D．在探究加速度与力、质量的关系实验中使用了控制变量的思想方法，D错误。

故选C。

2．（2021·全国高三专题练习）在匀强磁场中，a、b是两条平行金属导轨，而c、d为连接有电流表、电压表的两金属棒，如图所示，两棒以相同的速度向右匀速运动，则以下结论正确的是（　　）

A．电压表有读数，电流表没有读数 B．电压表有读数，电流表也有读数

C．电压表无读数，电流表有读数 D．电压表无读数，电流表也无读数

【答案】D

【详解】

以a、b、c、d四根导线围成的回路为研究对象，在两棒匀速运动时，回路磁通量没有变化，故电流表A、电压表V中没有电流，均无读数。

故选D。

3．（2019·浙江）转笔是一项用不同的方法与技巧、以手指来转动笔的休闲活动，如图所示，转笔深受广大中学生的喜爱，其中也包含了许多的物理知识，假设某转笔高手能让笔绕其手指上的某一点O做匀速圆周运动，下列有关该同学转笔中涉及到的物理知识的叙述正确的是（ ）

A．笔杆上的点离O点越近的，做圆周运动的向心加速度越大

B．笔杆上的各点做圆周运动的力是由向心力提供的

C．笔尖上的小钢珠在快速的转动随笔一起做离心运动

D．若该同学使用的是金属笔杆，且考虑地磁场的影响，金属笔杆两端可能会形成电势差

【答案】D

【详解】

A．由向心加速度公式an=ω2R，笔杆上的点离O点越近的，做圆周运动的向心加速度越小，故A错误；

B．杆上的各点做圆周运动的向心力是由杆的弹力提供的，故B错误；

C．当转速过大时，当提供的向心力小于需要向心力，出现笔尖上的小钢珠有可能做离心运动被甩走，故C错误；

D．当金属笔杆转动时，切割地磁场，从而产生感应电动势，金属笔杆两端 可能会形成电势差，故D正确；

4．（2020·山东高三专题练习）如图所示，在水平面上有一个U形金属框架和一条跨接其上的金属杆ab，二者构成闭合回路且处于静止状态．在框架所在的空间内存在匀强磁场（图中未画出）．下面说法正确的是

A．若磁场方向水平向右，当磁场增强时，杆ab受安培力向上

B．若磁场方向水平向右，当磁场减弱时，杆ab受安培力向上

C．若磁场方向竖直向上，当磁场增强时，杆ab受安培力向左

D．若磁场方向竖直向上，当磁场减弱时，杆ab受安培力向左

【答案】C

【详解】

A、B、磁场方向水平向右时，穿过线框的的磁通量的零，故不能产生感生电动势，也就没有感应电流，则棒ab不受安培力；故A、B错误.

C、若磁场方向垂直纸面向上，并且磁感应强度增大时，根据楞次定律，感应电流的方向为顺时针方向，根据左手定则，杆ab所受的安培力方向向左；故C正确.

D、若磁场方向垂直纸面向上，并且磁感应强度减小时，根据楞次定律，感应电流的方向为逆时针方向，根据左手定则，杆ab所受的安培力方向向右；故D错误.

故选C.

5．（2021·山东济南·高三月考）如图所示，通电直导线a与金属圆环b位于同一竖直平面内，相互绝缘。若a中通有方向水平向右的电流时，其受到的安培力方向竖直向上，则下列分析正确的是（　　）

A．a中的电流一定在减小

B．a中的电流可能恒定不变

C．b中产生顺时针方向的感应电流，且感应电流一定在减小

D．b中产生逆时针方向的感应电流，且感应电流可能恒定不变

【答案】A

【详解】

若a中通有方向水平向右的电流时，其受到的安培力方向竖直向上，则b受到的安培力方向竖直向下，b中上部分处于a的向外的磁场中，且受安培力大于下部分，根据左手定则可知，b中感应电流为顺时针方向，感应电流不一定减小，可能不变，感应电流磁场向里，a在b处产生的合磁场向里，故a产生的磁场在减小，a中电流在减小。故A正确BCD错误。

故选A。

6．（2020·广东高三专题练习）如图是飞机在上海市由北往南飞行表演过程画面，当飞机从水平位置飞到竖直位置时，相对于飞行员来说，关于飞机的左右机翼电势高低的说法正确的是（  ）

A．不管水平飞行还是竖直向上飞行，都是飞机的左侧机翼电势高

B．不管水平飞行还是竖直向上飞行，都是飞稱的右机翼电势高

C．水平飞行时，飞机的右侧机翼电势高，竖直向上飞行时，飞机的左侧机翼电势高

D．水平飞行时，飞机的左侧机翼电势高；竖直向上飞行时，飞机的右侧机翼电势高

【答案】D

【详解】

地磁场在北半球有竖直向下和由南向北的水平分量，水平由北向南飞行时，飞机的两翼切割竖直向下的磁感线，根据右手定则可知，左侧机翼电势高；竖直向上飞行时，两翼切割水平方向的磁感线，根据右手定则可知，机翼右侧电势高，D正确，ABC错误。

故选D。

7．（2021·北京高三专题练习）图甲所示是工业上探测物件表面层内部是否存在缺陷的涡流探伤技术的原理图．其原理是用通电线圈使物件内产生涡电流，借助探测线圈测定涡电流的改变，从而获得物件内部是否断裂及位置的信息．如图乙所示的是一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来的跳环实验装置，将一个套环置于线圈L上且使铁芯穿过其中，闭合开关S的瞬间，套环将立刻跳起．对以上两个实例的理解正确的是   

A．涡流探伤技术运用了电流的热效应，跳环实验演示了自感现象

B．能被探测的物件和实验所用的套环必须是导电材料

C．以上两个实例中的线圈所连接的电源都必须是交流电源

D．以上两个实例中的线圈所连接的电源也可以都是稳恒电源

【答案】B

【详解】

涡流探伤技术其原理是用电流线圈使物件内产生涡电流，借助探测线圈测定涡电流的改变；跳环实验演示线圈接在直流电源上，闭合开关的瞬间，穿过套环的磁通量仍然会改变，套环中会产生感应电流，会跳动，属于演示楞次定律．故A错误．无论是涡流探伤技术，还是演示楞次定律，都需要产生感应电流，而感应电流产生的条件是在金属导体内．故B正确．金属探伤时，是探测器中通过交变电流，产生变化的磁场，当金属处于该磁场中时，该金属中会感应出涡流；演示楞次定律的实验中，线圈接在直流电源上，闭合开关的瞬间，穿过套环的磁通量仍然会改变，套环中会产生感应电流，会跳动．故CD错误．

8．（2021·全国高三专题练习）如图所示为游乐场中过山车的“磁力刹车装置”．在过山车两侧安装铜片，停车区的轨道两侧安装强力磁铁，当过山车进入停车区时，铜片与强力磁铁的相互作用使过山车能很快地停下，下列说法中错误的是

A．过山车进入停车区时其动能转化成电能

B．过山车进入停车区的过程中两侧的铜片中会产生感应电流

C．把铜片换成有机玻璃片，也能达到相同的刹车效果

D．过山车进入停车区的过程中铜片受到的安培力使过山车减速

【答案】C

【详解】

磁力刹车制动器是由一个或两个磁力很强的钕磁铁长条．当金属片(通常是铜或铜铝合金)切割磁感线时，会在金属内部产生涡流，这将生成一个磁场来反抗运动．由此产生的制动力是成正比的速度，金属片在磁铁内移动,同时产生热能．，故C选项中玻璃片不是金属，达不到同样的刹车效果．C错误．

  易错类型2：不明白规律内涵、外延

1．（2021·全国高三专题练习）如图所示，条形磁铁以速度v向螺旋管靠近，下面几种说正确的是（　　）

A．螺旋管中不会产生感应电流

B．螺旋管中会产生感应电流

C．只有磁铁的速度足够大时，螺旋管中才会产生感应电流

D．只有磁铁的磁性足够强时，螺旋管中才会产生感应电流

【答案】B

【详解】

当条形磁铁以速度v向螺旋管靠近，穿过螺旋管的磁通量增大，则螺旋管中会产生感应电流，与磁铁的速度、磁铁的磁性强弱无关，B正确．

【点睛】

产生感应电流的条件：闭合回路的磁通量发生变化或闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，导体中有感应电流．根据条件进行分析．解决本题关键要准确把握产生感应电流的一般条件：闭合回路的磁通量发生变化，电路必须闭合．

2．（2020·全国高三课时练习）我国发射的“玉兔号”月球车成功着陆月球，不久的将来中国人将真正实现飞天梦，进入那神秘的广寒宫．假如有一宇航员登月后，想探测一下月球表面是否有磁场，他手边有一只灵敏电流表和一个小线圈，则下列推断正确的是(　　)

A．直接将电流表放于月球表面，看是否有示数来判断磁场的有无

B．将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，如电流表无示数，则可判断月球表面无磁场

C．将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，如电流表有示数，则可判断月球表面有磁场

D．将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈在某一平面内沿各个方向运动，如电流表无示数，则可判断月球表面无磁场

【答案】C

【详解】

直接将电流表放于月球表面，电流表电路是断开的，不能产生感应电流，无法判断有无磁场．故A错误；将电流表与线圈组成回路，使线圈沿某一方向运动，若线圈运动方向与磁场方向平行时，线圈中不产生感应电流，所以电流表无示数，不能判断月球表面无磁场．故B错误．将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，如电流表有示数，线圈中磁通量发生变化，说明月球表面有磁场．故C正确．将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈在某个平面内沿两个互相垂直的方向运动，若这两个运动方向均与磁场方向垂直，即使月球表面有磁场，则电流表都是也都是零．故D错误．故选C.

3．（2021·山东高三学业考试）下列选项中的操作能使如图所示的三种装置产生感应电流的是（　　）

A．甲图中，使导体棒AB顺着磁感线运动

B．乙图中，使条形磁铁插入或拔出线圈

C．丙图中，开关S保持闭合，使小螺线管A插入大螺线管B中不动

D．丙图中，开关S保持闭合，使小螺线管A插入大螺线管B中不动，不移动滑动变阻器的滑片

【答案】B

【详解】

A．题图甲中导体棒顺着磁感线运动，穿过闭合电路的磁通量没有发生变化，无感应电流，故A错误；

B．题图乙中条形磁铁插入线圈时线圈中的磁通量增加，拔出线圈时线圈中的磁通量减少，线圈中都能产生感应电流，故B正确；

C．题图丙中开关S保持闭合，回路中为恒定电流，小螺线管A产生的磁场稳定，螺线管B中的磁通量无变化，无感应电流，故C错误；

D．题图丙中开关S保持闭合，小螺线管A插入大螺线管B中不动，移动滑动变阻器的滑片使闭合回路中的电流变化，从而使小螺线管A产生的磁场变化，故大螺线管B中的磁通量变化，有感应电流，不移动滑动变阻器的滑片，回路中不会产生感应电流，故D错误。

故选B。

4．（2017·天津耀华中学高三月考）如图所示，一个“”形金属框架水平放置，其上放有一个金属导体棒ab，有一磁感应强度为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θ．在下列各过程中，一定能在轨道回路中产生感应电流的是（   ）

A．将“”型框架匝数增加

B．ab向右运动，同时使θ减小

C．使磁感应强度B减小，θ角同时也减小

D．ab向右运动，同时增大磁感应强度B和θ角(0°<θ<90°)

【答案】B

【分析】

感应电流产生的条件①闭合回路，②穿过闭合导体回路的磁通量发生变化．即穿过闭合导体回路的磁通量发生变化闭合导体回路中就有感应电流。

【详解】

A．将“⊂”型框架匝数增加，不能引起磁通量的变化，不能产生感应电流．故A错误；

B． 根据磁通量的公式：Φ=BScosθ，ab向右运动，S增大，同时使θ减小，磁通量增大．一定能产生感应电流．故B正确；

C．根据磁通量的公式：Φ=BScosθ，磁感应强度B减小，θ角同时也减小，不能确定磁通量的变化．故C错误；

D．根据磁通量的公式：Φ=BScosθ，ab向右运动，S增大，同时增大磁感应强度B和θ角，不能确定磁通量的变化．故D错误。

故选B。

5．（2018·宁夏银川市·银川二中高三）一条形磁体平放在水平桌面上，一闭合线圈保持在竖直平面内，从条形磁铁探出桌面的一端的左上方竖直下落，线圈平面垂直于磁铁（如图）．在线圈通过磁铁截面的过程中磁铁一直静止，关于磁铁的受力分析正确的是

A．线圈中感应电流的方向不会变化

B．磁铁受桌面的支持力一直大于重力

C．磁铁受到桌面的摩擦力一直向右

D．磁铁受到桌面的摩擦力一直向左

【答案】B

【解析】

线圈向下运动的过程中穿过线圈的磁通量先增大后减小，根据楞次定律可知，线圈产生的感应电流的方向一定会发生变化．故A错误；根据楞次定律可知，线圈向下运动的过程中，产生的感应电流对线圈一直存在阻碍作用，即磁铁对线圈一直有向上的作用力，根据牛顿第三定律可知，线圈对磁体一直有向下的作用力，所以磁铁受桌面的支持力一直大于重力．故B正确；根据楞次定律，线圈在桌面以上时，线圈对磁体的作用力的方向为右下方，所以磁铁还要受到向左的摩擦力；而线圈在桌面以下时，线圈对磁体的作用力的方向为左下方，所以磁铁还要受到向右的摩擦力．故CD错误．故选B．

点睛：首先应掌握楞次定律的基本应用，楞次定律的第二描述是能量守恒定律在电磁感应现象中得出的必然结果．一般在解决有关相对运动类问题时用楞次定律的第二描述将会非常简便．

6．（2021·全国高三专题练习）为了演示“感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化”的现象，老师做了这样的演示实验：如图所示，铝制水平横梁两端各固定一个铝环，其中A环是闭合的，B环是断开的，横梁可以绕中间的支点在水平面内转动。当装置静止不动时，用一磁铁的N极去接近A环，发现A环绕支点沿顺时针（俯视）方向转动。若不考虑空气流动对实验结果的影响，关于该实验，下列说法中正确的是（　　）

A．若用磁铁的S极接近A环，A环也将绕支点沿顺时针（俯视）方向转动

B．制作A、B环的材料只要是金属就行，很薄的铁环也可以得到相同的实验效果

C．制作 A、B环的材料用绝缘材料也可以得到相同的实验效果

D．磁铁接近A环的过程中，A环将有扩张的趋势

【答案】A

【详解】

A．当条形磁铁N极向A环靠近时，穿过A环的磁通量增加，A环闭合产生感应电流，磁铁对A环产生安培力，阻碍两者相对运动，因此A环阻碍磁铁靠近，出现顺时针转动现象；同理，条形磁铁S极接近A环时，横梁也会顺时针转动。故A正确；
B．制作A、B环的材料必须是金属导体，用很薄的铁环，铁会被磁铁吸引，故不能产生相同的实验效果，选项B错误；

C．制作 A、B环的材料用绝缘材料，则在A环中不会产生感应电流，则磁铁对圆环无安培力作用，则环不会转动，选项C错误；

D．磁铁接近A环的过程中，穿过A环的磁通量增加，根据楞次定律可知，感应电流磁场阻碍磁通量的增加，则A环将有收缩的趋势，故D错误。

故选A。

7．（2020·上海静安·高三）如图所示，MN是一根固定的通电长直导线，电流方向向上，将一金属线框abcd放在导线上，偏向导线的左边，两者彼此绝缘，当导线中的电流突然增大时，线框产生的感应电流方向及线框受力方向，正确的是（　　）

A．顺时针，向左 B．顺时针，向右

C．逆时针，向左 D．逆时针，向右

【答案】B

【详解】

线框放在导线MN上，导线中电流产生磁场，根据安培定则可判断线框左右两侧磁场方向相反，左侧的磁通量大于右侧的磁通量，磁通量存在抵消的情况，而当线框向右运动时，穿过线框的磁通量将减小。当电流增大时，穿过线框的向外的磁通量增大，线框中产生感应电流为顺时针。根据楞次定律可知，感应电流的磁场要阻碍磁通量的变化，感应电流的磁场要阻碍磁通量的变化，则线框将向阻碍磁通量增加方向运动。因此线框会向右运动，说明线框整体受力方向为向右。故ACD错误，B正确。

故选B。

8．（2022·全国高三专题练习）如图所示，金属棒ab置于水平放置的U形光滑导轨上，在ef右侧存在有界匀强磁场B，磁场方向垂直导轨平面向下，在ef左侧的无磁场区域cdef内有一半径很小的金属圆环L，圆环与导轨在同一平面内．当金属棒ab在水平恒力F作用下从磁场左边界ef处由静止开始向右运动后，下列有关圆环的说法正确的是（   ）

A．圆环内产生变大的感应电流，圆环有收缩的趋势

B．圆环内产生变小的感应电流，圆环有收缩的趋势

C．圆环内产生变大的感应电流，圆环有扩张的趋势

D．圆环内产生变小的感应电流，圆环有扩张的趋势

【答案】B

【详解】

因为金属棒ab在恒力F的作用下向右运动,则abcd回路中产生逆时针方向的感应电流,则在圆环处产生垂直于纸面向外的磁场,随着金属棒向右加速运动,圆环的磁通量将增大,根据楞次定律可以知道,圆环将有收缩的趋势以阻碍圆环的磁通量将增大;又因为金属棒向右运动的加速度减小,单位时间内磁通量的变化率减小,所以在圆环中产生的感应电流不断减小,故B对；ACD错

【点睛】

当导体棒变速运动时在回路中产生变化的感应电流,因此圆环内的磁场磁通量发生变化,根据磁通量的变化由楞次定律可以判断圆环面积的变化趋势,其感应电流的变化要根据其磁通量的变化快慢来判断.