11.1电磁感应现象　楞次定律（原卷版）-2023年高考物理一轮复习提升核心素养

第十一章 电磁感应

11.1电磁感应现象　楞次定律

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：Φ＝  

3．适用条件：

(1)匀强磁场．

(2)S为垂直磁场的      ．

4．磁通量是     (填“标量”或“矢量”)．

5．物理意义：

相当于穿过某一面积的     的条数．如图1所示，矩形abcd、abb′a′、a′b′cd的面积分别为S1、S2、S3，匀强磁场的磁感应强度B与平面a′b′cd垂直，则：

图1

(1)通过矩形abcd的磁通量为BS1cos θ或     .

(2)通过矩形a′b′cd的磁通量为   .

(3)通过矩形abb′a′的磁通量为    .

6．磁通量变化：ΔΦ＝Φ2－Φ1.

二、电磁感应现象

1．定义：当穿过闭合导体回路的    发生变化时，闭合导体回路中有感应电流产生，这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应．

2．条件

(1)条件：穿过闭合电路的磁通量      ．

(2)例如：闭合电路的一部分导体在磁场内做        的运动．

3．实质

产生           ，如果电路闭合，则有感应电流．如果电路不闭合，则只有       而无感应电流．

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      的变化．

(2)适用范围：一切电磁感应现象．

2．右手定则

(1)内容：如图2，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平面内：让  从掌心进入，并使拇指指向       的方向，这时四指所指的方向就是       的方向．

图2

(2)适用情况：导线        产生感应电流．

电磁感应现象的理解和判断

例题1.

用图中三套实验装置探究感应电流产生的条件，下列选项中能产生感应电流的操作是(　　)

A．甲图中，使导体棒AB顺着磁感线方向运动，且保持穿过ABCD的磁感线条数不变

B．乙图中，使条形磁体匀速穿过线圈

C．丙图中，开关S保持闭合，A、B螺线管相对静止一起竖直向上运动

D．丙图中，开关S保持闭合，使小螺线管A在大螺线管B中保持不动

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(0<θ<90°)．在下列各过程中，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θ减小

B．使磁感应强度B减小，θ角同时也减小

C．ab向左运动，同时增大磁感应强度B

D．ab向右运动，同时增大磁感应强度B和θ角

  某同学在“探究感应电流产生的条件”的实验中，将直流电源、滑动变阻器、线圈A(有铁芯)、线圈B、灵敏电流计及开关按图连接成电路，在实验中，该同学发现开关闭合的瞬间，灵敏电流计的指针向左偏，由此可以判断，在保持开关闭合的状态下(　　)

A．当线圈A拔出时，灵敏电流计的指针向左偏

B．当线圈A中的铁芯拔出时，灵敏电流计的指针向右偏

C．当滑动变阻器的滑片匀速滑动时，灵敏电流计的指针不偏转

D．当滑动变阻器的滑片向N端滑动时，灵敏电流计的指针向右偏

感应电流方向的判定

例题2.

(多选)某同学在“探究电磁感应的产生条件”的实验中，设计了如图所示的装置：线圈A通过电流表甲、高阻值的电阻R′、滑动变阻器R和开关S连接到干电池上，线圈B的两端接到另一个电流表乙上，两个电流表相同，零刻度居中．闭合开关后，当滑动变阻器R的滑片P不动时，甲、乙两个电流表指针的不同的位置如图所示，则(　　)

A．当滑片P较快地向左滑动时，甲表指针向右偏转

B．当滑片P较快地向左滑动时，乙表指针向左偏转

C．断开开关，待电路稳定后再迅速闭合开关，甲表指针向左偏转

D．断开开关，待电路稳定后再迅速闭合开关，乙表指针向左偏转

如图所示，两匀强磁场的磁感应强度B1和B2大小相等、方向相反．金属圆环的直径与两磁场的边界重合．下列变化会在环中产生顺时针方向感应电流的是(　　)

A．同时增大B1减小B2

B．同时减小B1增大B2

C．同时以相同的变化率增大B1和B2

D．同时以相同的变化率减小B1和B2

如图所示，空间存在垂直纸面向里的磁场，磁场在竖直方向均匀分布，在水平方向非均匀分布，且关于竖直平面MN对称，绝缘轻线上端固定在M点，下端与一个粗细均匀的铜制圆环相连．现将圆环由P处无初速度释放，圆环第一次向右摆动最远能到达Q处(图中未画出)．已知圆环始终在同一竖直平面内摆动，则在圆环从P摆向Q的过程中，下列说法正确的是(　　)

A．位置P与Q可能在同一高度

B．感应电流方向始终逆时针

C．感应电流方向先逆时针后顺时针

D．圆环整体所受安培力先做负功后做正功

楞次定律的推论

例题3. 如图，水平放置的圆柱形光滑玻璃棒左边绕有一线圈，右边套有一金属圆环．圆环初始时静止．将图中开关S由断开状态拨至连接状态，电路接通的瞬间，可观察到(　　)

A．拨至M端或N端，圆环都向左运动

B．拨至M端或N端，圆环都向右运动

C．拨至M端时圆环向左运动，拨至N端时向右运动

D．拨至M端时圆环向右运动，拨至N端时向左运动

如图所示，水平桌面上放有一个闭合铝环，在铝环轴线上方有一个条形磁体．当条形磁体沿轴线竖直向下迅速移动时，下列判断正确的是(　　)

A．铝环有收缩的趋势，对桌面的压力增大

B．铝环有收缩的趋势，对桌面的压力减小

C．铝环有扩张的趋势，对桌面的压力减小

D．铝环有扩张的趋势，对桌面的压力增大

(多选)两圆环A、B置于同一水平面上，其中A为均匀带电绝缘环，B为导体环．当A以如图所示的方向绕中心转动的角速度发生变化时，B中产生如图所示方向的感应电流，则(　　)

A．A可能带正电且转速减小

B．A可能带正电且转速增大

C．A可能带负电且转速减小

D．A可能带负电且转速增大

“三定则、一定律”的应用

“三个定则”“一个定律”的比较

例题4. (多选)如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，PQ、MN均处在竖直向下的匀强磁场中，当PQ在一外力的作用下运动时，MN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

(多选)如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，MN的左边有一如图所示的闭合电路，当PQ在一外力的作用下运动时，MN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

(多选)如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，MN的左边有一闭合电路，当PQ在外力的作用下运动时，MN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

1．（2022·浙江·高三阶段练习）如图甲所示，有一节能电梯中加装了“钥匙扣”接触区装置，人进入电梯以后必须要用图乙所示的带绝缘外壳“钥匙扣”接触“钥匙扣”接触区，就会听到“嘟”的一声解锁成功，然后再按楼层的数字键才会响应。图丙是“钥匙扣”接触区装置拆开后露出的一个由漆包线绕成的一个多匝矩形线圈，根据以上情景，你认为利用“钥匙扣”接触区装置解锁主要应用了什么物理原理（　　）

A．电流的磁效应 B．通电导线在磁场中受到安培力作用

C．电磁感应 D．电流的热效应

2．法拉第在研究电磁感应时用过的线圈如图甲所示，其工作原理如图乙所示，开关S闭合瞬间（　　）

A．线圈中磁通量减少，电流表指针偏转

B．线圈中磁通量增加，电流表指针偏转

C．线圈中磁通量增加，电流表指针不偏转

D．线圈中磁通量减少，电流表指针不偏转

3．（2022·浙江嘉兴·高三阶段练习）下图是探究电磁感应电流方向实验的示意图，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，由于被遮挡，螺线管的绕向不知，下列四个选项中有一个螺线管与其它三个螺线管的绕向不同，这一个不同的螺线管是（　　）

A． B．

C． D．

4．根据楞次定律可知感应电流的磁场一定（　　）

A．阻碍引起感应电流的磁通量的增加

B．与引起感应电流的磁场方向相反

C．阻碍引起感应电流的磁通量的变化

D．与引起感应电流的磁场方向相同

5．如图所示，在垂直于纸面向里的匀强磁场中有由两个大小不等的圆环M、N连接而成的导线框。沿图中箭头方向用外力将N环拉扁，该过程中，关于M环中感应电流的说法中正确的是（　　）

A．有顺时针方向的感应电流产生，且M环有扩张的趋势

B．有逆时针方向的感应电流产生，且M环有扩张的趋势

C．有顺时针方向的感应电流产生，且M环有收缩的趋势

D．有逆时针方向的感应电流产生，且M环有收缩的趋势

6．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的（　　）

A．向左做匀速运动 B．向右做匀速运动

C．向右做加速运动 D．向右做减速运动

7．如图所示，光滑固定导体轨、水平放置，两根导体棒、平行放置于导轨上，形成一个闭合回路。当一条形磁铁从接近回路向高处运动时，两根导体棒将（　　）。

A．将相互靠拢 B．将相互远离

C．将静止不动 D．将相对静止地向一个方向运动

二、多选题

8．如图所示，线圈两端接在电流表上组成闭合电路。在下列情况中，电流表指针发生偏转的是（  ）

A．磁铁和线圈相对移动时 B．磁铁插在线圈内不动

C．线圈不动，磁铁拔出线圈时 D．线圈不动，磁铁插入线圈时

9．（2022·广东·开平市忠源纪念中学高三阶段练习）如图所示，光滑绝缘水平面上存在方向竖直向下的有界（边界竖直）匀强磁场，一直径与磁场区域宽度相同的闭合金属圆形线圈在平行于水平面的拉力作用下，在水平面上沿虚线方向匀速通过磁场。下列说法正确的是（　　）

A．线圈通过磁场区域的过程中，线圈中的感应电流先沿顺时针方向，后沿逆时针方向

B．线圈通过磁场区域的过程中，线圈中的感应电流先沿逆时针方向，后沿顺时针方向

C．该拉力的方向与线圈运动速度的方向相同

D．该拉力的方向水平向右

10．（2022·河南·高三阶段练习）将一个金属圆环和一根长直导线固定在绝缘水平面上，第一次如图1所示，圆环中通有沿逆时针方向的恒定电流，直导线中通有从a到b的恒定电流；第二次如图2所示，圆环和直导线中开始均没有电流，给直导线通电的一瞬间，圆环中产生了沿逆时针方向的电流，则下列判断正确的是（　　）

A．图1中，圆环有向左运动趋势

B．图1中，圆环有向右运动趋势

C．图2中，直导线中通入的电流从a到b

D．图2中，直导线中通入的电流从b到a