2025版高考物理全程一轮复习第十二章电磁感应第一讲电磁感应现象楞次定律学案

这是一份2025版高考物理全程一轮复习第十二章电磁感应第一讲电磁感应现象楞次定律学案，共11页。学案主要包含了必备知识·自主落实，关键能力·思维进阶等内容，欢迎下载使用。

考点一 电磁感应现象的理解和判断
【必备知识·自主落实】
1．磁通量
(1)定义：设在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个与磁场方向________的平面，面积为S(如图所示)，我们把B与S的乘积叫作穿过这个面积的磁通量，简称磁通，用字母Φ表示． 是标量，有正负
(2)物理意义：可表示穿过某一面积的磁感线净条数(磁通量的代数和)．
(3)表达式：Φ＝BS． 适于匀强磁场
(4)单位：韦伯(weber)，简称________，符号Wb.________＝1 T·m2.
2．电磁感应现象
(1)电磁感应现象
当穿过闭合导体回路的________发生变化时，闭合导体回路中有________产生的现象．
(2)产生感应电流的条件
①________导体回路；
②________发生变化．
【关键能力·思维进阶】
1．如图所示，线圈平面与水平方向夹角θ＝60°，线圈平面面积为S，共有n匝，空间存在区域无限大的磁场，磁感线竖直向下，磁感应强度的大小为B，设此时穿过线圈的磁通量为正，下列说法正确的是( )
A.通过线圈的磁通量为nBS
B.若线圈以cd为轴逆时针转过60°，通过线圈的磁通量为BS
C.若线圈以cd为轴顺时针转过30°，通过线圈的磁通量为BS
D.若线圈以cd为轴顺时针转过120°，通过线圈磁通量的变化量为BS
2．法拉第“磁生电”这一伟大的发现，引领人类进入了电气时代．关于下列实验说法正确的是( )
A.甲图中条形磁体插入螺线管中静止不动时，电流计指针稳定且不为零
B.乙图中无论滑动变阻器滑片向下移动还是向上移动的过程中，金属圆环中都有感应电流
C.丙图中闭合开关时电流计指针偏转，断开开关时电流计指针不偏转
D.丁图中导体棒AB在磁场中运动时一定能产生感应电流
3．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.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(0°＜θ＜90°)
思维提升
判断是否产生感应电流的流程
(1)确定研究的回路．
(2)弄清楚回路内的磁场分布，并确定穿过该回路的磁通量Φ.
(3)Φ不变→无感应电流．
Φ变化→
考点二 判断感应电流方向的两种方法
【必备知识·自主落实】
1．楞次定律本质是能量守恒
(1)内容：感应电流的________总要阻碍引起感应电流的________的变化．
不是阻止
(2)适用范围：一切电磁感应现象．
2．右手定则
(1)内容：如图所示，伸开右手，使拇指与其余四个手指________，并且都与手掌在同一个平面内；让________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____________的方向．
(2)适用情况：判断导线____________产生的感应电流方向．
【关键能力·思维进阶】
4．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
5.
[2023·海南卷]汽车测速利用了电磁感应现象，汽车可简化为一个矩形线圈abcd，埋在地下的线圈分别为1、2，通上顺时针(俯视)方向电流，当汽车经过线圈时( )
A．线圈1、2产生的磁场方向竖直向上
B．汽车进入线圈1过程产生感应电流方向为abcd
C．汽车离开线圈1过程产生感应电流方向为abcd
D．汽车进入线圈2过程受到的安培力方向与速度方向相同
6.ab为一金属杆，它处在如图所示的垂直于纸面向里的匀强磁场中，可绕a点在纸面内转动；S为以a为圆心位于纸面内的金属圆环；在杆转动过程中，杆的b端与金属环保持良好接触；A为电流表，其一端与金属环相连，另一端与a点良好接触．当杆沿逆时针方向转动时，某时刻ab杆的位置如图，则此时刻( )
A．有电流通过电流表，方向c→d；作用于ab的安培力向右
B．有电流通过电流表，方向c→d；作用于ab的安培力向左
C.有电流通过电流表，方向d→c；作用于ab的安培力向左
D．无电流通过电流表，作用于ab的安培力为零
思维提升
用楞次定律判断感应电流方向的“四步法”
考点三 楞次定律的推广及 “三定则”“一定律”的综合应用
【关键能力·思维进阶】
1．楞次定律中“阻碍”的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，列表说明如下：
2.“三个定则”“一个定律”的比较
考向1 楞次定律推论的应用
例 1[2023·北京卷]
(增反减同)如图所示，光滑水平面上的正方形导线框，以某一初速度进入竖直向下的匀强磁场并最终完全穿出．线框的边长小于磁场宽度．下列说法正确的是( )
A．线框进磁场的过程中电流方向为顺时针方向
B．线框出磁场的过程中做匀减速直线运动
C．线框在进和出的两过程中产生的焦耳热相等
D．线框在进和出的两过程中通过导线横截面的电荷量相等
例 2(来拒去留)某同学学习了电磁感应相关知识之后，做了探究性实验：将闭合线圈按图示方式放在电子秤上，线圈上方有一N极朝下、竖直放置的条形磁铁，手握磁铁在线圈的正上方静止，此时电子秤的示数为m0.将磁铁N极( )
A．加速插向线圈的过程中，电子秤的示数小于m0
B．加速抽出线圈的过程中，电子秤的示数大于m0
C．加速插入线圈瞬间，线圈中感应电流沿逆时针方向(俯视)
D．匀速插入线圈的过程中，磁铁减少的重力势能等于线圈中产生的焦耳热
例 3[2024·海南统考模拟预测](增缩减扩)如图，固定的弹性金属圆环与螺线管共轴，在闭合开关S的瞬间，有关环中的感应电流I的方向(从环的右侧往左侧看)和环形变的说法正确的是( )
A.顺时针方向，扩张 B．顺时针方向，收缩
C．逆时针方向，扩张 D．逆时针方向，收缩
考向2 “三定则”“一定律”的综合应用
例 4 如图所示，置于匀强磁场中的金属圆盘(可绕O点转动)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光滑导轨上，导轨上有一根金属棒ab静止处在垂直于纸面向外的匀强磁场中，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．圆盘逆时针减速转动时，ab棒将向右运动
C．圆盘顺时针匀速转动时，ab棒将向右运动
D．圆盘逆时针加速转动时，ab棒将向右运动
核心素养提升应用右手定则和楞次定律解决实际问题
情境1 电磁刹车装置——科学思维
典例1 [2024·广东选择考模拟]如图为电磁刹车实验装置，小车底面安装有矩形导线框abcd，线框底面平行于地面，在小车行进方向有与abcd等宽、等长的有界匀强磁场，磁场方向垂直地面向上．小车进入磁场前撤去牵引力，小车穿过磁场后滑行一段距离停止．则小车( )
A．进入磁场时，矩形导线框中感应电流的方向为adcba
B.离开磁场时，矩形导线框中感应电流的方向为abcda
C．穿过磁场的过程中，中间有一段时间矩形导线框中没有感应电流
D．穿过磁场的过程中，矩形导线框受到的安培力方向始终水平向左
情境2 无线电门铃——科学推理
典例2 图甲为某无线门铃按钮，其原理如图乙所示，按下门铃按钮过程磁铁靠近螺线管，松开门铃按钮磁铁远离螺线管回归原位置．下列说法正确的是( )
A．按下按钮过程，电流方向P→R→Q
B．按住按钮不动，门铃依然会响
C．松开按钮过程，螺线管P端电势较高
D．按下和松开按钮过程，螺线管产生大小相同的感应电流
情境3 电子天平——科学思维
典例3 某电子天平原理如图所示，“E”形磁铁的两侧为N极，中心为S极．两极间的磁感应强度大小均为B(其余空间的磁场忽略不计)，磁极宽度均为L，—正方形线圈套于中心磁极上，其骨架与秤盘连为一体，线圈两端C、D与外电路连接，当质量为m的重物放在秤盘上时，弹簧被压缩，秤盘和线圈一起向下运动(骨架与磁铁不接触)．随后通过CD两端对线圈供电，秤盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止，由此时对应的供电电流I可确定重物的质量．已知线圈匝数为n，线圈电阻为R，重力加速度为g.则下列说法正确的是( )
A.秤盘和线圈一起向下运动过程中，C点电势低于D点电势
B．外电路对线圈供电电流I要从C端流入
C．称盘和线圈下落过程中线圈的磁通量为零，所以不产生感应电动势
D．若线圈静止时消耗的最大电功率为P，该电子天平能称量的最大质量为
第1讲 电磁感应现象 楞次定律
考点一
必备知识·自主落实
1．(1)垂直 (4)韦 1 Wb
2．(1)磁通量 感应电流 (2)闭合 磁通量
关键能力·思维进阶
1．解析：通过线圈的磁通量为Φ＝BS cs θ＝BS，故A错误；若线圈以cd为轴逆时针转过60°，线圈平面与磁场垂直，所以通过线圈的磁通量为Φ1＝BS，故B正确；若线圈以cd为轴顺时针转过30°，线圈平面与磁场平行，通过线圈的磁通量为Φ2＝0，故C错误；若线圈以cd为轴顺时针转过120°，线圈平面与磁场垂直，通过线圈的磁通量为Φ′＝－BS，所以通过线圈磁通量的变化量为ΔΦ＝Φ′－Φ＝－BS－BS＝－BS，故D错误．故选B.
答案：B
2．解析：题图甲中条形磁体插入螺线管中静止不动时，螺线管内磁通量保持不变，则无感应电流，A错误；题图乙中无论滑动变阻器滑片怎么移动，线圈b内的电流都会变化，则线圈b产生的磁场都会变化，导致线圈a中的磁通量变化，线圈a中会产生感应电流，B正确；题图丙中闭合开关和断开开关都会使螺线管B的磁通量发生变化，螺线管B中会产生感应电流，电流计指针都会发生偏转，C错误；当导体棒的运动方向与磁场平行时，导体棒不切割磁感线，则无感应电流，D错误．
答案：B
3．解析：设此时回路面积为S，据题意，磁通量Φ＝BS cs θ，S增大，θ减小，cs θ增大，则Φ增大，A正确；设此时回路面积为S，据题意，磁通量Φ＝BS cs θ，B减小，θ减小，cs θ增大，Φ可能不变，B错误；设此时回路面积为S，据题意，磁通量Φ＝BS cs θ，S减小，B增大，Φ可能不变，C错误；设此时回路面积为S，据题意，磁通量Φ＝BS cs θ， S增大，B增大，θ增大，cs θ减小，Φ可能不变，D错误．故选A.
答案：A
考点二
必备知识·自主落实
1．(1)磁场 磁通量
2．(1)垂直 磁感线 感应电流 (2)切割磁感线
关键能力·思维进阶
4．解析：若同时增大B1减小B2，则穿过环向里的磁通量增大，根据楞次定律，感应电流产生的磁场方向向外，由安培定则，环中产生的感应电流是逆时针方向，故选项A错误；同理可推出，选项B正确，C、D错误．
答案：B
5．解析：由右手螺旋定则可知，线圈1、2形成的磁场方向都是竖直向下的，A错；汽车进入线圈1时，线圈abcd中向下的磁通量增大，由楞次定律可判断，线圈abcd中的感应电流方向与线圈1反向，是逆时针，即感应电流方向为adcb，同理，汽车离开线圈1时，线圈abcd中向下的磁通量减小，线圈abcd中的感应电流方向是顺时针，即感应电流方向为abcd，故B错，C对；安培力为阻力，与速度方向相反，D错．
答案：C
6．解析：当杆沿逆时针方向转动时，根据右手定则，判断出ab杆中感应电流方向b→a，有电流通过电流表，方向d→c，根据左手定则，作用于ab的安培力向左，C正确，A、B、D错误．
答案：C
考点三
关键能力·思维进阶
例1 解析：线框进磁场的过程中由楞次定律知电流方向为逆时针方向，A错误；
线框出磁场的过程中，根据E＝Blv
I＝
联立有FA＝＝ma
由于线框出磁场过程中由左手定则可知线框受到的安培力向左，则v减小，线框做加速度减小的减速运动，B错误；
由功能关系得线框产生的焦耳热
Q＝FAL
其中线框进出磁场时均做减速运动，但其进磁场时的速度大，安培力大，产生的焦耳热多，C错误；
线框在进和出的两过程中通过导线横截面的电荷量q＝t
其中I＝，E＝BL
则联立有q＝x
由于线框在进和出的两过程中线框的位移均为L，则线框在进和出的两过程中通过导线横截面的电荷量相等，故D正确．故选D.
答案：D
例2 解析：将条形磁铁插入线圈或从线圈中抽出的过程，穿过线圈的磁通量发生了变化，线圈中产生了感应电流，线圈与条形磁铁会发生相互作用，根据楞次定律的推论“来拒去留”可知，在将磁铁插入线圈(无论是匀速、加速还是减速)的过程中，线圈与磁铁相互排斥，导致电子秤的示数大于m0，在抽出磁铁(无论是匀速、加速还是减速)的过程中，线圈与磁铁相互吸引，导致电子秤的示数小于m0，故A、B错误；根据楞次定律可判断，将一条形磁铁的N极加速插入线圈时，线圈中产生的感应电流方向为逆时针方向(俯视)，故C正确；磁铁N极匀速插入线圈的过程中，磁铁受到重力、拉力、斥力作用，重力和拉力的合力所做的功等于线圈中产生的焦耳热，故D错误．故选C.
答案：C
例3 解析：在闭合开关S的瞬间，螺线管磁场方向向左，根据楞次定律，金属圆环感应磁场方向向右，从环的右侧往左侧看，感应电流I的方向为逆时针方向，环向外扩张．故选C.
答案：C
例4 解析：由右手定则可知，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．由楞次定律可知，线圈B中的感应磁场方向向上，由右手螺旋定则可知，ab棒中感应电流方向由a→b，由左手定则可知，ab棒受的安培力方向向左，ab棒将向左运动，选项A错误；若圆盘逆时针减速转动时，感应电流从边缘流向圆心，线圈A中产生的磁场方向向上且磁场减小．由楞次定律可知，线圈B中的感应磁场方向向上，由右手螺旋定则可知，ab棒中感应电流方向由a→b，由左手定则可知，ab棒受的安培力方向向左，ab棒将向左运动，选项B错误；当圆盘顺时针匀速转动时，线圈A中产生恒定的电流，那么线圈B的磁通量不变，则ab棒没有感应电流，则将不会运动，选项C错误；由右手定则可知，圆盘逆时针加速转动时，感应电流从边缘流向中心，线圈A中产生的磁场方向向上且磁场增强，由楞次定律可知，线圈B中的感应磁场方向向下，由右手螺旋定则可知，ab棒中感应电流方向由b→a，由左手定则可知，ab棒受的安培力方向向右，ab棒将向右运动，选项D正确．故选D.
答案：D
核心素养提升
典例1 解析：根据楞次定律可知，小车进入磁场时，矩形导线框中感应电流的方向为abcda，离开磁场时，矩形导线框中感应电流的方向为adcba，选项A、B错误；因线框与磁场等宽、等长，则穿过磁场的过程中，矩形导线框中始终有感应电流，选项C错误；根据左手定则可知，穿过磁场的过程中，矩形导线框受到的安培力方向始终水平向左，选项D正确．
答案：D
典例2 解析：按下按钮过程，螺线管内磁通量增大，根据楞次定律，电流方向Q→R→P，故A错误；按住按钮不动，穿过螺线管的磁通量不变，螺线管不会产生感应电流，电铃不会响，故B错误；松开按钮过程，穿过螺线管的磁通量向左减小，根据楞次定律可知螺线管中感应电流为从Q端流入，从P端流出，螺线管充当电源，则P端电势较高，故C正确；按下和松开按钮过程，螺线管中磁通量的变化率不一定相同，故螺线管产生的感应电动势不一定相同，故D错误．故选C.
答案：C
典例3 解析：由图知，线圈向下运动，线圈切割磁感线，根据右手定则可知，线圈产生感应电动势，感应电流从C端流出，D端流入，C点电势高于D点电势，故A、C错误；根据左手定则可知，若想使弹簧恢复形变，安培力必须向上，根据左手定则可知外电流应从D端流入，故B错误；
由平衡条件知mg＝2nBIL
得重物质量与电流的关系为m＝
根据P＝I2R
可得最大质量为m＝
故D正确．故选D.
答案：D课 程 标 准
素 养 目 标
探究影响感应电流方向的因素，理解楞次定律．
物理观念：知道磁通量的概念和楞次定律的内容．
科学思维：利用楞次定律结合安培定则判断感应电流方向，从能量转化和守恒理解阻碍含义．
科学态度与责任：能够综合应用安培定则、左手定则、右手定则和楞次定律解决实际问题．
内容
例证
增反
减同
磁体靠近线圈，B感与B原方向相反
当I1增大时，环B中的感应电流方向与I1相反；当I1减小时，环B中的感应电流方向与I1相同
来拒
去留
磁体靠近，是斥力 磁体远离，是引力
阻碍磁体与圆环相对运动
增缩减
扩(适用
于单向
磁场)
P、Q是光滑固定导轨，a、b是可动金属棒，磁体下移(上移)，a、b靠近(远离)，使回路面积有缩小(扩大)的趋势
增离
减靠
当开关S闭合时，左环向左摆动、右环向右摆动，圆环通过远离或靠近通电线圈来阻碍磁通量的变化
名称
用途
选用原则
安培定则
判断电流产生的磁场(方向)分布
因电生磁
左手定则
判断通电导线、运动电荷所受磁场力的方向
因电受力
右手定则
判断导体切割磁感线产生的感应电流方向或电源正负极
因动生电
楞次定律
判断因回路磁通量改变而产生的感应电流方向
因磁通量变化生电