新高考物理二轮复习——楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用学案

这是一份新高考物理二轮复习——楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用学案，共8页。

热点突破
命题点1 楞次定律的应用
考题示例1
（2025·河南·历年真题）如图，一金属薄片在力F作用下自左向右从两磁极之间通过。当金属薄片中心运动到N极的正下方时，沿N极到S极的方向看，下列图中能够正确描述金属薄片内涡电流绕行方向的是（ ）
A．B．
C．D．
答案：C
解析：当金属薄片中心运动到N极正下方时，由于金属薄片向右运动，穿过金属薄片左侧的磁通量增加，根据楞次定律可知，感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相反；穿过金属薄片右侧的磁通量减小，根据楞次定律可知，感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相同。由于原磁场竖直向下，沿N极到S极的方向看，此时金属薄片内涡流的绕行方向，左边涡流是逆时针，右边涡流是顺时针，符合这一情况的是C选项。
跟踪训练1
（2024·北京·历年真题）如图所示，线圈M和线圈P绕在同一个铁芯上，下列说法正确的是（ ）
A．闭合开关瞬间，线圈M和线圈P相互吸引
B．闭合开关，达到稳定后，电流表的示数为0
C．断开开关瞬间，流过电流表的电流方向由a到b
D．断开开关瞬间，线圈P中感应电流的磁场方向向左
答案：B
解析：A．闭合开关瞬间，由楞次定律可知，线圈P中感应电流的磁场与线圈M中电流的磁场方向相反，二者相互排斥，故A错误；
B．闭合开关，达到稳定后，通过线圈P的磁通量保持不变，感应电流为零，电流表的示数为零，故B正确；
CD．断开开关瞬间，通过线圈P的磁场方向向右，磁通量减小，由楞次定律可知感应电流的磁场方向向右，因此流过电流表的感应电流方向由b到a，故CD错误。
故选B。
反思提升
1．应用楞次定律判断感应电流方向的方法
（1）四步法：“一原”、“二变”、“三感”、“四电流”
（2）右手定则：伸开右手，让拇指与其余四指垂直，并且都与手掌在一个平面，让磁感线穿过手心，拇指指向导线运动方向，这时四指所指方向就是感应电流的方向。
2．应用楞次定律的常用推论
（1）阻碍磁通量变化、阻碍电流变化（即自感现象）——“增反减同”、“增缩减扩”、“增离减靠”。
（2）阻碍相对运动——“来拒去留”。
命题点2 法拉第电磁感应定律的应用
考题示例2.1
（2025·浙江·历年真题）（多选）如图1所示，在平面内存在一以O为圆心、半径为r的圆形区域，其中存在一方向垂直平面的匀强磁场，磁感应强度B随时间变化如图2所示，周期为3t0。变化的磁场在空间产生感生电场，电场线为一系列以O为圆心的同心圆，在同一电场线上，电场强度大小相同。在同一平面内，有以O为圆心的半径为2r的导电圆环Ⅰ，与磁场边界相切的半径为0.5r的导电圆环Ⅱ， 电阻均为R， 圆心O对圆环Ⅱ上P、Q两点的张角φ＝30°； 另有一可视为无限长的直导线CD。 导电圆环间绝缘， 且不计相互影响，则（ ）
A．圆环Ⅰ中电流的有效值为
B．t＝1.5t0时刻直导线CD电动势为
C．t＝0.5t0时刻圆环Ⅱ中电流为
D．t＝0.5t0时刻圆环Ⅱ上PQ间电动势为
答案：BD
解析：A．由题图可知，在0～t0内和2t0～3t0内圆环Ⅰ中的电流大小均为I1＝
在t0～2t0内圆环Ⅰ中的电流大小为I2＝
设圆环Ⅰ中电流的有效值为I，根据有效值定义可得＝
联立解得I＝，故A错误；
B．设右侧有一与无限长的直导线CD对称的无限长的直导线C′D′与CD构成回路，则t＝1.5t0时刻，CD、C′D′回路产生的总电动势为E总＝
根据对称性可知t＝1.5t0时刻直导线CD电动势为，故B正确；
C．由于圆环Ⅱ处于磁场外部，通过圆环Ⅱ的磁通量一直为0，所以圆环Ⅱ不会产生感应电流，则t＝0.5t0时刻圆环Ⅱ中电流为0，故C错误；
D．以O点为圆心，过P、Q两点圆轨道，在t＝0.5t0时刻产生的电动势为E＝
则P、Q两点间圆弧的电动势为E′＝
由于P、Q两点间圆弧与圆环Ⅱ上PQ构成回路不会产生感应电流，则圆环Ⅱ上PQ间电动势为，故D正确。
故选BD。
跟踪训练2.1
（2024·安徽·模拟题）（多选）如图甲所示，粗糙绝缘的水平桌面上，虚线左、右两侧空间均存在与桌面垂直的匀强磁场，右侧匀强磁场的方向垂直桌面向下，磁感应强度大小恒为2B0；左侧匀强磁场的磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示，规定垂直桌面向上为磁场的正方向。由硬质细导线绕成的边长为L的正方形线框放在桌面上，对角线MN正好与虚线重合，导线材料的电阻率为ρ、横截面积为S0，左侧磁场变化时线框始终处于静止状态。在0～3T0的时间内，以下说法正确的是（ ）
A．在0～2T0线框受到的摩擦力一直向右
B．在T0时刻，线框受到的安培力大小为
C．在时刻，线框受到的摩擦力为0
D．在0～3T0内，通过线框的电荷量
答案：BD
解析：A．根据楞次定律，在0～电流方向为顺时针方向，左边磁场强度大于右边，左边线框受到的安培力向左，右边线框受到的安培力向右，故线框受到的安培力向左，则线框受到的摩擦力向右，在～电流方向为顺时针方向，左边磁场强度小于右边，安培力向右，线框受到的摩擦力向左，故A错误；
B．感应电动势，则感应电流，
PMN受到的安培力，方向向左，
MQN受到的安培力，方向向右，
所以线框受到的安培力大小为，故B正确；
C．在时刻，PMN受到的安培力为0，MQN受到的安培力不为0，即线框整体所受安培力不为0，由平衡条件知线框所受的摩擦力也不为0，故C错误；
D．在0～3T0内，通过线框的电荷量，故D正确。
故选BD。
考题示例2.2
（2025·内蒙古·历年真题）（多选）如图，“L”形导线框置于磁感应强度大小为B、水平向右的匀强磁场中。线框相邻两边均互相垂直，各边长均为l。线框绕b、e所在直线以角速度ω顺时针匀速转动，be与磁场方向垂直。t＝0时，abef与水平面平行，则（ ）
A．t＝0时，电流方向为abcdefa
B．t＝0时，感应电动势为Bl2ω
C．t＝时，感应电动势为0
D．t＝0到t＝过程中，感应电动势平均值为0
答案：AB
解析：AB．线框旋转切割磁场产生电动势的两条边为cd和af，t＝0时刻cd边速度与磁场方向平行，不产生电动势，因此此时af边切割产生电动势，由右手定则可知电流方向为abcdefa，电动势为E＝Blv＝Blωl＝Bl²ω，AB正确；
C．t＝时，线框旋转180°，此时依旧是af边切割磁场产生电动势，感应电动势不为零，C错误；
D．t＝0到t＝时，线框abef的磁通量变化量为零，线框bcde的磁通量变化量为ΔΦ＝2BS＝2Bl2，由法拉第电磁感应定律可得平均电动势为E＝＝，D错误。
故选AB。
跟踪训练2.2
（2025·广东·历年真题）（多选）如图是一种精确测量质量的装置原理示意图，竖直平面内，质量恒为M的称重框架由托盘和矩形线圈组成。线圈的一边始终处于垂直线圈平面的匀强磁场中，磁感应强度不变。测量分两个步骤，步骤①：托盘内放置待测物块，其质量用m表示，线圈中通大小为I的电流，使称重框架受力平衡；步骤②：线圈处于断开状态，取下物块，保持线圈不动，磁场以速率v匀速向下运动，测得线圈中感应电动势为E。利用上述测量结果可得出m的值，重力加速度为g。下列说法正确的有（ ）
A．线圈电阻为B．I越大，表明m越大
C．v越大，则E越小D．m＝
答案：BD
解析：A．根据题意电动势E是线圈断开时切割磁感线产生的感应电动势，I为线圈闭合时通入的电流，故不是线圈的电阻；故A错误；
B．根据平衡条件有(M＋m)g＝BIL ①
可知I越大，m越大；故B正确；
C．根据公式有E＝BLv ②
可知v越大，E越大；故C错误；
D．联立①②可得m＝，故D正确。
故选BD。
反思提升
1．感应电动势的两种求法
（1）E＝，用来计算平均感应电动势，联系欧姆定律求出感应电流的平均值后，可用来求解电荷量。
（2）E＝BLv或E＝，主要用来计算感应电动势的瞬时值。
2．电磁感应中电路知识关系图
命题点
考频统计
命题特点
核心素养
楞次定律的应用
2025年：浙江1月T13
内蒙古T9 河南T9 T5
广东T9 青海T6
湖北T5 北京T10
2024年：山东T11
广东T4 江苏T10
甘肃T4 浙江6月T13
湖南T4 北京T6
2023年：海南T6
湖北T5 江苏T8
重庆T2 天津T11
本专题主要讲解楞次定律及楞次定律的常用推论、法拉第电磁感应定律（包括感生电动势和动生电动势）的理解及基本应用，高考中主要侧重于考查法拉第电磁感应定律的理解与应用，经常以选择题或计算题的形式命题考查，试题注重基础性与综合性。备考中应重视在应用中深化对相关概念、核心规律的理解，让学生掌握典型问题的解决方法的同时，深化理解，夯实双基。
物理观念：
掌握楞次定律和法拉第电磁感应定律的概念。
科学思维：
能综合应用磁通量、右手螺旋定则和安培力等分析电磁感应。
法拉第电磁感应定律的应用