第12章　第64讲　电磁感应现象　楞次定律　实验十四课件---2027高考一轮总复习物理

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第64讲　电磁感应现象　楞次定律　实验十四　探究影响感应电流方向的因素
提能训练　练案[64]
考点一　电磁感应现象的理解和判断
1．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_______的平面，其面积S与磁感应强度B的_______叫作穿过这个面积的磁通量。(2)公式：Φ＝_____，S为垂直磁场的___________。(3)矢标性：磁通量为标量。(4)物理意义：磁通量的大小可形象表示穿过某一面积的________条数的多少。(5)磁通量的变化：ΔΦ＝Φ2－Φ1。
(6)对磁通量的理解①磁通量的正负：磁通量的正负不代表大小，只表示磁感线是怎样穿过平面的。若从平面的某一侧穿入为正，则从另一侧穿入为负。②磁通量的大小1)由公式计算：Φ＝BSsin θ(其中θ角为平面S与磁感线的夹角)。2)从磁感线观察：从不同侧面穿入的磁感线抵消后，剩余的磁感线的条数越多，磁通量越大。3)穿过线圈的磁通量的大小与线圈匝数无关。
2．磁通量变化的常见情况
3．电磁感应现象(1)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作电磁感应。(2)感应电流产生的条件：穿过______回路的________发生变化。(3)实质：电磁感应现象的实质是产生_____________。①如果电路闭合，则有感应电流；②如果电路不闭合，则只有感应电动势而无感应电流。
(4)产生感应电流的条件的两种表述①闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，闭合电路中产生感应电流。②穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合电路中产生感应电流。
易 错 辨 析1．当线圈平面与磁感线平行时，穿过线圈平面的磁通量为0。(　 　)2．磁通量与线圈的匝数无关。(　 　)3．闭合电路内只要有磁通量，就有感应电流产生。(　 　)
自 主 验 收1．(磁通量和磁通量变化量的计算)如图所示，闭合线圈abcd水平放置，其面积为S，匝数为n，线圈与磁感应强度为B的匀强磁场的夹角θ＝45°。现将线圈以ab边为轴沿顺时针方向转动90°，则在此过程中线圈磁通量的改变量大小为(　　)
2．(感应电流有无的确定)(2025·北京卷)下列图示情况，金属圆环中不能产生感应电流的是(　　)A．图(a)中，圆环在匀强磁场中向左平移B．图(b)中，圆环在匀强磁场中绕轴转动C．图(c)中，圆环在通有恒定电流的长直导线旁向右平移D．图(d)中，圆环向条形磁铁N极平移
[答案]　A[解析]　圆环在匀强磁场中向左平移，穿过圆环的磁通量不发生变化，金属圆环中不能产生感应电流，故A正确；圆环在匀强磁场中绕轴转动，穿过圆环的磁通量发生变化，金属圆环中能产生感应电流，故B错误；离通有恒定电流的长直导线越远，导线产生的磁感应强度越弱，圆环在通有恒定电流的长直导线旁向右平移，穿过圆环的磁通量发生变化，金属圆环中能产生感应电流，故C错误；根据条形磁铁的磁感线特征可知，圆环向条形磁铁N极平移，穿过圆环的磁通量发生变化，金属圆环中能产生感应电流，故D错误。故选A。
考点二　实验　探究影响感应电流方向的因素
1．实验思路如图所示，只要改变穿过闭合回路的磁通量，就可以使闭合回路产生感应电流，感应电流的有无通过连接在回路中的电流表的指针是否偏转来判定。2．实验器材条形磁铁、螺线管、灵敏电流计、导线。
3．实验操作(1)探究电流表指针偏转方向与电流方向的关系，电路图如图所示。(2)查明线圈绕向：观察线圈，查明线圈绕向。
(3)按如图所示连接线圈和电流表。①磁体N极向下插入或向上拔出，观察并记录电流表指针偏转方向和电流方向。②磁体S极向下插入或向上拔出，观察并记录电流表指针偏转方向和电流方向。
4．实验结论(1)当线圈中磁通量增加时，感应电流的磁场方向跟磁铁的磁场方向相反。(2)当线圈中磁通量减少时，感应电流的磁场方向跟磁铁的磁场方向相同。5．注意事项(1)灵敏电流表满偏电流很小，查明电流表指针的偏转方向和电流方向的关系时，应使用一节干电池。(2)电流表选用零刻度在中间的灵敏电流表，实验前要弄清线圈导线的绕向。
自 主 验 收3．(多选)(2024·北京卷·16题)用如图1所示的实验装置探究影响感应电流方向的因素。如图2所示，分别把条形磁体的N极或S极插入、拔出螺线管，观察并标记感应电流的方向。
关于本实验，下列说法正确的是________(填选项前的字母)。A．需要记录感应电流的大小B．通过观察电流表指针的偏转方向确定感应电流的方向C．图2中甲和乙表明，感应电流的方向与条形磁体的插入端是N极还是S极有关[答案]　BC[解析]　本实验探究影响感应电流方向的因素，故不需要记录感应电流的大小，故A错误；本实验通过电流表指针的偏转方向确定感应电流的方向，故B正确；由题图2甲和乙知，条形磁体插入N极和S极时，电流方向不同，故感应电流的方向与条形磁体的插入端是N还是S有关，故C正确。故选BC。
4．(2026·江苏南京期中)某学习小组同学采用如图甲所示的实验装置探究“影响感应电流方向的因素”，螺线管A、滑动变阻器、开关、电池构成闭合回路；螺线管B与电流计构成闭合电路，螺线管B套在螺线管A的外面。
(1)要想使电流计指针发生偏转，下列四种操作中可行的是______。A．闭合开关，螺线管A和螺线管B相对静止向上运动B．闭合开关，螺线管B不动，螺线管A插入或拔出螺线管BC．闭合开关，螺线管A、B不动，移动滑动变阻器的滑片D．螺线管A、B和滑动变阻器的滑片不动，闭合或断开开关
(2)利用如图乙所示的实验装置进一步探究感应电流的方向与磁通量变化的关系，螺线管B与电流计构成闭合电路。正确连接好实验电路后，将条形磁铁N极朝下插入螺线管B，观察到灵敏电流计G的指针向右偏。①将条形磁铁N极朝下拔出螺线管B，观察到灵敏电流计G的指针________(选填“向左偏”或“向右偏”)；②将条形磁铁S极朝下插入螺线管B，观察到灵敏电流计G的指针________(选填“向左偏”或“向右偏”)。[答案]　(1)BCD　(2)向左偏　向左偏
[解析]　(1)要想使电流计指针发生偏转，即螺线管B与电流计构成的闭合电路产生感应电流，须使穿过螺线管B的磁通量发生变化。闭合开关，螺线管A和螺线管B相对静止向上运动，穿过螺线管B的磁通量不变，不产生感应电流，故A错误；闭合开关，螺线管B不动，螺线管A相当于电磁铁，插入或拔出螺线管B的过程中，穿过螺线管B的磁通量发生变化，螺线管B产生感应电流，故B正确；闭合开关，螺线管A、B不动，移动滑动变阻器的滑片，则通过螺线管A的电流发生变化，产生的磁场变化，穿过螺线管B的磁通量发生变化，产生感应电流，故C正确；螺线管A、B和滑动变阻器的滑片不动，闭合或断开开关瞬间通过螺线管A的电流发生变化，产生的磁场变化，穿过螺线管B的磁通量发生变化，产生感应电流，故D正确。
(2)①将条形磁铁N极朝下拔出螺线管B，磁通量变化与插入的变化相反，则产生的感应电流方向相反，因此，观察到灵敏电流计G的指针向左偏。②将条形磁铁S极朝下插入螺线管B，穿过螺线管B的磁场方向与N极朝下插入的磁场方向相反，则产生的感应电流的方向相反，因此，观察到灵敏电流计G的指针向左偏。
考点三　感应电流方向判断的两种方法
1．楞次定律(1)内容：感应电流的磁场总要_______引起感应电流的_________的变化。(2)适用范围：适用于一切回路_________变化的情况。(3)对楞次定律的理解：当穿过闭合电路的磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；当穿过闭合电路的磁通量减小时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同。
2．右手定则(1)使用方法。①让磁感线穿入____手手心。②使大拇指指向___________的方向。③则其余四指指向___________的方向。(2)适用范围：适用于______________________切割磁感线的情况。
易 错 辨 析1．感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁感应强度的变化。(　 　)2．感应电流的磁场一定与引起感应电流的磁场方向相反。(　 　)3．感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化。(　 　)
自 主 验 收5．(楞次定律的应用)(2025·陕晋青宁卷)电磁压缩法是当前产生超强磁场的主要方法之一，其原理如图所示，在钢制线圈内同轴放置可压缩的铜环，其内已“注入”一个初级磁场，当钢制线圈与电容器组接通时，在极短时间内钢制线圈中的电流从零增加到几兆安培，铜环迅速向内压缩，使初级磁场的磁感线被“浓缩”，在直径为几毫米的铜环区域内磁感应强度可达几百特斯拉。此过程，铜环中的感应电流(　　)A．与钢制线圈中的电流大小几乎相等且方向相同B．与钢制线圈中的电流大小几乎相等且方向相反C．远小于钢制线圈中的电流大小且方向相同D．远小于钢制线圈中的电流大小且方向相反
[答案]　B[解析]　当钢制线圈与电容器组连通时，钢制线圈中产生迅速增大的电流，线圈中产生迅速增强的磁场。根据楞次定律，可知铜环中产生的感应电流的磁场会阻碍引起感应电流的磁通量的变化，故铜环中的感应电流与钢制线圈中的电流方向相反。为阻碍铜环中磁通量变化，铜环上感应的电流与钢制线圈的电流大小几乎相等。因此两个方向相反的大电流之间的作用力使圆环被急速的向内侧压缩。A、C、D错误，B正确。故选B。
6．(楞次定律的应用)如图所示，导线AB与CD平行，在闭合与断开开关S时，关于导线CD中的感应电流，下列说法正确的是(　　)A．开关闭合时，有C到D的感应电流B．开关闭合时，有D到C的感应电流C．开关断开时，有D到C的感应电流D．开关断开时，无感应电流[答案]　B
[解析]　开关闭合时，导线AB中产生电流，其方向由A指向B，根据安培定则可知导线CD所在回路磁通量垂直纸面向外增加，由楞次定律的推论“增反减同”可得导线CD中的感应电流方向为由D指向C，故A错误，B正确；同理，开关断开时，导线AB中电流从有到无，其方向由A指向B，根据安培定则可知导线CD所在回路磁通量垂直纸面向外减小，由楞次定律的推论“增反减同”可得导线CD中的感应电流方向为由C指向D，故C、D错误。
7．(右手定则的应用)下列图中表示闭合电路中的一部分导体ab在磁场中做切割磁感线运动的情境，导体ab上的感应电流方向为a→b的是(　　)
[答案]　A[解析]　导体ab顺时针转动，运用右手定则，磁感线穿过手心，拇指指向顺时针方向，则导体ab上的感应电流方向为a→b，故A正确；导体ab向纸外运动，运用右手定则时，磁感线穿过手心，拇指指向纸外，则知导体ab上的感应电流方向为b→a，故B错误；导体框向右运动，ad边切割磁感线，由右手定则可知，导体ab上的感应电流方向为b→a，故C错误；导体ab沿导轨向下运动，由右手定则判断知导体ab上的感应电流方向为b→a，故D错误。
思 维 升 华判断感应电流方向的两种方法方法一　用楞次定律判断(“四步法”)
方法二　用右手定则判断该方法适用于部分导体切割磁感线。判断时注意掌心、四指、拇指的方向。
考点四　楞次定律推论的应用
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：
[解析]　由楞次定律推论“增缩减扩”可知a、b杆将相互靠拢，A错误；将磁铁、支架、导轨和金属杆看成一个整体，磁铁处于失重状态，整体对电子秤的压力减小，磁铁会受到下方回路中感应电流产生的磁场的阻力作用，并不是完全失重，B、D错误；磁铁对导轨产生向下的力，因此导轨对电子秤的压力变大，C正确。
　飞机在航母上弹射起飞可以利用电磁驱动来实现。电磁驱动的原理如图所示，当固定线圈上突然通过直流电流时，线圈附近的金属环会被弹射出去。现在固定线圈左侧的同一位置，先后放有分别用铜和铝制成的闭合金属环，已知两环的横截面积相等、形状相同，且电阻率ρ铜