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2026年高考物理一轮讲义(福建专用)第39讲电磁感应现象楞次定律(复习讲义)(学生版+解析)
展开 这是一份2026年高考物理一轮讲义(福建专用)第39讲电磁感应现象楞次定律(复习讲义)(学生版+解析),共2页。
\l "_Tc21598" 02体系构建·思维可视 PAGEREF _Tc21598 \h 3
\l "_Tc20757" 03核心突破·靶向攻坚 PAGEREF _Tc20757 \h 4
\l "_Tc10220" 考点一 电磁感应现象 PAGEREF _Tc10220 \h 4
\l "_Tc19425" 知识点1 磁通量及其变化 PAGEREF _Tc19425 \h 4
\l "_Tc30792" 知识点2 感应电流产生的条件 PAGEREF _Tc30792 \h 4
\l "_Tc13617" 考向1 磁通量及其变化的计算 PAGEREF _Tc13617 \h 5
\l "_Tc22347" 考向2 感应电流产生的条件 PAGEREF _Tc22347 \h 6
\l "_Tc18666" 考点二 感应电流的方向判断 PAGEREF _Tc18666 \h 7
\l "_Tc1266" 知识点1 楞次定律 PAGEREF _Tc1266 \h 7
\l "_Tc31494" 知识点2 右手定则 PAGEREF _Tc31494 \h 8
\l "_Tc11901" 知识点3 楞次定律的推广应用 PAGEREF _Tc11901 \h 8
\l "_Tc11061" 考向1 楞次定律的理解及应用 PAGEREF _Tc11061 \h 9
\l "_Tc16543" 考向2 应用右手定则判断感应电流的方向 PAGEREF _Tc16543 \h 10
\l "_Tc10972" 考向3 楞次定律推论的应用 PAGEREF _Tc10972 \h 11
\l "_Tc17701" 考点三 三定则一定律的综合应用 PAGEREF _Tc17701 \h 12
\l "_Tc8705" 知识点1 “三定则、一定律”的比较 PAGEREF _Tc8705 \h 12
\l "_Tc9273" 知识点2 “三定则、一定律”的联系 PAGEREF _Tc9273 \h 13
\l "_Tc16217" 考向 楞次定律、安培定则及左手定则的综合应用 PAGEREF _Tc16217 \h 13
\l "_Tc10595" 04真题溯源·考向感知 PAGEREF _Tc10595 \h 14
考点一 电磁感应现象
\l "_Tc25045" 知识点1 磁通量及其变化
1.磁通量的计算
(1)公式:Φ=BS。
适用条件:①匀强磁场;②磁场与平面垂直。
(2)若磁场与平面不垂直,应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积,Φ=BScs θ。式中Scs θ即为平面S在垂直于磁场方向上的投影面积,也称为“有效面积”(如图所示)。
2.判断磁通量是否变化的方法
(1)根据公式Φ=BS sin θ(θ为B与S间的夹角)判断。
(2)根据穿过平面的磁感线的条数是否变化判断。
\l "_Tc25045" 知识点2 感应电流产生的条件
1.电磁感应现象
当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时,闭合导体回路中有感应电流产生的现象。
2.产生感应电流的条件
(1)闭合导体回路;(2)磁通量发生变化。
3.判断感应电流有无的方法
得分速记:磁通量大小及其变化分析
(1)定量计算:通过公式Φ=BS来定量计算,计算磁通量时应注意的问题:
①明确磁场是否为匀强磁场,知道磁感应强度的大小。
②平面的面积S应为磁感线通过的有效面积。当平面与磁场方向不垂直时,应明确所研究的平面与磁感应强度方向的夹角,准确求出有效面积。
③穿过线圈的磁通量及其变化与线圈匝数无关,即磁通量的大小不受线圈匝数的影响。
(2)定性判断:磁通量是指穿过线圈面积的磁感线的“净条数”,当有不同方向的磁场同时穿过该面积时,此时的磁通量为各磁场穿过该面积磁通量的代数和。
\l "_Tc17630" 考向1 磁通量及其变化的计算
例1 (2023·福建泉州·二模)如图,边长为的正方形金属线框内,有一个磁感应强度大小为、方向垂直于纸面向里的圆形匀强磁场,其区域半径为,则穿过线框的磁通量大小为 ;若该区域内的磁感应强度逐渐增大,则金属线框中的感应电流方向为 (填“顺时针”或“逆时针”)。
【变式训练1·变载体】如图所示,线圈平面与水平方向夹角,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
B.若线圈以cd为轴逆时针转过,通过线圈的磁通量为BS
C.若线圈以cd为轴顺时针转过,通过线圈的磁通量为BS
D.若线圈以cd为轴顺时针转过,通过线圈磁通量的变化量为
\l "_Tc16322" 考向2 感应电流产生的条件
例2 (2025·福建·模拟预测)闭合矩形线圈位于通电长直导线附近,如图所示,线圈与导线在同一平面内,线圈的两个边与导线平行,以下哪种情形,线圈中没有感应电流( )
A.在这个平面内,若线圈水平向右远离导线运动
B.在这个平面内,若线圈水平向左靠近导线运动
C.在这个平面内,若线圈平行导线沿电流方向运动
D.线圈以边为轴转动
【变式训练·变考法】(2024高三·福建龙岩)某小组探究“影响感应电流方向的因素”。
(1)如图甲所示,小组成员用试触的方法确定电流方向与电流计指针偏转方向的关系。实验表明,如果电流从正接线柱流入,指针将向右偏转,反之向左偏转。
(2)如图乙所示,小组成员研究了磁体N、S极沿不同方向运动时所产生的感应电流的方向及感应电流的磁场方向,实验记录如下:
磁体磁场的方向向下向下向上向上
下列判断中正确的是 ;
A.感应电流的磁场方向和磁体的磁场方向一定相反
B.感应电流的磁场方向和磁体的磁场方向一定相同
C.磁通量增大时,感应电流的磁场方向和磁体的磁场方向一定相反
D.磁通量减小时,感应电流的磁场方向和磁体的磁场方向一定相反
(3)根据以上实验探究过程,可以得到结论:影响感应电流方向的因素有 ;
A.原磁场的方向 B.磁通量的变化情况 C.线圈的匝数 D.线圈的绕线情况
(4)某螺线管线圈绕线标识模糊,现通过如图丙所示的实验确认其绕线方向。当磁铁N极向下插入线圈时,电流表指针向右偏,则该螺线管线圈的绕线方向是图丁中的 (选填“a”或“b”)。
考点二 感应电流的方向判断
知识点1 楞次定律
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磁通量的变化。
(2)适用范围:一切电磁感应现象。
(3)“阻碍”的含义及步骤
知识点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垂直,并且都与手掌在同一个平面内;让磁感线从掌心进入,并使拇指指向导线运动的方向,这时四指所指的方向就是感应电流的方向。
(2)适用情况:判断导线切割磁感线产生的感应电流方向。
特别提醒:右手定则应用“三注意”:
①磁感线必须垂直穿入掌心。
②拇指指向导体运动的方向。
③四指所指的方向为感应电流方向。
知识点3 楞次定律的推广应用
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。具体表现常见如下几种形式:
考向1 楞次定律的理解及应用
例1 (2024·江苏·高考真题)如图所示,、为正方形金属线圈,线圈从图示位置匀速向右拉出匀强磁场的过程中,、中产生的感应电流方向分别为( )
A.顺时针、顺时针B.逆时针、逆时针
C.顺时针、逆时针D.逆时针,顺时针
【变式训练1·变载体】(2024·福建漳州·一模)电磁俘能器可在汽车发动机振动时利用电磁感应发电实现能量回收,结构如图甲所示。两对永磁铁可随发动机一起上下振动,每对永磁铁间有水平方向的匀强磁场,正方形闭合线圈竖直固定在减震装置上。永磁铁振动时磁场分界线不会离开线圈,某时刻磁场分界线刚好位于线圈正中央,如图乙所示。则从该时刻起( )
A.永磁铁振动时穿过线圈的磁通量不变
B.永磁铁振动越快,线圈中感应电动势越小
C.永磁铁振动时,受到线圈的阻力方向不变
D.永磁铁向上振动时,线圈中感应电流的方向为逆时针
【变式训练2·变考法】(2023·福建福州·三模)如图甲所示,一闭合金属圆环固定在水平面上,虚线ab右侧空间存在均匀分布的竖直磁场,其磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示(取磁感应强度方向竖直向上为正),则( )
A.0 ~ 1s内感应电流方向沿bca方向
B.3 ~ 4s内感应电流方向沿bca方向
C.2s末圆环受到的安培力最大
D.3s末圆环受到的安培力为零
考向2 应用右手定则判断感应电流的方向
例2(2023·福建厦门·二模)如图所示,足够长的圆柱形永磁体竖直放置,其周围存在辐向磁场.一个圆形金属线圈与磁体中心同轴,线圈由静止释放后经过时间t速度达到最大值v,此过程中线圈平面始终保持水平,已知金属线圈的匝数为N、质量为m、直径为d、总电阻为R,金属线圈下落过程中所经过磁场的磁感应强度大小均为B,重力加速度大小为g,不计空气阻力,则( )
A.从上往下看,线圈中感应电流沿顺时针方向
B.线圈达到最大速度之前做匀加速直线运动
C.线圈下落速度为v时的热功率为
D.t时间内通过线圈横截面的电荷量为
【变式训练1】(2024·福建龙岩·三模)如图所示,在竖直向下的匀强磁场B中,将一根水平放置的金属棒ab以某一水平速度抛出,金属棒在运动过程中始终保持水平且未离开磁场区域,不计空气阻力,下列关于金属棒在运动过程中的说法正确的是( )
A.机械能保持不变
B.感应电动势越来越大
C.a点电势比b点电势高
D.所受重力的功率保持不变
【变式训练2·变载体】(2024·广东·模拟预测)法拉第圆盘发电机的示意图如图所示。半径为的铜圆盘安装在竖直的铜轴上,两铜片分别与圆盘的边缘和铜轴接触,磁感应强度为,方向如图所示,下列说法正确的是( )
A.若从上往下看,圆盘顺时针转动,则圆盘中心电势比边缘要低
B.若从上往下看,圆盘顺时针转动,则电流沿到的方向流动
C.若圆盘转动的角速度为,铜盘转动产生的感应电动势大小为
D.若圆盘转动的方向不变,角速度大小发生变化,则电流方向可能发生变化
考向3 楞次定律推论的应用
例3(2023·福建龙岩·三模)据称,中国第三艘航空母舰正在建造当中,新航母很可能将配备电磁弹射系统,允许更大、更重的飞机携带更多的武器,执行更远距离的任务。一种电磁弹射系统原理可简化为如图所示,当固定螺线管线圈突然通过直流电流时,线圈左侧的金属环被弹射出去。下列说法正确的是( )
A.若将电池正负极对调后,金属环不能被弹射出去
B.若将金属环置于线圈的右侧,金属环不能被弹射出去
C.合上开关S的瞬间,从左侧看环中产生沿逆时针方向的感应电流
D.合上开关S的瞬间,金属环有扩大的趋势
【变式训练1·变情境】某工厂的水平传送带安装了电磁阻尼系统以实现紧急制动。当传送带突然停止时,传送带上的金属物品因惯性继续向前滑动并最终滑出磁场方向竖直向下的匀强磁场区域,在滑出匀强磁场区域的过程中,金属物品中产生的感应电流方向是(从上向下看)( )
A.顺时针方向B.逆时针方向
C.无感应电流D.先顺时针方向后逆时针方向
【变式训练2·变情境】(2025·北京·高考真题)绝缘的轻质弹簧上端固定,下端悬挂一个磁铁。将磁铁从弹簧原长位置由静止释放,磁铁开始振动,由于空气阻力的影响,振动最终停止。现将一个闭合铜线圈固定在磁铁正下方的桌面上(如图所示),仍将磁铁从弹簧原长位置由静止释放,振动最终也停止。则( )
A.有无线圈,磁铁经过相同的时间停止运动
B.磁铁靠近线圈时,线圈有扩张趋势
C.磁铁离线圈最近时,线圈受到的安培力最大
D.有无线圈,磁铁和弹簧组成的系统损失的机械能相同
考点三 三定则一定律的综合应用
知识点1 “三定则、一定律”的比较
知识点2 “三定则、一定律”的联系
(1)应用楞次定律时,一般要用到安培定则。
(2)判断感应电流所受安培力方向的“两法”:
①先用右手定则确定电流的方向,再用左手定则确定安培力的方向;
②直接应用楞次定律的推论确定——“来拒去留”“增斥减吸”等。
得分速记:在二次感应现象中,“程序法”和“逆向推理法”的选择:
(1)如果要判断二次感应后的现象或结果,选择程序法。
(2)如果已知二次感应后的结果,要判断导体棒的运动情况或磁场的变化,需选择逆向推理法。
考向 楞次定律、安培定则及左手定则的综合应用
例1 (2024·福建·模拟)如图,C、D是两条竖直且足够长的固定导轨(电阻不计),导轨间存在垂直纸面向里的匀强磁场,EF是一个固定螺线管,C、D的输出端a、b分别连接EF的输入端c、d,P是在EF的正下方水平放置在地面上的铝圆环。现对金属棒AB施加一竖直向上的力使金属棒由静止开始向上做匀加速运动,在运动过程中棒始终与C、D导轨良好接触,可认为通电螺线管在圆环中产生的磁感应强度与通过螺线管的电流成正比,则( )
A.金属棒中的感应电流方向由A到BB.P环有收缩的趋势
C.P环对地面的压力逐渐减小D.P环中感应电流逐渐变大
【变式训练1】(2024·福建漳州·模拟)一轻质弹簧一端固定在天花板上,另一端连接一条形磁铁静止,磁铁的中点位置为A。一圆环形导体轴线与磁铁的轴线重合,从图示位置由静止释放圆环,圆环下落至磁铁底端的过程中,以下说法正确的是( )
A.圆环中一直有感应电流B.圆环下落至A点前,弹簧弹力大于磁铁重力
C.圆环到达A点时,速度最大D.圆环机械能减少
【变式训练2】如图所示电路,两个通电螺线管中间,有一个可以绕垂直于纸面的转轴转动的闭合的矩形金属线框(图中为主视图)。闭合开关,线框初始时静止于图示位置,当滑动变阻器的滑片P向右滑动时,下列说法正确的是( )
A.螺线管的右侧为N极
B.通电螺线管产生的磁场将变弱
C.中间的矩形线框将逆时针转动
D.从右向左看,线框中的感应电流方向为逆时针方向
1.(2025·北京·高考真题)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
2.(2025·陕晋青宁卷·高考真题)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
考点
要求
考频
2025年
2024年
2023年
(1)楞次定律
(2)右手定则
简单应用
低频
\
\
\
考情分析:
1.命题形式:单选题非选择题
2.命题分析:高考对楞次定律和右手定则的考查形式多以选择题的形式,题目较为简单,同时,这两部分内容会在某些有关电磁感应的综合性的计算题中会有应用,近三年福建高考中没有出现单独考查的题型。
3.备考建议:本讲内容备考时候,注意楞次定律和右手定则的理解和区分,熟悉并能应用“三定则一定律”解决电磁感应相关实际问题。
4.命题情境:
①生活实践类:新高考喜欢结合科技应用,比如电磁阻尼摆或磁悬浮演示楞次定律,建议多留意这类情景化题目;
②学习探究类:条形磁铁、金属棒相关情景。
5.常用方法:左手定则、右手定则、楞次定律、安培定则
复习目标:
1.知道电磁感应现象的产生条件并会分析解决实际问题。
2.会根据楞次定律判断感应电流的方向,会应用楞次定律的推论分析问题。
3.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。
通过线圈的磁通量的变化
增大
减小
增大
减小
指针偏转的方向
左
右
右
左
感应电流的磁场方向
向上
向下
向下
向上
楞次定律中“阻碍”的含义
“四步法”判断感应电流方向
内容
例证
阻碍原磁通量变化——“增反减同”
阻碍相对运动——“来拒去留”
使回路面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”
注意:此结论只适用于磁感线单方向穿过回路的情境
阻碍原电流的变化——“增反减同”(即自感现象)
定则或定律
适用的现象
因果关系
安培定则
电流的磁效应——电流、运动电荷产生的磁场
因电生磁
左手定则
(1)安培力——磁场对通电导线的作用力
(2)洛伦兹力——磁场对运动电荷的作用力
因电受力
右手定则
导体做切割磁感线运动产生的电磁感应现象
因动生电
楞次定律
闭合回路磁通量变化产生的电磁感应现象
因磁生电
第39讲 电磁感应现象 楞次定律
目录
TOC \ "1-4" \h \z \u \l "_Tc30329" 01考情解码·命题预警 PAGEREF _Tc30329 \h 2
\l "_Tc21598" 02体系构建·思维可视 PAGEREF _Tc21598 \h 3
\l "_Tc20757" 03核心突破·靶向攻坚 PAGEREF _Tc20757 \h 4
\l "_Tc10220" 考点一 电磁感应现象 PAGEREF _Tc10220 \h 4
\l "_Tc19425" 知识点1 磁通量及其变化 PAGEREF _Tc19425 \h 4
\l "_Tc30792" 知识点2 感应电流产生的条件 PAGEREF _Tc30792 \h 4
\l "_Tc13617" 考向1 磁通量及其变化的计算 PAGEREF _Tc13617 \h 5
\l "_Tc22347" 考向2 感应电流产生的条件 PAGEREF _Tc22347 \h 6
\l "_Tc18666" 考点二 感应电流的方向判断 PAGEREF _Tc18666 \h 8
\l "_Tc1266" 知识点1 楞次定律 PAGEREF _Tc1266 \h 8
\l "_Tc31494" 知识点2 右手定则 PAGEREF _Tc31494 \h 9
\l "_Tc11901" 知识点3 楞次定律的推广应用 PAGEREF _Tc11901 \h 9
\l "_Tc11061" 考向1 楞次定律的理解及应用 PAGEREF _Tc11061 \h 10
\l "_Tc16543" 考向2 应用右手定则判断感应电流的方向 PAGEREF _Tc16543 \h 12
\l "_Tc10972" 考向3 楞次定律推论的应用 PAGEREF _Tc10972 \h 14
\l "_Tc17701" 考点三 三定则一定律的综合应用 PAGEREF _Tc17701 \h 16
\l "_Tc8705" 知识点1 “三定则、一定律”的比较 PAGEREF _Tc8705 \h 16
\l "_Tc9273" 知识点2 “三定则、一定律”的联系 PAGEREF _Tc9273 \h 16
\l "_Tc16217" 考向 楞次定律、安培定则及左手定则的综合应用 PAGEREF _Tc16217 \h 17
\l "_Tc10595" 04真题溯源·考向感知 PAGEREF _Tc10595 \h 18
考点一 电磁感应现象
\l "_Tc25045" 知识点1 磁通量及其变化
1.磁通量的计算
(1)公式:Φ=BS。
适用条件:①匀强磁场;②磁场与平面垂直。
(2)若磁场与平面不垂直,应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积,Φ=BScs θ。式中Scs θ即为平面S在垂直于磁场方向上的投影面积,也称为“有效面积”(如图所示)。
2.判断磁通量是否变化的方法
(1)根据公式Φ=BS sin θ(θ为B与S间的夹角)判断。
(2)根据穿过平面的磁感线的条数是否变化判断。
\l "_Tc25045" 知识点2 感应电流产生的条件
1.电磁感应现象
当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时,闭合导体回路中有感应电流产生的现象。
2.产生感应电流的条件
(1)闭合导体回路;(2)磁通量发生变化。
3.判断感应电流有无的方法
得分速记:磁通量大小及其变化分析
(1)定量计算:通过公式Φ=BS来定量计算,计算磁通量时应注意的问题:
①明确磁场是否为匀强磁场,知道磁感应强度的大小。
②平面的面积S应为磁感线通过的有效面积。当平面与磁场方向不垂直时,应明确所研究的平面与磁感应强度方向的夹角,准确求出有效面积。
③穿过线圈的磁通量及其变化与线圈匝数无关,即磁通量的大小不受线圈匝数的影响。
(2)定性判断:磁通量是指穿过线圈面积的磁感线的“净条数”,当有不同方向的磁场同时穿过该面积时,此时的磁通量为各磁场穿过该面积磁通量的代数和。
\l "_Tc17630" 考向1 磁通量及其变化的计算
例1 (2023·福建泉州·二模)如图,边长为的正方形金属线框内,有一个磁感应强度大小为、方向垂直于纸面向里的圆形匀强磁场,其区域半径为,则穿过线框的磁通量大小为 ;若该区域内的磁感应强度逐渐增大,则金属线框中的感应电流方向为 (填“顺时针”或“逆时针”)。
【答案】 逆时针
【详解】[1][2]穿过线框的磁通量大小为
根据楞次定律,若该区域内的磁感应强度逐渐增大,则金属线框中的感应电流方向为逆时针。
【变式训练1·变载体】如图所示,线圈平面与水平方向夹角,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
B.若线圈以cd为轴逆时针转过,通过线圈的磁通量为BS
C.若线圈以cd为轴顺时针转过,通过线圈的磁通量为BS
D.若线圈以cd为轴顺时针转过,通过线圈磁通量的变化量为
【答案】B
【详解】A.通过线圈的磁通量为故A错误:
B.若线圈以cd为轴逆时针转过,线圈平面与磁场垂直,所以通过线圈的磁通量为故B正确;
C.若线圈以cd为轴顺时针转过,线圈平面与磁场平行,通过线圈的磁通量为故C错误;
D.若线圈以cd为轴顺时针转过,线圈平面与磁场垂直,通过线圈的磁通量为
所以通过线圈磁通量的变化量为故D错误。故选B。
\l "_Tc16322" 考向2 感应电流产生的条件
例2 (2025·福建·模拟预测)闭合矩形线圈位于通电长直导线附近,如图所示,线圈与导线在同一平面内,线圈的两个边与导线平行,以下哪种情形,线圈中没有感应电流( )
A.在这个平面内,若线圈水平向右远离导线运动
B.在这个平面内,若线圈水平向左靠近导线运动
C.在这个平面内,若线圈平行导线沿电流方向运动
D.线圈以边为轴转动
【答案】C
【详解】A.在这个平面内,若线圈水平向右远离导线运动,穿过线圈的磁通量减小,线圈中有感应电流,故A错误;
B.在这个平面内,若线圈水平向左靠近导线运动,穿过线圈的磁通量增大,线圈中有感应电流,故B错误;
C.在这个平面内,若线圈平行导线沿电流方向运动,穿过线圈的磁通量保持不变,线圈中没有感应电流,故C正确;
D.线圈以边为轴转动,穿过线圈的磁通量发生变化,线圈中有感应电流,故D错误。
故选C。
【变式训练·变考法】(2024高三·福建龙岩)某小组探究“影响感应电流方向的因素”。
(1)如图甲所示,小组成员用试触的方法确定电流方向与电流计指针偏转方向的关系。实验表明,如果电流从正接线柱流入,指针将向右偏转,反之向左偏转。
(2)如图乙所示,小组成员研究了磁体N、S极沿不同方向运动时所产生的感应电流的方向及感应电流的磁场方向,实验记录如下:
磁体磁场的方向向下向下向上向上
下列判断中正确的是 ;
A.感应电流的磁场方向和磁体的磁场方向一定相反
B.感应电流的磁场方向和磁体的磁场方向一定相同
C.磁通量增大时,感应电流的磁场方向和磁体的磁场方向一定相反
D.磁通量减小时,感应电流的磁场方向和磁体的磁场方向一定相反
(3)根据以上实验探究过程,可以得到结论:影响感应电流方向的因素有 ;
A.原磁场的方向 B.磁通量的变化情况 C.线圈的匝数 D.线圈的绕线情况
(4)某螺线管线圈绕线标识模糊,现通过如图丙所示的实验确认其绕线方向。当磁铁N极向下插入线圈时,电流表指针向右偏,则该螺线管线圈的绕线方向是图丁中的 (选填“a”或“b”)。
【答案】 C AB/BA b
【详解】(2)[1]由表中实验信息可知,在实验中,当穿过线圈的磁通量减小,感应电流磁场方向与原磁场方向相同,由此可知:穿过闭合回路的磁通量减小时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同;当穿过线圈的磁通量增加,感应电流磁场方向与原磁场方向相反,由此可知:穿过闭合回路的磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反。
故选C。
(3)[2]根据以上实验探究过程,可以得到结论:影响感应电流方向的因素有原磁场的方向、磁通量的变化情况。
故选AB。
(4)[3]已测得电流表指针向右偏时,电流是由正接线柱流入,当磁铁N极插入螺线管时,根据楞次定律,感应电流的磁场阻碍磁通量的增加,螺线管上端应为N极,下端为S极,又电流表指针向右偏,可知电流方向是由负电流表接线柱流出至螺线管上端接线柱,由安培定则可判断螺线管的绕线方向如b图所示。
考点二 感应电流的方向判断
知识点1 楞次定律
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磁通量的变化。
(2)适用范围:一切电磁感应现象。
(3)“阻碍”的含义及步骤
知识点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垂直,并且都与手掌在同一个平面内;让磁感线从掌心进入,并使拇指指向导线运动的方向,这时四指所指的方向就是感应电流的方向。
(2)适用情况:判断导线切割磁感线产生的感应电流方向。
特别提醒:右手定则应用“三注意”:
①磁感线必须垂直穿入掌心。
②拇指指向导体运动的方向。
③四指所指的方向为感应电流方向。
知识点3 楞次定律的推广应用
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。具体表现常见如下几种形式:
考向1 楞次定律的理解及应用
例1 (2024·江苏·高考真题)如图所示,、为正方形金属线圈,线圈从图示位置匀速向右拉出匀强磁场的过程中,、中产生的感应电流方向分别为( )
A.顺时针、顺时针B.逆时针、逆时针
C.顺时针、逆时针D.逆时针,顺时针
【答案】A
【详解】线圈a从磁场中向右匀速拉出磁场的过程中穿过a线圈的磁通量在减小,则根据楞次定律可知a线圈的电流为顺时针,由于线圈a从磁场中匀速拉出,则a中产生的电流为恒定电流,则线圈a靠近线圈b的过程中线圈b的磁通量在向外增大,同理可得线圈b产生的电流为顺时针。
故选A。
【变式训练1·变载体】(2024·福建漳州·一模)电磁俘能器可在汽车发动机振动时利用电磁感应发电实现能量回收,结构如图甲所示。两对永磁铁可随发动机一起上下振动,每对永磁铁间有水平方向的匀强磁场,正方形闭合线圈竖直固定在减震装置上。永磁铁振动时磁场分界线不会离开线圈,某时刻磁场分界线刚好位于线圈正中央,如图乙所示。则从该时刻起( )
A.永磁铁振动时穿过线圈的磁通量不变
B.永磁铁振动越快,线圈中感应电动势越小
C.永磁铁振动时,受到线圈的阻力方向不变
D.永磁铁向上振动时,线圈中感应电流的方向为逆时针
【答案】D
【详解】A.永磁铁振动时,由于处于上下两个磁场的面积发生变化,所以穿过线圈的磁通量发生变化,故A错误;
B.永磁铁振动越快,则磁通量变化越快,根据法拉第电磁感应定律可知,线圈中的感应电动势越大,故B错误;
C.永磁铁向上振动时,受到线圈的阻力方向向下;永磁铁向下振动时,受到线圈的阻力方向向上;故C错误;
D.永磁铁向上振动时,即线圈相对于磁场向下运动,由图乙可知,穿过线圈的磁通量向里增加,根据安培定则可知线圈中感应电流的方向为逆时针方向,故D正确。
故选D。
【变式训练2·变考法】(2023·福建福州·三模)如图甲所示,一闭合金属圆环固定在水平面上,虚线ab右侧空间存在均匀分布的竖直磁场,其磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示(取磁感应强度方向竖直向上为正),则( )
A.0 ~ 1s内感应电流方向沿bca方向
B.3 ~ 4s内感应电流方向沿bca方向
C.2s末圆环受到的安培力最大
D.3s末圆环受到的安培力为零
【答案】D
【详解】A.由于取磁感应强度方向竖直向上为正,则0 ~ 1s内磁感应强度在正方向增大,根据楞次定律可知,感应电流方向沿acb方向,A错误;
B.由于取磁感应强度方向竖直向上为正,则3 ~ 4s内磁感应强度在负方向减小,根据楞次定律可知,感应电流方向沿acb方向,B错误;
C.由题图知,2s末磁感应强度为0,则圆环受到的安培力为零,C错误;
D.由题图知,3s末磁感应强度的变化率为0,则圆环的感应电流为零,故圆环受到的安培力为零,D正确。
故选D。
考向2 应用右手定则判断感应电流的方向
例2(2023·福建厦门·二模)如图所示,足够长的圆柱形永磁体竖直放置,其周围存在辐向磁场.一个圆形金属线圈与磁体中心同轴,线圈由静止释放后经过时间t速度达到最大值v,此过程中线圈平面始终保持水平,已知金属线圈的匝数为N、质量为m、直径为d、总电阻为R,金属线圈下落过程中所经过磁场的磁感应强度大小均为B,重力加速度大小为g,不计空气阻力,则( )
A.从上往下看,线圈中感应电流沿顺时针方向
B.线圈达到最大速度之前做匀加速直线运动
C.线圈下落速度为v时的热功率为
D.t时间内通过线圈横截面的电荷量为
【答案】AD
【详解】A.线圈的每一部分都在切割磁感线,根据右手定则可知从上往下看,线圈中感应电流沿顺时针方向,A正确;
B.线圈达到最大速度之前,随着速度增大,电流增大,所受向上的安培力增大,根据牛顿第二定律可知加速度逐渐减小,B错误;
C.环下落速度为v时,安培力与重力平衡,热功率等于克服安培力做功功率,则有
C错误;
D.t时间内,根据动量定理
其中
联立得
解得
D正确。
故选AD。
【变式训练1】(2024·福建龙岩·三模)如图所示,在竖直向下的匀强磁场B中,将一根水平放置的金属棒ab以某一水平速度抛出,金属棒在运动过程中始终保持水平且未离开磁场区域,不计空气阻力,下列关于金属棒在运动过程中的说法正确的是( )
A.机械能保持不变
B.感应电动势越来越大
C.a点电势比b点电势高
D.所受重力的功率保持不变
【答案】A
【详解】A.金属棒做平抛运动中,只有重力做功,因此机械能保持不变,A正确;
B.金属棒做平抛运动中,水平方向的分速度不变,因而金属棒在垂直切割磁感线的速度不变,由电磁感应定律公式可得
可知,金属棒产生的感应电动势大小保持不变,B错误;
C.由右手定则可知,金属棒ab切割磁感线产生感应电动势,相当于电源,因此b点电势高,即a点电势比b点电势低,C错误;
D.金属棒做平抛运动中,速度逐渐增大,由功率公式可得
可知所受重力的功率逐渐增大,D错误。
故选A。
【变式训练2·变载体】(2024·广东·模拟预测)法拉第圆盘发电机的示意图如图所示。半径为的铜圆盘安装在竖直的铜轴上,两铜片分别与圆盘的边缘和铜轴接触,磁感应强度为,方向如图所示,下列说法正确的是( )
A.若从上往下看,圆盘顺时针转动,则圆盘中心电势比边缘要低
B.若从上往下看,圆盘顺时针转动,则电流沿到的方向流动
C.若圆盘转动的角速度为,铜盘转动产生的感应电动势大小为
D.若圆盘转动的方向不变,角速度大小发生变化,则电流方向可能发生变化
【答案】C
【详解】AB.若从上往下看,圆盘顺时针转动,根据右手定则可知,电流方向由p指向圆盘中心,则圆盘中心电势比边缘高,电流沿向流动,圆盘中心电势比边缘要高,故AB错误;
C.若圆盘转动的角速度为,铜盘转动产生的感应电动势大小为
故C正确;
D.若圆盘转动的方向不变,角速度大小发生变化,则电流的大小发生变化,电流方向不发生变化,故D错误。
故选C。
考向3 楞次定律推论的应用
例3(2023·福建龙岩·三模)据称,中国第三艘航空母舰正在建造当中,新航母很可能将配备电磁弹射系统,允许更大、更重的飞机携带更多的武器,执行更远距离的任务。一种电磁弹射系统原理可简化为如图所示,当固定螺线管线圈突然通过直流电流时,线圈左侧的金属环被弹射出去。下列说法正确的是( )
A.若将电池正负极对调后,金属环不能被弹射出去
B.若将金属环置于线圈的右侧,金属环不能被弹射出去
C.合上开关S的瞬间,从左侧看环中产生沿逆时针方向的感应电流
D.合上开关S的瞬间,金属环有扩大的趋势
【答案】C
【详解】A.若将电池正负极对调后,螺线管的电流增大时,金属环的磁通量增大,根据楞次定律,金属环将产生与螺线管反方向的电流,根据左手定则,金属环仍然能被弹射出去,A错误;
B.无论将金属环置于线圈的右侧还是左侧,只要金属环的磁通量增大,金属环都能被弹射出去,B错误;
C.合上开关S的瞬间,金属环的磁通量增大,根据楞次定律,从左侧看环中产生沿逆时针方向的感应电流,C正确;
D.合上开关S的瞬间,金属环的磁通量增大,根据增缩减扩规律,金属环有收缩的趋势,D错误。
故选C。
【变式训练1·变情境】某工厂的水平传送带安装了电磁阻尼系统以实现紧急制动。当传送带突然停止时,传送带上的金属物品因惯性继续向前滑动并最终滑出磁场方向竖直向下的匀强磁场区域,在滑出匀强磁场区域的过程中,金属物品中产生的感应电流方向是(从上向下看)( )
A.顺时针方向B.逆时针方向
C.无感应电流D.先顺时针方向后逆时针方向
【答案】A
【详解】金属物品因惯性继续向前滑动并最终滑出磁场方向竖直向下的匀强磁场区域,金属物品内的磁通量减少,由楞次定律可以判断产生的感应电流方向为顺时针方向。
故选A。
【变式训练2·变情境】(2025·北京·高考真题)绝缘的轻质弹簧上端固定,下端悬挂一个磁铁。将磁铁从弹簧原长位置由静止释放,磁铁开始振动,由于空气阻力的影响,振动最终停止。现将一个闭合铜线圈固定在磁铁正下方的桌面上(如图所示),仍将磁铁从弹簧原长位置由静止释放,振动最终也停止。则( )
A.有无线圈,磁铁经过相同的时间停止运动
B.磁铁靠近线圈时,线圈有扩张趋势
C.磁铁离线圈最近时,线圈受到的安培力最大
D.有无线圈,磁铁和弹簧组成的系统损失的机械能相同
【答案】D
【详解】A.有线圈时,磁铁受到电磁阻尼的作用,振动更快停止,故A错误;
B.根据楞次定律,磁铁靠近线圈时,线圈的磁通量增大,此时线圈有缩小的趋势,故B错误;
C.磁铁离线圈最近时,此时磁铁与线圈的相对速度为零,感应电动势为零,感应电流为零,线圈受到的安培力为零,故C错误;
D.分析可知有无线圈时,根据平衡条件最后磁铁静止后弹簧的伸长量相同,由于磁铁和弹簧组成的系统损失的机械能为磁铁减小的重力势能减去此时弹簧的弹性势能,故系统损失的机械能相同,故D正确。
故选D。
考点三 三定则一定律的综合应用
知识点1 “三定则、一定律”的比较
知识点2 “三定则、一定律”的联系
(1)应用楞次定律时,一般要用到安培定则。
(2)判断感应电流所受安培力方向的“两法”:
①先用右手定则确定电流的方向,再用左手定则确定安培力的方向;
②直接应用楞次定律的推论确定——“来拒去留”“增斥减吸”等。
得分速记:在二次感应现象中,“程序法”和“逆向推理法”的选择:
(1)如果要判断二次感应后的现象或结果,选择程序法。
(2)如果已知二次感应后的结果,要判断导体棒的运动情况或磁场的变化,需选择逆向推理法。
考向 楞次定律、安培定则及左手定则的综合应用
例1 (2024·福建·模拟)如图,C、D是两条竖直且足够长的固定导轨(电阻不计),导轨间存在垂直纸面向里的匀强磁场,EF是一个固定螺线管,C、D的输出端a、b分别连接EF的输入端c、d,P是在EF的正下方水平放置在地面上的铝圆环。现对金属棒AB施加一竖直向上的力使金属棒由静止开始向上做匀加速运动,在运动过程中棒始终与C、D导轨良好接触,可认为通电螺线管在圆环中产生的磁感应强度与通过螺线管的电流成正比,则( )
A.金属棒中的感应电流方向由A到BB.P环有收缩的趋势
C.P环对地面的压力逐渐减小D.P环中感应电流逐渐变大
【答案】B
【详解】A.根据右手定则,流过金属棒中的感应电流方向由B到A,A错误;
BCD.由于AB匀加速运动,产生的感应电动势
越来越大,回路中的电流
越来越大,穿过P的磁通量与电流成正比,越来越大,根据楞次定律推论,P环有收缩的趋势;根据法拉第电磁感应定律,P环中产生恒定的感应电流;根据楞次定律,P环与固定螺线管产生的磁场方向相反, P环(等价于磁铁,磁性不变)与固定螺线管(等价于磁铁,磁性变强)同名磁极相对,相互排斥,因此P环对地面的压力增大;因此B正确,CD错误。
故选B。
【变式训练1】(2024·福建漳州·模拟)一轻质弹簧一端固定在天花板上,另一端连接一条形磁铁静止,磁铁的中点位置为A。一圆环形导体轴线与磁铁的轴线重合,从图示位置由静止释放圆环,圆环下落至磁铁底端的过程中,以下说法正确的是( )
A.圆环中一直有感应电流B.圆环下落至A点前,弹簧弹力大于磁铁重力
C.圆环到达A点时,速度最大D.圆环机械能减少
【答案】BD
【详解】AC.导体切割磁感线运动时,产生感应电动势,当圆环运动至与A点等高的位置时,速度方向与磁场方向平行,此时没有感应电动势,圆环加速度最大,为g,此时速度向下加速度向下因此还能向下加速速度不是最大,AC错误;
B.圆环到达位置A之前,由楞次定律可知,圆环受到阻碍下落的磁场力,根据牛顿第三定律知,磁铁受到圆环施加的向下的磁场力,条形磁铁向下运动,弹簧形变增大,弹力大于磁铁重力,B正确;
D.由于圆环下落过程中,向上的磁场力对圆环做负功,所以机械能减少,D正确。
故选BD。
【变式训练2】如图所示电路,两个通电螺线管中间,有一个可以绕垂直于纸面的转轴转动的闭合的矩形金属线框(图中为主视图)。闭合开关,线框初始时静止于图示位置,当滑动变阻器的滑片P向右滑动时,下列说法正确的是( )
A.螺线管的右侧为N极
B.通电螺线管产生的磁场将变弱
C.中间的矩形线框将逆时针转动
D.从右向左看,线框中的感应电流方向为逆时针方向
【答案】D
【详解】A.根据安培定则(右手螺旋定则)来判断螺线管的磁极。对于螺线管,电流从电源正极流出,经过螺线管时,用右手握住螺线管,让四指指向电流的方向,则大拇指所指的那一端就是螺线管的N极。所以螺线管的左侧为N极,右侧为S极,故A错误;
B.当滑动变阻器的滑片P向右滑动时,滑动变阻器接入电路的电阻减小,总电阻R减小,电路总电压U不变,根据欧姆定律,可知电路中的电流增大,而通电螺线管的磁场强弱与电流大小有关,电流增大,磁场增强,故B 错误;
C.当滑动变阻器的滑片P向右滑动时,电路中的电流增大,通电螺线管产生的磁场将变强,穿过中间的矩形线框的磁通量将增大,根据楞次定律 “来拒去留” 可知,线框要阻碍这种变化,中间的矩形线框将顺时针转动,故C错误;
D.线框产生的感应磁场方向与原磁场方向相反,为水平向右,根据安培定则判断知,从右向左看,线框中的感应的电流方向为逆时针方向,故D正确。
故选D。
1.(2025·北京·高考真题)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
【详解】A.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;
B.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;
C.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;
D.根据条形磁铁的磁感应特征可知,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 。
2.(2025·陕晋青宁卷·高考真题)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
【详解】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。ACD错误,B正确。
故选B。
考点
要求
考频
2025年
2024年
2023年
(1)楞次定律
(2)右手定则
简单应用
低频
\
\
\
考情分析:
1.命题形式:单选题非选择题
2.命题分析:高考对楞次定律和右手定则的考查形式多以选择题的形式,题目较为简单,同时,这两部分内容会在某些有关电磁感应的综合性的计算题中会有应用,近三年福建高考中没有出现单独考查的题型。
3.备考建议:本讲内容备考时候,注意楞次定律和右手定则的理解和区分,熟悉并能应用“三定则一定律”解决电磁感应相关实际问题。
4.命题情境:
①生活实践类:新高考喜欢结合科技应用,比如电磁阻尼摆或磁悬浮演示楞次定律,建议多留意这类情景化题目;
②学习探究类:条形磁铁、金属棒相关情景。
5.常用方法:左手定则、右手定则、楞次定律、安培定则
复习目标:
1.知道电磁感应现象的产生条件并会分析解决实际问题。
2.会根据楞次定律判断感应电流的方向,会应用楞次定律的推论分析问题。
3.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。
通过线圈的磁通量的变化
增大
减小
增大
减小
指针偏转的方向
左
右
右
左
感应电流的磁场方向
向上
向下
向下
向上
楞次定律中“阻碍”的含义
“四步法”判断感应电流方向
内容
例证
阻碍原磁通量变化——“增反减同”
阻碍相对运动——“来拒去留”
使回路面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”
注意:此结论只适用于磁感线单方向穿过回路的情境
阻碍原电流的变化——“增反减同”(即自感现象)
定则或定律
适用的现象
因果关系
安培定则
电流的磁效应——电流、运动电荷产生的磁场
因电生磁
左手定则
(1)安培力——磁场对通电导线的作用力
(2)洛伦兹力——磁场对运动电荷的作用力
因电受力
右手定则
导体做切割磁感线运动产生的电磁感应现象
因动生电
楞次定律
闭合回路磁通量变化产生的电磁感应现象
因磁生电
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