新高考物理一轮复习考点讲义第12章第66课时　电磁感应现象 实验十四：探究影响感应电流方向的因素（含答案）

这是一份新高考物理一轮复习考点讲义第12章第66课时　电磁感应现象 实验十四：探究影响感应电流方向的因素（含答案），共9页。
实验十四：探究影响感应电流方向的因素
目标要求 1.理解电磁感应现象，会用感应电流产生条件判断有无感应电流产生。2.通过实验理解感应电流方向的判断方法，会用楞次定律及推论判断感应电流方向等问题。3.能综合应用安培定则、左手定则、楞次定律及其推论解决问题。
考点一 电磁感应现象的理解和判断
1.磁通量
(1)公式：Φ＝ ，S为垂直磁场方向的 ，磁通量为 (填“标量”或“矢量”)。
(2)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。
(3)磁通量变化：ΔΦ＝Φ2－Φ1。
2.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 导体回路的 。
(3)电磁感应现象产生 ，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。
1.穿过线圈的磁通量与线圈的匝数有关。( )
2.只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，回路中就有感应电流产生。( )
例1 (2025·山东菏泽市期中)在如图所示的闭合铁芯上绕有一组线圈，与滑动变阻器、电源构成闭合电路，a、b、c为三个闭合金属圆环，假定线圈产生的磁场全部集中在铁芯内，则当滑动变阻器的滑片向右滑动时，下列说法正确的是( )
A.穿过a、b两个环的磁通量始终相同
B.穿过b环的磁通量始终是c环的一半
C.a、c两个环中都有感应电流
D.b、c两个环中都有感应电流
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，通过将条形磁体插入或拔出线圈来改变穿过螺线管的磁通量，根据电流表指针的偏转方向判断感应电流的方向。
2.实验器材
电流表、条形磁体、螺线管、电池、开关、导线、滑动变阻器等。
3.实验现象
4.实验结论
当穿过线圈的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场的方向 ；当穿过线圈的磁通量减小时，感应电流的磁场与原磁场的方向 。
如何从指针的偏转情况来判断回路中的电流方向？
例2 1834年，物理学家楞次在分析了许多实验事实后，总结得到电磁学中一重要的定律——楞次定律，某兴趣小组为了探究该定律做了以下物理实验：
(1)“探究影响感应电流方向的因素”的实验装置中滑动变阻器采用限流接法，请用笔画线代替导线将图甲中的实物电路补充完整。
(2)图甲实验电路连接后，将A插入B中，开关闭合瞬间，发现电流计指针向左偏转；开关处于闭合状态并稳定后，电流计指针 (选填“偏转”或“不偏转”)；滑动变阻器滑片P向右快速移动时，电流计指针 偏转(选填“向左”“向右”或“不”)。
(3)为了进一步研究，该小组又做了如图乙实验，磁体从靠近线圈上方由静止下落。在磁体穿过整个线圈的过程中，传感器显示电流i随时间t的图像如图丙所示，由图可得到的结论是 。
A.感应电流方向与线圈中的磁通量增减有关
B.感应电流方向与磁铁下落速度的大小有关
C.感应电流大小与线圈中磁通量的变化快慢有关
考点三 楞次定律及推论的应用
1.楞次定律
(1)内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要 引起感应电流的 的变化。
(2)适用范围：一切电磁感应现象。
2.楞次定律中“阻碍”的含义：
举例说明为什么说楞次定律体现了能量守恒定律？
3.右手定则
(1)内容：如图，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 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。
(2)适用情况：导线 产生感应电流。
1.感应电流的磁场总是与原磁场相反。( )
2.感应电流的磁场总是阻止引起感应电流的磁通量的变化。( )
3.楞次定律与右手定则都可以判断感应电流方向，二者没有什么区别。( )
1.甲图中条形磁体插入线圈时，乙图中条形磁体向上远离线圈时，分别画出穿过线圈的原磁场方向、感应电流磁场方向及线圈中感应电流方向，总结得出结论： ，简称： 。
2.画出图甲线圈(实线为外侧)中感应电流方向及等效小磁体的N、S极，线圈和磁体之间是 力。
画出图乙线圈(实线为外侧)中感应电流方向及等效小磁体的N、S极，线圈和磁体之间是 力。
总结得出结论： ，简称： 。
3.(1)在图中画出直导线中电流增大时，线圈abcd中感应电流方向，以及线圈各边受到的安培力方向，线圈会有 的趋势，结论简称： 。
(2)如图，线圈A中电流增大时，线圈B有 的趋势。
4.如图，当开关S闭合时，左环向 摆动、右环向 摆动， (选填“远离”或“靠近”)通电线圈，结论简称： 。
5.以上现象“殊途同归”，实际上都是以 。
例3 (多选)(2024·山东淄博市期中)某同学设想的减小电梯坠落时造成伤害的一种应急安全装置如图所示，在电梯轿厢底部安装永久强磁铁，磁铁N极朝上，电梯井道内壁上铺设若干金属线圈，线圈在电梯轿厢坠落时能自动闭合，从而减小对箱内人员的伤害。当电梯轿厢坠落到图示位置时，下列说法正确的是( )
A.从上往下看，金属线圈A中的感应电流沿逆时针方向
B.从上往下看，金属线圈B中的感应电流沿逆时针方向
C.金属线圈B对电梯轿厢下落有阻碍作用，A没有阻碍作用
D.金属线圈B有收缩的趋势，A有扩张的趋势
例4 (多选)(2024·山东烟台市开学考)如图所示，固定的水平长直导线中通有电流I，矩形线框与导线在同一竖直平面内，且一边与导线平行。线框由静止从图示位置释放，在下落过程中( )
A.穿过线框的磁通量始终为零
B.线框中感应电流方向沿顺时针
C.线框所受安培力的合力不变
D.线框的机械能逐渐减小
例5 (2024·江苏卷·10)如图所示，在绝缘的水平面上，有闭合的两个线圈a、b，线圈a处在匀强磁场中，现将线圈a从磁场中匀速拉出，线圈a、b中产生的感应电流方向分别是( )
A.顺时针，顺时针B.顺时针，逆时针
C.逆时针，顺时针D.逆时针，逆时针
考点四 “三定则、一定律”的应用
“三个定则”、“一个定律”的比较
例6 (多选)(2025·山东淄博市检测)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
答案精析
考点一
1.(1)BS 投影面积 标量
(2)磁感线
2.(1)磁通量 (2)闭合 磁通量发生变化 (3)感应电动势 感应电动势
判断正误
1.× 2.√
例1 A [线圈产生的磁场全部集中在铁芯内，所以穿过a、b两个环的磁通量始终相同，故A正确；根据安培定则判断可知，穿过a的磁感线方向向左，穿过b的磁感线方向向上，当滑动变阻器的滑片向右滑动时，线圈中电流将发生改变，产生的磁场随之改变，穿过a、b两环的磁通量会发生改变，故a、b两环中都会产生感应电流；而向左和向右穿过c环的磁感线条数相等，完全抵消，总的磁通量为零，不发生变化，故c环中没有感应电流产生，故B、C、D错误。]
考点二
4.相反 相同
讨论交流 实验前应先查明电流的流向与电流表指针偏转方向之间的关系：把一节干电池、滑动变阻器、开关S与电流表串联，开关S采用瞬间接触，记录指针偏转方向与电流方向的关系。
例2 (1)见解析图 (2)不偏转 向右 (3)AC
解析 (1)实物电路如图
或
(2)开关处于闭合状态并稳定后，线圈A中电流大小不变，磁感应强度不变，不产生感应电流，电流计指针不偏转。
由题意知，开关闭合瞬间，A中电流增大，B中磁通量变大，电流计指针向左偏转，故滑动变阻器滑片P向右快速移动时，电路中总阻值变大，线圈A中电流减小，电流计指针向右偏转。
(3)由题图丙可知，磁体从上方进入时电流为正，从下方出时电流为负，所以感应电流方向与线圈中的磁通量增减有关，故A正确；由题图丙可知，感应电流方向与磁铁下落速度的大小无关，故B错误；由题图丙可知，在下落过程中速度变大，出线圈时速度大于进入时的速度，磁通量的变化率变大，感应电流也变大，所以感应电流大小与线圈中磁通量的变化快慢有关，故C正确。
考点三
1.(1)阻碍 磁通量
讨论交流 以导体棒切割磁感线为例，回路中产生电流，有电能产生，导体棒受到安培力，阻碍导体棒的运动，使其动能减小，体现了能量守恒。
3.(1)磁感线 导线运动 感应电流 (2)切割磁感线
判断正误
1.× 2.× 3.×
讨论交流
1.如图所示
当磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场方向相反；当磁通量减小时，感应电流的磁场与原磁场方向相同 增反减同
2.如图所示 斥 引
当磁体和线圈相互靠近时，则两者之间相互排斥；当磁体和线圈相互远离时，则两者之间相互吸引 来拒去留
3.(1)
收缩 增缩减扩
(2)扩张
4.左 右 远离 增离减靠
5.不同方式阻碍磁通量的变化
例3 AD [当电梯坠落至题图位置时，金属线圈A中向上的磁场减弱，感应电流的方向从上往下看是逆时针方向，B中向上的磁场增强，感应电流的方向从上往下看是顺时针方向，故B错误，A正确；结合A、B的分析可知，当电梯坠落至题图位置时，金属线圈A、B都在阻碍电梯下落，故C错误；金属线圈A中向上的磁场减弱，B中向上的磁场增强，根据楞次定律可知，线圈B有收缩的趋势，A有扩张的趋势，故D正确。]
例4 BD [距离导线越远，磁场越弱，可知线框静止释放，通过线框的磁通量逐渐减小，且穿过线框的磁通量不为零，故A错误；根据右手螺旋定则可知，导线下方的磁场方向垂直纸面向里，随着线框下落，通过线框的磁通量减小，根据楞次定律可知，感应电流的方向为顺时针，故B正确；根据左手定则，线框上边所受的安培力方向向上，下边所受的安培力方向向下，由于下边的磁场比上边弱，故下边所受的安培力小于上边所受的安培力，又线框左右两边所受安培力大小相等方向相反，因此线框所受安培力的合力向上，且逐渐减小，故C错误；由于安培力做负功，线框的机械能逐渐减小，故D正确。]
例5 A [将线圈a从磁场中匀速拉出的过程中，穿过a线圈的磁通量在减小，根据楞次定律可知a线圈中的电流方向为顺时针，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，线圈a靠近线圈b的过程中通过线圈b的磁通量在向外增大，同理可得线圈b中产生的电流方向为顺时针。故选A。]
考点四
例6 BC [MN向右运动，说明MN受到向右的安培力，因为MN处的磁场垂直纸面向里MN中的感应电流方向为M→NL1中感应电流的磁场方向向上L2中磁场方向向上减弱L2中磁场方向向下增强。若L2中磁场方向向上减弱PQ中电流方向为Q→P且减小向右减速运动；若L2中磁场方向向下增强PQ中电流方向为P→Q且增大向左加速运动，故选B、C。]
考
情
分
析
生活实践类
电磁炉、电子秤、电磁卡、电磁焊接技术、磁电式速度传感器、真空管道超高速列车、磁悬浮列车、电磁轨道炮、电磁驱动、电磁阻尼等各种实际应用模型
学习探究类
杆轨模型问题，电磁感应与动力学、能量、动量结合问题，电磁感应的图像问题
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