PAGE3-第1節電磁感應現象楞次定律學問點一|磁通量電磁感應現象1．磁通量(1)概念：在磁感應強度為B的勻強磁場中，與磁場方向垂直的平面的面積S和B的乘積。(2)公式：Φ＝B·S。適用條件：(1)勻強磁場；(2)S為垂直磁場的有效面積。(3)單位：1Wb＝1T·m2。(4)矢標性：磁通量的正、負號不表示方向，磁通量是標量。2．電磁感應現象當穿過閉合電路的磁通量發生變更時，閉合電路中有感應電流產生的現象。3．產生感應電流的條件(1)條件：①電路閉合；②磁通量發生變更。(2)特例：閉合電路的一部分導體在磁場內做切割磁感線運動。4．電磁感應現象的實質磁通量發生變更時，電路中產生感應電動勢，假如電路閉合，則有感應電流；假如電路不閉合，則只有感應電動勢，而無感應電流。eq\o([推斷正誤])(1)穿過閉合電路的磁通量發生變更，電路中不肯定有感應電流產生。(×)(2)線框不閉合時，即使穿過線框的磁通量發生變更，線框中也沒有感應電流產生。 (√)(3)當導體切割磁感線時，肯定產生感應電動勢。 (√)eq考法1對磁通量的理解1．如圖所示，兩個同心圓形線圈a、b在同一平面內，其半徑大小關系為ra>rb，條形磁鐵穿過圓心并與圓面垂直，則穿過兩線圈的磁通量Φa、Φb間的大小關系為()A．Φa>Φb B．Φa＝ΦbC．Φa<Φb D．條件不足，無法推斷C[條形磁鐵內部的磁感線全部穿過a、b兩個線圈，而外部磁感線穿過線圈a的比穿過線圈b的要多，線圈a中磁感線條數的代數和要小，故選項C正確。]2.磁通量是探討電磁感應現象的重要物理量，如圖所示，通有恒定電流的導線MN與閉合線框共面，第一次將線框由位置1平移到位置2，其次次將線框繞cd邊翻轉到位置2，設先后兩次通過線框的磁通量變更分別為ΔΦ1和ΔΦ2，則()A．ΔΦ1>ΔΦ2 B．ΔΦ1＝ΔΦ2C．ΔΦ1<ΔΦ2 D．無法確定C[設閉合線框在位置1時的磁通量為Φ1，在位置2時的磁通量為Φ2，直線電流產生的磁場在位置1處比在位置2處要強，故Φ1>Φ2。將閉合線框從位置1平移到位置2，磁感線是從閉合線框的同一面穿過的，所以ΔΦ1＝|Φ2－Φ1|＝Φ1－Φ2；將閉合線框從位置1繞cd邊翻轉到位置2，磁感線分別從閉合線框的正反兩面穿過，所以ΔΦ2＝|(－Φ2)－Φ1|＝Φ1＋Φ2(以原來穿過的方向為正方向，則后來從另一面穿過的方向為負方向)。故正確選項為C。][考法指導]磁通量雖然是標量，但有正、負。上題中閉合線框由位置1平移到位置2和繞cd邊翻轉到位置2時，在位置2的磁通量大小相等，但磁感線穿入的方向相反。eq考法2電磁感應現象的推斷3．在法拉第時代，下列驗證“由磁產生電”設想的試驗中，能視察到感應電流的是()A．將繞在磁鐵上的線圈與電流表組成一閉合回路，然后視察電流表的變更B．在一通電線圈旁放置一連有電流表的閉合線圈，然后視察電流表的變更C．將一房間內的線圈兩端與相鄰房間的電流表連接，往線圈中插入條形磁鐵后，再到相鄰房間去視察電流表的變更D．繞在同一鐵環上的兩個線圈，分別接電源和電流表，在給線圈通電或斷電的瞬間，視察電流表的變更D[產生感應電流必需滿意的條件：①電路閉合；②穿過閉合電路的磁通量要發生變更。選項A、B電路閉合，但磁通量不變，不能產生感應電流，故選項A、B不能視察到電流表的變更；選項C滿意產生感應電流的條件，也能產生感應電流，但是等我們從一個房間到另一個房間后，電流表中已沒有電流，故選項C也不能視察到電流表的變更；選項D滿意產生感應電流的條件，能產生感應電流，可以視察到電流表的變更，所以選D。]4．如圖所示，矩形閉合線圈abcd豎直放置，OO′是它的對稱軸，通電直導線AB與OO′平行，且AB、OO′所在平面與線圈平面垂直，如要在線圈中形成方向為abcda的感應電流，可行的做法是()A．AB中電流I漸漸增大B．AB中電流I先增大后減小C．AB正對OO′，漸漸靠近線圈D．線圈繞OO′軸逆時針轉動90°(俯視)D[由于通電直導線AB與OO′平行，且AB、OO′所在平面與線圈平面垂直。AB中無論電流如何變更，或AB正對OO′靠近線圈或遠離線圈，線圈中磁通量均為零，不能在線圈中產生感應電流，選項A、B、C錯誤；線圈繞OO′軸逆時針轉動90°(俯視)，由楞次定律可知，在線圈中形成方向為abcda的感應電流，選項D正確。][考法指導]推斷能否產生電磁感應現象，關鍵是看回路的磁通量是否發生了變更。磁通量的變更量ΔΦ＝Φ2－Φ1，主要有下列三種形式：1S、θ不變，B變更，這時ΔΦ＝ΔB·Ssinθ；2B、θ不變，S變更，這時ΔΦ＝ΔS·Bsinθ；3B、S不變，θ變更，這時ΔΦ＝BSsinθ2－sinθ1。學問點二|感應電流方向的推斷1．楞次定律(1)內容：感應電流具有這樣的方向，即感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變更。(2)適用范圍：一切電磁感應現象。2．右手定則(1)運用方法①讓磁感線穿入右手手心；②使大拇指指向導體運動的方向；③則其余四指指向感應電流的方向。(2)適用狀況：部分導體切割磁感線的狀況。eq\o([推斷正誤])(1)感應電流的磁場總是與原磁場方向相反。 (×)(2)楞次定律和右手定則都可以推斷感應電流的方向，二者沒什么區分。 (×)(3)感應電流的磁場肯定阻擋引起感應電流的磁場的磁通量的變更。 (×)eq考法1楞次定律的理解及應用1．如圖所示，勻稱帶正電的絕緣圓環a與金屬圓環b同心共面放置，當圓環a繞O點在其所在平面內旋轉時，圓環b中產生順時針方向的感應電流，且具有收縮的趨勢，由此可知，圓環a()A．順時針加速旋轉 B．順時針減速旋轉C．逆時針加速旋轉 D．逆時針減速旋轉B[由楞次定律，欲使b中產生順時針方向的電流，則a環內磁場應向里減弱或向外增加，a環的旋轉狀況應當是順時針減速或逆時針加速；由于b環又有收縮的趨勢，說明a環外部磁場向外，內部向里。故選B。]2.(多選)(2024·全國卷Ⅰ)如圖，兩個線圈繞在同一根鐵芯上，其中一線圈通過開關與電源連接，另一線圈與遠處沿南北方向水平放置在紙面內的直導線連接成回路。將一小磁針懸掛在直導線正上方，開關未閉合時小磁針處于靜止狀態。下列說法正確的是()A．開關閉合后的瞬間，小磁針的N極朝垂直紙面對里的方向轉動B．開關閉合并保持一段時間后，小磁針的N極指向垂直紙面對里的方向C．開關閉合并保持一段時間后，小磁針的N極指向垂直紙面對外的方向D．開關閉合并保持一段時間再斷開后的瞬間，小磁針的N極朝垂直紙面對外的方向轉動AD[由電路可知，開關閉合瞬間，右側線圈環繞部分的電流向下，由安培定則可知，鐵芯中產生水平向右的磁場，由楞次定律可知，左側線圈環繞部分產生向上的電流，則直導線中的電流方向由南向北，由安培定則可知，直導線在小磁針所在位置產生垂直紙面對里的磁場，則小磁針的N極朝垂直紙面對里的方向轉動，A正確；開關閉合并保持一段時間后，穿過左側線圈的磁通量不變，則左側線圈中的感應電流為零，直導線不產生磁場，則小磁針靜止不動，B、C錯誤；開關閉合并保持一段時間再斷開后的瞬間，穿過左側線圈向右的磁通量削減，則由楞次定律可知，左側線圈環繞部分產生向下的感應電流，則流過直導線的電流方向由北向南，直導線在小磁針所在處產生垂直紙面對外的磁場，則小磁針的N極朝垂直紙面對外的方向轉動，D正確。][考法指導]楞次定律中“阻礙”的含義eq考法2楞次定律推論的應用3.(增反減同)如圖所示，磁場垂直于紙面，磁感應強度在豎直方向勻稱分布，水平方向非勻稱分布。一銅制圓環用絲線懸掛于O點，將圓環拉至位置a后無初速度釋放，在圓環從a擺向b的過程中()A．感應電流方向先逆時針后順時針再逆時針B．感應電流方向始終是逆時針C．感應電流方向先順時針后逆時針再順時針D．感應電流方向始終是順時針A[在豎直虛線左側，圓環向右擺時磁通量向里增加，由楞次定律可推斷，感應電流產生的磁場方向與原磁場方向相反，由安培定則可知感應電流方向為逆時針方向；擺過豎直虛線時，環中磁通量左減右增相當于方向向外的增大，因此感應電流方向為順時針方向；在豎直虛線右側向右搖擺時，環中磁通量向外減小，感應電流的磁場與原磁場同向，可知感應電流為逆時針方向，因此只有選項A正確。]4．(來拒去留)(2024·重慶模擬)如圖所示，質量為m的銅質小閉合線圈靜置于粗糙水平桌面上。當一個豎直放置的條形磁鐵貼近線圈，沿線圈中線由左至右從線圈正上方等高、勻速經過時，線圈始終保持不動。則關于線圈在此過程中受到的支持力FN和摩擦力Ff的狀況，以下推斷正確的是()A．FN先大于mg，后小于mgB．FN始終大于mgC．Ff先向左，后向右D．線圈中的電流方向始終不變A[當磁鐵靠近線圈時，穿過線圈的磁通量增加，線圈中產生感應電流，線圈受到磁鐵的安培力作用，依據楞次定律可知，線圈受到的安培力斜向右下方，則線圈對桌面的壓力增大，即FN大于mg。線圈相對桌面有向右運動趨勢，受到桌面對左的靜摩擦力。當磁鐵遠離線圈時，穿過線圈的磁通量減小，線圈中產生感應電流，線圈受到磁鐵的安培力作用，依據楞次定律可知，線圈受到的安培力斜向右上方，則線圈對桌面的壓力減小，即FN小于mg。線圈相對桌面有向右運動趨勢，受到桌面對左的靜摩擦力。綜上FN先大于mg，后小于mg，Ff始終向左，故B、C錯誤，選項A正確。當磁鐵靠近線圈時，穿過線圈的磁通量增加，線圈中產生感應電流從上向下看是逆時針方向；當磁鐵遠離線圈時，穿過線圈的磁通量減小，線圈中產生感應電流從上向下看是順時針方向，故D錯誤。]5．(增縮減擴)如圖所示，A為水平放置的膠木圓盤，在其側面勻稱分布著負電荷，在A的正上方用絕緣絲線懸掛一個金屬圓環B，使B的環面水平且與圓盤面平行，其軸線與膠木盤A的軸線OO′重合。現使膠木盤A由靜止起先繞其軸線OO′按箭頭所示方向加速轉動，則()A．金屬環B的面積有擴大的趨勢，絲線受到的拉力增大B．金屬環B的面積有縮小的趨勢，絲線受到的拉力減小C．金屬環B的面積有擴大的趨勢，絲線受到的拉力減小D．金屬環B的面積有縮小的趨勢，絲線受到的拉力增大B[使膠木圓盤A由靜止起先繞其軸線OO′按箭頭所示方向加速轉動，通過金屬環B內的磁通量增大，依據楞次定律，金屬環B的面積有縮小的趨勢，且B有向上升的趨勢，絲線受到的拉力減小，B正確。][考法指導]楞次定律中“阻礙”的含義可以推廣為：感應電流的效果總是阻礙引起感應電流的緣由。列表說明如下：內容例證阻礙原磁通量變更——“增反減同”磁鐵靠近線圈，B感與B原反向阻礙相對運動——“來拒去留”磁鐵靠近線圈時，是斥力磁鐵遠離線圈時，是引力使回路面積有擴大或縮小的趨勢——“增縮減擴”P、Q是光滑固定導軌，a、b是可移動金屬棒，磁鐵下移，面積應減小，a、b靠近B減小時，線圈擴張阻礙原電流的變更——“增反減同”閉合S，B先亮eq考法3右手定則的應用6.如圖所示，MN、GH為光滑的水平平行金屬導軌，ab、cd為跨在導軌上的兩根金屬桿，垂直紙面對外的勻強磁場垂直穿過MN、GH所在的平面，則()A．若固定ab，使cd向右滑動，則abdc回路有電流，電流方向為a→b→d→c→aB．若ab、cd以相同的速度一起向右滑動，則abdc回路有電流，電流方向為a→c→d→b→aC．若ab向左、cd向右同時運動，則abdc回路中的電流為零D．若ab、cd都向右運動，且兩桿速度vcd>vab，則abdc回路有電流，電流方向為a→c→d→b→aD[由右手定則可推斷出A項做法使回路產生順時針方向的電流，故A項錯。若ab、cd同向運動且速度大小相同，ab、cd所圍面積不變，磁通量不變，故不產生感應電流，故B項錯。若ab向左，cd向右，則abdc回路中有順時針方向的電流，故C項錯。若ab、cd都向右運動，且兩桿速度vcd>vab，則ab、cd所圍面積發生變更，磁通量也發生變更，由楞次定律可推斷出，abdc回路中產生順時針方向的電流，故D項對。]7．如圖所示，同一平面內的三條平行導線串有兩個電阻R和r，導體棒PQ與三條導線接觸良好；勻強磁場的方向垂直紙面對里。導體棒的電阻可忽視。當導體棒向左滑動時，下列說法正確的是()A．流過R的電流為由d到c，流過r的電流為由b到aB．流過R的電流為由c到d，流過r的電流為由b到aC．流過R的電流為由d到c，流過r的電流為由a到bD．流過R的電流為由c到d，流過r的電流為由a到bB[依據右手定則，可推斷PQ作為電源，Q端電勢高，在PQcd回路中，電流為逆時針方向，即流過R的電流為由c到d，在電阻r的回路中，電流為順時針方向，即流過r的電流為由b到a。當然也可以用楞次定律，通過回路的磁通量的變更，推斷電流方向。故選項B正確。]學問點三|“肯定律、三定則”的綜合應用“三個定則、一個定律”的應用對比名稱基本現象因果關系應用的定則或定律電流的磁效應運動電荷、電流產生磁場因電生磁安培定則洛倫茲力、安培力磁場對運動電荷、電流有作用力因電受力左手定則電磁感應部分導體做切割磁感線運動因動生電右手定則閉合回路磁通量變更因磁生電楞次定律[典例](多選)如圖所示，水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動的金屬棒PQ、MN，MN的左邊有一閉合電路，當PQ在外力的作用下運動時，MN向右運動，則PQ所做的運動可能是()A．向右加速運動 B．向左加速運動C．向右減速運動 D．向左減速運動BC[MN向右運動，說明MN受到向右的安培力，因為ab在MN處的磁場垂直紙面對里eq\o(→,\s\up17(左手定則))MN中的感應電流由M→Neq\o(→,\s\up17(安培定則))L1中感應電流的磁場方向向上eq\o(→,\s\up17(楞次定律))eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(L2中磁場方向向上減弱,L2中磁場方向向下增加))；若L2中磁場方向向上減弱eq\o(→,\s\up17(安培定則))PQ中電流為Q→P且減小eq\o(→,\s\up17(右手定則))向右減速運動；若L2中磁場方向向下增加eq\o(→,\s\up17(安培定則))PQ中電流為P→Q且增大eq\o(→,\s\up17(右手定則))向左加速運動。]eq考法1“因動生電”現象的推斷1.(2024·全國卷Ⅲ)如圖，在方向垂直于紙面對里的勻強磁場中有一U形金屬導軌，導軌平面與磁場垂直。金屬桿PQ置于導軌上并與導軌形成閉合回路PQRS，一圓環形金屬線框T位于回路圍成的區域內，線框與導軌共面。現讓金屬桿PQ突然向右運動，在運動起先的瞬間，關于感應電流的方向，下列說法正確的是()A．PQRS中沿順時針方向，T中沿逆時針方向B．PQRS中沿順時針方向，T中沿順時針方向C．PQRS中沿逆時針方向，T中沿逆時針方向D．PQRS中沿逆時針方向，T中沿順時針方向D[金屬桿PQ突然向右運動，在運動起先的瞬間，閉合回路PQRS中磁場方向垂直紙面對里，磁通量增大，由楞次定律可推斷，閉合回路PQRS中感應電流產生的磁場垂直紙面對外，由安培定則可推斷感應電流方向沿逆時針方向；由于閉合回路PQRS中感應電流產生的磁場方向垂直紙面對外，與原磁場方向相反，則T中磁通量減小，由楞次定律可推斷，T中感應電流產生的磁場方向垂直紙面對里，由安培定則可知T中感應電流方向為順時針，選項D正確。]2．(多選)如圖所示，金屬導軌上的導體棒ab在勻強磁場中沿導軌做下列哪種運動時，銅制線圈c中將有感應電流產生且被螺線管吸引()A．向右做勻速運動 B