考点48 电磁感应现象 楞次定律-备战2022年高考物理考点一遍过.docx
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1、内容要求要点解读电磁感应现象很少单独命题,多结合楞次定律或者法拉第电磁感应定律等综合考查,需要考生知道产生感应电流的条件。磁通量磁通量多结合楞次定律考查。楞次定律是高频考点,可单独命题也可结合运动图象、电路等综合命题。(1)注意磁通量的正负的意义,尤其是同一个区域里磁场有反向的情况。(2)能够利用楞次定律和安培定则判断感应电流的方向。(3)理解“阻碍”的含义,知道阻碍不是阻止。(4)能区分并灵活使用“三个定则、一个定律”。楞次定律一、电磁感应现象1概念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,这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应。2产生感应电流的条件(1)闭合回路的
2、一部分导体在磁场内做切割磁感线运动;(2)穿过闭合回路的磁通量发生变化;磁场强弱不变,回路面积改变;回路面积不变,磁场强弱改变;回路面积和磁场强弱均不变,但二者的相对位置发生改变。注意:当回路不闭合时,没有感应电流,但有感应电动势,只产生感应电动势的现象也可以称为电磁感应现象,且产生感应电动势的那部分导体或线圈相当于电源。3能量转化发生电磁感应现象时,机械能或其他形式的能转化为电能。二、感应电流方向的判定1右手定则:伸开右手,让大拇指跟其余四指垂直,并且都跟手掌在同一平面内,让磁感线从掌心进入,大拇指指向导体运动的方向,其余四指所指的方向,就是感应电流的方向。适用范围:适用于闭合电路部分导体切
3、割磁感线产生感应电流的情况。2楞次定律(1)内容:感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。(2)理解楞次定律中“阻碍”的含义:(3)运用楞次定律判定感应电流方向的步骤:a明确穿过闭合电路的原磁场方向;b明确穿过闭合电路的原磁通量是如何变化的;c根据楞次定律确定感应电流的磁场方向;d利用安培定则判定感应电流的方向。注意:导体切割磁感线产生感应电流的方向用右手定则较简便;变化的磁场产生感应电流只能用楞次定律判断。具体流程如图:三、楞次定律应用的推广楞次定律描述的是感应电流与磁通量变化之间的关系,常用于判断感应电流的方向或其所受安培力的方向,一般有以下四种呈现方式:1阻碍原磁通量的变化“
4、增反减同”;2阻碍相对运动“来拒去留”;3使线圈面积有扩大或缩小的趋势“增缩减扩”;4阻碍原电流的变化(自感现象)“增反减同”。四、“三个定则、一个定律”的综合应用技巧1应用现象及规律比较基本现象应用的定则或定律运动电荷、电流产生的磁场安培定则磁场对运动电荷、电流的作用力左手定则电磁感应部分导体做切割磁感线运动右手定则闭合回路磁通量变化楞次定律2应用技巧多定则应用的关键是抓住因果关系:无论是“安培力”还是“洛伦兹力”,只要是“力”都用左手判断。“电生磁”或“磁生电”均用右手判断。(1)因电而生磁(IB)安培定则;(2)因动而生电(v、BI)右手定则;(3)因电而受力(I、BF安)左手定则。3一
5、般解题步骤(1)分析题干条件,找出闭合电路或切割磁感线的导体棒;(2)结合题中的已知条件和待求量的关系选择恰当的规律;(3)正确地利用所选择的规律进行分析和判断。五、电磁感应问题中的逆向思维1方法概述:逆向思维法是指从事物正向发展的目标、规律的相反方向出发,运用对立的、颠倒的思维方式去思考问题的一种方法。而电磁感应现象中因果相对的关系恰好反映了自然界的这种对立统一规律。2问题类型:(1)运动形式的可逆性,如将匀减速运动看作反向的匀加速运动;(2)运用“执果索因”进行逆向思考,如通过感应电流产生的效果来推导产生的原因、感应电流的方向等。3解题思路:(1)分析确定研究问题的类型是否能用逆向思维法解
6、决;(2)确定逆向思维问题的类型;(3)通过转换研究对象或执果索因等逆向思维的方法确定求解思路。常见的产生感应电流的三种情况(2020·福建省连城县第一中学高二期中)在法拉第时代,下列验证“由磁产生电”设想的实验中,能观察到感应电流的是( )A将绕在磁铁上的线圈与电流表组合成一闭合回路,然后观察电流表的变化B在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈,然后观察电流表的变化C将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接,往线圈中插入条形磁铁后,再到相邻房间去观察电流表的变化D绕在同一铁环上的两个线圈,分别接电源和电流表,在给线圈通电或断电的瞬间,观察电流表的变化【参考答案】D【详细解析】法
7、拉第发现的电磁感应定律并总结出五种情况下会产生感应电流,其核心就是通过闭合线圈的磁通量发生变化,选项AB中,绕在磁铁上面的线圈和通电线圈,线圈面积都没有发生变化,前者磁场强弱没有变化,后者通电线圈中若为恒定电流则产生恒定的磁场,也是磁场强弱不变,都会导致磁通量不变化,不会产生感应电流,选项A、B错选项C中往线圈中插入条行磁铁导致磁通量发生变化,在这一瞬间会产生感应电流,但是过程短暂,等到插入后再到相邻房间去,过程已经结束,观察不到电流表的变化选项C错选项D中,线圈通电或断电瞬间,导致线圈产生的磁场变化,从而引起另一个线圈的磁通量变化产生感应电流,可以观察到电流表指针偏转,选项D对1(2020&
8、#183;汪清县汪清第六中学高二期中)关于感应电流,下对说法正确的是()A只要穿过线圈的磁通量发生变化,线圈中就一定有感应电流B只要闭合导线做切割磁感线运动,导线中就一定有感应电流C若闭合电路的一部分导体不做切割磁感线运动,闭合电路中一定没有感应电流D当穿过闭合电路的磁通量发生变化时,闭合电路中一定有感应电流【答案】D【解析】A根据法拉第电磁感应定律,线圈产生感应电流的条件是线圈要闭合,并且穿过线圈的磁通量发生改变,故A错误;B闭合导线切割磁感线,如果磁通量未发生改变则不会有感应电流产生;闭合电路部分导体做切割磁感线有感应电流产生,所以闭合导线做切割磁感线运动不是一定产生感应电流,故B错误;C
9、即使闭合电路的一部分导体如果不做切割磁感线的运动,但如果闭合电路在磁场中面积改变,磁通量也改变,就会有感应电流产生,故C错误;D根据法拉第电磁感应定律,闭合电路产生感应电流的条件是穿过闭合电路的磁通量发生改变,故D正确。故选D。2如图所示,矩形线框在磁场内做的各种运动中,能够产生感应电流的是【答案】B【解析】选项A中,线框在运动过程中,面积不变、磁感应强度不变,穿过线框的磁通量不变,不产生感应电流,A错误;选项B中,在线框转动过程中,穿过闭合线框的磁通量发生变化,能产生感应电流,B正确;选项C中,线框与磁场平行,线框在运动过程中,穿过线框的磁通量始终为零,不发生变化,没有感应电流产生,C错误;
10、选项D中,线框与磁场平行,线框在运动过程中,穿过线框的磁通量始终为零,不发生变化,没有感应电流产生,D错误。判断感应电流方向的“四步法”(2020·四川省宜宾市第四中学校高二月考)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
11、A到BBP环有收缩的趋势CP环对地面的压力逐渐减小DP环中感应电流逐渐变大【答案】B【解析】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。1【2019·学科网第一次高考原创押题预测新
12、课标卷】(多选)现在人们可以利用无线充电板为手机充电,如图所示为充电原理图。充电板接交流电源,对充电板供电,充电板内的送电线圈可产生交变磁场,从而使手机内的受电线圈产生交变电流,再经整流电路转变成直流电后对手机电池充电。若在某段时间内,磁场垂直于受电线圈平面向上穿过线圈,其磁感应强度均匀增加。下列说法正确的是Ac点电势高于d点电势Bc点电势低于d点电势C感应电流方向由c受电线圈dD感应电流方向由d受电线圈c【答案】BC【解析】根据楞次定律可知,受电线圈内部产生的感应电流方向俯视为顺时针,受电线圈中感应电流方向由c经受电线圈到d,所以c点的电势低于d点的电势,故AD错误,BC正确;故选BC。2(
13、2020·福建省连城县第一中学高二期中)如图所示,弹簧上端固定,下端悬挂一个磁铁。如果在磁铁的下端的水平桌面上放一个固定的闭合线圈,并使磁极上下振动。磁铁在向下运动的过程中,下列说法正确的A线圈给它的磁场力始终向上B线圈给它的磁场力先向上再向下C线圈给它的磁场力始终向下D线圈给它的磁场力先向下再向上【答案】A【解析】利用楞次定律的相对运动角度分析“来拒去留”,即可一一判定求解。根据楞次定律的“来拒去留”,则当磁铁在向下运动的过程中,线圈产生感应电流,形成感应磁场,从而阻碍磁铁的向下运动,则线圈给它的磁场力始终向上,故A正确,BCD错误;故选A。【点睛】本题巧妙的考查了楞次定律的应用,
14、只要记住“来拒去留”,同时理解“增反减同”这一规律,此类题目难度不大。1(2020·四川省棠湖中学高三月考)航母上飞机弹射起飞是利用电磁驱动来实现的。电磁驱动原理如图所示,在固定线圈左右两侧对称位置放置两个闭合金属圆环,铝环和铜环的形状、大小相同,已知铜的电阻率较小,则合上开关 S的瞬间( )A两个金属环都向左运动B两个金属环都向右运动C从左侧向右看,铝环中感应电流沿顺时针方向D铜环受到的安培力小于铝环受到的安培力2(2020·江苏省邗江中学高一期中)如图所示,绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和电键组成闭合回路,在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环a,下列各种情况中铜环a中
15、没有感应电流的是( )A将电键突然断开的瞬间B线圈中通以恒定的电流C通电时,使滑动变阻器的滑片P做加速移动D通电时,使滑动变阻器的滑片P做匀速移动3(2020·海南省高三模拟)如图所示,一导线弯成半径为r的半圆形闭合线框。竖直虚线MN右侧有垂直线框所在平面的匀强磁场,磁感应强度大小为B。线框以垂直虚线MN、大小为v的速度向右匀速进入磁场,直径CD始终与MN垂直。从D点进入到线框完全进入磁场过程,下列说法正确的是()A闭合线框中的感应电流方向为顺时针B直径CD段导线始终不受安培力C线框的磁通量不断增加,感应电动势也不断增大D感应电动势的平均值为Brv4(2020·辽宁省沈阳二
16、中高三模拟)半径为r带缺口的刚性金属圆环在纸面上固定放置,在圆环的缺口两端引出两根导线,分别与两块垂直于纸面固定放置的平行金属板连接,两板间距为d,如图所示有一变化的磁场垂直于纸面,规定向内为正,变化规律如图所示。在t0时刻平板之间中心有一重力不计,电荷量为q的静止粒子,则以下说法正确的是()A第2秒末粒子回到了原来位置B第2秒内上极板为正极C第3秒内上极板为负极D第2秒末两极板之间的电场强度大小为5(2020·湖南省高三模拟)同一平面内固定有一长直导线PQ和一带缺口的刚性金属圆环,在圆环的缺口两端引出两根导线,分别与两块垂直于圆环所在平面固定放置的平行金属板MN连接,如图甲所示导线
17、PQ中通有正弦交流电流i,i的变化如图乙所示,规定从Q到P为电流的正方向,则在12s内AM板带正电,且电荷量增加BM板带正电,且电荷量减小CM板带负电,且电荷量增加DM板带负电,且电荷量减小6(2020·北京高三二模)如图所示,MN是矩形导线框abcd的对称轴,其左方有垂直于纸面向外的匀强磁场。以下过程中,abcd中有感应电流产生且感应电流的方向为abcda的是()A将abcd向左平移B将abcd垂直纸面向外平移C将abcd以MN为轴转动30°D将abcd以ab为轴转动30°7(2020·河北省高三二模)如图所示,两个闭合正方形线圈a、b用粗细相同的同种
18、导线绕制而成,匝数相同,线圈a的边长为线圈b边长的3倍,图示区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,且磁感应强度随时间均匀增大,不考虑线圈之间的相互影响,下列说法正确的是()Aa、b线圈中均产生顺时针方向的感应电流Ba、b线圈中感应电动势之比为3:1Ca、b线圈中感应电流之比为3:4Da、b线圈中电功率之比为27:18(2020·广东省高三二模)某电磁弹射装置的简化模型如图所示,线圈固定在水平放置的光滑绝缘杆上,将金属环放在线圈左侧。闭合开关时金属环被弹射出去,若()A从右向左看,金属环中感应电流沿逆时针方向B将电源正负极调换,闭合开关时金属环将向右运动C将金属环放置在线圈右侧,闭合开关时金
19、属环将向右运动D金属环不闭合,则闭合开关时金属环不会产生感应电动势9(2020·山西省平遥中学校高二月考)如图甲所示,一竖直固定金属圆环c,环面靠近并正对一螺线管,螺线管的a、b端输入如图乙所示的电流 (规定从a端流入为正),则 A在0t1 时间内,金属环受到向右的安培力B在t1t2 时间内,金属环受到向右的安培力C在t2t3 时间内,金属环受到向左的安培力D在t3t4 时间内,金属环受到向左的安培力10(2020·内蒙古自治区高二期中)我国处在地球的北半球,飞机在我国上空匀速地巡航,机翼保持水平,飞机高度不变,由于地磁场的作用,金属机翼上有电势差设左侧机翼末端处的电势为1
20、,右侧机翼末端处的电势为2,则( )A飞机从西向东飞时,1比2高B飞机从东向西飞时,2比1高C飞机从南向北飞时,1比2高D飞机从北向南飞时,2比1高11(2020·广州市番禺区实验中学高二月考)如图所示,在磁感应强度B=1.0 T的匀强磁场中,质量m=1kg的金属杆PQ在水平向右的外力F作用下沿着粗糙U形导轨以速度v=2 m/s 向右匀速滑动,U形导轨固定在水平面上,两导轨间距离1=1.0m,金属杆PQ与U形导轨之间的动摩擦因数=0.3, 电阻R=3.0 ,金属杆的电阻r=1.0 ,导轨电阻忽略不计,取重力加速度g=10 m/s²,则下列说法正确的是 A通过R的感应电流的方
21、向为由d到aB金属杆PQ切割磁感线产生的感应电动势的大小为2.0 VC金属杆PQ受到的外力F的大小为2.5ND外力F做功的数值大于电路上产生的焦耳热12(2020·景东彝族自治县第一中学高三模拟)如图甲所示,一个匝数为n的圆形线圈(图中只画了2匝),面积为S,线圈的电阻为R,在线圈外接一个阻值为R的电阻和一个理想电压表,将线圈放入垂直线圈平面指向纸内的磁场中,磁感应强度随时间变化规律如图乙所示,下列说法正确的是()A0t1时间内P端电势高于Q端电势B0t1时间内电压表的读数为Ct1t2时间内R上的电流为Dt1t2时间内P端电势高于Q端电势13(2020·四川省泸县第二中学高
22、三模拟)如图所示,宽为L的平行金属导轨由光滑的倾斜部分和足够长的粗糙水平部分平滑连接,右端接阻值为R的电阻c,矩形区域MNPQ内有竖直向上、大小为B的匀强磁场在倾斜部分同一高度h处放置两根细金属棒a和b,由静止先后释放,a离开磁场时b恰好进入磁场,a在水平导轨上运动的总距离为sa、b质量均为m,电阻均为R,与水平导轨间的动摩擦因数均为,与导轨始终垂直且接触良好导轨电阻不计,重力加速度为g则整个运动过程中Aa棒中的电流方向会发生改变Ba棒两端的最大电压为C电阻c消耗的电功率一直减小D电阻c产生的焦耳热为14(2020·四川省泸县五中高三模拟)如图,螺线管内有平行于轴线的外加磁场,以图中
23、箭头所示方向为其正方向,螺线管与导线框abcd相连,导线框内有一闭合小金属圆环,圆环与导线框在同一平面内,当螺线管内的磁感应强度B随时间按图所示规律变化时( )A在0t1时间内,环有收缩趋势B在t1t2时间内,环有扩张趋势C在t1t2时间内,环内有逆时针方向的感应电流D在t2t3时间内,环内有逆时针方向的感应电流15(2020·四川省岳池县第一中学高二月考)空间存在一方向与直面垂直、大小随时间变化的匀强磁场,其边界如图(a)中虚线MN所示,一硬质细导线的电阻率为、横截面积为S,将该导线做成半径为r的圆环固定在纸面内,圆心O在MN上t=0时磁感应强度的方向如图(a)所示:磁感应强度B随
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