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- 2021-05-31 发布
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(一)真题速递
1.(2018·全国卷 I ·T19) 如图,两个线圈绕在同一根铁芯上,其中一线圈通过开关与
电源连接,另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路。将一小磁针
悬挂在直导线正上方,开关未闭合时小磁针处于静止状态。下列说法正确的是 ( )
A.开关闭合后的瞬间,小磁针的 N 极朝垂直纸面向里的方向转动
B.开关闭合后并保持一段时间后,小磁针的 N 极指向垂直纸面向里的方向
C.开关闭合后并保持一段时间后,小磁针的 N 极指向垂直纸面向外的方向
D.开关闭合后并保持一段时间再断开后的瞬间,小磁针的 N 极朝垂直纸面向外的方向转
动
【答案】A、D
2.(2017 新课标Ⅲ 15)15.如图,在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一 U 形金属
导轨,导轨平面与磁场垂直。金属杆 PQ 置于导轨上并与导轨形成闭合回路 PQRS,一圆环
形金属框 T 位于回路围成的区域内,线框与导轨共面。现让金属杆 PQ 突然向右运动,在运
动开始的瞬间,关于感应电流的方向,下列说法正确的是
A.PQRS 中沿顺时针方向,T 中沿逆时针方向
B.PQRS 中沿顺时针方向,T 中沿顺时针方向
C.PQRS 中沿逆时针方向,T 中沿逆时针方向
D.PQRS 中沿逆时针方向,T 中沿顺时针方向
【答案】D
【解析】因为 PQ 突然向右运动,由右手定则可知,PQRS 中有沿逆时针方向的感应电
流,穿过 T 中的磁通量减小,由楞次定律可知,T 中有沿顺时针方向的感应电流,故 D 正
确,A、B、C 错误。
3.(2014 新课标Ⅰ)如图(a),线圈 ab、cd 绕在同一软铁芯上.在 ab 线圈中通以变化的
电流.用示波器测得线圈 cd 间电压如图(b)所示.已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正
比,则下列描述线圈 ab 中电流随时间变化关系的图中,可能正确的是( ) 源 :中国教^育出版 ]
【答案】C
4.(2012 新课标)如图,一载流长直导线和一矩形导线框固定在同一平面内,线框在长
直导线右侧,且其长边与长直导线平行。已知在 t=0 到 t=t1 的时间间隔内,直导线中电流 i
发生某种变化,而线框中感应电流总是沿顺时针方向;线框受到的安培力的合力先水平向左、
后水平向右。设电流 i 正方向与图中箭头方向相同,则 i 随时间 t 变化的图线可能是
【答案】A
【解析】
(二)考纲解读
主题 内容 要
求
说明
磁场
电磁感应现象 Ⅰ 在 电 磁 感 应 现 象
里,不要求判断内电路
中各点电势的高低磁通量 Ⅰ
楞次定律 Ⅱ
本讲有一个二级考点,两个一级考点,在高考中考试的频率很高,大多时候出选择题,
单独从这几个考点命题的不太多,往往会结合后面的法拉第电磁感应定律综合命题。
(三)考点精讲[ : st ep.^com]
考向一 电磁感应现象的判断
对感应电流产生条件的理解
1.判断产生感应电流的两种方法[www. s tep.c o^m]
(1)闭合电路的一部分导体切割磁感线;
(2)一闭合二变磁,即导体回路必须闭合,穿过闭合导体回路的磁通量发生变化,二者
缺一不可.
2.磁通量变化的四种情况
(1)B 不变,S 变化,则ΔΦ=B·ΔS;
(2)B 变化,S 不变,则ΔΦ=ΔB·S;
(3)B 变化,S 也变化,则ΔΦ=B2S2-B1S1;
(4)B 不变,S 不变,线圈平面与磁场方向的夹角θ变化,则ΔΦ=BS(sin θ2-sin θ1).
【例 1】现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈 A、线圈 B、电流计及开关按如图 4
所示连接.下列说法中正确的是( )
图 4
A.开关闭合后,线圈 A 插入或拔出都会引起电流计指针偏转
B.线圈 A 插入线圈 B 中后,开关闭合和断开的瞬间电流计指针均不会偏转
C.开关闭合后,滑动变阻器的滑片 P 匀速滑动,会使电流计指针静止在中央零刻度
D.开关闭合后,只有滑动变阻器的滑片 P 加速滑动,电流计指针才会偏转
关键词①带铁芯的线圈 A;②线圈 B.
【答案】A
【解析】只要闭合回路磁通量发生变化就会产生感应电流,故 A 正确,B 错误;开关
闭合后,只要滑片 P 滑动就会产生感应电流,故 C、D 错误. 中 国 教育出 版 ]
[www. st ^ep ]
方法总结
电磁感应现象能否发生的判断流程
1.确定研究的是否是闭合回路.
2.弄清楚回路内的磁场分布,并确定其磁通量Φ.
3.
回路闭合,有感应电流
不闭合,无感应电流,但有感应电动势
阶梯练习 st ep ]
1.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成一闭合回路,然后观察电流表的变化[ww w. ste^ p.c om]
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
【答案】D
2.(多选)1824 年,法国 家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”.实验中将一铜圆盘水平
放置,在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针,如图 5 所示.实验中发现,
当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时,磁针也随着一起转动起来,但略有滞
后.下列说法正确的是( )[来 源^:中教 ]
图 5
A.圆盘上产生了感应电动势
B.圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动 中 教 ]
C.在圆盘转动的过程中,磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化
D.圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流,此电流产生的磁场导致磁针转动
【答案】AB 中 ^国 教育出 版 ]
【解析】当圆盘转动时,圆盘的半径切割磁针产生的磁场的磁感线,产生感应电动势,
选项 A 正确.如图所示,铜圆盘上存在许多小的闭合回路,当圆盘转动时,穿过小的闭合
回路的磁通量发生变化,回路中产生感应电流,根据楞次定律,感应电流阻碍其相对运动,
但抗拒不了相对运动,故磁针会随圆盘一起转动,但略有滞后,选项 B 正确;在圆盘转动
过程中,磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量始终为零,选项 C 错误;圆盘中的自由电子随
圆盘一起运动形成的电流的磁场方向沿圆盘轴线方向,会使磁针沿轴线方向偏转,选项 D
错误.
考向二 楞次定律的理解和应用
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:
内容
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”
阻碍原电
流的变化
——“增反减
同”
例证
磁铁靠近,是 合上 S,B
磁铁靠近线
圈,B 感与 B 原方
向相反
斥力
磁铁远离,是
引力
P、Q 是光滑
固定导轨,a、b
是可动金属棒、磁
铁下移,a、b 靠近
先亮
例 4.如图 11 所示,光滑平行导轨 M、N 固定在同一水平面上,两根导体棒 P、Q 平行
放置在导轨上,形成一个闭合回路,当一条形磁铁从高处下落接近回路时( )
图 11[ :中 教 ^]
A.P、Q 将互相靠拢 B.P、Q 将互相远离
C.磁铁的加速度仍为 g D.磁铁的加速度大于 g
【答案】A
解法二 设磁铁下端为 N 极,根据楞次定律可判断出 P、Q 中的感应电流方向,如图所
示,根据左手定则可判断 P、Q 所受安培力的方向,可见,P、Q 将相互靠拢.由于回路所受
安培力的合力向下,由牛顿第三定律知,磁铁将受到向上的反作用力,从而加速度小于 g.
当磁铁下端为 S 极时,根据类似的分析可得到相同的结论,选项 A 正确.
练习 5.(2018·湖北宜昌质检)如图 12 所示,一个 N 极朝下的条形磁铁竖直下落,恰能穿
过水平放置的固定矩形导线框,则( )
图 12
A.磁铁经过位置①时,线框中感应电流沿 abcd 方向;经过位置②时,沿 adcb 方向
B.磁铁经过位置①时,线框中感应电流沿 adcb 方向;经过位置②时,沿 abcd 方向
C.磁铁经过位置①和②时,线框中的感应电流都沿 abcd 方向
D.磁铁经过位置①和②时,线框中感应电流都沿 adcb 方向 ^中国 教 育出版 ]
【答案】A
【解析】当磁铁经过位置①时,穿过线框的磁通量向下且不断增加,由楞次定律可确定
感应电流的磁场方向向上,阻碍磁通量的增加,根据右手螺旋定则可判定感应电流应沿 abcd
方向.同理可判断当磁铁经过位置②时,感应电流沿 adcb 方向.
练习 6.水平面内有一固定的 U 型裸金属框架,框架上静止放置一根粗糙的金属杆 ab,
整个装置放在竖直方向的匀强磁场中,如图 13 所示.下列说法中正确的是( )
[ ^ : 中国教育出版 ]
图 13
A.只有当磁场方向向上且增强,ab 杆才可能向左移动
B.只有当磁场方向向下且减弱,ab 杆才可能向右移动[来 源:中国教育出 版 ]
C.无论磁场方向如何,只要磁场减弱,ab 杆就可能向右移动
D.当磁场变化时,ab 杆中一定有电流产生,且一定会移动
【答案】C
【解析】由楞次定律可知,当闭合回路的磁通量增大时,导体棒将向左移动,阻碍磁通
量的增加,当闭合回路的磁通量减小时,导体棒将向右运动,以便阻碍磁通量的减小,与磁
场方向无关,故选 C.
考向三 三定则一定律的综合应用
【例 3】 如图 10 所示.金属棒 ab、金属导轨和螺线管组成闭合回路,金属棒 ab 在匀
强磁场 B 中沿导轨向右运动,则( )
图 10
A.ab 棒不受安培力作用
B.ab 棒所受安培力的方向向右[来 源:中国^ 教 育出版 ]
C.ab 棒向右运动速度 v 越大,所受安培力越大
D.螺线管产生的磁场,A 端为 N 极
关键词①匀强磁场;②向右运动.
【答案】C
方法总结
三定则一定律的应用技巧
1.应用楞次定律时,一般要用到安培定则.
2.研究感应电流受到的安培力时,一般先用右手定则确定电流方向,再用左手定则确
定安培力方向,有时也可以直接应用楞次定律的推论确定.
阶梯练习[来 源 :中国^教育 出版 ]
6.如图 11 所示,线圈两端与电阻相连构成闭合回路,在线圈上方有一竖直放置的条形
磁铁,磁铁的 S 极朝下.在将磁铁的 S 极插入线圈的过程中( )
图 11
A.通过电阻的感应电流的方向由 a 到 b,线圈与磁铁相互排斥
B.通过电阻的感应电流的方向由 b 到 a,线圈与磁铁相互排斥
C.通过电阻的感应电流的方向由 a 到 b,线圈与磁铁相互吸引[www. s tep.co m ]
D.通过电阻的感应电流的方向由 b 到 a,线圈与磁铁相互吸引
【答案】A
7.(多选)如图 12 所示,金属导轨上的导体棒 ab 在匀强磁场中沿导轨做下列哪种运动
时,铜制线圈 c 中将有感应电流产生且被螺线管吸引( )
[ ^ : step.co m ]
图 12[ :中 国^ 教育 出版 ]
A.向右做匀速运动 B.向左做减速运动
C.向右做减速运动 D.向右做加速运动
【答案】BC
【解析】当导体棒向右匀速运动时产生恒定的电流,线圈中的磁通量恒定不变,无感应
电流出现,A 错误;当导体棒向左减速运动时,由右手定则可判定回路中出现从 b→a 的感
应电流且减小,由安培定则知螺线管中感应电流的磁场向左在减弱,由楞次定律知 c 中出现
顺时针感应电流(从右向左看)且被螺线管吸引,B 对;同理可判定 C 对,D 错.
(四)知识还原
基础知识
一、电磁感应现象的判断
1.磁通量
(1)概念:在磁感应强度为 B 的匀强磁场中,与磁场方向垂直的面积 S 与 B 的乘积.[w ww. step .co m]
(2)公式:Φ=BS.
(3)适用条件:①匀强磁场.
②S 为垂直磁场的有效面积.
(4)磁通量是标量(填“标量”或“矢量”).
(5)磁通量的意义:[来 源 ^:中教 ]
①磁通量可以理解为穿过某一面积的磁感线的条数.
②同一线圈平面,当它跟磁场方向垂直时,磁通量最大;当它跟磁场方向平行时,磁通
量为零;当正向穿过线圈平面的磁感线条数和反向穿过的一样多时,磁通量为零.
(6)磁通量变化:ΔΦ=Φ2-Φ1.
2.电磁感应现象
(1)定义: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)产生条件:穿过闭合回路的磁通量发生变化.
(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,该过程遵循
能量守恒定律.
二、楞次定律的理解及应用
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.适用情况:所有的电磁感应现象.
3.“阻碍”的含义
→
↓
→
↓
→
当磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场的方向相
反;当磁通量减少时,感应电流的磁场方向与原磁场的方向相
同,即“增反减同”
↓[中国教 ^ 育出 版 ]
→
4.右手定则[中 国教育 出版 ^ ]
(1)内容: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:导体切割磁感线产生感应电流.
三、三定则一定律的比较
基本现象
应用的定则或
定律
运动电荷、电流产生磁场 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
【深度思考】 1.右手定则与左手定则的区别:[来 源: 中教^ ]
“因电而动”——用左手定则,“因动而电”——用右手定则.
2.安培定则与楞次定律的区别:
“因电生磁”——用安培定则.
“因磁生电”——用楞次定律(或右手定则). s te p.c om]
基础自测
1.判断下列说法是否正确.[ : step ]
(1)穿过闭合电路的磁通量发生变化,电路中不一定有感应电流产生.( × )
(2)线框不闭合时,即使穿过线框的磁通量发生变化,线框中也没有感应电流产生.( √ )
(3)当导体切割磁感线时,一定产生感应电动势.( √ )
(4)回路不闭合,穿过回路的磁通量变化时,也会产生“阻碍”作用.( × )
(5)感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁场的磁通量变化.( √ )
(6)感应电流的方向可能与 B 的方向平行,但一定与 v 的方向垂直.( × )
2.如图 1 所示,固定于水平面上的金属架 abcd 处在竖直向下的匀强磁场中,金属棒
MN 沿框架以速度 v 向右做匀速运动.t=0 时,磁感应强度为 B0,此时 MN 到达的位置恰好
使 MbcN 构成一个边长为 l 的正方形.为使 MN 棒中不产生感应电流,从 t=0 开始,磁感应
强度 B 随时间 t 变化的示意图为( )
[中^国教 育 出版 ]
图 1
【答案】C[www .^ step.co m ]
【解析】为了使 MN 棒中不产生感应电流,即让 MN 棒与线框组成回路的磁通量保持不
变,或者使导线切割磁感线产生的感应电动势 E1 与磁场变化产生的感生电动势 E2 大小相等,
即 Blv=ΔBS
Δt ,随着磁场减弱,而面积增大,故ΔB
Δt 减小,故选 C.
3.如图所示,匀强磁场中有一个矩形闭合导线框.在下列四种情况下,线框中会产生
感应电流的是( )
A.如图甲所示,保持线框平面始终与磁感线平行,线框在磁场中左右运动
B.如图乙所示,保持线框平面始终与磁感线平行,线框在 磁场中上下运动
C.如图丙所示,线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线 AB 转动
D.如图丁所示,线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线 CD 转动
【答案】C.
[中国教育出版 ^ ]
4.如图,在一水平、固定的闭合导体圆环上方,有一条形磁铁(N 极朝上,S 极朝下)
由静止开始下落,磁铁从圆环中穿过且不与圆环接触,关于圆环中感应电流的方向(从上向
下看),下列说法正确的是( )
A.总是顺时针
B.总是逆时针
C.先顺时针后逆时针
D.先逆时针后顺时针
【答案】C.
【解析】磁铁从圆环中穿过且不与圆环接触,则导体环中,先是向上的磁通量增加,磁
铁过中间以后,向上的磁通量减少,根据楞次定律,产生的感应电流方向先顺时针后逆时针,
选项 C 正确.
5.如图所示,AOC 是光滑的金属导轨,电阻不计,AO 沿竖直方向,OC 沿水平方向;
PQ 是金属直杆,电阻为 R,几乎竖直斜靠在导轨 AO 上,由静止开始在重力作用下运动,
运动过程中 P、Q 端始终在金属导轨 AOC 上;空间存在着垂直纸面向外的匀强磁场,则在
PQ 杆从开始滑动到 P 端滑到 OC 的过程中,PQ 中感应电流的方向( )
A.始终是由 P→Q
B.始终是由 Q →P
C.先是由 P→Q,后是由 Q →P[来^源 :中教 ]
D.先是由 Q →P,后是由 P→Q
【答案】C.
[w^ w w. s tep ]
[来 源:中国教育出^版 ]