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第1讲　电磁感应现象和楞次定律
素养目标　1.能够从情境中抽象出磁通量的概念．(物理观念) 2.认识电磁感应现象，知道产生感应电流的条件．(物理观念) 3.应用楞次定律和右手定则判断感应电流的方向．(科学思维)
一、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和B的乘积．
2．公式：Φ＝BS.
3．公式的适用条件
(1)匀强磁场．
(2)S为垂直磁场的有效面积．
4．单位：1 Wb＝1 T·m2.
5．标矢性：磁通量的正、负号不表示方向，磁通量是标量．
二、电磁感应现象
1．定义：当穿过闭合电路的磁通量变化时，电路中有感应电流产生的现象．
2．产生感应电流的条件
(1)条件：①电路闭合；②磁通量发生变化．
(2)特例：闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动．
三、感应电流的方向
1．楞次定律：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化．适用于一切电磁感应现象．
2．右手定则：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；让磁感线穿入掌心，拇指指向导体运动的方向，这时其余四指指向就是感应电流的方向．适用于导线切割磁感线产生的感应电流．
直观情境
1．思维辨析
(1)1831年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象．( )
(2)闭合电路内只要有磁通量，就有感应电流产生．( )
(3)穿过线圈的磁通量和线圈的匝数无关．( )
(4)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．( )
(5)当导体切割磁感线时，一定产生感应电动势．( )
2．如图所示，两个单匝线圈a、b的半径分别为r和2r.圆形匀强磁场B的边缘恰好与a线圈重合，则穿过a、b两线圈的磁通量之比为 (　　)
A．1∶1 B．1∶2 C．1∶4 D．4∶1
3．如图所示的各图所描述的物理情境中，没有产生感应电流的是(　　)
考点　感应电流方向的判断
1．楞次定律中“阻碍”的含义
2．应用楞次定律的思路
典例1　如图所示，两匀强磁场的磁感应强度B1和B2大小相等、方向相反．金属圆环的直径与两磁场的边界重合．下列变化会在环中产生顺时针方向感应电流的是(　　 )
A．同时增大B1减小B2
B．同时减小B1增大B2
C．同时以相同的变化率增大B1和B2
D．同时以相同的变化率减小B1和B2
1．[应用“增反减同”判断感应电流的方向]某实验小组用如图所示实验装置验证楞次定律．条形磁铁自上而下穿过固定线圈，下列说法正确的是(　　)
A．条形磁铁进入线圈时，线圈产生的电流从负极进入电流表
B．条形磁铁离开线圈时，线圈产生的电流从正极进入电流表
C．条形磁铁进入线圈时，线圈施加给磁铁的力向上
D．条形磁铁离开线圈时，线圈施加给磁铁的力向下
2．[应用“增缩减扩”判断感应电流的方向]如图所示，A为水平放置的胶木圆盘，在其侧面均匀分布着负电荷，在A的正上方用绝缘丝线悬挂一个金属圆环B，使B的环面水平且与胶木圆盘面平行，其轴线与胶木圆盘A的轴线OO′重合．现使胶木圆盘A由静止开始绕其轴线OO′按箭头所示方向加速转动，则(　　)
A．金属环B的面积有扩大的趋势，丝线受到的拉力增大
B．金属环B的面积有缩小的趋势，丝线受到的拉力减小
C．金属环B的面积有扩大的趋势，丝线受到的拉力减小
D．金属环B的面积有缩小的趋势，丝线受到的拉力增大
考点　“三则一律”的综合应用
1．“三则一律”的应用对比
名称 基本现象 应用的定则或定律
电流的磁效应 运动电荷、电流产生磁场 安培定则
洛伦兹力、安培力 磁场对运动电荷、电流有作用力 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.“三则一律”的应用技巧
(1)应用楞次定律，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的方向，有时也可以直接用楞次定律的推广应用确定．
典例2　(2024·山西太原模拟)(多选)如图所示装置中，ab、cd杆垂直放置在导轨上，与导轨接触良好，杆与导轨之间的摩擦力不计．原来ab、cd杆均静止，当ab杆做如下哪些运动时，cd杆将向左移动(　　)
A．向右减速运动 B．向右加速运动
C．向左加速运动 D．向左减速运动
1．[“三则一律”的应用](多选)如图所示，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(　　)
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
2．[发电和电动模型的理解](多选)创意物理实验设计作品《小熊荡秋千》如图所示．两根彼此靠近且相互绝缘的金属棒C、D固定在铁架台上，与两个铜线圈P、Q组成一闭合回路，两个磁性很强的条形磁铁如图所示放置．当用手左右摆动线圈P时，线圈Q也会跟着摆动，仿佛小熊在荡秋千．以下说法正确的是(　　)
A．P向右摆动的过程中，P中的电流方向为顺时针方向(从右向左看)
B．P向右摆动的过程中，Q也会向右摆动
C．P向右摆动的过程中，Q会向左摆动
D．若用手左右摆动Q，P会始终保持静止
考点　探究影响感应电流方向的因素
实验装置图 操作要领
磁体运动式 (1)条形磁铁以不同方式运动引起磁通量变化：观察插入磁铁、拔出磁铁时指针偏转方向． (2)感应电流大小与条形磁铁运动的关系：磁铁插入、拔出，改变插入、拔出的速度，观察感应电流大小的变化． (3)先确定电流方向与指针偏转方向的关系，进而研究产生的感应电流方向与磁通量变化的关系
原线圈中电流变化式 (1)电流变化与磁通量变化的关系：磁通量增加时有感应电流，磁通量减少时也有感应电流． (2)电流变化快慢与产生的感应电流大小关系． (3)先确定电流方向与指针偏转方向的关系，进而研究产生的感应电流方向与磁通量变化的关系
部分导体切割磁感线 (1)导体ab上下运动，观察电流表指针是否偏转． (2)导体ab左右运动，观察电流表指针是否偏转． (3)移动磁体，观察电流表指针变化情况，并分析产生感应电流的规律
1．[探究影响感应电流方向的因素]某同学利用如图(a)所示实验装置，来完成“探究影响感应电流方向的因素”的实验．则：
下表为该同学记录的实验现象：
序号 磁体磁场的方向(正视) 磁体运动情况 指针偏转情况 感应电流的磁场方向(正视)
1 向下 插入线圈 向左 向上
2 向下 拔出线圈 向右 向下
3 向上 插入线圈 向右 向下
4 向上 拔出线圈 向左 向上
(1)由实验记录1、3可发现穿过闭合回路的磁通量增大，感应电流的磁场方向与原磁场方向________；由实验记录2、4可发现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________(以上两空均填“相反”或“相同”)．由此得出结论：感应电流的磁场总是________(填“增强”或“阻碍”)穿过原线圈的磁通量的变化．
(2)该同学利用图(b)所示装置进行实验，两个电流表相同，零刻度居中．闭合开关后，当滑动变阻器R的滑片P不动时，甲、乙两个电流表指针位置如图所示．该同学进行了一些操作，发现电流表乙的指针向左偏转．
那么，根据(1)中得到的结论，请你分析该同学可能进行了的操作是：
①_________________________________________________________________；
②__________________________________________________________________.
2．[实验拓展创新]在“探究电磁感应的产生条件”的实验中，先按如图甲所示连线，不通电时，电流计指针停在正中央，闭合开关S时，观察到电流表指针向左偏．然后按如图乙所示将灵敏电流计与副线圈B连成一个闭合回路，将原线圈A、电源、滑动变阻器和开关S串联成另一个闭合电路．
(1)如图甲所示电路中，串联定值电阻R的主要作用是________．
A．减小电源两端的电压，保护电源
B．增大电源两端的电压，保护开关
C．减小电路中的电流，保护灵敏电流计
D．减小电路中的电流，保护开关
(2)图乙中，开关S闭合后，在原线圈A插入副线圈B的过程中，灵敏电流计的指针将________(填“向左”“向右”或“不”)偏转．
(3)图乙中，开关S闭合后，线圈A放在B中不动，在滑动变阻器的滑片P向左滑动的过程中，灵敏电流计指针将________(填“向左”“向右”或“不”)偏转．
(4)图乙中，S闭合后，线圈A放在B中不动，在突然断开S时，灵敏电流计指针将________(填“向左”“向右”或“不”)偏转．
答案及解析
1．思维辨析
(1)1831年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象．(√)
(2)闭合电路内只要有磁通量，就有感应电流产生．(×)
(3)穿过线圈的磁通量和线圈的匝数无关．(√)
(4)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．(√)
(5)当导体切割磁感线时，一定产生感应电动势．(√)
2．如图所示，两个单匝线圈a、b的半径分别为r和2r.圆形匀强磁场B的边缘恰好与a线圈重合，则穿过a、b两线圈的磁通量之比为 (　　)
A．1∶1 B．1∶2 C．1∶4 D．4∶1
答案：A
3．如图所示的各图所描述的物理情境中，没有产生感应电流的是(　　)
解析：开关S闭合稳定后，穿过线圈N的磁通量保持不变，线圈N中不会产生感应电流，故A符合题意；磁铁向铝环A靠近，穿过铝环的磁通量增大，铝环中会产生感应电流，故B不符合题意；金属框从A位置向B位置运动，穿过金属框的磁通量发生变化，金属框中会产生感应电流，故C不符合题意；铜盘在磁场中按如图所示方向转动，铜盘的一部分切割磁感线，回路中会产生感应电流，故D不符合题意．
答案：A
考点　感应电流方向的判断
典例1　如图所示，两匀强磁场的磁感应强度B1和B2大小相等、方向相反．金属圆环的直径与两磁场的边界重合．下列变化会在环中产生顺时针方向感应电流的是(　　 )
A．同时增大B1减小B2
B．同时减小B1增大B2
C．同时以相同的变化率增大B1和B2
D．同时以相同的变化率减小B1和B2
解析：若产生顺时针方向的感应电流，则感应磁场的方向垂直纸面向里，由楞次定律可知，圆环中的净磁通量变化为向里的磁通量减少或者向外的磁通量增多，A错误，B正确．同时以相同的变化率增大B1和B2，或同时以相同的变化率减小B1和B2，两个磁场的磁通量总保持大小相同，所以总磁通量为0，不会产生感应电流，C、D 错误．故选B．
1．[应用“增反减同”判断感应电流的方向]某实验小组用如图所示实验装置验证楞次定律．条形磁铁自上而下穿过固定线圈，下列说法正确的是(　　)
A．条形磁铁进入线圈时，线圈产生的电流从负极进入电流表
B．条形磁铁离开线圈时，线圈产生的电流从正极进入电流表
C．条形磁铁进入线圈时，线圈施加给磁铁的力向上
D．条形磁铁离开线圈时，线圈施加给磁铁的力向下
解析：当条形磁铁进入线圈时，穿过线圈的磁感线向上，磁通量增加，根据楞次定律，可知线圈产生的电流从正极进入电流表，A错误；当条形磁铁离开线圈时，穿过线圈的磁感线向上，磁通量减少，根据楞次定律，可知线圈产生的电流从负极进入电流表，B错误；根据楞次定律和等效思想，可知当条形磁铁进入线圈时，线圈内产生的感应电流对条形磁铁的运动有阻碍作用，可知线圈施加给磁铁的力方向向上，同理可知，当条形磁铁离开线圈时，线圈施加给磁铁的力方向向上，C正确，D错误．
答案：C
2．[应用“增缩减扩”判断感应电流的方向]如图所示，A为水平放置的胶木圆盘，在其侧面均匀分布着负电荷，在A的正上方用绝缘丝线悬挂一个金属圆环B，使B的环面水平且与胶木圆盘面平行，其轴线与胶木圆盘A的轴线OO′重合．现使胶木圆盘A由静止开始绕其轴线OO′按箭头所示方向加速转动，则(　　)
A．金属环B的面积有扩大的趋势，丝线受到的拉力增大
B．金属环B的面积有缩小的趋势，丝线受到的拉力减小
C．金属环B的面积有扩大的趋势，丝线受到的拉力减小
D．金属环B的面积有缩小的趋势，丝线受到的拉力增大
解析：使胶木圆盘A由静止开始绕其轴线OO′按箭头所示方向加速转动，穿过金属环B的磁通量增大，根据楞次定律，金属环B的面积有缩小的趋势，且B有向上升高(远离)的趋势，丝线受到的拉力减小，故B项正确．
答案：B
考点　“三则一律”的综合应用
典例2　(2024·山西太原模拟)(多选)如图所示装置中，ab、cd杆垂直放置在导轨上，与导轨接触良好，杆与导轨之间的摩擦力不计．原来ab、cd杆均静止，当ab杆做如下哪些运动时，cd杆将向左移动(　　)
A．向右减速运动 B．向右加速运动
C．向左加速运动 D．向左减速运动
解析：cd杆向左移动，则cd杆受到的安培力水平向左，根据左手定则，cd杆上电流方向为从d流向c，根据楞次定律，线圈L1中磁场方向向下增强或是向上减弱，若线圈L1中磁场方向向下增强，则ab杆中电流方向为从b流向a，并且逐渐变大，则速度变大，结合右手定则，ab杆向左加速运动，同理可得，若线圈L1中磁场方向向上减弱，ab杆向右减速运动，B、D错误，A、C正确．故选AC．
1．[“三则一律”的应用](多选)如图所示，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(　　)
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
解析：当导体棒向右匀速运动时产生恒定的电流，穿过线圈的磁通量恒定不变，无感应电流产生，A错误；当导体棒向左做减速运动时，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且减弱，由楞次定律知c中出现顺时针方向的感应电流(从右向左看)且被螺线管吸引，B正确；同理可判定C正确，D错误．
答案：BC
2．[发电和电动模型的理解](多选)创意物理实验设计作品《小熊荡秋千》如图所示．两根彼此靠近且相互绝缘的金属棒C、D固定在铁架台上，与两个铜线圈P、Q组成一闭合回路，两个磁性很强的条形磁铁如图所示放置．当用手左右摆动线圈P时，线圈Q也会跟着摆动，仿佛小熊在荡秋千．以下说法正确的是(　　)
A．P向右摆动的过程中，P中的电流方向为顺时针方向(从右向左看)
B．P向右摆动的过程中，Q也会向右摆动
C．P向右摆动的过程中，Q会向左摆动
D．若用手左右摆动Q，P会始终保持静止
解析：P向右摆动的过程中，穿过线圈的磁通量减少，根据楞次定律，P中的电流方向为顺时针方向(从右向左看)，A正确．P向右摆动的过程中，P中的电流方向为顺时针方向(从右向左看)，Q中的电流方向也为顺时针方向(从右向左看)，Q线圈下侧将受到向右的安培力作用，所以Q也会向右摆动，B正确，C错误．若用手左右摆动Q，线圈Q切割磁感线产生感应电动势，在P线圈中将产生感应电流，P线圈受到安培力作用，由左手定则可判断出P将摆动，不会保持静止，D错误．
答案：AB
考点　探究影响感应电流方向的因素
1．[探究影响感应电流方向的因素]某同学利用如图(a)所示实验装置，来完成“探究影响感应电流方向的因素”的实验．则：
下表为该同学记录的实验现象：
序号 磁体磁场的方向(正视) 磁体运动情况 指针偏转情况 感应电流的磁场方向(正视)
1 向下 插入线圈 向左 向上
2 向下 拔出线圈 向右 向下
3 向上 插入线圈 向右 向下
4 向上 拔出线圈 向左 向上
(1)由实验记录1、3可发现穿过闭合回路的磁通量增大，感应电流的磁场方向与原磁场方向________；由实验记录2、4可发现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________(以上两空均填“相反”或“相同”)．由此得出结论：感应电流的磁场总是________(填“增强”或“阻碍”)穿过原线圈的磁通量的变化．
(2)该同学利用图(b)所示装置进行实验，两个电流表相同，零刻度居中．闭合开关后，当滑动变阻器R的滑片P不动时，甲、乙两个电流表指针位置如图所示．该同学进行了一些操作，发现电流表乙的指针向左偏转．
那么，根据(1)中得到的结论，请你分析该同学可能进行了的操作是：
①_________________________________________________________________；
②__________________________________________________________________.
解析：(1)由实验记录1、3可发现穿过闭合回路的磁通量增大，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；由实验记录2、4可发现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．由此得出结论，感应电流的磁场总是阻碍穿过原线圈的磁通量的变化．
(2)两电流表完全相同，电流从相同一方接线柱流入时指针向相同方向偏转；当该同学进行了一些操作，发现电流表乙的指针向左偏转，可知电流从左方流入；由电路及(1)中总结的规律，可知是线圈A中电流变大，则该同学可能进行了的操作是：①断开开关，等电路稳定后再闭合开关；②滑动变阻器的滑片向a端迅速滑动．
答案：(1)相反　相同　阻碍　(2)①断开开关，等电路稳定后再闭合开关　②滑动变阻器的滑片向a端迅速滑动
2．[实验拓展创新]在“探究电磁感应的产生条件”的实验中，先按如图甲所示连线，不通电时，电流计指针停在正中央，闭合开关S时，观察到电流表指针向左偏．然后按如图乙所示将灵敏电流计与副线圈B连成一个闭合回路，将原线圈A、电源、滑动变阻器和开关S串联成另一个闭合电路．
(1)如图甲所示电路中，串联定值电阻R的主要作用是________．
A．减小电源两端的电压，保护电源
B．增大电源两端的电压，保护开关
C．减小电路中的电流，保护灵敏电流计
D．减小电路中的电流，保护开关
(2)图乙中，开关S闭合后，在原线圈A插入副线圈B的过程中，灵敏电流计的指针将________(填“向左”“向右”或“不”)偏转．
(3)图乙中，开关S闭合后，线圈A放在B中不动，在滑动变阻器的滑片P向左滑动的过程中，灵敏电流计指针将________(填“向左”“向右”或“不”)偏转．
(4)图乙中，S闭合后，线圈A放在B中不动，在突然断开S时，灵敏电流计指针将________(填“向左”“向右”或“不”)偏转．
解析：(1)电路中串联定值电阻，目的是减小电流，保护灵敏电流计，故本题答案为选项C．
(2)由题意知，当电流从灵敏电流计的正接线柱流入时，指针向左偏转．开关S闭合后，将原线圈A插入B的过程中，穿过B的磁场向下，磁通量变大，由楞次定律可知，感应电流从灵敏电流计正接线柱流入，则灵敏电流计的指针将向左偏转．
(3)线圈A放在B中不动，穿过B的磁场向下，将滑动变阻器的滑片向左滑动时，穿过B的磁通量增大，由楞次定律可知，感应电流从灵敏电流计正接线柱流入，则灵敏电流计的指针将向左偏转．
(4)线圈A放在B中不动，穿过B的磁场向下，突然断开S时，穿过B的磁通量减小，由楞次定律可知，感应电流从灵敏电流计负接线柱流入，则灵敏电流计的指针将向右偏转．
答案：(1)C　(2)向左　(3)向左　(4)向右(共37张PPT)
第1讲　电磁感应现象和楞次定律
第十章　电磁感应
理清教材 强基固本
答案
答案
解析
重难考点 全线突破
解析
答案
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答案
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答案
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答案
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