（新課改省份專用）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十章 第1節(jié) 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 楞次定律學(xué)案（含解析）.doc

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電磁感應(yīng) 新課程標(biāo)準(zhǔn) 核心知識提煉 1.收集資料，了解電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)過程，體會(huì)科學(xué)探索中科學(xué)思想和科學(xué)態(tài)度的重要作用。 2.通過實(shí)驗(yàn)，探究并了解感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件。能舉例說明電磁感應(yīng)在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。 3.通過實(shí)驗(yàn)，探究影響感應(yīng)電流方向的因素，理解楞次定律。理解法拉第電磁感應(yīng)定律。 4.通過實(shí)驗(yàn)，了解自感現(xiàn)象和渦流現(xiàn)象。能舉例說明自感現(xiàn)象和渦流現(xiàn)象在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件 楞次定律 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感現(xiàn)象和渦流現(xiàn)象 實(shí)驗(yàn)：探究影響感應(yīng)電流方向的因素 第1節(jié)　電磁感應(yīng)現(xiàn)象　楞次定律 一、磁通量 1．概念：在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，與磁場方向垂直的面積S與B的乘積叫做穿過這個(gè)面積的磁通量。 2．公式：Φ＝BS，單位符號是Wb。[注1] 3．適用條件： (1)勻強(qiáng)磁場。 (2)S為垂直于磁場的有效面積。 4．物理意義：相當(dāng)于穿過某一面積的磁感線的條數(shù)。 二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象 1．定義：當(dāng)穿過閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化時(shí)，閉合導(dǎo)體回路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生，這種利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫做電磁感應(yīng)。 2．感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件 (1)表述一：閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場內(nèi)做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)。 (2)表述二：穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化。 3．實(shí)質(zhì) 產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，如果電路閉合，則有感應(yīng)電流。如果電路不閉合，則只有感應(yīng)電動(dòng)勢而無感應(yīng)電流。 三、感應(yīng)電流方向的判定 1．楞次定律 (1)內(nèi)容：感應(yīng)電流的磁場總要阻礙[注2]引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。 (2)適用范圍：一切電磁感應(yīng)現(xiàn)象。 2．右手定則[注3] (1)內(nèi)容：如圖，伸開右手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一平面內(nèi)；讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使拇指指向?qū)Ь€運(yùn)動(dòng)的方向，這時(shí)四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向。 (2)適用情況：導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流。 【注解釋疑】 [注1] 磁通量是標(biāo)量，但有正負(fù)，若磁通量為正，表示磁感線從規(guī)定的正面穿入；磁通量為負(fù)則反之。 [注2] “阻礙”不一定是相反，“阻礙”的是磁通量的變化；“阻礙”也不是阻止，而是延緩了磁通量的變化過程。 [注3] 右手定則是楞次定律的特例，楞次定律適用于所有電磁感應(yīng)現(xiàn)象，而右手定則適用于一段導(dǎo)體在磁場中切割磁感線運(yùn)動(dòng)的情況。 [深化理解] 1．感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件表述一、表述二本質(zhì)相同。 2．右手定則常用于感應(yīng)電流產(chǎn)生條件表述一對應(yīng)的問題，楞次定律對表述一、表述二對應(yīng)的問題都適用。 3．楞次定律的本質(zhì)是能量守恒。 4．解題中常用到的二級結(jié)論： (1)楞次定律的三個(gè)推廣含義：“增反減同”“增縮減擴(kuò)”“來拒去留”。 (2)楞次定律的雙解：①“加速向左運(yùn)動(dòng)”與“減速向右運(yùn)動(dòng)”等效。 ②“增加”與“減少”所產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向一樣，反之亦然。 [基礎(chǔ)自測] 一、判斷題 (1)1831年，英國物理學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象。(√) (2)閉合電路內(nèi)只要有磁通量，就有感應(yīng)電流產(chǎn)生。() (3)穿過線圈的磁通量和線圈的匝數(shù)無關(guān)。(√) (4)線框不閉合時(shí)，即使穿過線框的磁通量發(fā)生變化，線框中也沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生。(√) (5)當(dāng)導(dǎo)體切割磁感線時(shí)，一定產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。(√) (6)由楞次定律知，感應(yīng)電流的磁場一定與引起感應(yīng)電流的磁場方向相反。 () (7)感應(yīng)電流的磁場一定阻礙引起感應(yīng)電流的磁場的磁通量的變化。(√) 二、選擇題 1．[魯科版選修3－2 P8T3]如圖所示，條形磁鐵以速度v向螺線管靠近，下面幾種說法中正確的是(　　) A．螺線管中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流 B．螺線管中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流 C．只有磁鐵速度足夠大時(shí)，螺線管中才能產(chǎn)生感應(yīng)電流 D．只有在磁鐵的磁性足夠強(qiáng)時(shí)，螺線管中才會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流 解析：選B　當(dāng)條形磁鐵以速度v向螺線管靠近，穿過螺線管的磁通量增大，則螺線管中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，與磁鐵的速度、磁鐵的磁性強(qiáng)弱無關(guān)，故B正確。 2．[粵教版選修3－2 P12T2改編]一矩形線框abcd與長直通電導(dǎo)線處于同一平面內(nèi)，ad邊與導(dǎo)線平行，如圖所示。當(dāng)線框在此平面內(nèi)向右運(yùn)動(dòng)到導(dǎo)線的右邊的過程中，線框內(nèi)感應(yīng)電流的方向?yàn)?　　) A．一直沿順時(shí)針方向 B．一直沿逆時(shí)針方向 C．先沿順時(shí)針方向，再沿逆時(shí)針方向 D．先沿順時(shí)針方向，再沿逆時(shí)針方向，最后沿順時(shí)針方向 解析：選D　根據(jù)“來拒去留”“同向吸引異向排斥”“近大遠(yuǎn)小”等規(guī)律可得，電流方向依次為b→c、c→b、a→d、d→a，即先順時(shí)針，再逆時(shí)針，最后順時(shí)針，故D正確。 3．[人教版選修3－2 P14T6改編][多選]如圖所示，一輕質(zhì)絕緣橫桿兩側(cè)各固定一金屬環(huán)，橫桿可繞中心點(diǎn)自由轉(zhuǎn)動(dòng)。拿一條形磁鐵插向其中一個(gè)小環(huán)，后又取出插向另一個(gè)小環(huán)，看到的現(xiàn)象及現(xiàn)象分析正確的是(　　) A．磁鐵插向左環(huán)，橫桿發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng) B．磁鐵插向右環(huán)，橫桿發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng) C．磁鐵插向左環(huán)，左環(huán)中不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢和感應(yīng)電流 D．磁鐵插向右環(huán)，右環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢和感應(yīng)電流 解析：選BD　左環(huán)不閉合，磁鐵插向左環(huán)時(shí)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，不產(chǎn)生感應(yīng)電流，環(huán)不受力，橫桿不轉(zhuǎn)動(dòng)，故A、C錯(cuò)誤；右環(huán)閉合，磁鐵插向右環(huán)時(shí)，環(huán)內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，環(huán)受到磁場的作用，橫桿轉(zhuǎn)動(dòng)，故B、D正確。 4.如圖所示，兩個(gè)線圈A、B套在一起，線圈A中通有電流，方向如圖所示。當(dāng)線圈A中的電流突然增強(qiáng)時(shí)，線圈B中的感應(yīng)電流方向?yàn)?　　) A．沿順時(shí)針方向　　 B．沿逆時(shí)針方向 C．無感應(yīng)電流 D．先沿順時(shí)針方向，再沿逆時(shí)針方向 解析：選A　由安培定則可判斷，線圈A中電流在線圈內(nèi)產(chǎn)生的磁場向外，在線圈外產(chǎn)生的磁場向里，穿過線圈B的合磁通量向外。當(dāng)線圈A中的電流增大時(shí)，產(chǎn)生的磁場增強(qiáng)，通過線圈B的磁通量增加，由楞次定律可知線圈B中的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向，故A正確。 高考對本節(jié)內(nèi)容的考查，主要集中在對電磁感應(yīng)現(xiàn)象的判斷、楞次定律及其推論的理解應(yīng)用、“三個(gè)定則，一個(gè)定律”的綜合應(yīng)用，對這些考點(diǎn)的考查，主要以選擇題的形式呈現(xiàn)，難度一般。 考點(diǎn)一　對電磁感應(yīng)現(xiàn)象的判斷 [基礎(chǔ)自修類] [題點(diǎn)全練] 1．[感應(yīng)電流有無的判斷] 如圖所示，閉合圓形導(dǎo)體線圈放置在勻強(qiáng)磁場中，線圈平面與磁場平行，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度逐漸增大時(shí)，以下說法正確的是(　　) A．線圈中產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流 B．線圈中產(chǎn)生逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流 C．線圈中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流 D．線圈面積有縮小的傾向 解析：選C　由于線圈平面與磁場平行，所以穿過線圈的磁通量為零。當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度增大時(shí)，穿過線圈的磁通量仍然為零，則線圈中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，故只有C正確。 2．[感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件] 在法拉第時(shí)代，下列驗(yàn)證“由磁產(chǎn)生電”設(shè)想的實(shí)驗(yàn)中，能觀察到感應(yīng)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，然后觀察電流表的變化 B．在一通電線圈旁放置一連有電流表的閉合線圈，然后觀察電流表的變化 C．將一房間內(nèi)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，再到相鄰房間去觀察電流表的變化 D．繞在同一鐵環(huán)上的兩個(gè)線圈，分別接電源和電流表，在給線圈通電或斷電的瞬間，觀察電流表的變化 解析：選D　只形成閉合回路，回路中的磁通量不變化，不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，A、B、C錯(cuò)誤；給線圈通電或斷電瞬間，通過閉合回路的磁通量變化，會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，能觀察到電流表的變化，D正確。 3．[電磁感應(yīng)現(xiàn)象與現(xiàn)代科技] (2017全國卷Ⅰ)掃描隧道顯微鏡(STM)可用來探測樣品表面原子尺度上的形貌。為了有效隔離外界振動(dòng)對STM的擾動(dòng)，在圓底盤周邊沿其徑向?qū)ΨQ地安裝若干對紫銅薄板，并施加磁場來快速衰減其微小振動(dòng)，如圖所示。無擾動(dòng)時(shí)，按下列四種方案對紫銅薄板施加恒磁場；出現(xiàn)擾動(dòng)后，對于紫銅薄板上下及左右振動(dòng)的衰減最有效的方案是(　　) 解析：選A　施加磁場來快速衰減STM的微小振動(dòng)，其原理是電磁阻尼，在振動(dòng)時(shí)通過紫銅薄板的磁通量變化，紫銅薄板中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢和感應(yīng)電流，則其受到安培力作用，該作用阻礙紫銅薄板振動(dòng)，即促使其振動(dòng)衰減。方案A中，無論紫銅薄板上下振動(dòng)還是左右振動(dòng)，通過它的磁通量都發(fā)生變化；方案B中，當(dāng)紫銅薄板上下振動(dòng)時(shí)，通過它的磁通量可能不變，當(dāng)紫銅薄板向右振動(dòng)時(shí)，通過它的磁通量不變；方案C中，紫銅薄板上下振動(dòng)、左右振動(dòng)時(shí)，通過它的磁通量可能不變；方案D中，當(dāng)紫銅薄板上下振動(dòng)時(shí)，紫銅薄板中磁通量可能不變。綜上可知，對于紫銅薄板上下及左右振動(dòng)的衰減最有效的方案是A。 [名師微點(diǎn)] 考點(diǎn)二　楞次定律的理解及應(yīng)用 [基礎(chǔ)自修類] [題點(diǎn)全練] 1．[判斷感應(yīng)電流的方向] (多選)磁懸浮高速列車在我國已投入運(yùn)行數(shù)年。如圖所示就是磁懸浮的原理，圖中A是圓柱形磁鐵，B是用高溫超導(dǎo)材料制成的超導(dǎo)圓環(huán)。將超導(dǎo)圓環(huán)B水平放在磁鐵A上，它就能在磁力的作用下懸浮在磁鐵A的上方空中，則(　　) A．在B放入磁場的過程中，B中將產(chǎn)生感應(yīng)電流；當(dāng)穩(wěn)定后，感應(yīng)電流消失 B．在B放入磁場的過程中，B中將產(chǎn)生感應(yīng)電流；當(dāng)穩(wěn)定后，感應(yīng)電流仍存在 C．若A的N極朝上，B中感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針方向(從上往下看) D．若A的N極朝上，B中感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向(從上往下看) 解析：選BC　在B放入磁場的過程中，穿過B的磁通量增加，B中將產(chǎn)生感應(yīng)電流，因?yàn)锽是超導(dǎo)體，沒有電阻，所以感應(yīng)電流不會(huì)消失，故A錯(cuò)誤，B正確；若A的N極朝上，在B放入磁場的過程中，磁通量向上增加，根據(jù)楞次定律可判斷B中感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針方向，C正確，D錯(cuò)誤。 2．[電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的運(yùn)動(dòng)分析] (多選)(2018全國卷Ⅰ)如圖，兩個(gè)線圈繞在同一根鐵芯上，其中一線圈通過開關(guān)與電源連接，另一線圈與遠(yuǎn)處沿南北方向水平放置在紙面內(nèi)的直導(dǎo)線連接成回路。將一小磁針懸掛在直導(dǎo)線正上方，開關(guān)未閉合時(shí)小磁針處于靜止?fàn)顟B(tài)。下列說法正確的是(　　) A．開關(guān)閉合后的瞬間，小磁針的N極朝垂直紙面向里的方向轉(zhuǎn)動(dòng) B．開關(guān)閉合并保持一段時(shí)間后，小磁針的N極指向垂直紙面向里的方向 C．開關(guān)閉合并保持一段時(shí)間后，小磁針的N極指向垂直紙面向外的方向 D．開關(guān)閉合并保持一段時(shí)間再斷開后的瞬間，小磁針的N極朝垂直紙面向外的方向轉(zhuǎn)動(dòng) 解析：選AD　根據(jù)安培定則，開關(guān)閉合時(shí)鐵芯上產(chǎn)生水平向右的磁場。開關(guān)閉合后的瞬間，根據(jù)楞次定律，直導(dǎo)線上將產(chǎn)生由南向北的電流，根據(jù)安培定則，直導(dǎo)線上方的磁場垂直紙面向里，故小磁針的N極朝垂直紙面向里的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，故A正確。同理D正確。開關(guān)閉合并保持一段時(shí)間后，直導(dǎo)線上沒有感應(yīng)電流，故小磁針的N極指北，故B、C錯(cuò)誤。 3．[電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的功能分析] 如圖所示，螺線管與靈敏電流計(jì)相連，磁鐵從螺線管的正上方由靜止釋放，向下穿過螺線管。下列說法正確的是(　　) A．電流計(jì)中的電流先由a到b，后由b到a B．a(chǎn)點(diǎn)的電勢始終低于b點(diǎn)的電勢 C．磁鐵減少的重力勢能等于回路中產(chǎn)生的熱量 D．磁鐵剛離開螺線管時(shí)的加速度小于重力加速度 解析：選D　由楞次定律可知，電流計(jì)中的電流先由b到a，后由a到b，A錯(cuò)誤；a點(diǎn)的電勢先比b點(diǎn)低，后比b點(diǎn)高，B錯(cuò)誤；磁鐵減少的機(jī)械能等于回路中產(chǎn)生的熱量，C錯(cuò)誤；根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的磁場總是阻礙磁鐵與閉合回路間的相對運(yùn)動(dòng)，磁鐵剛離開螺線管時(shí)，受到向上的磁場力，加速度小于重力加速度，D正確。 [名師微點(diǎn)] 1．判斷感應(yīng)電流的方法 (1)楞次定律；(2)右手定則。 2．判斷感應(yīng)電流方向的“四步法” 3．楞次定律中“阻礙”的含義 考點(diǎn)三　楞次定律推論的應(yīng)用[多維探究類] 楞次定律中“阻礙”的含義可以推廣為：感應(yīng)電流的效果總是阻礙引起感應(yīng)電流的原因。列表說明如下： 內(nèi)容 例證 阻礙原磁通量變化 ——“增反減同” 阻礙相對運(yùn)動(dòng) ——“來拒去留” 使回路面積有擴(kuò)大或縮小 的趨勢——“增縮減擴(kuò)” 阻礙原電流的變化 ——“增反減同” 考法(一)　增反減同 [例1]　如圖所示，一個(gè)N極朝下的條形磁鐵豎直下落，恰能穿過水平放置的固定矩形導(dǎo)線框，則(　　) A．磁鐵經(jīng)過位置①時(shí)，線框中感應(yīng)電流沿abcd方向；經(jīng)過位置②時(shí)，沿adcb方向　 B．磁鐵經(jīng)過位置①時(shí)，線框中感應(yīng)電流沿adcb方向；經(jīng)過位置②時(shí)，沿abcd方向　 C．磁鐵經(jīng)過位置①和②時(shí)，線框中的感應(yīng)電流都沿abcd方向 D．磁鐵經(jīng)過位置①和②時(shí)，線框中感應(yīng)電流都沿adcb方向 [解析]　當(dāng)磁鐵經(jīng)過位置①時(shí)，穿過線框的磁通量向下且不斷增加，由楞次定律可確定感應(yīng)電流的磁場方向向上，阻礙磁通量的增加，根據(jù)右手螺旋定則可判定感應(yīng)電流應(yīng)沿abcd方向。同理可判斷當(dāng)磁鐵經(jīng)過位置②時(shí)，感應(yīng)電流沿adcb方向。故A正確。 [答案]　A 考法(二)　來拒去留 [例2]　如圖所示，通電導(dǎo)線MN與單匝矩形線圈abcd共面，位置靠近ab且相互絕緣。當(dāng)矩形線圈突然向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，線圈所受安培力的合力方向(　　) A．向左　　　　 B．向右 C．垂直紙面向外 D．垂直紙面向里 [解析]　當(dāng)矩形線圈突然向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，線圈中會(huì)產(chǎn)生逆時(shí)針方向的電流，根據(jù)左手定則可知，ab邊受的安培力向左，cd邊受的安培力向左，合力的方向向左，A正確?；蚋鶕?jù)楞次定律，“來拒去留”，感應(yīng)電流的效果總是阻礙相對運(yùn)動(dòng)，所以線圈向右運(yùn)動(dòng)時(shí)所受安培力向左。故A正確。 [答案]　A 考法(三)　增縮減擴(kuò) [例3]　(多選)如圖所示，兩同心圓環(huán)A、B置于同一水平面上，其中B為均勻帶負(fù)電絕緣環(huán)，A為導(dǎo)體環(huán)。當(dāng)B繞軸心順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)且轉(zhuǎn)速增大時(shí)，下列說法正確的是(　　) A．A中產(chǎn)生逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流 B．A中產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流 C．A具有收縮的趨勢 D．A具有擴(kuò)展的趨勢 [解析]　由題圖可知，B為均勻帶負(fù)電絕緣環(huán)，B中電流為逆時(shí)針方向，由右手螺旋定則可知，電流的磁場垂直紙面向外且逐漸增強(qiáng)；由楞次定律可知，磁場增強(qiáng)時(shí)，感應(yīng)電流的磁場與原磁場的方向相反，所以感應(yīng)電流的磁場的方向垂直紙面向里，A中感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針方向，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確。B環(huán)外的磁場的方向與B環(huán)內(nèi)的磁場的方向相反，當(dāng)B環(huán)內(nèi)的磁場增強(qiáng)時(shí)，A環(huán)具有面積擴(kuò)展的趨勢，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。 [答案]　BD [題點(diǎn)全練] 1．[增反減同] 如圖甲所示，在同一平面內(nèi)有兩個(gè)圓環(huán)A、B，圓環(huán)A將圓環(huán)B分為面積相等的兩部分，以圖甲中A環(huán)電流沿順時(shí)針方向?yàn)檎?dāng)圓環(huán)A中的電流如圖乙所示變化時(shí)，下列說法正確的是(　　) A．B中始終沒有感應(yīng)電流 B．B中有順時(shí)針方向的感應(yīng)電流 C．B中有逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流 D．B中的感應(yīng)電流先沿順時(shí)針方向，后沿逆時(shí)針方向 解析：選B　由于圓環(huán)A中的電流發(fā)生了變化，故圓環(huán)B中一定有感應(yīng)電流產(chǎn)生，由楞次定律判定B中有順時(shí)針方向的感應(yīng)電流，故B選項(xiàng)正確。 2．[增縮減擴(kuò)] 如圖所示，A為水平放置的膠木圓盤，在其側(cè)面均勻分布著負(fù)電荷，在A的正上方用絕緣絲線懸掛一個(gè)金屬圓環(huán)B，使B的環(huán)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(xiàn)使膠木盤A由靜止開始繞其軸線OO′按箭頭所示方向加速轉(zhuǎn)動(dòng)，則(　　) A．金屬環(huán)B的面積有擴(kuò)大的趨勢，絲線受到的拉力增大 B．金屬環(huán)B的面積有縮小的趨勢，絲線受到的拉力減小 C．金屬環(huán)B的面積有擴(kuò)大的趨勢，絲線受到的拉力減小 D．金屬環(huán)B的面積有縮小的趨勢，絲線受到的拉力增大 解析：選B　使膠木盤A由靜止開始繞其軸線OO′按箭頭所示方向加速轉(zhuǎn)動(dòng)，通過金屬環(huán)B內(nèi)的磁通量增大，根據(jù)楞次定律，金屬環(huán)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。 考點(diǎn)四　“三定則、一定律”的綜合應(yīng)用 [師生共研類] 1．規(guī)律比較 名稱 基本現(xiàn)象 因果關(guān)系 應(yīng)用的定則或定律 電流的 磁效應(yīng) 電流、運(yùn)動(dòng)電荷 產(chǎn)生磁場 因電生磁 安培定則 安培力、 洛倫茲力 磁場對電流、運(yùn)動(dòng) 電荷有作用力 因電受力 左手定則 電磁感應(yīng) 部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng) 因動(dòng)生電 右手定則 閉合回路磁通量變化 因磁生電 楞次定律 2．相互聯(lián)系 (1)應(yīng)用楞次定律時(shí)，一般要用到安培定則。 (2)研究感應(yīng)電流受到的安培力，一般先用右手定則確定電流的方向，再用左手定則確定安培力的方向，有時(shí)也可以直接應(yīng)用楞次定律的推論確定。 　[典例]　如圖所示，金屬棒ab、金屬導(dǎo)軌和螺線管組成閉合回路，金屬棒ab在勻強(qiáng)磁場B中沿導(dǎo)軌向右運(yùn)動(dòng)，則(　　) A．a(chǎn)b棒不受安培力作用 B．a(chǎn)b棒所受安培力的方向向右 C．a(chǎn)b棒向右運(yùn)動(dòng)速度v越大，所受安培力越大 D．螺線管產(chǎn)生的磁場，A端為N極 [解析]　金屬棒ab向右運(yùn)動(dòng)切割磁感線，根據(jù)右手定則判斷感應(yīng)電流方向由b→a，再根據(jù)左手定則判斷棒所受安培力水平向左，故A、B錯(cuò)誤；ab的速度越大，感應(yīng)電流越大，所受安培力就越大，C正確；根據(jù)安培定則可判定螺線管的B端為N極，A端為S極，D錯(cuò)誤。 [答案]　C [解題方略] 左、右手定則巧區(qū)分 (1)區(qū)分左手定則和右手定則的根本是抓住“因果關(guān)系”：“因電而動(dòng)”——用左手，“因動(dòng)生電”——用右手。 (2)使用中左手定則和右手定則很容易混淆，為了便于記憶，可把兩個(gè)定則簡單地總結(jié)為通電受力，“力”的最后一筆“丿”向左，用左手；運(yùn)動(dòng)生電，“電”的最后一筆“乚”向右，用右手。 [題點(diǎn)全練] 1．[楞次定律、安培定則及左手定則的綜合應(yīng)用] (多選)如圖是創(chuàng)意物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)作品《小熊蕩秋千》。兩根彼此靠近且相互絕緣的金屬棒C、D固定在鐵架臺上，與兩個(gè)銅線圈P、Q組成一閉合回路，兩個(gè)磁性很強(qiáng)的條形磁鐵如圖放置，當(dāng)用手左右擺動(dòng)線圈P時(shí)，線圈Q也會(huì)跟著擺動(dòng)，仿佛小熊在蕩秋千。以下說法正確的是(　　) A．P向右擺動(dòng)的過程中，P中的電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向(從右向左看) B．P向右擺動(dòng)的過程中，Q也會(huì)向右擺動(dòng) C．P向右擺動(dòng)的過程中，Q會(huì)向左擺動(dòng) D．若用手左右擺動(dòng)Q，P會(huì)始終保持靜止 解析：選AB　P向右擺動(dòng)的過程中，線框中的磁通量減少，根據(jù)楞次定律，P中的電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向(從右向左看)，選項(xiàng)A正確。P向右擺動(dòng)的過程中，P中的電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向(從右向左看)，Q中的電流方向也為順時(shí)針方向(從右向左看)，Q線圈下側(cè)將受到向右的安培力作用，所以Q也會(huì)向右擺動(dòng)，選項(xiàng)B正確，C錯(cuò)誤。若用手左右擺動(dòng)Q，切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，在P線圈中將產(chǎn)生感應(yīng)電流，受到安培力作用，由左手定則可判斷出P將擺動(dòng)，不會(huì)保持靜止，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 2．[安培定則及楞次定律的綜合應(yīng)用] 如圖所示，繞在鐵芯上的線圈與電源、滑動(dòng)變阻器和開關(guān)組成閉合回路。在鐵芯的右端套有一個(gè)表面絕緣的銅環(huán)A。不計(jì)鐵芯和銅環(huán)A之間的摩擦，下列情況中銅環(huán)A會(huì)向右運(yùn)動(dòng)的是(　　) A．線圈中通以恒定的電流 B．通電時(shí)，使滑動(dòng)變阻器的滑片P向右勻速移動(dòng) C．通電時(shí)，使滑動(dòng)變阻器的滑片P向左加速移動(dòng) D．開關(guān)突然斷開的瞬間 解析：選C　銅環(huán)A向右運(yùn)動(dòng)，說明穿過A的磁通量在增加，繞在鐵芯上的線圈中的電流在增大，故選項(xiàng)C正確。 3．[楞次定律與法拉第電磁感應(yīng)定律的綜合應(yīng)用] (多選)一個(gè)水平固定的金屬大圓環(huán)A，通有恒定的電流，方向如圖所示?，F(xiàn)有一小金屬環(huán)B自A環(huán)上方落下并穿過A環(huán)，B環(huán)在下落過程中始終保持水平，并與A環(huán)共軸，那么在B環(huán)下落過程中(　　) A．B環(huán)中感應(yīng)電流方向始終與A環(huán)中電流方向相反 B．B環(huán)中感應(yīng)電流方向與A環(huán)中電流方向先相反后相同 C．經(jīng)過A環(huán)所在平面的瞬間，B環(huán)中感應(yīng)電流最大 D．經(jīng)過A環(huán)所在平面的瞬間，B環(huán)中感應(yīng)電流為零 解析：選BD　剛開始的下落過程，穿過B環(huán)的磁通量增加，由楞次定律可知，B環(huán)中應(yīng)產(chǎn)生與A環(huán)中方向相反的感應(yīng)電流。當(dāng)B環(huán)運(yùn)動(dòng)到A環(huán)下方后，隨著B環(huán)的下落，穿過B環(huán)的磁通量逐漸減少，由楞次定律可知，此時(shí)B環(huán)中將產(chǎn)生與A環(huán)中方向相同的感應(yīng)電流，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確。當(dāng)B環(huán)經(jīng)過A環(huán)所在平面的瞬間，此時(shí)穿過B環(huán)的磁通量最大，磁通量的變化率為零，故此時(shí)B環(huán)中的感應(yīng)電流為零，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。 考點(diǎn)五　實(shí)驗(yàn)：探究影響感應(yīng)電流方向的因素 1．實(shí)驗(yàn)器材：條形磁鐵、電流表、線圈、導(dǎo)線、干電池(用來查明線圈中電流的流向與電流表中指針偏轉(zhuǎn)方向的關(guān)系)。 2．實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 (1)線圈內(nèi)磁通量增加時(shí)的情況 圖號 磁場方向 感應(yīng)電流的方向 感應(yīng)電流的磁場方向 甲 向下 逆時(shí)針(俯視) 向上 乙 向上 順時(shí)針(俯視) 向下 (2)線圈內(nèi)磁通量減少時(shí)的情況 圖號 磁場方向 感應(yīng)電流的方向 感應(yīng)電流的磁場方向 丙 向下 順時(shí)針(俯視) 向下 丁 向上 逆時(shí)針(俯視) 向上 3.實(shí)驗(yàn)結(jié)論 表述一：當(dāng)穿過線圈的磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場與原磁場的方向相反；當(dāng)穿過線圈的磁通量減少時(shí)，感應(yīng)電流的磁場與原磁場的方向相同。 表述二：當(dāng)磁鐵靠近線圈時(shí)，兩者相斥；當(dāng)磁鐵遠(yuǎn)離線圈時(shí)，兩者相吸。 [基礎(chǔ)考法] 1．(2019蘭州一中模擬)在研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象和磁通量變化時(shí)感應(yīng)電流方向的實(shí)驗(yàn)中，所需的實(shí)驗(yàn)器材已用導(dǎo)線連接成如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路。 (1)將線圈A插入線圈B中，閉合開關(guān)的瞬間，線圈B中感應(yīng)電流與線圈A中電流的繞行方向________(填“相同”或“相反”)。 (2)某同學(xué)設(shè)想使一線圈中電流逆時(shí)針流動(dòng)，另一線圈中感應(yīng)電流順時(shí)針流動(dòng)，可行的實(shí)驗(yàn)操作是________。 A．抽出線圈A　　　　　　 B．插入軟鐵棒 C．使變阻器滑片P右移 D．?dāng)嚅_開關(guān) 解析：(1)將線圈A插入線圈B中，閉合開關(guān)的瞬間，穿過線圈B的磁通量變大，由楞次定律可得，線圈B中感應(yīng)電流與線圈A中電流的繞行方向相反。 (2)使一線圈中電流逆時(shí)針流動(dòng)，另一線圈中感應(yīng)電流順時(shí)針流動(dòng)，兩線圈電流磁場方向相反，則穿過副線圈的磁通量應(yīng)增加；抽出線圈A時(shí)，穿過副線圈的磁通量減小，原、副線圈電流方向相同，故A錯(cuò)誤；插入軟鐵棒，穿過副線圈的磁通量增大，原、副線圈電流方向相反，故B正確；由電路圖可知，使變阻器滑片P右移，原線圈電流增大，穿過副線圈的磁通量增大，原、副線圈電流方向相反，故C正確；斷開開關(guān)，穿過副線圈B的磁通量減小，原、副線圈電流方向相同，故D錯(cuò)誤。 答案：(1)相反　(2)BC 2．(2019河南林州一中模擬)在研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)中，首先按圖甲接線，以查明電流表指針的偏轉(zhuǎn)方向與電流方向之間的關(guān)系。然后按圖乙將電流表與線圈B連成一個(gè)閉合電路，將線圈A、電源、滑動(dòng)變阻器和開關(guān)串聯(lián)成另一個(gè)閉合電路。在圖甲中，當(dāng)閉合S時(shí)，觀察到電流表指針向左偏(不通電時(shí)指針停在正中央)。在圖乙中：(以下均填“向左”或“向右”或“不”) (1)S閉合后，將螺線管A插入螺線管B的過程中，電流表的指針____________偏轉(zhuǎn)。 (2)線圈A放在B中不動(dòng)，將滑動(dòng)變阻器的滑片向右滑動(dòng)時(shí)，電流表指針____________偏轉(zhuǎn)。 (3)線圈A放在B中不動(dòng)，突然斷開開關(guān)S時(shí)，電流表指針____________偏轉(zhuǎn)。 解析：在圖甲中，閉合開關(guān)，電流從正接線柱流入電流表，電流表指針向左偏轉(zhuǎn)，即電流從哪個(gè)接線柱流入，指針就向哪側(cè)偏轉(zhuǎn)；在圖乙中，閉合開關(guān)后，由安培定則可知，線圈A中的電流產(chǎn)生的磁場導(dǎo)致線圈B中的磁通量變化，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流，因此指針會(huì)偏轉(zhuǎn)。 (1)S閉合后，將螺線管A插入螺線管B的過程中，穿過B的磁場向上，磁通量變大，由楞次定律可知，感應(yīng)電流從電流表負(fù)接線柱流入，則電流表的指針將向右偏轉(zhuǎn)。 (2)螺線管A放在B中不動(dòng)，穿過B的磁場向上，將滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸片向右滑動(dòng)時(shí)，穿過B的磁通量變大，由楞次定律可知，感應(yīng)電流從電流表負(fù)接線柱流入，則電流表的指針將向右偏轉(zhuǎn)。 (3)螺線管A放在B中不動(dòng)，穿過B的磁場向上，突然斷開開關(guān)S時(shí)，穿過B的磁通量減小，由楞次定律可知，感應(yīng)電流從電流表正接線柱流入，則電流表的指針將向左偏轉(zhuǎn)。 答案：(1)向右　(2)向右　(3)向左 “專項(xiàng)研究”拓視野——利用程序法和逆向推理法分析二次感應(yīng)問題 在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，二次電磁感應(yīng)問題在高考題中時(shí)常出現(xiàn)，解決該類問題的方法有程序法、逆向推理法等。 (一)程序法(正向推理法) 1．(多選)如圖所示裝置中，cd桿原來靜止。當(dāng)ab桿做如下哪些運(yùn)動(dòng)時(shí)，cd桿將向右移動(dòng)(　　) A．向右勻速運(yùn)動(dòng)　　　　 B．向右加速運(yùn)動(dòng) C．向左加速運(yùn)動(dòng) D．向左減速運(yùn)動(dòng) 解析：選BD　ab勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，ab中感應(yīng)電流恒定，L1中磁通量不變，穿過L2的磁通量不變，L2中無感應(yīng)電流產(chǎn)生，cd保持靜止，A錯(cuò)誤；ab向右加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)右手定則，知在ab桿上產(chǎn)生增大的從a到b的電流，根據(jù)安培定則，在L1中產(chǎn)生向上增強(qiáng)的磁場，該磁場向下通過L2，根據(jù)楞次定律可知通過cd的感應(yīng)電流方向向下，由左手定則可知cd向右移動(dòng)，B正確；同理可得C錯(cuò)誤，D正確。 (二)逆向推理法 2．(多選)如圖所示，水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動(dòng)的金屬棒PQ、MN，MN的左邊有一閉合電路。當(dāng)PQ在外力的作用下運(yùn)動(dòng)時(shí)，MN向右運(yùn)動(dòng)，則PQ所做的運(yùn)動(dòng)可能是(　　) A．向右加速運(yùn)動(dòng)　　　　 B．向左加速運(yùn)動(dòng) C．向右減速運(yùn)動(dòng) D．向左減速運(yùn)動(dòng) 解析：選BC　MN向右運(yùn)動(dòng)，說明MN受到向右的安培力，因?yàn)閍b在MN處的磁場垂直紙面向里MN中的感應(yīng)電流由M→NL1中感應(yīng)電流的磁場方向向上；若L2中磁場方向向上減弱PQ中電流為Q→P且減小向右減速運(yùn)動(dòng)；若L2中磁場方向向下增強(qiáng)PQ中電流為P→Q且增大向左加速運(yùn)動(dòng)。故B、C正確。 3.(多選)如圖所示，金屬導(dǎo)軌上的導(dǎo)體棒ab在勻強(qiáng)磁場中沿導(dǎo)軌做下列哪種運(yùn)動(dòng)時(shí)，銅制線圈c中將有感應(yīng)電流產(chǎn)生且被螺線管吸引(　　) A．向右做勻速運(yùn)動(dòng)　　　　 B．向左做減速運(yùn)動(dòng) C．向右做減速運(yùn)動(dòng) D．向右做加速運(yùn)動(dòng) 解析：選BC　當(dāng)導(dǎo)體棒向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生恒定的電流，線圈中的磁通量恒定不變，無感應(yīng)電流出現(xiàn)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；當(dāng)導(dǎo)體棒向左減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，由右手定則可判定回路中出現(xiàn)從b→a的感應(yīng)電流且減小，由安培定則知螺線管中感應(yīng)電流的磁場向左且減弱，由楞次定律知c中出現(xiàn)順時(shí)針方向的感應(yīng)電流(從右向左看)，且被螺線管吸引，選項(xiàng)B正確；同理可判定選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。 在二次感應(yīng)現(xiàn)象中，“程序法”和“逆向推理法”的選擇 (1)如果要判斷二次感應(yīng)后的現(xiàn)象或結(jié)果，選擇程序法。 (2)如果已知二次感應(yīng)后的結(jié)果，要判斷導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)情況或磁場的變化，需選擇逆向推理法?！　?