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第49 讲 电磁感应现象 楞次定律
目录
01
考情解码·命题预警2
02 体系构建·思维可视.........................................................................................................................3
03 核心突破·靶向攻坚.........................................................................................................................4
考点一 楞次定律................................................................................................................................4
知识点1 楞次定律......................................................................................................................................4
知识点2 楞次定律推论的应用..........................................................................................................4
考向 楞次定律及其应用............................................................................................................................. 5
考点二 电磁感应................................................................................................................................7
知识点1 电磁感应现象..............................................................................................................................7
知识点2 感应电流及其方向的判断..................................................................................................8
考向 电磁感应现象..................................................................................................................................... 8
04 真题溯源·考向感知.......................................................................................................................13
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考点要求
考察形式
2025 年
2024 年
2023 年
电磁感应现象
选择题
非选择题
\
\
\
楞次定律
选择题
非选择题
\
\
\
考情分析:
1.电磁感应现象和楞次定律在电磁学中十分重要,即使近几年黑吉辽物理考试没考,但是不可忽视该部
分的重要性。
2.从命题思路上看,试题情景为命题将更加注重对学生思维深度与灵活性考查,如设置开放性问题。
复习目标:
目标一:明确电磁感应产生条件:牢记 “闭合回路的磁通量发生变化” 是产生感应电流的两个必要条件
(闭合回路、磁通量变化),能区分 “有感应电动势无感应电流”(非闭合回路)和 “有感应电流”
(闭合回路)的情况。
目标二:区分楞次定律与右手定则的适用场景:在导体切割磁感线的情境中(动生电动势),能用右手定
则(掌心朝磁感线反方向,拇指指运动方向,四指指电流方向)直接判断感应电流方向,与楞次定律结论
一致。
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考点一 楞次定律
知识点1 楞次定律
(1)内容:感应电流具有这样的方向,即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)适用范围:一切电磁感应现象。
知识点2 楞次定律推论的应用
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。根据引起感应电
流的情境,常见以下四种具体推论:
推论
图例说明
阻碍原磁通量变化——“增反减同”
甲图:磁铁靠近,B 感、B 原反向,二者相斥;
乙图:磁铁远离,B 感、B 原同向,二者相吸
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”
(注意:只适用于单方向的磁通量)
丙图:P、Q 是光滑固定导轨,a、b 是可移动金属
棒,磁铁下移,回路面积应减小,a、b 靠近
丁图:B 减小,线圈扩张
阻碍原电流的变化——“增反减同”(自感现象)
戊图:若A、B 两灯规格相同,合上S,B 灯先亮,A
灯逐渐变亮;再断开S,两灯逐渐熄灭
联系:以上情况“殊途同归”,实质上都是以不同的方式阻碍磁通量的变化
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考向 楞次定律及其应用
例1 如图所示,水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN,PQ、MN 均处在竖直向下的
匀强磁场中,当PQ 在一外力的作用下运动时,MN 向右运动,则PQ 所做的运动可能是( )
①向右加速运动 ②向左加速运动 ③向右减速运动 ④向左减速运动
A.①②
B.①④
C.②③
D.②④
例2(2024·辽宁大连·二模)如图,在水平光滑桌面上,固定两条平行绝缘直导线,通以相同电流,导线
之间放置两个相同的圆形小线圈。当两侧导线中电流同样增大时,忽略不计两小线圈之间作用力,则(
)
A.两小线圈中感应电流都沿顺时针方向 B.两小线圈中感应电流都沿逆时针方向
C.两小线圈会相互靠近
D.两小线圈会相互远离
【变式训练1】(2023·辽宁葫芦岛·二模)如图甲所示,固定的长直导线与固定的圆形闭合金属线框位于同
一平面内,长直导线中的电流随时间的变化关系如图乙所示,直导线中电流向下,下列说法正确的是(
)
A.线框中会产生逆时针方向的电流
B.线框中会产生顺时针方向的电流
C.线框受到的安培力平行于直导线向上
D.线框受到的安培力平行于直导线向下
【变式训练2】(24-25 高二下·吉林松原·期中)一长直导线与闭合金属环放在同一竖直面内,如图甲所示,
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长直导线中的电流i 随时间t 的变化关系如图乙所示(以水平向右为电流的正方向),则在
时间内,
下列说法正确的是( )
A.闭合金属环中始终产生顺时针方向的感应电流
B.穿过闭合金属环的磁通量先增大后减小
C.闭合金属环先有收缩的趋势后有扩张的趋势
D.闭合金属环所受安培力的合力先向下后向上
【变式训练3】如图所示,线圈P 和电流表构成一个回路,线圈P 的绕向如图所示。手持磁铁在上方接近
或远离线圈P 时,以下说法正确的是( )
A.若磁铁N 极朝下,接近线圈P,经过电流表的电流方向为b→a
B.若磁铁N 极朝下,远离线圈P,经过电流表的电流方向为b→a
C.若磁铁S 极朝下,接近线圈P,经过电流表的电流方向为b→a
D.若磁铁S 极朝下,远离线圈P,经过电流表的电流方向为a→b
【变式训练4】如图甲所示,A、B 两绝缘金属环套在同一铁芯上,A 环中通有电流,其电流
随时间t 的
变化规律如图乙所示,不考虑其他磁场的影响。下列说法正确的是( )
A.
时刻B 环中感应电流最大
B.
和
时刻,两环相互排斥
C.
和
时刻,B 环中产生的感应电流方向相同
D.
时刻,B 环有扩张的趋势
【变式训练5】图a 中A、B 为两个相同的环形线圈,共轴并靠近放置,A 线圈中通有如图b 所示的交流电
i,取图a 中电流方向为正方向,下列说法正确的是( )
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A.在0 到t1时间内A、B 两线圈相互吸引
B.在t2到t3时间内A、B 两线圈相互排斥
C.t1时刻两线圈间作用力最大
D.t2时刻两线圈间作用力最大
【变式训练6】如图所示,在水平放置的条形磁铁的N 极附近,一个闭合线圈从位置A 静止释放下落到C
位置,下落过程中线圈始终保持水平,在位置B,N 极附近的磁感线正好与线圈平面平行,A、B 之间和
B,C 之间的距离都比较小。下列说法正确的是( )
A.从上往下看,线圈中的电流方向始终为逆时针
B.从上往下看,线圈中的电流方向先顺时针后逆时针
C.线圈在位置B 时磁通量为0,感应电流为0
D.线圈在位置A 和位置C 的加速度相同
考点二 电磁感应
知识点1 电磁感应现象
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
的平面,其面积S 与磁感应强度B 的
乘积
叫作穿过这个面积的磁通量。
(2)公式:Φ=
BS
,S 为垂直磁场的
投影面积
。
(3)矢标性:磁通量为标量。
(4)物理意义:磁通量的大小可形象表示穿过某一面积的
磁感线
条数的多少。
(5)磁通量的变化:ΔΦ=Φ2-Φ1。
2.电磁感应现象
(1)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
生电流的现象叫作电磁感应。
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(2)感应电流产生的条件:穿过
闭合
回路的
磁通量
发生变化。
(3)实质:电磁感应现象的实质是产生
感应电动势
。
①如果电路闭合,则有感应电流;
②如果电路不闭合,则只有感应电动势而无感应电流。
知识点2 感应电流及其方向的判断
产生感应电流条件的两种表述
1.闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时,闭合电路中产生感应电流。
2.穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时,闭合电路中产生感应电流。
判断感应电流方向的两种方法
1.用楞次定律判断
2.用右手定则判断
该方法适用于导体切割磁感线产生的感应电流。判断时注意掌心、拇指、四指的方向:
①掌心——磁感线垂直穿入;
②拇指——指向导体运动的方向;
③四指——指向感应电流的方向。
考向 电磁感应现象
例1(2025·辽宁沈阳·模拟预测)《科学》中文版的文章中介绍了一种新技术——航天飞缆,航天飞缆是
用柔性缆索将两个物体连接起来在太空飞行的系统。飞缆系统在太空飞行中能为自身提供电能和拖拽力,
它还能清理“太空垃圾”等。如图所示为飞缆系统的简化模型示意图,图中两个物体P、Q 的质量分别为
、
,柔性金属缆索长为
,外有绝缘层,系统在近地轨道做圆周运动,运动过程中Q 距地面
高为h,设缆索总保持指向地心,Q 更靠近地表,P 的速度为
,所在处的地磁感应强度大小为B,方向垂
直纸面向里。已知地球半径为R,地面的重力加速度g。( )
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A.缆索P 端电势高于Q 端
B.
C.若此时飞缆系统在赤道平面上,为了更好地清理垃圾,缆索的绕行方向应与地球自转方向相反
D.若想清理更低轨道上的“太空垃圾”,飞缆系统机械能需要增大
【变式训练1】下列情况能产生感应电流的是( )
A.如图(a)所示,导体AB 顺着磁感线运动
B.如图(b)所示,条形磁铁插入线圈中不动时
C.如图(c)所示,小螺线管A 插入大螺线管B 中不动,开关S 一直接通时
D.如图(c)所示,小螺线管A 插入大螺线管B 中不动,开关S 一直接通,当改变滑动变阻器阻值时
【变式训练2】(2025·辽宁沈阳·模拟预测)2024 年9 月,中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中
心自主研制的水冷磁体,成功产生了42.02T 的稳态磁场(稳态磁场是指磁感应强度不随时间变化的磁场),
其磁感应强度约为地磁场磁感应强度的80 万倍,打破了2017 年美国国家强磁场实验室水冷磁体创造的世
界纪录,成为国际强磁场水冷磁体技术发展新的里程碑,下列说法正确的是( )
A.42.02T 表示磁通量的大小
B.该稳态磁场不可能激发出电场
C.磁感应强度不随时间变化的磁场一定是匀强磁场
D.将通电直导线放入该稳态磁场,受到的安培力一定很大
【变式训练3】如图所示, 在绝缘的水平面上, 有两个闭合的线圈a、b, 线圈a 处在有界匀强磁场中,
线圈b 处在磁场外且固定不动, 将线圈a 从磁场中匀速拉出的过程中, 下列说法正确的是( )
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A.线圈a 中有感应电流, 线圈b 中没有感应电流
B.线圈a 中感应电流方向为逆时针
C.线圈b 有收缩趋势
D.线圈b 整体受到水平向左的安培力
【变式训练4】(2025·辽宁·模拟预测)如图所示,电阻不计的光滑
形金属导轨固定在绝缘斜面上,顶
端连接定值电阻
。
为理想有界磁场的边界,
下方存在垂直于导轨向上的匀强磁场。阻值可忽略的
金属棒从无磁场区域某位置垂直于导轨由静止释放,在运动过程中金属棒始终垂直于导轨且接触良好。则
关于金属棒进入磁场区域后运动状态的描述,可能正确的是( )
A.做匀加速直线运动
B.做加速度逐渐增加的加速运动
C.做匀速运动
D.先减速然后反向加速
【变式训练5】(2024·辽宁·三模)某工厂为了检验正方形线圈的合格率,将线圈放在传送带上,传送带所
在空间中加上竖直向下的匀强磁场,磁场边界PQ 与MN 平行且与线圈速度方向成45°,磁感应强度为B。
如图所示,线圈与传送带一起以恒定速度v 向右运动,线圈与传送带间的动摩擦因数为μ。线圈进入磁场
过程中线圈恰好不打滑,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。已知线圈质量为m,匝数为N,边长为L,总电
阻为R,且磁场宽度大于L。下列说法错误的是( )
A.线圈进入磁场过程中,电流方向为ADCBA
B.在线圈进入磁场的过程中,线圈对传送带的摩擦力始终沿AC 所在直线方向,且最大值为
C.线圈在进入磁场的过程中通过截面的电荷量为
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D.在不改变传送带速度的情况下,相同质量、材料、边长但匝数为2N 的线圈进入磁场过程相对皮带
会打滑
【变式训练6】(2024·黑龙江齐齐哈尔·三模)图甲为某风速测量装置,可简化为图乙所示的模型。圆形磁
场半径为L,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里,风推动风杯组(导体棒OA 代替)绕水平轴以角速
度ω 顺时针转动,风杯中心到转轴距离为2L,导体棒OA 电阻为r,导体棒与弹性簧片接触时回路中产生
电流,接触过程中,导体棒转过的圆心角为45°,图乙中电阻阻值为R,其余电阻不计。下列说法正确的
是( )
A.流过电阻R 的电流方向为从左向右
B.风杯的速率为ωL
C.导体棒与弹性簧片接触时产生的电动势为
D.导体棒每转动一圈,流过电阻R 的电荷量为
【变式训练7】(2024·辽宁·模拟预测)如图所示,足够长的等间距光滑平行金属导轨固定在绝缘水平面上,
导轨所在空间存在竖直向上、磁感应强度大小恒定的匀强磁场,两根相同的金属棒
、
垂直放在导轨上。
现给金属棒
施加一个水平向右的恒力,下列说法正确的是( )
A.金属棒
一直做匀加速运动
B.金属棒
、
均做加速运动,达到稳定状态时,两金属棒速度相等
C.金属棒
、
均做加速运动,达到稳定状态时,两金属棒加速度相等
D.处于稳定状态后,两金属棒中电流为零
【变式训练8】(2025·吉林松原·模拟预测)如图所示,两足够长的平行光滑金属导轨固定在水平面内,匀
强磁场方向垂直导轨平面向下,恒力F 作用在金属棒
上,金属棒
以相同的加速度沿导轨滑动,
某时刻撤去F。已知运动过程中,
、
始终与导轨垂直并接触良好,下列说法中正确的是( )
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A.撤去
前,两棒速度相同
B.撤去F 前,两棒间距恒定
C.撤去F 后,
的速度不小于
的速度
D.撤去
后,两棒在相等时间内产生的焦耳热相同
【变式训练9】(2025·黑龙江·二模)国产电动汽车采用电磁式动力回收装置,可将部分动能转化为电能并
储存。如图所示为该装置的简化模型,“日”字形的金属线框放在光滑的水平面上,各边长均为l,ab、
cd、ef 边电阻均为R,其余部分电阻可忽略不计。线框以速度v 进入宽度为l 的匀强磁场,最终恰好穿出磁
场。已知磁场的磁感应强度大小为B,方向竖直向下,边界与ab 边平行,则线框( )
A.刚进磁场时,a 端电势高于b 端电势
B.刚进磁场时,a、b 两点间电势差为
C.质量
D.穿越磁场过程中ab 边产生的热量
【变式训练10】(2025·吉林长春·二模)如图,固定于水平面上的金属架
处在竖直向下的匀强磁场
中,金属棒
沿框架以速度向右做匀速运动。
时,磁感应强度为
,此时
到达的位置恰好使
构成一个边长为的正方形。为使
棒中不产生感应电流,磁感应强度
变化规律的图像为(
)
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A.
B.
C.
D.
1.(2024·广东·高考真题)电磁俘能器可在汽车发动机振动时利用电磁感应发电实现能量回收,结构如图
甲所示。两对永磁铁可随发动机一起上下振动,每对永磁铁间有水平方向的匀强磁场,磁感应强度大小均
为B.磁场中,边长为L 的正方形线圈竖直固定在减震装置上。某时刻磁场分布与线圈位置如图乙所示,
永磁铁振动时磁场分界线不会离开线圈。关于图乙中的线圈。下列说法正确的是( )
A.穿过线圈的磁通量为B L
2
B.永磁铁相对线圈上升越高,线圈中感应电动势越大
C.永磁铁相对线圈上升越快,线圈中感应电动势越小
D.永磁铁相对线圈下降时,线圈中感应电流的方向为顺时针方向
2.(2025·北京·高考真题)下列图示情况,金属圆环中不能产生感应电流的是( )
A.图(a)中,圆环在匀强磁场中向左平移
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B.图(b)中,圆环在匀强磁场中绕轴转动
C.图(c)中,圆环在通有恒定电流的长直导线旁向右平移
D.图(d)中,圆环向条形磁铁N 极平移
3.(2024·北京·高考真题)如图所示,线圈M 和线圈P 绕在同一个铁芯上,下列说法正确的是( )
A.闭合开关瞬间,线圈M 和线圈P 相互吸引
B.闭合开关,达到稳定后,电流表的示数为0
C.断开开关瞬间,流过电流表的电流方向由a 到b
D.断开开关瞬间,线圈P 中感应电流的磁场方向向左
4.(2024·江苏·高考真题)如图所示,a、b为正方形金属线圈,a线圈从图示位置匀速向右拉出匀强磁场
的过程中,a、b中产生的感应电流方向分别为( )
A.顺时针、顺时针
B.逆时针、逆时针
C.顺时针、逆时针
D.逆时针,顺时针
5.(2023·海南·高考真题)汽车测速利用了电磁感应现象,汽车可简化为一个矩形线圈abcd,埋在地下的
线圈分别为1、2,通上顺时针(俯视)方向电流,当汽车经过线圈时( )
A.线圈1、2 产生的磁场方向竖直向上
B.汽车进入线圈1 过程产生感应电流方向为abcd
C.汽车离开线圈1 过程产生感应电流方向为abcd
D.汽车进入线圈2 过程受到的安培力方向与速度方向相同
6.(天津·高考真题)如图所示,两根平行金属导轨置于水平面内,导轨之间接有电阻R0金属棒ab 与两
导轨垂直并保持良好接触,整个装置放在匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向下现使磁感应强度随
。
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时间均匀减小,ab 始终保持静止。下列说法正确的是( )
A.ab 中的感应电流方向由a 到b
B.ab 中的感应电流逐渐减小
C.ab 所受的安培力保持不变
D.ab 所受的静摩擦力保持不变
7.(2025·黑龙江大庆·模拟预测)将一均匀导线围成一闭合的环状扇形线框MNPQ,其中
,
,圆弧MN 和PQ 的圆心均为O 点,O 点为直角坐标系的原点,其中第二和第四象限存在垂直纸
面向里的匀强磁场,其磁感应强度大小为B,第三象限存在垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为
2B。从
时刻开始让导线框以O 点为圆心,以恒定的角速度
沿逆时针方向做匀速圆周运动,规定沿
QMNP 方向的电流为正,则导线框中的电流随时间的变化规律描绘正确的是( )
A.
B.
C.
D.
8.(2025·黑龙江哈尔滨·模拟预测)两根相距为L 的足够长金属直角导轨
如图放置,
与
水平,
与
竖直,转角
、
处用阻值为R 的金属杆连接。整个装置处于水平向右、
磁感应强度为
的匀强磁场中。质量均为
、电阻均为
的两金属杆
、
垂直导轨放置且与导轨接触
良好,
、
与直角导轨间的动摩擦因数均为
,不计导轨电阻,重力加速度为g。由静止释放
杆的
同时,对
杆施加一水平向左的外力
,使其一直向左做匀速运动。当
杆也匀速运动时,外力
的大
小为( )
15
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A.
B.
C.
D.
9.(2025·黑龙江·二模)如图所示,两相邻宽度均为L 的有界匀强磁场,其磁场方向相反,磁感应强度大
小均为B。边长为L、电阻为R 的单匝正方形线框abcd 的ab 边与磁场左边界共线,线框在外力作用下,以
速度v 匀速穿越有界磁场。以ab 边刚进入磁场为计时零点,规定线框中感应电流i 逆时针方向为正方向,
力方向向右为正方向,ab 边所受安培力为
,外力为F,下列图像正确的是( )
A.
B.
C.
D.
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