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考点46 电磁感应现象 楞次定律
1. 高考真题考点分布
题型
考点考查
考题统计
选择题
楞次定律
2024 年江苏卷、广东卷
实验题
探究影响感应电流方向的因素
2024 年北京卷
2. 命题规律及备考策略
【命题规律】高考对楞次定律和右手定则的考查形式多以选择题的形式,题目较为简单,同时,这两部分
内容会在某些有关电磁感应的综合性的计算题中会有应用。
【备考策略】
1.理解和掌握楞次定律、右手定则。
2.能够利用楞次定律和右手定则判断感应电流的方向。
【命题预测】重点关注楞次定律和右手定则的应用。
一、磁通量
1.概念:在磁感应强度为B 的匀强磁场中,与磁场方向垂直的平面,其面积S 与B 的乘积叫作穿过这个面
积的磁通量。
2.公式:Φ=BS,单位是韦伯,符号是Wb。
3.适用条件
(1)匀强磁场。
(2)S 为垂直于磁场的有效面积。
4.物理意义:相当于穿过某一面积的磁感线的条数。
5.磁通量的变化量:ΔΦ=Φ2-Φ1=B2S2-B1S1。
二、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
生电流的现象叫作电磁感应。
2.感应电流的产生条件
(1)表述一:闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线的运动。
(2)表述二:穿过闭合电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,如果电路闭合,则有感应电流。如果电路不闭合,则只有感应电
动势而无感应电流。
三、感应电流方向的判定
1
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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。
2.右手定则
(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:导线切割磁感线产生感应电流。
考点一 电磁感应现象
考向
1 磁通量及磁通量的变化
1.磁通量的计算
(1)公式:Φ=BS。
适用条件:①匀强磁场;②磁场与平面垂直。
(2)若磁场与平面不垂直,应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积,Φ=BScos θ。式中Scos θ 即为平
面S 在垂直于磁场方向上的投影面积,也称为“有效面积”(如图所示)。
2.判断磁通量是否变化的方法
(1)根据公式Φ=BS sin θ(θ 为B 与S 间的夹角)判断。
(2)根据穿过平面的磁感线的条数是否变化判断。
1.如图所示,矩形线圈abcd 与有界的匀强磁场垂直,线圈的一半在磁场内,已知线圈的面积为2S,磁场
2
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的磁感应强度为B,规定图示位置穿过线圈的磁通量为正,以下说法正确的是( )
A.在图示位置时穿过线圈的磁通量为
B.线圈以ab 为轴转过
时穿过线圈的磁通量为BS
C.线圈以ab 为轴转过
时穿过线圈的磁通量为
D.线圈以cd 为轴转过
时穿过线圈的磁通量为
2.如图所示,
、
两同心圆线圈的匝数分别为
匝和
匝,线圈半径分别为和
。分布着磁感应强度
大小为
的匀强磁场的圆形区域的边缘恰好与
线圈重合,则下列说法正确的是( )
A.穿过
、
两线圈磁通量相同
B.穿过
线圈的磁通量比
的大
C.穿过
线圈的磁通量比
的大
D.因为不知道匝数
和
的大小关系,所以无法比较穿过
、
两线圈的磁通量大小
考向
2 感应电流产生的条件
1.判断感应电流有无的方法
2.产生感应电流的三种常见情况
3
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3.如图所示,在闭合电键K 后,要使Q 线圈产生图示方向的电流,可采用的方法有( )
A.把滑动变阻器R 的滑片右移
B.把线圈P 中的铁心抽出
C.把线圈Q 靠近线圈P
D.把电键K 断开
4.如图所示,在水平地面上建立平面直角坐标系xOy,直线1、2、3 平行于y 轴,直线4、5 平行于x 轴。
若地下平行于y 轴方向埋着一根通有恒定直流电的线缆,为了准确定位线缆的位置和走向,一圆形金属线
圈在水平地面上分别沿直线1、2、3 从x 轴往y 轴正方向匀速移动,或沿直线4、5 从y 轴往x 轴正方向匀
速移动,则下列说法正确的是( )
A.线圈沿着直线1、2、3 中的某条线移动时没有产生感应电流,则该条线的正下方一定没有线缆
B.线圈沿着直线1、2、3 中的某条线移动时没有产生感应电流,则该条线的正下方一定有线缆
C.线圈沿着直线4、5 移动的过程中,感应电流反向时,则该位置的正下方有线缆
D.线圈沿着直线4、5 移动的过程中,磁通量为零时,则该位置的正下方有线缆
4
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考点二 楞次定律和右手定则
考向
1 楞次定律的理解及应用
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
3.“阻碍”的含义及步骤
楞次定律中“阻碍”的含义
“四步法”判断感应电流方向
5.某品牌电瓶车的动能回收系统的结构原理如图所示,传动轴与磁铁固定连接,当车辆下坡时,车轮通
过传动装置带动磁铁在绕有多匝线圈的铁芯间转动,线圈通过
端给电池充电,不考虑磁铁转速的变化,
穿过线圈的磁通量按正弦(或余弦)规律变化,某时刻磁铁的位置和转动方向如图所示,下列说法正确的
是( )
A.在图示位置,线圈中的感应电动势最大
B.从图示位置开始的一小段时间内,线圈
端的电势比
端高
C.从图示位置转过
时,线圈中的感应电动势最大
D.从图示位置转过
时,线圈
端的电势比
端高
6.图甲为某款“自发电”无线门铃按钮,其 “发电”原理如图乙所示,按下门铃按钮过程磁铁靠近螺线
5
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管,松开门铃按钮磁铁远离螺线管回归原位置,P、Q 端与门铃(图中未画出)连接构成回路。下列说法
正确的是( )
A.按下按钮的过程,螺线管P 端电势较高
B.松开按钮的过程,螺线管Q 端电势较高
C.按下和松开按钮的过程,螺线管产生的感应电流方向相同
D.按下和松开按钮的过程,螺线管所受磁铁的安培力方向相反
考向
2 右手定则的应用
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:导线切割磁感线产生感应电流。
3.右手定则应用“三注意”:
①磁感线必须垂直穿入掌心。
②拇指指向导体运动的方向。
③四指所指的方向为感应电流方向。
7.如图所示,在匀强磁场中放有平行铜导轨,它与大线圈
相连。导线圈
在
的中间,与
共面放置。
要使
中获得顺时针方向的感应电流,则放在导轨上的裸金属棒
的运动情况可能是( )
A.向右匀速运动
B.向右加速运动
C.向左加速运动
D.向左减速运动
6
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8.如图所示,铜圆盘安装在竖直的铜轴上,圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场中。电路通过电刷c、d 分
别与圆盘的边缘和铜轴接触良好,电源电动势为E,内阻为r,定值电阻为R,先将开关闭合,待圆盘转速
稳定后再断开开关,不计一切摩擦,下列说法中正确的是( )
A.闭合开关时,从上往下看圆盘逆时针转动
B.闭合开关转速稳定时,流过圆盘的电流不为零
C.断开开关时,a 点电势低于b 点电势
D.断开开关后,流过电阻R 上的电流方向与原电流方向相反
考向
3 楞次定律推论的应用
内容
例 证
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”
9.如图所示,圆环形导体线圈a 平放在水平桌面上,在a 的正上方固定一竖直螺线管b,二者轴线重合,
螺线管b 与电源、滑动变阻器连接成如图所示的电路。若将滑动变阻器的滑片P 向下滑动,下列表述正确
的是( )
7
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A.线圈a 中将产生沿顺时针方向(俯视)的感应电流
B.穿过线圈a 的磁通量减小
C.线圈a 有扩张的趋势
D.线圈a 对水平桌面的压力FN将增大
10.如图所示,金属导体圆环用绝缘支架固定在铁架台上,圆环面水平。在圆环正上方,一质量为m,可
视为质点的小磁铁通过细线吊在铁架台的横杆上,细线与圆环的轴线重合,小磁铁距铁架台底面的高度为
h。现剪断细线,小磁铁沿圆环轴线下落到铁架台底面上。不计空气阻力,重力加速度为g,下列说法正确
的是( )
A.小磁铁落在铁架台底面上时的速度大小为
B.小磁铁下落的整个过程中,加速度先小于g 后大于g
C.在小磁铁下落的整个过程中,圆环对小磁铁的作用力先竖直向上后竖直向下
D.在小磁铁下落的整个过程中,圆环中的感应电流先逆时针后顺时针(从上往下看)
考点三 探究影响感应电流方向的因素
考向 实验原理及操作
1.实验思路
条形磁体通过插入或拔出线圈来改变穿过螺线管的磁通量,利用电流表指针的偏转方向判断感应电流
的方向。
8
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2.实验现象
相对运动情况
原磁场方向
向下
向下
向上
向上
Φ 的变化情况
增加
减少
减少
增加
感应电流的磁场方向
(线圈中)
向上
向下
向上
向下
感应电流在线圈中的
方向
自下而上
自上而下
自下而上
自上而下
感应电流的磁场方向
与原磁场方向的关系
相反
相同
相同
相反
3.实验结论
当穿过线圈的磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场的方向相反;当穿过线圈的磁通量减少时,感
应电流的磁场与原磁场的方向相同。
11.同学们在学习了感应电流产生的条件后,想通过实验探究影响感应电流方向的因素,实验过程如下:
(1)按照图1 所示电路连接器材,闭合电键,电流表指针向右偏转,对调电源正负极,重复以上操作。该
步骤目的是获得电流表指针偏转方向与 方向的对应关系;(填“电流”或者“磁铁的运动”)
(2)按照图2 所示电路连接器材,查明线圈中导线的绕向,以确定磁体运动时感应电流产生的磁场方向;
(3)分别改变磁体磁场的方向和磁体运动方向,观察指针偏转方向,使用表格中记录数据;根据第1 步探
究的对应关系,表中实验4 中标有“▲”空格应填 (选填“向上”、“向下”、“向左”或
“向右”):
实验序号
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
9
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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
▲
(4)根据表中所记录数据,进行如下分析:
①由实验1 和 (填实验序号)可得出结论:感应电流方向与磁体运动情况有关。
②由实验2、4 得出的结论:穿过闭合回路的磁通量减少时,感应电流的磁场与原磁场方向 (选
填“相同”、“相反”或“无关”)。
(5)经过进一步讨论和学习,同学们掌握了影响感应电流方向的因素及其结论,为电磁感应定律的学习
打下了基础。
12.某同学利用如图所示装置探究“影响感应电流方向的因素”,下表为该同学记录的实验现象。
N 极插入
N 极拔出
S 极插入
S 极拔出
原磁场方向
向下
向下
向上
向上
A/B 灯现象
A 灯亮
B 灯亮
B 灯亮
A 灯亮
感应电流磁场的方
向
向上
向下
向下
向上
(1)实验前先使用多用电表的欧姆挡对二极管正负极(二极管通正向电流时,电流的流入端为二极管的正极,
流出端为二极管的负极)进行确认,某次测量时发现多用电表指针几乎没有偏转,说明此时黑表笔接触的
是二极管的 (填“正极”或“负极”)。
(2)由实验记录可得当穿过线圈的磁通量增大时,感应电流的磁场方向与条形磁铁在线圈内产生的磁场方向
(填“相同”“相反”或“没有关系”);当穿过线圈的磁通量减小时,感应电流的磁场方向与条形磁铁
在线圈内产生的磁场方向 (填“相同”“相反”或“没有关系”)。由此得出的结论是感应电
流的磁场总是阻碍原磁场的 的变化。
(3)该同学利用上面实验中得到的结论,在图所示装置中进行了一些操作,发现电流表的指针向右偏转(电
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流表的偏转满足左进左偏,右进右偏),该同学可能进行了的操作是__________。
A.闭合开关瞬间
B.断开开关瞬间
C.开关闭合时将滑动变阻器的滑片向左滑动
D.开关闭合时将滑动变阻器的滑片向右滑动
13.如图,水平光滑桌面(纸面)上两根长直导线M、N 相互垂直固定放置,两者彼此绝缘,M 通有向上
的电流,N 通有向右的电流,桌面上4 个圆形金属线框a、b、c、d 分别放在两导线交叉所形成的编号为
1、2、3、4 的区域内,每个线框距两导线的距离均相同。当两导线中的电流都由i 然增大到2i 时( )
A.a 向左下方运动
B.b 向右下方运动
C.c 向左下方运动
D.d 向右下方运动
14.为如图所示,在光滑水平桌面上有两个闭合金属圆环,在它们圆心连线中点正上方有一个条形磁铁,
当给条形磁铁一竖直向上的初速度后,磁铁上升到最高点后下落,在条形磁铁向下运动的过程中,将会出
现的情况是( )
A.磁铁的加速度小于g
B.金属环对桌面压力小于自身重力
C.俯视观察,左边金属圆环会产生逆时针感应电流
D.两金属环将加速靠近(不考虑金属环之间的作用)
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15.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
16.两圆环A、B 置于同一水平面上,其中A 为均匀带电绝缘环,B 为导体环。当A 以如图示的方向绕中心
转动的角速度发生变化时,B 中产生如图所示方向的感应电流,下列说法正确的是( )
A.A 可能带正电且转速减小
B.A 可能带负电且转速恒定
C.若A 带负电,B 有扩张的趋势
D.若A 带正电,B 有扩张的趋势
17.通电螺线管外套着a、b 两个金属环,两个环的圆心在螺线管的轴线上,如图所示。闭合开关S,在移
动滑动变阻器的滑动头P 时,下列说法正确的( )
A.磁通量
B.当P 向右滑动时,a、b 两环的面积有收缩的趋势
C.当P 向左滑动时,b 环中的感应电流方向为逆时针方向(从左向右看)
D.a、b 两环中感应电流的磁场与螺线管内部磁感应强度方向相同
18.纸面内有U 形金属导轨,AB 部分是直导线(如图所示)。虚线范围内有垂直于纸面向里的匀强磁场。AB
右侧有圆线圈C,为了使C 中产生顺时针方向的感应电流,紧贴导轨的金属棒MN 在磁场里的运动情况是(
)
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A.向右匀速运动
B.向左匀速运动
C.向右加速运动
D.向右减速运动
19.如图所示,
是金属框,框内存在着如图所示的匀强磁场。当导体
向右移动时,下列说法正
确的是( )
A.电路CDEF 中感应电流为顺时针方向
B.电路
中感应电流为逆时针方向
C.电路
中感应电流为顺时针方向
D.电路
中感应电流为逆时针方向
20.如图,一导体棒ab 在均匀磁场中沿金属导轨向右作匀加速运动,磁场方向垂直导轨所在平面。若导轨
电阻忽略不计,并设铁芯磁导率为常数,则达到稳定后在电容器的M 极板上( )
A.带有一定量的正电荷
B.带有一定量的负电荷
C.带有越来越多的正电荷
D.带有越来越多的负电荷
21.如图,两个半径不同但共心的圆形导线环A、B 位于同一平面内,A 环的半径小于B 环的半径,已知在
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到
的时间间隔内,当导线环A 中的电流i 发生某种变化,而导线环B 中的感应电流总是逆时针方向,
且导线环B 总有收缩的趋势,规定顺时针方向为环A 中电流的正方向,则iA随时间t 的变化的图线可能是
( )
A.
B.
C.
D.
22.如图甲所示,金属圆环和金属线框相互靠近且固定在水平面上,金属棒AB 放在金属框上,圆环a、b
端接如图乙所示的余弦交变电流,金属棒AB 始终保持静止。以图甲中电流方向为正方向,则下列说法正
确的是( )
A.
内,金属棒中的感应电流方向为B→A
B.
内,金属棒受到水平向右的静摩擦力
C.
时刻,金属棒受到的安培力最大
D.
内,金属棒中的感应电流先减小后增大
23.如图所示,光滑绝缘水平面上存在方向竖直向下的有界(边界竖直)匀强磁场,一直径与磁场区域宽
度相同的闭合金属圆形线圈在平行于水平面的拉力作用下,在水平面上沿虚线方向匀速通过磁场。下列说
法正确的是( )
A.线圈进磁场的过程中,线圈中的感应电流沿逆时针方向
B.线圈出磁场的过程中,线圈中的感应电流沿逆时针方向
C.该拉力的方向水平向右
D.该拉力为恒力
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24.某研究性学习小组的同学设计的电梯坠落的应急安全装置如图所示, 在电梯挂厢上安装永久磁铁,
并在电梯的井壁上铺设线圈,这样可以在电梯突然坠落时减小对人员的伤害。关于该装置,下列说法正确
的是( )
A.当电梯坠落至永久磁铁在线圈A、B 之间时,闭合线圈A、B 中的电流方向相同
B.当电梯坠落至永久磁铁在线圈A、B 之间时,闭合线圈A、B 中的电流方向相反
C.当电梯坠落至永久磁铁在线圈A、B 之间时,闭合线圈A、B 均对电梯的下落起阻碍作用
D.当电梯坠落至永久磁铁在线圈B 下方时,闭合线圈A、B 不再对电梯的下落起阻碍作用
25.如图为电磁刹车实验装置,小车底面安装有矩形导线框abcd,线框底面平行于地面,在小车行进方向
有与abcd 等宽、等长的有界匀强磁场,磁场方向垂直地面向上。小车进入磁场前撤去牵引力,小车穿过磁
场后滑行一段距离停止。则小车( )
A.进入磁场时,矩形导线框中感应电流的方向为adcba
B.进入磁场时,矩形导线框中感应电流的方向为abcda
C.穿过磁场的过程中,中间有一段时间矩形导线框中没有感应电流
D.穿过磁场的过程中,矩形导线框受到的安培力方向始终水平向左
26.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,当固定线圈上突然通过直流
电流时,线圈端点的金属环被弹射出去。在左侧同一位置,先后放有分别用横截面积相等的铜和铝导线制
成的形状、大小相同的两个闭合环,且电阻率ρ 铜<ρ 铝。闭合开关S 的瞬间( )
A.从左侧看,环中感应电流沿逆时针方向
B.电池正负极调换后,金属环向右弹射
C.铜环中产生的感应电流大于铝环中产生的感应电流
D.若将环放置在线圈右方,环将向右弹出
27.如图,一导体圆环保持水平,沿一个匀称的条形磁铁轴线落下,条形磁铁竖直固定,圆环中心始终位
于磁铁轴线上.已知当圆环落至
、
两位置时,刚好经过磁铁上下端截面,而
位置位于磁铁正中央.不
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计空气阻力,下列说法正确的有( )
A.圆环由
落至
的过程中,环中感应电流从上向下看为顺时针
B.圆环由
落至
的过程中,穿过圆环的磁通量在减少
C.圆环落至
、
之间时,圆环有收缩趋势
D.圆环由
落至E 的过程中,任意时刻加速度都小于重力加速度
28.某兴趣小组在探究感应电流的产生条件和影响感应电流方向的因素
(1)图a 中,将条形磁铁从图示位置先向上后向下移动一小段距离,出现的现象是 。
A.灯泡A、B 均不发光 B.灯泡A、B 交替短暂发光
C.灯泡A 短暂发光、灯泡B 不发光 D.灯泡A 不发光、灯泡B 短暂发光
(2)通过实验得知:当电流从图b 中电流计的正接线柱流入时指针向右偏转;则当磁体
(选填“向上”或“向下”)运动时,电流计指针向右偏转。
(3)为进一步探究影响感应电流方向的因素,该小组设计了如图c 的电路。
(4)若图c 电路连接正确,在闭合开关前滑动变阻器滑片应移至最 (选填“左”或
“右”)端。
(5)若图c 电路连接正确,开关闭合瞬间,指针向左偏转,则将铁芯从线圈P 中快速抽出时,观察到电流
计指针 。
A.不偏转 B.向左偏转 C.向右偏转
1.(2024·江苏·高考真题)如图所示,在绝缘的水平面上,有闭合的两个线圈a、b,线圈a 处在垂直纸面
向里的匀强磁场中,线圈b 位于右侧无磁场区域,现将线圈a 从磁场中匀速拉出,线圈a、b 中产生的感应
电流方向分别是( )
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A.顺时针,顺时针
B.顺时针,逆时针
C.逆时针,顺时针
D.逆时针,逆时针
2.(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.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
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