2019-2020年高三物理一轮复习专题讲座选修3-2电磁感应第一讲电磁感应楞次定律

2019-2020年高三物理一轮复习专题讲座选修3-2电磁感应第一讲电磁感应楞次定律课时安排：2课时教学目标：1．理解电磁感应现象产生的条件2．应用楞次定律或右手定则判断感应电流及感应电动势的方向3．判断线圈或导体在磁场中的相对运动问题本讲重点：楞次定律的应用本讲难点：楞次定律的应用考点点拨：1．磁铁相对线圈运动时楞次定律的应用2．线圈在通电导线的磁场中时楞次定律的应用3．线圈进出磁场时楞次定律的应用4．楞次定律的综合应用5．电磁感应在实际生活中的应用第一课时一、考点扫描（一）知识整合1、磁通量（1）磁通量：设在匀强磁场中有一个与磁场方向垂直的平面，与的乘积叫做穿过这个面的磁通量。

计算磁通量的公式是。

（2）磁通量的意义可以用磁感线形象地说明：磁通量所表示的，就是穿过磁场中的某个面的。

（3）磁通密度：由Φ=BS得B=Φ/S，这表示磁感应强度等于，因此常把磁感应强度叫做磁通密度。

根据磁感线的意义，知道可以形象地表示磁感应强度的大小。

2、电磁感应现象当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，电路中产生，这种利用产生电流的现象叫做电磁感应。

3、感应电流的方向（1）楞次定律：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要。

（2）从不同的角度来看楞次定律的内容，从磁通量变化的角度来看，感应电流总要。

从导体和磁体相对运动的角度来看，感应电流总要。

因此，产生感应电流的过程实质上是能的转化和转移的过程。

（3）用楞次定律判断感应电流方向的步骤：①明确所研究的闭合回路中原磁场的方向；②穿过回路的磁通量如何变化（是增加还是减小）；③由楞次定律判定出；④根据感应电流的磁场方向，由判定出感应电流方向。

（4）右手定则：伸开右手，让拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一个面内，让磁感线垂直，拇指指向，则其余四指指的就是。

（二）重难点阐释1．感应电动势产生的条件感应电动势产生的条件是：穿过电路的磁通量发生变化。

这里不要求闭合。

无论电路闭合与否，只要磁通量变化了，就一定有感应电动势产生。

这好比一个电源：不论外电路是否闭合，电动势总是存在的。

但只有当外电路闭合时，电路中才会有电流。

2．对楞次定律中“阻碍”意义的理解：（1）阻碍原磁场的变化。

“阻碍”不是阻止，而是“延缓”，感应电流的磁场不会阻止原磁场的变化，只能使原磁场的变化被延缓或者说被迟滞了，原磁场的变化趋势不会改变，不会发生逆转．（2）阻碍的是原磁场的变化，而不是原磁场本身，如果原磁场不变化，即使它再强，也不会产生感应电流．（3）阻碍不是相反．当原磁通减小时，感应电流的磁场与原磁场同向，以阻碍其减小；当磁体远离导体运动时，导体运动将和磁体运动同向，以阻碍其相对运动．（4）由于“阻碍”，为了维持原磁场的变化，必须有外力克服这一“阻碍”而做功，从而导致其它形式的能转化为电能．因此楞次定律是能量转化和守恒定律在电磁感应中的体现．3．楞次定律的具体应用（1）从“阻碍磁通量变化”的角度来看，由磁通量计算式Φ=BS sinα可知，磁通量变化ΔΦ=Φ2-Φ1有多种形式，主要有：①S、α不变，B改变，这时ΔΦ=ΔB S sinα②B、α不变，S改变，这时ΔΦ=ΔS B sinα③B、S不变，α改变，这时ΔΦ=BS（sinα2-sinα1）当B、S、α中有两个或三个一起变化时，就要分别计算Φ1、Φ2，再求Φ2-Φ1了。

（2）从“阻碍相对运动”的角度来看，楞次定律的这个结论可以用能量守恒来解释：既然有感应电流产生，就有其它能转化为电能。

又由于是由相对运动引起的，所以只能是机械能减少转化为电能，表现出的现象就是“阻碍”相对运动。

（3）从“阻碍自身电流变化”的角度来看，就是自感现象。

在应用楞次定律时一定要注意：“阻碍”不等于“反向”；“阻碍”不是“阻止”。

二、高考要点精析（一）磁铁相对线圈运动时楞次定律的应用☆考点点拨磁铁相对线圈运动时，线圈中的磁通量发生变化，产生感应电流。

由楞次定律判断感应电流的方向，可以按步骤用“程序法”判定，也可用结论法“来拒去留”直接判断。

【例1】如图所示，闭合导体环固定，条形磁铁S 极向下以初速度v 0沿过导体环圆心的竖直线下落的过程中，导体环中的感应电流方向如何？解：从“阻碍磁通量变化”来看，原磁场方向向上，先增后减，感应电流磁场方向先下后上，感应电流方向先顺时针后逆时针。

从“阻碍相对运动”来看，先排斥后吸引，把线圈等效为螺线管，根据“来拒去留”，判断出线圈的磁极先是上方为S 极，后下方是S 极，也有同样的结论。

【例2】 如图所示，当磁铁绕O 1O 2轴匀速转动时，矩形导线框（不考虑重力）将如何运动？ 解：本题分析方法很多，最简单的方法是：从“阻碍相对运动”的角度来看，导线框一定会跟着条形磁铁同方向转动起来。

如果不计摩擦阻力，最终导线框将和磁铁转动速度相同；如果考虑摩擦阻力导线框的转速总比条形磁铁转速小些。

【例3】 如图所示，水平面上有两根平行导轨，上面放两根金属棒a 、b 。

当条形磁铁如图向下移动时（不到达导轨平面），a 、b 将如何移动？解：若按常规用“阻碍磁通量变化”判断，则要根据下端磁极的极性分别进行讨论，比较繁琐。

而且在判定a 、b 所受磁场力时。

应该以磁极对它们的磁场力为主，不能以a 、b 间的磁场力为主（因为它们是受合磁场的作用）。

如果主注意到：磁铁向下插，通过闭合回路的磁通量增大，由Φ=BS 可知磁通量有增大的趋势，因此S 的相应变化应该使磁通量有减小的趋势，所以a 、b 将互相靠近。

这样判定比较简便。

☆考点精炼1．如图所示，绝缘水平面上有两个离得很近的导体环a 、b 。

将条形磁铁沿它们的正中向下移动（不到达该平面），a 、b 将如何移动？2．如图所示，在条形磁铁从图示位置绕O 1O 2轴转动90°的过程中，放在导轨右端附近的金属棒ab 将如何移动？（二）线圈在通电导线的磁场中时楞次定律的应用☆考点点拨首先判断通电导线的磁场情况，然后根据楞次定律作出相应的判断。

【例4】如图所示，有两个同心导体圆环。

内环中通有顺时针方向的电流，外环中原来无电流。

当内环中电流逐渐增大时，外环中有无感应电流？方向如何？线圈面积有扩张的趋势还是有收缩的趋势？ N S v 0 O 1O 2 a ba b O 1 a O 2 b解：由于磁感线是闭合曲线，内环内部向里的磁感线条数和内环外向外的所有磁感线条数相等，所以外环所围面积内（应该包括内环内的面积，而不只是环形区域的面积）的总磁通向里、增大，所以外环中感应电流磁场的方向为向外，由安培定则，外环中感应电流方向为逆时针。

线圈面积有扩张的趋势，通过“扩张”来“阻碍”磁通量的增加。

拓展：若将上例中的两个圆环位置交换，情况又怎样？【例5】如图，线圈A中接有如图所示电源，线圈B有一半面积处在线圈A中，两线圈平行但不接触，则当开关S闭和瞬间，线圈B中的感应电流的情况是：（）A．无感应电流B．有沿顺时针的感应电流C．有沿逆时针的感应电流D．无法确定解：当开关S闭合瞬间，线圈A相当于环形电流，其内部磁感线方向向里，其外部磁感线方向向外。

线圈B有一半面积处在线圈A中，则向里的磁场与向外的磁场同时增大。

这时就要抓住主要部分。

由于所有向里的磁感线都从A的内部穿过，所以A的内部向里的磁感线较密，A的外部向外的磁感线较稀。

这样B一半的面积中磁感线是向里且较密，另一半面积中磁感线是向外且较稀。

主要是以向里的磁感线为主，即当开关S闭合时，线圈B中的磁通量由零变为向里，故该瞬间磁通量增加，则产生的感应电流的磁场应向外，因此线圈B有沿逆时针的感应电流。

答案为C。

☆考点精炼3．两圆环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以如图所示方向绕中心转动的角速度发生变化时，B产生如图所示方向的感应电流，则（）A．A可能带正电且转速减小 B．A可能带正电且转速增大C．A可能带负电且转速减小 D．A可能带负电且转速增大4．如图所示，直导线及其右侧的矩形金属框位于同一平面内，当导线中的电流发生如图所示的变化时，关于线框中感应电流与矩形框受力情况，下列叙述正确的是（）A．感应电流方向不变，线框所受合力方向不变B．感应电流方向改变，线框所受合力方向不变C．感应电流方向改变，线框所受合力方向改变D．感应电流方向不变，线框所受合力方向改变第二课时（三）线圈进出磁场时楞次定律的应用☆考点点拨线圈进出磁场时，穿过线圈平面的磁通量发生变化，会产生感应电流。

此类问题往往和能的转化和守恒定律联系起来，形成综合题。

【例6】如图所示，用丝线悬挂闭合金属环，悬于O 点，虚线左边有匀强磁场，右边没有磁场。

金属环的摆动会很快停下来。

试解释这一现象。

若整个空间都有向外的匀强磁场，会有这种现象吗？解：只有左边有匀强磁场，金属环在穿越磁场边界时，由于磁通量发生变化，环内一定会有感应电流产生，根据楞次定律将会阻碍相对运动，所以摆动会很快停下来，这就是电磁阻尼现象。

当然也可以用能量守恒来解释：既然有电流产生，就一定有一部分机械能向电能转化，最后电流通过导体转化为内能。

若空间都有匀强磁场，穿过金属环的磁通量反而不变化了，因此不产生感应电流，因此也就不会阻碍相对运动，摆动就不会很快停下来。

【例7】 如图所示，O 1O 2是矩形导线框abcd 的对称轴，其左方有匀强磁场。

以下哪些情况下abcd 中有感应电流产生？方向如何？A ．将abcd 向纸外平移B ．将abcd 向右平移C ．将abcd 以ab 为轴转动60°D ．将abcd 以cd 为轴转动60°解：A 、C 两种情况下穿过abcd 的磁通量没有发生变化，无感应电流产生。

B 、D 两种情况下原磁通向外，减少，感应电流磁场向外，感应电流方向为abcd 。

【例8】一平面线圈用细杆悬于P 点，开始时细杆处于水平位置，释放后让它在如图所示的匀强磁场中运动，已知线圈平面始终与纸面垂直，当线圈第一次通过位置Ⅰ和位置Ⅱ时，顺着磁场的方向看去，线圈中的感应电流的方向分别为位置Ⅰ 位置ⅡA ．逆时针方向 逆时针方向B ．逆时针方向 顺时针方向C ．顺时针方向 顺时针方向D ．顺时针方向 逆时针方向命题意图：考查对楞次定律的理解应用能力及逻辑推理能力。

错解分析：由于空间想象能力所限，部分考生无法判定线圈经位置Ⅰ、Ⅱ时刻磁通量的变化趋势，从而无法依据楞次定律和右手螺旋定则推理出正确选项。

解题方法与技巧：线圈第一次经过位置Ⅰ时，穿过线圈的磁通量增加，由楞次定律，线圈中感应电流的磁场方向向左，根据安培定则，顺着磁场看去，感应电流的方向为逆时针方向.当线圈第一次通过位置Ⅱ时，穿过线圈的磁通量减小，可判断出感应电流为顺时针方向，故选项B 正确。

☆考点精炼5．如图所示，在O 点正下方有一理想边界的磁场，铜环在A 点静止释放向右摆至最高点B ，不考虑空气阻力，则下列说法正确的是（ ）A ．AB 两点在同一水平线上 B ．A 点高于B 点C ．A 点低于B 点D ．铜环将做等幅摆动6．如图所示，闭合金属环从高h 的曲面滚下，又沿曲面的低侧上升，设闭合环初速度为零，摩擦不计，则（ ）A ．若是匀强磁场，环滚上的高度小于hB ．若是匀强磁场，环滚上的高度等于hC ．若是非匀强磁场，环滚上的高度等于hD ．若是非匀强磁场，环滚上的高度小于h（四）楞次定律的综合应用☆考点点拨当部分导体棒做变速运动，或穿过闭合回路的磁通量非均匀变化时，可以产生变化的感应电流，这一变化的感应电流的磁场也是变化的，会在其它回路中再次产生感应电流，解决此类问题往往会多次用到楞次定律。