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1、第九章 电磁感应考试内容范围及要求高考命题解读内容要求说明1.考查方式高考对本章内容考查命题频率较高，大部分以选择题的形式出题，也有部分是计算题，多以中档以上难度的题目来增加试卷的区分度，考查较多的知识点有：感应电流的产生条件、方向判定和导体切割磁感线产生感应电动势的计算，同时也会与力学、磁场、能量等知识综合考查及图象问题的考查2命题趋势(1)楞次定律、右手定则、左手定则的应用(2)与图象结合考查电磁感应现象(3)通过“杆导轨”模型，“线圈穿过有界磁场”模型，考查电磁感应与力学、电路、能量等知识的综合应用.41.电磁感应现象限于导线方向与磁场方向、运动方向垂直的情况42.感应电流的产生条件43
2、.法拉第电磁感应定律楞次定律44.自感涡流第1讲电磁感应现象楞次定律一、电磁感应现象的判断1磁通量(1)概念：在磁感应强度为B的匀强磁场中，与磁场方向垂直的面积S与B的乘积(2)公式：BS.(3)适用条件：匀强磁场S为垂直磁场的有效面积(4)磁通量是标量(填“标量”或“矢量”)(5)磁通量的意义：磁通量可以理解为穿过某一面积的磁感线的条数同一线圈平面，当它跟磁场方向垂直时，磁通量最大；当它跟磁场方向平行时，磁通量为零；当正向穿过线圈平面的磁感线条数和反向穿过的一样多时，磁通量为零(6)磁通量变化：21.2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
3、，这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应(2)产生条件：穿过闭合回路的磁通量发生变化(3)能量转化：发生电磁感应现象时，机械能或其他形式的能转化为电能，该过程遵循能量守恒定律二、楞次定律的理解及应用1内容：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适用情况：所有的电磁感应现象3“阻碍”的含义当磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反；当磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同，即“增反减同”4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
4、用情况：导体切割磁感线产生感应电流三、三定则一定律的比较基本现象应用的定则或定律运动电荷、电流产生磁场安培定则磁场对运动电荷、电流的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深度思考1.右手定则与左手定则的区别：“因电而动”用左手定则，“因动而电”用右手定则2安培定则与楞次定律的区别：“因电生磁”用安培定则“因磁生电”用楞次定律(或右手定则)1判断下列说法是否正确(1)穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中不一定有感应电流产生()(2)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()(3)当导体切割磁感线时，一定产生感应电动势()(4
5、)回路不闭合，穿过回路的磁通量变化时，也会产生“阻碍”作用()(5)感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁场的磁通量变化()(6)感应电流的方向可能与B的方向平行，但一定与v的方向垂直()2(人教版选修32P9第7题改编)如图1所示，固定于水平面上的金属架abcd处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动t0时，磁感应强度为B0，此时MN到达的位置恰好使MbcN构成一个边长为l的正方形为使MN棒中不产生感应电流，从t0开始，磁感应强度B随时间t变化的示意图为()图1答案C解析为了使MN棒中不产生感应电流，即让MN棒与线框组成回路的磁通量保持不变，或者使导线切割磁感线产生的
6、感应电动势E1与磁场变化产生的感生电动势E2大小相等，即Blv，随着磁场减弱，而面积增大，故减小，故选C.3(人教版选修32P7第1题改编)如图2所示的匀强磁场中有一个矩形闭合导线框在下列四种情况下，线框中会产生感应电流的是()图2A如图甲所示，保持线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中左右运动B如图乙所示，保持线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中上下运动C如图丙表示，线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线AB转动D如图丁所示，线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线CD转动答案C4(人教版选修32P14第6题改编)(多选)如图3所示，一轻质绝缘横杆两侧各固定一金属环，横杆可绕中心点自由转
7、动，老师拿一条形磁铁插向其中一个小环，后又取出插向另一个小环，同学们看到的现象及现象分析正确的是()图3A磁铁插向左环，横杆发生转动B磁铁插向右环，横杆发生转动C磁铁插向左环，左环中不产生感应电动势和感应电流D磁铁插向右环，右环中产生感应电动势和感应电流答案BD命题点一电磁感应现象的判断对感应电流产生条件的理解1判断产生感应电流的两种方法(1)闭合电路的一部分导体切割磁感线；(2)一闭合二变磁，即导体回路必须闭合，穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，二者缺一不可2磁通量变化的四种情况(1)B不变，S变化，则BS；(2)B变化，S不变，则BS；(3)B变化，S也变化，则B2S2B1S1；(4)B不
8、变，S不变，线圈平面与磁场方向的夹角变化，则BS(sin 2sin 1)例1现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关按如图4所示连接下列说法中正确的是()图4A开关闭合后，线圈A插入或拔出都会引起电流计指针偏转B线圈A插入线圈B中后，开关闭合和断开的瞬间电流计指针均不会偏转C开关闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑动，会使电流计指针静止在中央零刻度D开关闭合后，只有滑动变阻器的滑片P加速滑动，电流计指针才会偏转带铁芯的线圈A；线圈B.答案A解析只要闭合回路磁通量发生变化就会产生感应电流，故A正确，B错误；开关闭合后，只要滑片P滑动就会产生感应电流，故C、D错误电磁感应现象能否发
9、生的判断流程1确定研究的是否是闭合回路2弄清楚回路内的磁场分布，并确定其磁通量.3.1在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能观察到感应电流的是()A将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路，然后观察电流表的变化B在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，然后观察电流表的变化C将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接，往线圈中插入条形磁铁后，再到相邻房间去观察电流表的变化D绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，观察电流表的变化答案D解析产生感应电流必须满足的条件：电路闭合；穿过闭合电路的磁通量要发生变化选项A、B电路闭合，但磁通量不变，不能产生感
10、应电流，故选项A、B不能观察到电流表的变化；选项C满足产生感应电流的条件，也能产生感应电流，但是等我们从一个房间到另一个房间后，电流表中已没有电流，故选项C也不能观察到电流表的变化；选项D满足产生感应电流的条件，能产生感应电流，可以观察到电流表的变化，所以选D.2(多选)1824年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图5所示实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后下列说法正确的是()图5A圆盘上产生了感应电动势B圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动C在圆盘
11、转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化D圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生的磁场导致磁针转动答案AB解析当圆盘转动时，圆盘的半径切割磁针产生的磁场的磁感线，产生感应电动势，选项A正确如图所示，铜圆盘上存在许多小的闭合回路，当圆盘转动时，穿过小的闭合回路的磁通量发生变化，回路中产生感应电流，根据楞次定律，感应电流阻碍其相对运动，但抗拒不了相对运动，故磁针会随圆盘一起转动，但略有滞后，选项B正确；在圆盘转动过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量始终为零，选项C错误；圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成的电流的磁场方向沿圆盘轴线方向，会使磁针沿轴线方向偏转，选项D错误命
12、题点二楞次定律的理解和应用判断感应电流方向的“三步走”例2如图6甲所示，长直导线与闭合金属线框位于同一平面内，长直导线中的电流i随时间t的变化关系如图乙所示在0时间内，直导线中电流向上，则在T时间内，线框中感应电流的方向与所受安培力的合力方向分别是()图6A顺时针，向左 B逆时针，向右C顺时针，向右 D逆时针，向左i随时间t的变化关系；在0时间内，直导线中电流向上答案B解析在0时间内，直导线中电流向上，由题图乙知，在T时间内，直导线电流方向也向上，根据安培定则知，导线右侧磁场的方向垂直纸面向里，电流逐渐增大，则磁场逐渐增强，根据楞次定律，金属线框中产生逆时针方向的感应电流根据左手定则，金属线框
13、左边受到的安培力方向向右，右边受到的安培力向左，离导线越近，磁场越强，则左边受到的安培力大于右边受到的安培力，所以金属线框所受安培力的合力方向向右，故B正确，A、C、D错误楞次定律推论的应用技巧1线圈(回路)中磁通量变化时，阻碍原磁通量的变化应用“增反减同”的规律；2导体与磁体间有相对运动时，阻碍相对运动应用“来拒去留”的规律；3当回路可以形变时，感应电流可使线圈面积有扩大或缩小的趋势应用“增缩减扩”的规律；4自感现象中，感应电动势阻碍原电流的变化应用“增反减同”的规律3.在水平面内有一固定的U型裸金属框架，框架上静止放置一根粗糙的金属杆ab，整个装置放在竖直方向的匀强磁场中，如图7所示下列说
14、法中正确的是()图7A只有当磁场方向向上且增强，ab杆才可能向左移动B只有当磁场方向向下且减弱，ab杆才可能向右移动C无论磁场方向如何，只要磁场减弱，ab杆就可能向右移动D当磁场变化时，ab杆中一定有电流产生，且一定会移动答案C解析由楞次定律可知，当闭合回路的磁通量增大时，导体棒将向左移动，阻碍磁通量的增加，当闭合回路的磁通量减小时，导体棒将向右运动，以便阻碍磁通量的减小，与磁场方向无关，故选C.4(多选)用如图8所示的实验装置研究电磁感应现象，下列说法正确的是()图8A当把磁铁N极向下插入线圈时，电流表指针发生偏转B当把磁铁N极从线圈中拔出时，电流表指针不发生偏转C保持磁铁在线圈中相对静止时
15、，电流表指针不发生偏转D若磁铁和线圈一起以同一速度向上运动，电流表指针发生偏转答案AC解析当把磁铁N极向下插入线圈时，穿过线圈中的磁通量在变化，故线圈中会产生感应电流，电流表指针发生偏转，选项A正确；当把磁铁N极从线圈中拔出时，线圈中也会产生感应电流，故选项B错误；保持磁铁在线圈中相对静止时，线圈中的磁通量没有变化，故无感应电流产生，所以电流表指针不发生偏转，选项C正确；若磁铁和线圈一起以同一速度向上运动，线圈与磁铁没有相对运动，故穿过线圈的磁通量也不变，电路中无感应电流，电流表指针不发生偏转，选项D错误5如图9所示，一质量为m的条形磁铁用细线悬挂在天花板上，细线从一水平金属圆环中穿过现将环从
16、位置释放，环经过磁铁到达位置.设环经过磁铁上端和下端附近时细线的张力分别为FT1和FT2，重力加速度大小为g，则()图9AFT1mg，FT2mgBFT1mg，FT2mgCFT1mg，FT2mgDFT1mg，FT2mg答案A解析金属圆环从位置到位置过程中，由楞次定律知，金属圆环在磁铁上端时受力向上，在磁铁下端时受力也向上，则金属圆环对磁铁的作用始终向下，对磁铁受力分析可知FT1mg，FT2mg，A正确命题点三三定则一定律的综合应用例3如图10所示金属棒ab、金属导轨和螺线管组成闭合回路，金属棒ab在匀强磁场B中沿导轨向右运动，则()图10Aab棒不受安培力作用Bab棒所受安培力的方向向右Cab棒
17、向右运动速度v越大，所受安培力越大D螺线管产生的磁场，A端为N极匀强磁场；向右运动答案C解析金属棒ab沿导轨向右运动时，安培力方向向左，以“阻碍”其运动，选项A、B错误；金属棒ab沿导轨向右运动时，感应电动势EBlv，感应电流I，安培力FBIl，可见，选项C正确；根据右手定则可知，流过金属棒ab的感应电流的方向是从b流向a，所以流过螺线管的电流方向是从A端到达B端，根据右手螺旋定则可知，螺线管的A端为S极，选项D错误三定则一定律的应用技巧1应用楞次定律时，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方向，有时也可以直接应用楞次定律的推论确
18、定6.图11如图11所示，线圈两端与电阻相连构成闭合回路，在线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的S极朝下在将磁铁的S极插入线圈的过程中()A通过电阻的感应电流的方向由a到b，线圈与磁铁相互排斥B通过电阻的感应电流的方向由b到a，线圈与磁铁相互排斥C通过电阻的感应电流的方向由a到b，线圈与磁铁相互吸引D通过电阻的感应电流的方向由b到a，线圈与磁铁相互吸引答案A解析将磁铁的S极插入线圈的过程中，由楞次定律知，通过电阻的感应电流的方向由a到b，线圈与磁铁相互排斥7(多选)如图12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()图12A向
19、右做匀速运动 B向左做减速运动C向右做减速运动 D向右做加速运动答案BC解析当导体棒向右匀速运动时产生恒定的电流，线圈中的磁通量恒定不变，无感应电流出现，A错误；当导体棒向左减速运动时，由右手定则可判定回路中出现从ba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在减弱，由楞次定律知c中出现顺时针感应电流(从右向左看)且被螺线管吸引，B对；同理可判定C对，D错题组1电磁感应现象的判断1下列图中能产生感应电流的是()答案B解析根据产生感应电流的条件：A中，电路没闭合，无感应电流；B中，电路闭合，且垂直磁感线的平面的面积增大，即闭合电路的磁通量增大，有感应电流；C中，穿过闭合线圈的磁感线
20、相互抵消，磁通量恒为零，无感应电流；D中，闭合回路中的磁通量不发生变化，无感应电流2物理课上，老师做了一个奇妙的“跳环实验”如图1所示，她把一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来后，将一金属套环置于线圈L上，且使铁芯穿过套环闭合开关S的瞬间，套环立刻跳起某同学另找来器材再探究此实验他连接好电路，经重复实验，线圈上的套环均未动对比老师演示的实验，下列四个选项中，导致套环未动的原因可能是()图1A线圈接在了直流电源上B电源电压过高C所选线圈的匝数过多D所用套环的材料与老师的不同答案D解析无论实验用的是交流电还是直流电，闭合开关S的瞬间，穿过套环的磁通量均增加，只要套环的材料是导体，套环中就
21、能产生感应电流，套环就会跳起如果套环是用塑料做的，则不能产生感应电流，也就不会受安培力作用而跳起选项D正确3如图2所示，通有恒定电流的导线MN与闭合金属框共面，第一次将金属框由平移到，第二次将金属框绕cd边翻转到，设先后两次通过金属框的磁通量变化量大小分别为1和2，则()图2A12，两次运动中线框中均有沿adcba方向电流出现B12，两次运动中线框中均有沿abcda方向电流出现C12，两次运动中线框中均有沿adcba方向电流出现D12，两次运动中线框中均有沿abcda方向电流出现答案C解析设金属框在位置的磁通量为1，金属框在位置的磁通量为2，由题可知：1|21|，2|21|，所以金属框的磁通量
22、变化量大小12，由安培定则知两次磁通量均向里减小，所以由楞次定律知两次运动中线框中均出现沿adcba方向的电流，C对4如图3所示，一个U形金属导轨水平放置，其上放有一个金属导体棒ab，有一磁感应强度为B的匀强磁场斜向上穿过轨道平面，且与竖直方向的夹角为.在下列各过程中，一定能在轨道回路里产生感应电流的是()图3Aab向右运动，同时使减小B使磁感应强度B减小，角同时也减小Cab向左运动，同时增大磁感应强度BDab向右运动，同时增大磁感应强度B和角(090)答案A解析设此时回路面积为S，据题意，磁通量BScos ，对A选项，S增大，减小，cos 增大，则增大，A正确对B选项，B减小，减小，cos
23、增大，可能不变，B错误对C选项，S减小，B增大，可能不变，C错误对D选项，S增大，B增大，增大，cos 减小，可能不变，D错误故只有A正确题组2楞次定律的应用5(多选)如图4所示的金属圆环放在匀强磁场中，将它从磁场中匀速拉出来，下列说法正确的是()图4A向左拉出和向右拉出，其感应电流方向相同B不管从什么方向拉出，金属圆环中的感应电流方向总是顺时针C不管从什么方向拉出，环中的感应电流方向总是逆时针D在此过程中感应电流大小不变答案AB解析金属圆环不管是从什么方向拉出磁场，金属圆环中的磁通量方向不变，且不断减小，根据楞次定律知，感应电流的方向相同，感应电流的磁场方向和原磁场的方向相同，则由右手螺旋定
24、则知感应电流的方向是顺时针方向，A、B正确，C错误；金属圆环匀速拉出磁场过程中，磁通量的变化率在发生变化，感应电流的大小也在发生变化，D错误6(多选)如图5所示，在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中，有一质量为m、阻值为R的闭合矩形金属线框abcd，用绝缘轻质细杆悬挂在O点，并可绕O点左右摆动金属线框从图示位置的右侧某一位置由静止释放，在摆动到左侧最高点的过程中，细杆和金属线框平面始终处于同一平面，且垂直纸面则下列说法中正确的是()图5A线框中感应电流的方向先是dcbad，后是abcdaB线框中感应电流的方向是dcbadC穿过线框中的磁通量先变大后变小D穿过线框中的磁通量先变小后变大
25、答案BD解析线框从图示位置的右侧摆到最低点的过程中，穿过线框的磁通量减小，由楞次定律可判断感应电流的方向为dcbad，从最低点到左侧最高点的过程中，穿过线框的磁通量增大，由楞次定律可判断感应电流的方向为dcbad.7(多选)北半球地磁场的竖直分量向下如图6所示，在北京某中学实验室的水平桌面上，放置边长为L的正方形闭合导体线圈abcd，线圈的ab边沿南北方向，ad边沿东西方向下列说法中正确的是()图6A若使线圈向东平动，则a点的电势比b点的电势低B若使线圈向北平动，则a点的电势比b点的电势低C若以ab为轴将线圈向上翻转，则线圈中感应电流方向为abcdaD若以ab为轴将线圈向上翻转，则线圈中感应电
26、流方向为adcba答案AC解析线圈向东平动时，ba和cd两边切割磁感线，且两边切割磁感线产生的感应电动势大小相同，a点电势比b点电势低，A正确；同理，线圈向北平动，则a、b两点电势相等，高于c、d两点电势，B错误；以ab为轴将线圈向上翻转，向下的磁通量减小了，感应电流的磁场方向应该向下，再由右手螺旋定则知，感应电流的方向为abcda，则C正确，D错误题组3三定则一定律的综合应用8如图7所示，金属棒ab置于水平放置的U形光滑导轨上，在ef右侧存在有界匀强磁场B，磁场方向垂直导轨平面向下，在ef左侧的无磁场区域cdef内有一半径很小的金属圆环L，圆环与导轨在同一平面内当金属棒ab在水平恒力F作用下
27、从磁场左边界ef处由静止开始向右运动后，下列有关圆环的说法正确的是()图7A圆环内产生变大的感应电流，圆环有收缩的趋势B圆环内产生变大的感应电流，圆环有扩张的趋势C圆环内产生变小的感应电流，圆环有收缩的趋势D圆环内产生变小的感应电流，圆环有扩张的趋势答案C解析根据右手定则，当金属棒ab在恒力F的作用下向右运动时， abdc回路中会产生逆时针方向的感应电流，则在圆环处产生垂直于纸面向外的磁场，随着金属棒向右加速运动，abdc回路中的感应电流逐渐增大，穿过圆环的磁通量也逐渐增大，依据楞次定律可知，圆环将有收缩的趋势以阻碍圆环磁通量的增大；abdc回路中的感应电流I，感应电流的变化率，又由于金属棒向
28、右运动的加速度a减小，所以感应电流的变化率减小，圆环内磁通量的变化率减小，所以在圆环中产生的感应电流不断减小，选项C正确9(多选)如图8所示，两同心圆环A、B置于同一水平面上，其中B为均匀带负电绝缘环，A为导体环当B绕轴心顺时针转动且转速增大时，下列说法正确的是()图8AA中产生逆时针的感应电流BA中产生顺时针的感应电流CA具有收缩的趋势DA具有扩展的趋势答案BD解析由图可知，B为均匀带负电绝缘环，B中电流为逆时针方向，由右手螺旋定则可知，电流的磁场垂直纸面向外且逐渐增大；由楞次定律可知，磁场增大时，感应电流的磁场与原磁场的方向相反，所以感应电流的磁场的方向垂直纸面向里，A中感应电流的方向为顺
29、时针方向，故A错误，B正确；B环外的磁场的方向与B环内的磁场的方向相反，当B环内的磁场增强时，A环具有面积扩展的趋势，故C错误，D正确10(多选)如图9所示，两个线圈套在同一个铁芯上，线圈的绕向如图所示左线圈连着平行导轨M和N，导轨电阻不计，在垂直于导轨方向上放着金属棒ab，金属棒处于垂直纸面向外的匀强磁场中，下列说法正确的是()图9A当金属棒向右匀速运动时，a点电势高于b点，c点电势高于d点B当金属棒向右匀速运动时，b点电势高于a点，c点与d点电势相等C当金属棒向右加速运动时，b点电势高于a点，c点电势高于d点D当金属棒向右加速运动时，b点电势高于a点，d点电势高于c点答案BD解析金属棒匀速
30、向右运动切割磁感线，产生恒定感应电动势，由右手定则判断出电流由ab，b点电势高于a点，c、d端不产生感应电动势，c点与d点等势，故A错，B对金属棒向右加速运动时，b点电势仍高于a点，感应电流增大，穿过右边线圈的磁通量增大，所以右线圈中也产生感应电流，由楞次定律可判断电流从d流出，在外电路中，d点电势高于c点，故C错误，D正确11(多选)如图10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，当PQ在外力作用下运动时，MN在磁场力的作用下向右运动，则PQ所做的运动可能是()图10A向右加速运动B向左加速运动C向右减速运动D向左减速运动答案BC解析设PQ向右运动，用右手定则和安培定则判定可知穿过L1的磁感线方向向上若PQ向右加速运动，则穿过L1的磁通量增加，用楞次定律判定可知通过MN的感应电流方向是NM，对MN用左手定则判定，可知MN向左运动，可见A选项不正确若PQ向右减速运动，则穿过L1的磁通量减少，用楞次定律判定可知通过MN的感应电流方向是MN，对MN用左手定则判定，可知MN是向右运动，可见C正确同理设PQ向左运动，用上述类似的方法可判定B正确，而D错误