2020《三维设计》新课标一轮复习教师用书教师用书第十章 电磁感应

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第十章 电磁感应
[全国卷 5年考情分析]
基础考点 常考考点 2018 2017 2016 2015 2014 命题概率
磁通量(Ⅰ)
自感、涡流
(Ⅰ)
以上 2个考点
未曾独立命题
电磁感应现象
(Ⅰ)—Ⅰ卷T18(6 分)— — Ⅰ卷T14(6 分)独立命题
概率 40%
法拉第电磁感
应定律(Ⅱ)
Ⅰ卷T17(6 分)
Ⅰ卷T19(6 分)
Ⅱ 卷 T18(6 分)
Ⅲ卷T20(6 分)
Ⅱ卷T20(6 分)
Ⅲ 卷 T15(6 分)
Ⅱ卷T20(6 分)
Ⅱ卷T24(12 分)
Ⅰ卷T24(14 分)
Ⅲ卷T25(20 分)
Ⅰ卷T19(6
分)
Ⅱ卷T15(6
分)
Ⅰ卷T18(6 分)
Ⅱ卷T25(19 分)
综合命题
概率 100%
楞次定律(Ⅱ)
常考角度
(1)根据楞次定律判断感应电流的方向
(2)结合安培定则、左手定则、楞次定律判断导体受力或运动方向
(3)法拉第电磁感应定律 E＝n和E＝Blv的比较应用
(4)电磁感应的图像、受力、运动、能量、科技应用等综合问题
第1节　电磁感应现象　楞次定律
一、磁通量
1．概念：在磁感应强度为 B的匀强磁场中，与磁场方向垂直的面积 S与B的乘积叫
做穿过这个面积的磁通量。
2．公式：Φ＝BS，单位符号是 Wb。[注1]
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。
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做电磁感应。
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
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．楞次定律
(1)内容：感应电流的磁场总要阻碍[注2]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[注3]
(1)内容：如图，伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且 都
与手掌在同一平面内；让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导线运动 的
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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。
【注解释疑】
[注1] 磁通量是标量，但有正负，若磁通量为正，表示磁感线从规定的正面穿入；磁
通量为负则反之。
[注2] “阻碍”不一定是相反，“阻碍”的是磁通量的变化；“阻碍”也不是阻止，而
是延缓了磁通量的变化过程。
[注3] 右手定则是楞次定律的特例，楞次定律适用于所有电磁感应现象，而右手定则
适用于一段导体在磁场中切割磁感线运动的情况。
[深化理解]
1．感应电流的产生条件表述一、表述二本质相同。
2．右手定则常用于感应电流产生条件表述一对应的问题，楞次定律对表述一、表述二
对应的问题都适用。
3．楞次定律的本质是能量守恒。
4．解题中常用到的二级结论：
(1)楞次定律的三个推广含义：“增反减同”“增缩减扩”“来拒去留”。
(2)楞次定律的双解：①“加速向左运动”与“减速向右运动”等效。
②“×增加”与“·减少”所产生的感应电流方向一样，反之亦然。
[基础自测]
一、判断题
(1)1831 年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象。(√)
(2)闭合电路内只要有磁通量，就有感应电流产生。(×)
(3)穿过线圈的磁通量和线圈的匝数无关。(√)
(4)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。(√)
(5)当导体切割磁感线时，一定产生感应电动势。(√)
(6)由楞次定律知，感应电流的磁场一定与引起感应电流的磁场方向相反。 (×)
(7)感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化。(√)
二、选择题
1．[鲁科版选修 3－2 P8T3]如图所示，条形磁铁以速度 v向螺线管靠近，下面几种
说法中正确的是(　　)
A．螺线管中不会产生感应电流
B．螺线管中会产生感应电流
C．只有磁铁速度足够大时，螺线管中才能产生感应电流
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D．只有在磁铁的磁性足够强时，螺线管中才会产生感应电流
解析：选B　当条形磁铁以速度 v向螺线管靠近，穿过螺线管的磁通量增大，则螺线
管中会产生感应电流，与磁铁的速度、磁铁的磁性强弱无关，故 B正确。
2．[粤教版选修 3－2 P12T2改编]一矩形线框 abcd 与长直通电
导线处于同一平面内，ad 边与导线平行，如图所示。当线框在此平面
内向右运动到导线的右边的过程中，线框内感应电流的方向为(　　)
A．一直沿顺时针方向
B．一直沿逆时针方向
C．先沿顺时针方向，再沿逆时针方向
D．先沿顺时针方向，再沿逆时针方向，最后沿顺时针方向
解析：选D　根据“来拒去留”“同向吸引异向排斥”“近大远小”等规律可得，电
流方向依次为 b→c、c→b、a→d、d→a，即先顺时针，再逆时针，最后顺时针，故 D正确。
3．[人教版选修 3－2 P14T6改编][多选]如图所示，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动。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，看到的现象及现象分
析正确的是(　　)
A．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
解析：选BD　左环不闭合，磁铁插向左环时，产生感应电动势，不产生感应电流 ，
环不受力，横杆不转动，故 A、C错误；右环闭合，磁铁插向右环时，环内产生感应电流，
环受到磁场的作用，横杆转动，故 B、D正确。
4.如图所示，两个线圈 A、B套在一起，线圈 A中通有电流，方向如图所示。当线圈 A
中的电流突然增强时，线圈 B中的感应电流方向为(　　)
A．沿顺时针方向　　 B．沿逆时针方向
C．无感应电流 D．先沿顺时针方向，再沿逆时
针方向
解析：选A　由安培定则可判断，线圈 A中电流在线圈内产生的磁场向外，在线圈外
产生的磁场向里，穿过线圈 B的合磁通量向外。当线圈 A中的电流增大时，产生的磁场增
强，通过线圈 B的磁通量增加，由楞次定律可知线圈 B中的感应电流方向为顺时针方向，
故A正确。
高考对本节内容的考查，主要集中在对电磁感应现象的判断、楞次定律及其推论的理
解应用、“三个定则，一个定律”的综合应用，对这些考点的考查，主要以选择题的形式呈
现，难度一般。
考点一　对电磁感应现象的判断
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[基础自修类]
[题点全练]
1．[感应电流有无的判断]
如图所示，闭合圆形导体线圈放置在匀强磁场中，线圈平面与磁场平行，
当磁感应强度逐渐增大时，以下说法正确的是(　　)
A．线圈中产生顺时针方向的感应电流
B．线圈中产生逆时针方向的感应电流
C．线圈中不会产生感应电流
D．线圈面积有缩小的倾向
解析：选C　由于线圈平面与磁场平行，所以穿过线圈的磁通量为零。当磁感应强度增
大时，穿过线圈的磁通量仍然为零，则线圈中不会产生感应电流，故只有 C正确。
2．[感应电流产生的条件]
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
解析：选D　只形成闭合回路，回路中的磁通量不变化，不会产生感应电流，A、B、C
错误；给线圈通电或断电瞬间，通过闭合回路的磁通量变化，会产生感应电流，能观察到
电流表的变化，D正确。
3．[电磁感应现象与现代科技]
(2017·全国卷Ⅰ)扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子
尺度上的形貌。为了有效隔离外界振动对 STM 的扰动，在圆底盘周
边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微
小振动，如图所示。无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁
场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案
是(　　)
解析：选A　施加磁场来快速衰减 STM 的微小振动，其原理是电磁阻尼，在振动时通
过紫铜薄板的磁通量变化，紫铜薄板中产生感应电动势和感应电流，则其受到安培力作用
该作用阻碍紫铜薄板振动，即促使其振动衰减。方案 A中，无论紫铜薄板上下振动还是左
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右振动，通过它的磁通量都发生变化；方案 B中，当紫铜薄板上下振动时，通过它的磁通
量可能不变，当紫铜薄板向右振动时，通过它的磁通量不变；方案 C中，紫铜薄板上下振
动、左右振动时，通过它的磁通量可能不变；方案 D中，当紫铜薄板上下振动时，紫铜薄
板中磁通量可能不变。综上可知，对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是 A。
[名师微点]
考点二　楞次定律的理解及应用
[基础自修类]
[题点全练]
1．[判断感应电流的方向]
(多选)磁悬浮高速列车在我国已投入运行数年。如图所示就是磁悬浮的原理，
图中 A是圆柱形磁铁，B是用高温超导材料制成的超导圆环。将超导圆环 B水平放
在磁铁 A上，它就能在磁力的作用下悬浮在磁铁 A的上方空中，则(　　)
A．在 B放入磁场的过程中，B中将产生感应电流；当稳定后，感应电流消失
B．在 B放入磁场的过程中，B中将产生感应电流；当稳定后，感应电流仍存在
C．若A的N极朝上，B中感应电流的方向为顺时针方向(从上往下看)
D．若A的N极朝上，B中感应电流的方向为逆时针方向(从上往下看)
解析：选BC　在 B放入磁场的过程中，穿过 B的磁通量增加，B中将产生感应电流，
因为 B是超导体，没有电阻，所以感应电流不会消失，故 A错误，B正确；若 A的N极朝
上，在 B放入磁场的过程中，磁通量向上增加，根据楞次定律可判断 B中感应电流的方向
为顺时针方向，C正确，D错误。
2．[电磁感应现象中的运动分析]
(多选)(2018·全国卷Ⅰ)如图，两个线圈绕在同一根铁芯上，其中一
线圈通过开关与电源连接，另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面
内的直导线连接成回路。将一小磁针悬挂在直导线正上方，开关未闭合
时小磁针处于静止状态。下列说法正确的是(　　)
A．开关闭合后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动
B．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向
C．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向外的方向
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D．开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向
转动
解析：选AD　根据安培定则，开关闭合时铁芯上产生水平向右的磁场。开关闭合后的
瞬间，根据楞次定律，直导线上将产生由南向北的电流，根据安培定则，直导线上方的磁
场垂直纸面向里，故小磁针的 N极朝垂直纸面向里的方向转动，故 A正确。同理 D正确。开
关闭合并保持一段时间后，直导线上没有感应电流，故小磁针的 N极指北，故 B、C错误。
3．[电磁感应现象中的功能分析]
如图所示，螺线管与灵敏电流计相连，磁铁从螺线管的正上方由静止释放，
向下穿过螺线管。下列说法正确的是(　　)
A．电流计中的电流先由a到b，后由b到a
B．a点的电势始终低于b点的电势
C．磁铁减少的重力势能等于回路中产生的热量
D．磁铁刚离开螺线管时的加速度小于重力加速度
解析：选D　由楞次定律可知，电流计中的电流先由 b到a，后由 a到b，A错误；a
点的电势先比 b点低，后比 b点高，B错误；磁铁减少的机械能等于回路中产生的热量，C
错误；根据楞次定律，感应电流的磁场总是阻碍磁铁与闭合回路间的相对运动，磁铁刚离
开螺线管时，受到向上的磁场力，加速度小于重力加速度，D正确。
[名师微点]
1．判断感应电流的方法
(1)楞次定律；(2)右手定则。
2．判断感应电流方向的“四步法”
3．楞次定律中“阻碍”的含义
考点三　楞次定律推论的应用[多维探究类]
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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。列表说明如下：
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”
阻碍原电流的变化
——“增反减同”
考法(一)　增反减同
[例1]　如图所示，一个 N极朝下的条形磁铁竖直下落，恰能穿过水
平放置的固定矩形导线框，则(　　)
A．磁铁经过位置①时，线框中感应电流沿abcd 方向；经过位置②
时，沿adcb 方向　
B．磁铁经过位置①时，线框中感应电流沿adcb 方向；经过位置②
时，沿abcd 方向　
C．磁铁经过位置①和②时，线框中的感应电流都沿abcd 方向
D．磁铁经过位置①和②时，线框中感应电流都沿adcb 方向
[解析]　当磁铁经过位置①时，穿过线框的磁通量向下且不断增加，
由楞次定律可确定感应电流的磁场方向向上，阻碍磁通量的增加，根据右手螺旋定则可判
定感应电流应沿 abcd 方向。同理可判断当磁铁经过位置②时，感应电流沿 adcb 方向。故 A
正确。
[答案]　A
考法(二)　来拒去留
[例2]　如图所示，通电导线 MN 与单匝矩形线圈 abcd 共面，位置靠近 ab 且相互绝
缘。当矩形线圈突然向右运动时，线圈所受安培力的合力方向(　　)
A．向左　　　　 B．向右
C．垂直纸面向外 D．垂直纸面向里
[解析]　当矩形线圈突然向右运动时，线圈中会产生逆时针方向的电
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流，根据左手定则可知，ab 边受的安培力向左，cd 边受的安培力向左，合力的方向向左，
A正确。或根据楞次定律，“来拒去留”，感应电流的效果总是阻碍相对运动，所以线圈向右
运动时所受安培力向左。故 A正确。
[答案]　A
考法(三)　增缩减扩
[例3]　(多选)如图所示，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(　　)
A．A中产生逆时针方向的感应电流
B．A中产生顺时针方向的感应电流
C．A具有收缩的趋势
D．A具有扩展的趋势
[解析]　由题图可知，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强；由楞次定律可知，磁场增强时，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
的方向为顺时针方向，故选项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，故选项C错误，D正确。
[答案]　BD
[题点全练]
1．[增反减同]
如图甲所示，在同一平面内有两个圆环 A、B，圆环 A将圆
环B分为面积相等的两部分，以图甲中A环电流沿顺时针方向
为正，当圆环 A中的电流如图乙所示变化时，下列说法正确的
是(　　)
A．B中始终没有感应电流
B．B中有顺时针方向的感应电流
C．B中有逆时针方向的感应电流
D．B中的感应电流先沿顺时针方向，后沿逆时针方向
解析：选B　由于圆环A中的电流发生了变化，故圆环B中一定有感应电流产生，由
楞次定律判定 B中有顺时针方向的感应电流，故 B选项正确。
2．[增缩减扩]
如图所示，A为水平放置的胶木圆盘，在其侧面均匀分布着负电荷，在 A
的正上方用绝缘丝线悬挂一个金属圆环 B，使 B的环面水平且与圆盘面平行，
其轴线与胶木盘 A的轴线OO′重合。现使胶木盘 A由静止开始绕其轴线OO
′按箭头所示方向加速转动，则(　　)
A．金属环 B的面积有扩大的趋势，丝线受到的拉力增大
B．金属环 B的面积有缩小的趋势，丝线受到的拉力减小
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C．金属环 B的面积有扩大的趋势，丝线受到的拉力减小
D．金属环 B的面积有缩小的趋势，丝线受到的拉力增大
解析：选B　使胶木盘 A由静止开始绕其轴线OO′按箭头所示方向加速转动，通过
金属环B内的磁通量增大，根据楞次定律，金属环B的面积有缩小的趋势，且 B有向上升
的趋势，丝线受到的拉力减小，B正确。
考点四　“三定则、一定律”的综合应用
[师生共研类]
1．规律比较
名称 基本现象 因果关系应用的定则或定律
电流的
磁效应
电流、运动电荷
产生磁场 因电生磁 安培定则
安培力、
洛伦兹力
磁场对电流、运动
电荷有作用力 因电受力 左手定则
电磁感应
部分导体做切割磁感
线运动 因动生电 右手定则
闭合回路磁通量变化 因磁生电 楞次定律
2．相互联系
(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，一般先用右手定则确定电流的方向，再用左手定则确
定安培力的方向，有时也可以直接应用楞次定律的推论确定。
　[典例]　如图所示，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(　　)
A．ab 棒不受安培力作用
B．ab 棒所受安培力的方向向右
C．ab 棒向右运动速度 v越大，所受安培力越大
D．螺线管产生的磁场，A端为N极
[解析]　金属棒 ab 向右运动切割磁感线，根据右手定则判断感应电流方向由 b→a，再
根据左手定则判断棒所受安培力水平向左，故 A、B错误；ab 的速度越大，感应电流越大，
所受安培力就越大，C正确；根据安培定则可判定螺线管的 B端为N极，A端为S极，D
错误。
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[答案]　C
[解题方略]
左、右手定则巧区分
(1)区分左手定则和右手定则的根本是抓住“因果关系”：“因电而动”——用左手，
“因动生电”——用右手。
(2)使用中左手定则和右手定则很容易混淆，为了便于记忆，可把两个定则简单地总结
为通电受力，“力”的最后一笔“丿”向左，用左手；运动生电，“电”的最后一笔“乚”
向右，用右手。
[题点全练]
1．[楞次定律、安培定则及左手定则的综合应用]
(多选)如图是创意物理实验设计作品《小熊荡秋千》。两根彼此靠
近且相互绝缘的金属棒 C、D固定在铁架台上，与两个铜线圈 P、Q组
成一闭合回路，两个磁性很强的条形磁铁如图放置，当用手左右摆动
线圈 P时，线圈 Q也会跟着摆动，仿佛小熊在荡秋千。以下说法正确
的是(　　)
A．P向右摆动的过程中，P中的电流方向为顺时针方向(从右向左看)
B．P向右摆动的过程中，Q也会向右摆动
C．P向右摆动的过程中，Q会向左摆动
D．若用手左右摆动Q，P会始终保持静止
解析：选AB　P向右摆动的过程中，线框中的磁通量减少，根据楞次定律， P中的电
流方向为顺时针方向(从右向左看)，选项A正确。P向右摆动的过程中，P中的电流方向为
顺时针方向(从右向左看)，Q中的电流方向也为顺时针方向(从右向左看)，Q线圈下侧将受
到向右的安培力作用，所以 Q也会向右摆动，选项B正确，C错误。若用手左右摆动Q，
切割磁感线产生感应电动势，在 P线圈中将产生感应电流，受到安培力作用，由左手定则
可判断出P将摆动，不会保持静止，选项D错误。
2．[安培定则及楞次定律的综合应用]
如图所示，绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和开关组成闭合
回路。在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环 A。不计铁芯和铜环 A之
间的摩擦，下列情况中铜环 A会向右运动的是(　　)
A．线圈中通以恒定的电流
B．通电时，使滑动变阻器的滑片 P向右匀速移动
C．通电时，使滑动变阻器的滑片 P向左加速移动
D．开关突然断开的瞬间
解析：选C　铜环 A向右运动，说明穿过 A的磁通量在增加，绕在铁芯上的线圈中的
电流在增大，故选项C正确。
3．[楞次定律与法拉第电磁感应定律的综合应用]
(多选)一个水平固定的金属大圆环 A，通有恒定的电流，方向如图所示。
摘要：

第1页共67页第十章电磁感应[全国卷5年考情分析]基础考点常考考点20182017201620152014命题概率磁通量(Ⅰ)自感、涡流(Ⅰ)以上2个考点未曾独立命题电磁感应现象(Ⅰ)—Ⅰ卷T18(6分)——Ⅰ卷T14(6分)独立命题概率40%法拉第电磁感应定律(Ⅱ)Ⅰ卷T17(6分)Ⅰ卷T19(6分)Ⅱ卷T18(6分)Ⅲ卷T20(6分)Ⅱ卷T20(6分)Ⅲ卷T15(6分)Ⅱ卷T20(6分)Ⅱ卷T24(12分)Ⅰ卷T24(14分)Ⅲ卷T25(20分)Ⅰ卷T19(6分)Ⅱ卷T15(6分)Ⅰ卷T18(6分)Ⅱ卷T25(19分)综合命题概率100%楞次定律(Ⅱ)常考角度(1)根据楞次定律判断感应...

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