高考物理一轮复习 第九章 第1单元 电磁感应现象 楞次定律课件.ppt

必考部分 第九章电磁感应 第1单元电磁感应现象楞次定律 网控基础点提炼命题源 一 磁通量1 定义 在磁感应强度为B的匀强磁场中 与磁场方向 的面积S和B的乘积 2 公式 适用条件 1 匀强磁场 2 S为垂直磁场的有效面积 3 磁通量是 填 标量 或 矢量 1 垂直2 BS3 标量 读读教材 4 磁通量的意义 1 磁通量可以理解为穿过某一面积的磁感线的条数 2 同一平面 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 5 合磁通量求法 若某个平面内有不同方向和强弱的磁场共同存在 当计算穿过这个面的磁通量时 先规定某个方向的磁通量为正 反方向的磁通量为负 平面内各个方向的磁通量的 等于这个平面内的合磁通量 代数和 二 电磁感应现象1 电磁感应现象当穿过闭合电路的磁通量 时 电路中有 产生的现象 2 产生感应电流的条件 1 条件 穿过闭合电路的磁通量 2 特例 闭合电路的一部分导体在磁场内做 的运动 1 发生变化感应电流2 发生变化切割磁感线 3 电磁感应现象的实质变化的磁场产生了电场 在电场力的作用下导体中的自由电荷定向移动 如果回路闭合则产生感应电流 如果回路不闭合 则只有 而无感应电流 4 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 3 感应电动势4 电势能 三 感应电流方向的判断1 楞次定律 1 内容 感应电流的磁场总要 引起感应电流的 的变化 2 适用情况 所有的电磁感应现象 2 右手定则 1 内容 伸开右手 使拇指与其余四个手指 并且都与手掌在同一个 让磁感线从掌心进入 并使拇指指向 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 产生感应电流 1 阻碍磁通量2 垂直平面内导体运动导体切割磁感线 练练基础 题组一 磁通量的理解 2 如图所示 条形磁铁竖直放置 闭合圆环水平放置 条形磁铁中心线穿过圆环中心 若圆环为弹性环 现把圆环水平往外拉 使其面积增大 那么圆环内磁通量变化情况是 A 磁通量增大B 磁通量减小C 磁通量不变D 条件不足 无法确定 解析 画出条形磁铁磁感线 可认为磁感线全部穿过磁铁内部 最后从外部返回 当圆环面积增大 返回的磁感线增多 磁通量减小 3 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所示连接 下列说法中正确的是 题组二 感应电流的产生条件 A 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 电流计指针才能偏转 解析 开关闭合后 线圈A插入或拔出 滑片匀速滑动 加速滑动 都会使穿过线圈B的磁通量发生变化 开关闭合或断开瞬间穿过B的磁通量也会变化 都能产生感应电流 4 多选 如图所示 一个金属薄圆盘水平放置在竖直向上的匀强磁场中 下列说法中能使圆盘中产生感应电流的是 A 圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动B 圆盘以某一水平直径为轴匀速转动C 圆盘在磁场中向右匀速平移D 匀强磁场均匀增加 解析 只有当圆盘中的磁通量发生变化时 圆盘中才产生感应电流 当圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动或圆盘在磁场中向右匀速平移时 圆盘中的磁通量不发生变化 不能产生感应电流 A C错误 当圆盘以某一水平直径为轴匀速转动或匀强磁场均匀增加时 圆盘中的磁通量发生变化 圆盘中将产生感应电流 B D正确 题组三 感应电流方向的判断 解析 闭合开关S的瞬间 穿过B的磁通量没有变化 G中无感应电流 选项A B均错 当闭合开关S后 若R增大 则A中电流减小 由右手螺旋定则知 穿过B的磁通量向下且减小 由楞次定律知G中感应电流的方向为b a 故选项C错误 D正确 解析 由右手定则可判断出A项做法使回路产生顺时针方向的电流 故A项错 若ab cd同向运动且速度大小相同 ab cd所围面积不变 磁通量不变 故不产生感应电流 故B项错 若ab向左 cd向右 则abdc回路中有顺时针方向的电流 故C项错 若ab cd都向右运动 且两杆速度vcd vab 则ab cd所围面积发生变化 磁通量也发生变化 由楞次定律可判断出 abdc回路中产生顺时针方向的电流 故D项正确 1 公式 BS中 S为垂直于磁场方向的面积 2 穿过某个面有方向相反的磁场 则不能直接用 BS求解 应考虑相反方向的磁通量抵消后所剩余的磁通量 3 楞次定律适用于任何情况下感应电流方向的判断 而右手定则适用于导体切割磁感线时感应电流方向的判断 4 在楞次定律中 阻碍 可理解为三种情况 一是阻碍磁通量变化 二是阻碍相对运动 三是阻碍原电流变化 小思考微总结 研细核心点练透经典题 1 产生感应的条件为穿过闭合电路的磁通量发生变化 2 磁通量变化的常见情况 考点一对电磁感应现象的理解及判断 调研1 将一圆形导线环水平放置 在圆环所在空间加上一水平向右的匀强磁场 mn pq为圆环上两条互相垂直的直径 mn为水平方向 pq为竖直方向 则下列选项中能使圆环中产生感应电流的是 A 让圆环以过圆心且垂直于圆环平面的轴顺时针转动B 让圆环在水平内向右平动C 让圆环以mn为轴转动D 让圆环以pq为轴转动 试题调研 解析 根据产生感应电流的条件可知 只需要使穿过闭合回路的磁通量发生变化 就能在回路中产生感应电流 圆环在匀强磁场中运动 磁感应强度B为定值 根据 B S知 只要回路中相对磁场的正对面积改变量 S 0 则磁通量一定改变 回路中一定有感应电流产生 当圆环以过圆心且垂直于圆环平面的轴顺时针转动时 圆环相对磁场的正对面积始终为零 因此 S 0 因而无感应电流产生 A错误 当圆环水平向右平动时 同样 S 0 因而无感应电流产生 B错误 当圆环以mn为轴转动时 圆环相对磁场的正对面积改变量 S仍为零 回路中仍无感应电流 C错误 当圆环以pq为轴转动时 圆环相对磁场的正对面积发生了改变 回路中产生了感应电流 D正确 答案 D 名师归纳点题破疑 1 1 2014 新课标全国卷 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 类题练熟 解析 闭合回路中没有磁通量变化 不可能产生感应电流 A B两项错误 往闭合线圈中插入条形磁铁会产生感应电流 但只是瞬时电流 等到相邻房间观察时 感应电流已经消失 C项错误 接电源的线圈在通电或断电时 会使接电流表的线圈中的磁通量发生变化 产生感应电流 D项正确 1 2 将一金属线圈固定在绝缘盘上 二者共轴 另将一系列的带同种电荷的小球均匀地固定在绝缘盘的外侧 如图所示 当绝缘盘俯视顺时针绕中心轴转动时 在金属线圈中产生俯视逆时针方向的电流 则下列说法中正确的是 A 小球带负电 绝缘盘减速转动B 小球带负电 绝缘盘加速转动C 小球带正电 绝缘盘匀速转动D 小球带正电 绝缘盘减速转动 解析 线圈中产生俯视逆时针方向的感应电电流 由安培定则可知感应电流的磁场方向向上 由楞次定律可知可能是线圈中向上的原磁场减弱或向下的原磁场增强的结果 若绝缘盘上的小球带负电 顺时针旋转产生逆时针方向的电流 磁场方向向上 转速减小时 向上的磁场减弱 A正确 B错误 同理可知若圆盘上小球带正电 产生顺时针方向的电流 磁场方向向下 绝缘盘加速转动时 向下的磁场增强 C D错误 1 用楞次定律判断感应电流方向的步骤 1 确定闭合电路范围内原磁场的方向 2 确定原磁场穿过闭合电路范围内的磁通量增减情况 3 根据楞次定律确定感应电流的磁场方向 4 运用安培定则判断出感应电流的方向 考点二应用楞次定律判断感应电流 2 楞次定律中 阻碍 的理解 试题调研 解题探究 1 在磁铁下落的整个过程中 穿过圆环的磁通量如何变化 感应电流的方向是否变化 提示 磁通量先增大后减小 感应电流的方向一定改变 2 在磁铁下落的整个过程中 圆环对磁铁作用力的方向是否改变 这个力做功吗 提示 圆环对磁铁作用力的方向不变 始终向上 这个力对磁铁做负功 使磁铁机械能减少 答案 A 1 在应用楞次定律判断感应电流方向时 确定原磁场的方向以及磁通量的增减是问题关键 2 楞次定律适用于各种情况感应电流方向的判断 而右手定则只适用于导体切割磁感线感应电流方向的判断 名师归纳点题破疑 2 1 如图所示 导线框abcd与直导线几乎在同一平面内 直导线中通有恒定电流I 当导线框由左向右匀速通过直导线时 线框中感应电流的方向是 A 先abcd 后dcba 再abcdB 始终dcbaC 先dcba 后abcd 再dcbaD 先abcd 后dcba 类题练熟 解析 当导线框从直导线左边向直导线靠近时 穿过导线框的磁感线是向外的且磁通量增加 由楞次定律可判断导线框中电流方向是dcba 当导线框在直导线右边远离直导线时 穿过导线框的磁感线是向里的且磁通量减小 由楞次定律可判断导线框中电流方向还是dcba 在导线框跨越直导线的过程中 线圈左边部分磁感线穿出 而右边部分磁感线穿入 我们可以用合磁通量来判断 导线框向右跨过一半前 穿过导线框的磁感线左边部分向外穿出的条数多于右边部分向里穿入的条数 即合磁通量方向是向外的 而且在减小 由楞次定律知 感应电流的磁场阻碍磁通量的减小 因此感应电流的方向是abcd 当导线框跨过一半以后 穿过导线框向外的磁感线少于向里的磁感线 合磁通量方向是向里的 而且增加 直至线框完全跨过导线 由楞次定律知感应电流的磁场方向与原合磁通量方向相反 即向外 因此感应电流方向是abcd 故C正确 2 2 多选 两根相互平行的金属导轨水平放置于如图所示的匀强磁场中 在导轨上接触良好的导体棒AB和CD可以自由滑动 当AB在外力F作用下向右运动时 下列说法中正确的是 A 导体棒CD内有电流通过 方向是D CB 导体棒CD内有电流通过 方向是C DC 磁场对导体棒CD的作用力向左D 磁场对导体棒AB的作用力向左 解析 两个导体棒与两根金属导轨构成闭合回路 分析出磁通量增加 结合安培定则判断回路中感应电流的方向是B A C D B 以此为基础 再根据左手定则进一步判定CD AB的受力方向 经过比较可得正确答案 1 规律比较2 因果关系 1 因电而生磁 I B 安培定则 2 因动而生电 v B I 右手定则 3 因电而受力 I B F安 左手定则 考点三 三定则一定律 的综合应用 调研3 2014 山东理综 多选 如图 一端接有定值电阻的平行金属轨道固定在水平面内 通有恒定电流的长直绝导线垂直并紧靠轨道固定 导体棒与轨道垂直且接触良好 在向右匀速通过M N两区的过程中 导体棒所受安培力分别用FM FN表示 不计轨道电阻 以下叙述正确的是 A FM向右B FN向左C FM逐渐增大D FN逐渐减小 类题练熟 解题探究 1 直线电流产生的磁场在纸面内的分布有何特点 提示 在电流左侧 磁场方向向外 在电流右侧 磁场方向向里 且离电流越远 磁场越弱 2 导体棒在M区向右匀速运动时 穿过闭合回路的磁通量如何变化 安培力朝什么方向 大小如何变化 解析 电磁感应中 感应电流所受安培力总是阻碍导体棒的运动 且安培力既垂直于导体棒又垂直于磁场 故FM FN方向均向左 选项A错 B对 导体棒在M区运动时 离通电直导线距离逐渐变小 磁场逐渐增强 感应电流及安培力均变大 同理 在N区运动时 远离通电直导线 磁场减弱 感应电流及安培力均变小 选项C D正确 答案 BCD 1 无论是 安培力 还是 洛伦兹力 只要是 力 都用左手判断 2 电生磁 或 磁生电 均用右手判断 名师归纳点题破疑 3 1 2015 汕头质检 如图 圆形导体线圈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 螺线管与电源和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 A 线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流B 穿过线圈a的磁通量变小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 类题练熟 解析 因通电直导线周围的磁场离导线越近磁场越强 而线框中左右两边的电流大小相等 方向相反 所以受到的安培力方向相反 导线框的左边受到的安培力大于导线框的右边受到的安培力 所以合力与左边导线框受力的方向相同 因为线框受到的安培力的合力先水平向左 后水平向右 根据左手定则 导线框处的磁场方向先垂直纸面向里 后垂直纸面向外 根据安培定则 导线中的电流先为正 后为负 所以选项A正确 选项B C D错误 楞次定律的应用技巧 思想 方法 技巧 十三 名师点睛 楞次定律用来判断感应电流的方向 可理解为感应电流总要阻碍产生感应电流的原因 可进一步理解为以下四种情况 1 阻碍原磁通量的变化 即 增反减同 2 阻碍相对运动 即 来拒去留 3 使线圈面积有扩大或缩小的趋势 即 增缩减扩 4 阻碍原电流的变化 自感现象 即 增反减同 经典范例 多选 如图所示 光滑固定导轨M N水平放置 两根导体棒P Q平行放置在导轨上 形成一个闭合回路 当一条形磁铁从高处下落接近回路时 A P Q将互相靠拢B P Q将互相远离C 磁铁的加速度仍为gD 磁铁的加速度小于g 解析 方法一 常规解法设磁铁下端为N极 如图所示 根据楞次定律可判断出P Q中的感应电流方向 根据左手定则可判断P Q所受安培力的方向 可见 P Q将互相靠拢 由于回路所受安培力的合力向下 由牛顿第三定律 磁铁将受到向上的反作用力 从而加速度小于g 当磁铁下端为S极时 根据类似的分析可得到相同的结果 所以 本题应选A D 方法二 推论法根据楞次定律的推论 来拒去留 当条形磁铁靠近回路时 必受到回路给予的向上的斥力 因而磁铁的加速度小于g 增缩减扩 当条形磁铁靠近回路时 穿过回路的磁通量增加 回路中的感应电流受条形磁铁磁场的作用力必然有使回路面积减小的趋势 以阻碍磁通量的增加 故P Q互相靠拢 A D正确 答案 AD 1 深刻理解楞次定律 用结论法直接判断 可减少思维过程 能迅速 准确地解决问题 2 在电磁感应现象中遵守能量守恒 阻碍 的过程就是其他形式能量 如机械能 向电能转化的过程 多维思考技法提炼 针对训练 2013 上海单科 如图 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MN中电流突然减小时 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 因为导线MN靠近ab 由图可知 线圈中等效合磁场为垂直纸面向里 当MN中电流减小时 由楞次定律可知感应电流的磁场阻碍磁通量的减小 故线圈向右运动 所受安培力的合力向右 故只有B项正确