2019年高考物理总复习 第十章 电磁感应 第1课时 电磁感应现象 楞次定律课件 教科版.ppt

第十章电磁感应 第1课时电磁感应现象楞次定律 基础回顾 核心探究 演练提升 基础回顾自主梳理 融会贯通 知识梳理 一 磁通量1 定义 在磁感应强度为B的匀强磁场中 有一块磁感线方向的面积为S的平面 我们定义为通过这个面的磁通量 2 公式 3 单位 1Wb 4 磁通量是 填 矢量 或 标量 但磁通量有正 负之分 BS 垂直 1T m2 BS 标量 5 物理意义 相当于穿过某一面积的的条数 如图所示 矩形abcd abb a a b cd的面积分别为S1 S2 S3 匀强磁场的磁感应强度B与平面a b cd垂直 则 1 通过矩形abcd的磁通量为或 2 通过矩形a b cd的磁通量为 3 通过矩形abb a 的磁通量为 磁感线 BS1cos BS3 0 BS3 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 产生感应电流的两种情况 1 穿过闭合电路的磁通量 2 闭合电路的一部分导体在磁场内做切割 发生变化 感应电流 发生变化 磁感线运动 磁感应强度 磁场的有效面积 磁通量 线圈的面积 磁感应强度 磁通量 3 产生电磁感应现象的实质实质是产生 如果回路闭合则产生 如果回路不闭合 则只有 而无 4 如图所示 能产生感应电流的是 感应电动势 感应电动势 感应电流 感应电流 B 三 楞次定律 如图所示 矩形线圈abcd匀速通过一较宽的磁场区域 1 用楞次定律判断 线圈进入磁场时的感应电流方向为方向 离开磁场时的感应电流方向为方向 2 用右手定则判断 线圈经过左边界时 ab边的电流方向为由指向 离开右边界时 ab边的电流方向为由指向 逆时针 顺时针 b a a b 自主检测 1 思考判断 1 磁通量是矢量 有正 负之分 2 闭合电路内只要有磁通量 就有感应电流产生 3 当导体切割磁感线运动时 导体中一定产生感应电流 4 穿过线圈的磁通量与线圈的匝数无关 5 感应电流的磁场总是与原磁场方向相反 答案 1 2 3 4 5 2 2018 芜湖校级模拟 关于电磁感应 下列说法正确的是 A 有电必有磁 有磁必生电B 电磁感应过程可以使其他形式的能转化为电能C 电磁感应现象的发现 使人类社会进入了机械化大生产时代D 电压表和电流表都是利用电磁感应原理工作的 B 解析 有电必有磁 但是有磁未必能生电 选项A错误 电磁感应过程可以使其他形式的能转化为电能 选项B正确 电磁感应现象的发现 使人类社会进入了电气化时代 故C错误 两种电表的工作原理都是通电线圈在磁场中会发生转动 故D错误 3 2018 南昌东湖区模拟 从奥斯特发现电流周围存在磁场后 法拉第坚信磁一定能生电 他使用如图所示的装置进行实验研究 其中线圈A中接入电源产生磁场 线圈B与电流表连接 但经过了6年多的探究都没发现 磁生电 主要原因是 A 线圈A中的电流较小 产生的磁场不够强B 线圈A中的电流是恒定电流 不会产生磁场C 线圈B中的匝数较少 产生的电流很小D 线圈A中的电流是恒定电流 产生稳恒磁场 D 解析 线圈A中的电流发生变化时 穿过线圈B的磁通量发生变化 电流表G中产生感应电流 线圈A中的电流是恒定电流 产生稳恒磁场 穿过线圈B的磁通量不发生变化 电流表G中没有感应电流 故D正确 A B C错误 核心探究分类探究 各个击破 考点一电磁感应现象的判断 1 引起磁通量 变化的常见情况 1 电路中部分导线做切割磁感线运动或回路面积S变化导致 变化 2 回路中磁感应强度B随时间或位置发生变化导致 变化 3 线圈在磁场中转动 B与S的夹角发生变化 或B S都变化后 其乘积BS发生变化 导致 变化 2 常见的产生感应电流的三种情况 典例1 2018 长沙校级模拟 多选 如图为 研究电磁感应现象 的实验装置 如果在A线圈插入B线圈后保持不动 闭合开关时发现电流表的指针向右偏了一下 那么闭合开关后 下列情况下电流表指针的偏转情况是 A 将A线圈迅速从B线圈中拔出时 指针向左偏转一下B 保持开关闭合状态时 指针一直偏在零点右侧C 滑动变阻器触头迅速向左滑动时 指针向右偏转一下D 将A线圈内铁芯C快速拔出时 指针向左偏转一下 AD 核心点拨 1 本题产生感应电流的条件是B线圈内磁场发生变化 2 在A线圈插入B线圈后保持不动 闭合开关时发现电流表的指针向右偏了一下 说明B线圈内磁场增强 电流表指针右偏 反之磁场减弱时 电流表指针应左偏 解析 由题意知 当开关闭合时 回路中的电流增加 电流产生的磁场增大 穿过线圈B的磁通量增加 电流表的指针向右偏转 若原磁场减小 穿过回路的磁通量减小 电流表的指针向左偏转 若将A线圈迅速从B线圈中拔出 磁通量减小 故指针左偏 A对 若保持开关闭合状态时 回路中无磁通量的变化 指针一直指向零 B错 若将变阻器的触头迅速左移 回路中的电阻增加 电流减小 故磁场减弱 磁通量变小 电流表的指针左偏 C错 将A线圈内铁芯C快速拔出时 磁通量减小 指针左偏 D对 题后反思电磁感应现象是否发生判断流程 多维训练 1 导学号58826203 面积变化引起的感应电流 2018 盐城校级模拟 如图所示 开始时矩形线圈与磁场垂直 且一半在匀强磁场内 磁场边界MN为ab dc的中点连线 若要使线圈产生感应电流 下列方法可行的是 A 将线圈沿纸面向上平移B 以ad为轴 从图示位置转过60 过程C 以bc为轴 从图示位置转过60 过程D 将线圈垂直于纸面向内运动 B 解析 将线圈向上平移 磁通量不变 故无感应电流产生 故A错误 以ad为轴转动 小于60 磁通量减小 有感应电流产生 故B正确 以bc为轴转动 小于60 磁通量不变 没有感应电流产生 故C错误 线框垂直于纸面向里运动 磁通量不变 没有感应电流产生 故D错误 2 磁场变化产生感应电流 2016 江苏卷 6 多选 电吉他中电拾音器的基本结构如图所示 磁体附近的金属弦被磁化 因此弦振动时 在线圈中产生感应电流 电流经电路放大后传送到音箱发出声音 下列说法正确的有 A 选用铜质弦 电吉他仍能正常工作B 取走磁体 电吉他将不能正常工作C 增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势D 弦振动过程中 线圈中的电流方向不断变化 BCD 解析 因铜质弦不能被磁化 故铜质弦不能使电吉他正常工作 故选项A错误 若取走磁体 弦的振动无法通过电磁感应转化为电信号 音箱不能发声 选项B正确 根据法拉第电磁感应定律知 增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势 选项C正确 弦振动过程中 通过线圈的磁通量发生变化 所以电流方向不断变化 选项D正确 考点二楞次定律的理解及应用 1 楞次定律中 阻碍 的含义 感应电流的磁通量阻碍引起感应电流的磁场 原磁场 的磁通量的变化 阻碍的是磁通量的变化 而不是阻碍磁通量本身 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 阻碍效果 阻碍并不是阻止 只是延缓了磁通量的变化 这种变化将继续进行 2 楞次定律的推广应用楞次定律中 阻碍 的主要表现形式 1 阻碍原磁通量的变化 增反减同 2 阻碍相对运动 来拒去留 3 线圈面积变化趋势 增缩减扩 4 阻碍原电流的变化 增反减同 B A 顺时针 向左B 逆时针 向右C 顺时针 向右D 逆时针 向左 核心点拨 1 直导线中电流的变化引起导线周围磁场的变化 进而引起线框内磁通量的变化 而产生感应电流 2 线框中左 右两边所处直线电流的磁场强弱不同 方法总结用楞次定律判断感应电流方向的 四步法 多维训练 1 增反减同 2018 安徽巢湖四校联考 多选 如图所示 通电螺线管N置于闭合金属环M的轴线上 当N中的电流突然减小 则 A 环M有缩小的趋势B 环M有扩张的趋势C 螺线管N有缩短的趋势D 螺线管N有伸长的趋势 AD 解析 对通电螺线管 当通入的电流突然减小时 螺线管每匝间的相互吸引力也减少 所以匝间距增大 C错误 D正确 对金属环 穿过的磁通量也随之减少 只有减小面积才能阻碍磁通量的减少 金属环有缩小的趋势 A正确 B错误 2 增缩减扩 2018 广东中山模拟 多选 如图所示 在水平面上有一固定的U形金属框架 框架上置一金属杆ab 在垂直纸面方向有一匀强磁场 下面情况可能的是 A 若磁场方向垂直纸面向上 并且磁感应强度增大时 杆ab将向右移动B 若磁场方向垂直纸面向上 并且磁感应强度减小时 杆ab将向右移动C 若磁场方向垂直纸面向下 并且磁感应强度增大时 杆ab将向右移动D 若磁场方向垂直纸面向下 并且磁感应强度减小时 杆ab将向右移动 BD 解析 无论磁场方向垂直纸面向下还是向上 从阻碍面积变化的角度考虑 磁感应强度增大 杆ab就左移 磁感应强度减小 杆ab就右移 故选B D 3 导学号58826204 来拒去留 2018 安徽蚌埠模拟 如图所示 粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈 当一竖直放置的通有恒定电流的螺线管沿线圈中线AB正上方水平快速通过时 若线圈始终不动 则关于线圈受到的支持力FN及在水平方向的运动趋势 下列说法中正确的是 A FN先小于mg后大于mg 运动趋势向左B FN先大于mg后小于mg 运动趋势先向右后向左C FN先小于mg后大于mg 运动趋势先向左后向右D FN先大于mg后小于mg 运动趋势向右 D 解析 通电螺线管从线圈正上方快速通过时 通过线圈的磁通量先增大后减小 当通过线圈磁通量增大时 为阻碍其增大 在竖直方向上线圈有向下运动的趋势 所以线圈受到的支持力大于其重力 在水平方向上线圈有向右运动的趋势 当通过线圈的磁通量减小时 为阻碍其减小 在竖直方向上线圈有向上运动的趋势 所以线圈受到的支持力小于其重力 在水平方向上线圈有向右运动的趋势 综上所述 线圈所受到的支持力先大于重力后小于重力 运动趋势总是向右 D正确 考点三三定则一定律的综合应用 三个定则 一个定律 的应用对比 典例3 多选 如图所示的水平装置中 cd杆原来静止 当ab杆做如下哪些运动时 cd杆将向右移动 c点电势比d电势高 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 BD 核心点拨 1 由于ab杆在外力作用下切割磁感线运动产生感应电流 只有L1中磁场变化 L2中才能产生感应电流 2 cd杆在安培力作用下向右运动 解析 若ab匀速运动时 ab中感应电流恒定 L1中磁通量不变 穿过L2的磁通量不变 L2中无感应电流产生 cd保持静止 A错误 ab向右加速运动时 由右手定则可知ab杆中电流方向为a b 且电流变大 由安培定则得L2中的磁通量向下增大 根据楞次定律 通过cd的电流方向向下 c端电势比d端高 由左手定则可知cd向右移动 B正确 同理可得C错误 D正确 方法总结电磁感应电路中任意两点电势高低的判断在比较电磁感应电路中任意两点电势高低时 一定要明确是 电源 还是 外电路 的两点 对于电源 其电流方向从电源负极流向正极 正电荷 移向哪点 哪点电势高 多维训练 1 电生动 类问题 2018 合肥校级模拟 如图所示 固定在水平面内的两光滑平行金属导轨M N 两根导体棒P Q平行放于导轨上 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 磁铁的加速度大于g A 解析 当一条形磁铁从高处下落接近回路时 穿过回路的磁通量增加 根据楞次定律 感应电流的磁场总是阻碍磁通量的变化 可知 P Q将互相靠拢 回路的面积减小一点 使穿过回路的磁场减小一点 起到阻碍原磁通量增加的作用 故A正确 B错误 由于磁铁受到向上的安培力作用 所以合力小于重力 磁铁的加速度一定小于g 故C D错误 2 导学号58826205 动生电 和 电生动 综合类问题 2018 浙江金华模拟 如图所示 在两个沿竖直方向的匀强磁场中 分别放入两个完全一样的水平金属圆盘a和b 它们可以绕竖直轴自由转动 用导线通过电刷把它们相连 当圆盘a转动时 A 圆盘b总是与a沿相同方向转动B 圆盘b总是与a沿相反方向转动C 若B1 B2同向 则a b转向相同D 若B1 B2反向 则a b转向相同 D 解析 当圆盘a转动时 由于切割磁感线而产生感应电流 该电流流入b盘中 在磁场中由于受安培力b盘会转动 但若不知B1 B2的方向关系 则b盘与a盘的转向关系将无法确定 故A B错 设B1 B2同向且向上 a盘逆时针转动 则由右手定则可知a盘中的感应电流由a a 由左手定则可知 b盘受力将顺时针转动 故C错 同理可判定D项正确 演练提升真题体验 强化提升 高考模拟 1 楞次定律的推广应用 2017 全国 卷 18 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定磁场 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 A 解析 紫铜薄板上下振动时 方案B C D中穿过薄板的磁通量不发生变化 没有感应电流产生 方案A中 无论是上下还是左右振动 薄板中的磁通量都会发生变化 产生的感应电流会阻碍紫铜薄板上下及其左右振动 达到衰减的效果 选项A正确 2 楞次定律的理解 2017 全国 卷 15 如图 在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨 导轨平面与磁场垂直 金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS 一圆环形金属线框T位于回路围成的区域内 线框与导轨共面 现让金属杆PQ突然向右运动 在运动开始的瞬间 关于感应电流的方向 下列说法正确的是 A PQRS中沿顺时针方向 T中沿逆时针方向B PQRS中沿顺时针方向 T中沿顺时针方向C PQRS中沿逆时针方向 T中沿逆时针方向D PQRS中沿逆时针方向 T中沿顺时针方向 D 解析 在PQRS回路中 金属杆PQ向右运动切割磁感线 由右手定则得PQRS回路中感应电流沿逆时针方向 该电流在PQRS回路内部产生向外的磁场 使圆环形线框T内向里的磁通量减小 由楞次定律知 线框T中感应电流方向为顺时针方向 选项A B C错误 D正确 3 楞次定律的应用 2016 上海卷 5 磁铁在线圈中心上方开始运动时 线圈中产生如图方向的感应电流 则磁铁 A 向上运动B 向下运动C 向左运动D 向右运动 B 解析 从图示可以看出磁铁提供的穿过线圈原磁场的磁通量方向向下 由安培定则可知线圈中感应电流的磁场方向向上 即两个磁场的方向相反 则由楞次定律可知原磁场通过线圈的磁通量的大小在增加 B正确 故选B 4 楞次定律的综合应用 2017 海南卷 10 多选 如图 空间中存在一匀强磁场区域 磁场方向与竖直面 纸面 垂直 磁场的上 下边界 虚线 均为水平面 纸面内磁场上方有一个正方形导线框abcd 其上 下两边均与磁场边界平行 边长小于磁场上 下边界的间距 若线框自由下落 从ab边进入磁场时开始 直至ab边到达磁场下边界为止 线框下落的速度大小可能 A 始终减小B 始终不变C 始终增加D 先减小后增加 CD 解析 导线框开始做自由落体运动 ab边以一定的速度进入磁场 ab边切割磁感线产生感应电流 根据左手定则可知ab边受到向上的安培力 当安培力大于重力时 线框做减速运动 当线框完全进入磁场后 线框不产生感应电流 此时只受重力 做加速运动 故先减速后加速 故A错误 D正确 当ab边进入磁场后安培力等于重力时 线框做匀速运动 当线框完全进入磁场后 线框不产生感应电流 此时只受重力 做加速运动 故先匀速后加速 故B错误 当ab边进入磁场后安培力小于重力时 线框做加速运动 当线框完全进入磁场后 线框不产生感应电流 此时只受重力 做加速度增大的加速运动 故C正确 拓展增分 利用程序法和逆向推理法分析二次感应问题在二次感应现象中 程序法 和 逆向推理法 的选择1 如果要判断二次感应后的现象或结果 选择程序法 2 如果已知二次感应后的结果 要判断导体棒的运动情况或磁场的变化 需选择逆向推理法 1 程序法 正向推理法 示例1 多选 如图所示 水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ MN MN的左边有一闭合电路 当PQ在外力的作用下运动时 MN向右运动 则PQ所做的运动可能是 A 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 BC 2 逆向推理法 示例2 2017 江西南昌模拟 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 则下列情况中铜环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 C 解析 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 选项C正确