高三物理一轮复习第十章电磁感应第1讲电磁感应现象楞次定律课件.ppt

选修3 2第十章电磁感应第1讲电磁感应现象楞次定律 知识梳理 知识点1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与B的乘积 2 公式 3 单位 1Wb 垂直 BS 1T m2 4 标矢性 磁通量是 选填 标量 或 矢量 但有正负 标量 知识点2电磁感应现象1 电磁感应现象 当穿过闭合回路的 发生变化时 电路中有电流产生 这种现象称为电磁感应现象 2 产生感应电流的条件 1 2 磁通量 电路闭合 磁通量发生变化 3 实质 磁通量发生变化时 电路中产生感应电动势 如果电路闭合 则有 如果电路不闭合 则只有 而无 感应电流 感应电动势 感应电流 知识点3楞次定律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 适用范围 适用于一切回路中 变化的情况 阻碍 磁通量 磁通量 2 右手定则 1 使用方法 让磁感线穿入 使大拇指指向 的方向 则其余四指指向 的方向 2 适用范围 右手手心 导体运动 感应电流 适用于部分导体切割磁感线的情况 如图 矩形线圈进入匀强磁场区域时 1 磁场方向垂直纸面向里 磁通量 感应电流的磁场方向 感应电流沿 方向 2 ab边切割磁感线 手心 大拇指 所以四指沿ba方向即电流方向从b到a 增大 垂直纸面向外 逆时针 朝外 向右 易错辨析 1 磁通量是矢量 有正 负之分 2 当导体切割磁感线运动时 导体中一定产生感应电流 3 穿过线圈的磁通量与线圈的匝数无关 4 电路中磁通量发生变化时 就一定会产生感应电流 5 感应电流的磁场总是与原磁场方向相反 6 楞次定律和右手定则都可以判断感应电流的方向 二者没什么区别 提示 1 磁通量是标量 但有正 负之分 2 电路不闭合时 不能产生感应电流 3 穿过n个线圈的磁感线条数与穿过一个线圈中的磁感线条数相同 磁通量相同 4 产生感应电流时 电路还必须是闭合的 5 当磁通量减少时 感应电流的磁场与原磁场方向相同 6 楞次定律的应用范围广 可以在任何情况下判断感应电流的方向 右手定则只能判断导体切割磁感线时感应电流的方向 考点1电磁感应现象的理解和判断 核心要素精讲 1 磁通量变化的三种可能原因 2 判断磁通量是否变化的两种方法 1 根据公式判断 2 根据穿过线圈的磁感线的条数是否变化判断 3 产生感应电流的两种常见情况 1 回路所在位置的磁感应强度发生变化 2 闭合电路的一部分导体切割磁感线导致回路面积变化 高考命题探究 典例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 世纪金榜导学号42722217A 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 本题考查了感应电流的产生条件 产生感应电流的条件是只要穿过闭合电路的磁通量发生变化 电路中就会产生感应电流 本题中的A B选项都不会使得电路中的磁通量发生变化 并不满足产生感应电流的条件 都不正确 C选项中磁铁插入线圈时 虽有短暂电流产生 但未能及时观察 C项错误 在给线圈通电 断电瞬间 会引起闭合电路磁通量发生变化 产生感应电流 因此D项正确 强化训练 多选 如图所示 光滑导电圆环轨道竖直固定在匀强磁场中 磁场方向与轨道所在平面垂直 导体棒ab的两端可始终不离开轨道无摩擦地滑动 当ab由图示位置释放 直到滑到右侧虚线位置的过程中 关于ab棒中的感应电流情况 正确的是 A 因ab切割磁感线 故ab棒上有感应电流B 尽管ab切割磁感线 但ab棒上无感应电流C 磁场穿过圆环与ab构成的回路的磁通量没有变化D 磁场穿过圆环与ab构成的回路的磁通量发生了变化 解析 选B C 由题意可知 导体棒在运动过程中与圆环构成的回路的磁通量没有发生变化 根据电磁感应产生的条件可判知回路中没有产生感应电流 故本题A D错误 B C正确 加固训练 1 图中能产生感应电流的情形是 解析 选B 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 磁感应强度不变 面积增大 闭合电路的磁通量增大 有感应电流 C中 穿过线圈的磁通量恒为零 无感应电流 D中 磁通量不发生变化 无感应电流 2 如图所示的条形磁铁的上方放置一矩形线框 线框平面水平且与条形磁铁平行 则线框在由N端匀速平移到S端的过程中 线框中的感应电流的情况是 A 线框中始终无感应电流B 线框中始终有感应电流C 线框中开始有感应电流 当线框运动到磁铁中部上方时无感应电流 以后又有了感应电流D 开始无感应电流 当运动到磁铁中部上方时有感应电流 后来又没有感应电流 解析 选B 条形磁铁中部磁性较弱 两极磁性最强 线圈从左向右移动过程中 线圈中磁通量先减小后反方向增大 因此线圈中始终有感应电流 故选B 考点2楞次定律的理解及应用 核心要素精讲 1 楞次定律中 阻碍 的理解 2 应用楞次定律判断感应电流方向的一般步骤 1 确定原磁场方向 2 明确闭合回路中磁通量变化的情况 3 应用楞次定律的 增反减同 确定感应电流的磁场的方向 4 应用安培定则 确定感应电流的方向 应用楞次定律的步骤可概括为 一原二变三感四螺旋 自思自悟 1 楞次定律中的 阻碍 阻碍的主体是什么 阻碍的客体是什么 2 感应电流的磁场与引起感应电流的磁场方向一定相反吗 3 应用楞次定律时需要依次判断哪些物理量 高考命题探究 典例2 2016 海南高考 如图 一圆形金属环与两固定的平行长直导线在同一竖直平面内 环的圆心与两导线距离相等 环的直径小于两导线间距 两导线中通有大小相等 方向向下的恒定电流 若世纪金榜导学号42722218 A 金属环向上运动 则环上的感应电流方向为顺时针方向B 金属环向下运动 则环上的感应电流方向为顺时针方向C 金属环向左侧直导线靠近 则环上的感应电流方向为逆时针方向D 金属环向右侧直导线靠近 则环上的感应电流方向为逆时针方向 解析 选D 金属环向上或向下运动时穿过金属环的磁通量不变 由产生感应电流的条件可知选项A B错误 金属环向左侧直导线靠近 穿过金属环的合磁通量向外并且增强 根据楞次定律可知 环上的感应电流方向为顺时针方向 选项C错误 金属环向右侧直导线靠近 穿过金属环的合磁通量向里并且增强 则环上的感应电流方向为逆时针方向 选项D正确 强化训练 1 如图 在一水平 固定的闭合导体圆环上方 有一条形磁铁 N极朝上 S极朝下 由静止开始下落 磁铁从圆环中穿过且不与圆环接触 关于圆环中感应电流的方向 从上向下看 下列说法正确的是 A 总是顺时针B 总是逆时针C 先顺时针后逆时针D 先逆时针后顺时针 解析 选C 条形磁铁穿过圆环的过程中 圆环中的磁通量先向上增加 后向上减少 根据楞次定律 增反减同 感应电流产生的磁场方向先向下再向上 结合安培定则 产生的感应电流的方向先顺时针再逆时针 故选C 2 一闭合金属线框的两边接有电阻R1 R2 框上垂直放置一金属棒 棒与框接触良好 整个装置放在如图所示的匀强磁场中 当用外力使ab棒右移时 A 其穿过线框的磁通量不变 框内没有感应电流B 框内有感应电流 电流方向沿顺时针方向绕行C 框内有感应电流 电流方向沿逆时针方向绕行D 框内有感应电流 左半边逆时针方向绕行 右半边顺时针方向绕行 解析 选D abcd组成的线框中的磁通量垂直纸面向里增大 abfe组成的线框中的磁通量垂直纸面向里减小 故根据楞次定律可得左半边的感应电流逆时针方向绕行 右半边的感应电流顺时针方向绕行 故D正确 加固训练 1 如图所示为一个圆环形导体 圆心为O 有一个带正电的粒子沿图中的直线从圆环表面匀速飞过 则环中的感应电流的情况是 A 沿逆时针方向B 沿顺时针方向C 先沿逆时针方向后沿顺时针方向D 先沿顺时针方向后沿逆时针方向 解析 选D 由于带正电的粒子没有沿圆环的直径运动 所以它产生的磁场的磁感线穿过圆环时不能抵消 所以穿过圆环的磁通量开始时向外增加 然后向外减少 根据楞次定律 圆环中感应电流的方向先沿顺时针方向 后沿逆时针方向 故只有选项D正确 2 2017 黄冈模拟 如图所示 1831年法拉第把两个线圈绕在一个铁环上 A线圈与电源 滑动变阻器R组成一个回路 B线圈与开关S 电流表G组成另一个回路 通过多次实验 法拉第终于总结出产生感应电流的条件 关于该实验下列说法正确的是 A 闭合开关S的瞬间 电流表G中有a b的感应电流B 闭合开关S的瞬间 电流表G中有b a的感应电流C 闭合开关S后 在增大电阻R的过程中 电流表G中有a b的感应电流D 闭合开关S后 在增大电阻R的过程中 电流表G中有b a的感应电流 解析 选D 闭合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均错误 当闭合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中电流方向为b a 故选项C错误 D正确 考点3三定则一定律的综合应用 核心要素精讲 1 三个定则 一个定律 的应用对比 2 多定则应用的关键是抓住因果关系 1 因电而生磁 安培定则 2 因动而生电 右手定则 3 因电而受力 左手定则 4 因磁而生电 楞次定律 高考命题探究 典例3 多选 2017 聊城模拟 航母上飞机弹射起飞是利用电磁驱动来实现的 电磁驱动原理如图所示 当固定线圈上突然通过直流电流时 线圈端点的金属环被弹射出去 现在固定线圈左侧同一位置 先后放有分别用横截面积相等的铜和铝导线制成形状 大小相同的两个闭合环 且电阻率 铜 铝 闭合开关S的瞬间世纪金榜导学号42722219 A 从左侧看环中感应电流沿顺时针方向B 铜环受到的安培力大于铝环受到的安培力C 若将环放置在线圈右方 环将向左运动D 电池正负极调换后 金属环不能向左弹射 解析 选A B 线圈中电流为右侧流入 磁场方向为向左 在闭合开关的过程中 磁场变强 则由楞次定律可知 电流由左侧看为顺时针 选项A正确 由于铜环的电阻较小 故铜环中感应电流较大 故铜环受到的安培力要大于铝环的 选项B正确 若将环放在线圈右方 根据楞次定律可得 环将向右运动 选项C错误 电池正负极调换后 金属环受力仍向左 故仍将向左弹出 选项D错误 强化训练 多选 如图所示 光滑平行金属导轨PP 和QQ 都处于同一水平面内 P和Q之间连接一电阻R 整个装置处于竖直向下的匀强磁场中 现垂直于导轨放置一根导体棒MN 用一水平向右的力F拉动导体棒MN 以下关于导体棒MN中感应电流方向和它所受安培力方向的说法正确的是 世纪金榜导学号42722220 A 感应电流方向是N MB 感应电流方向是M NC 安培力水平向左D 安培力水平向右 解析 选A C 方法一 由右手定则知 MN中感应电流方向是N M 再由左手定则可判知 MN所受安培力方向垂直导体棒水平向左 方法二 由楞次定律知 感应电流的产生必须阻碍引起感应电流的原因 本题中感应电流是由于MN相对于磁场向右运动引起的 则安培力必然阻碍这种相对运动 由安培力既垂直于电流又垂直于磁场方向可判知 MN所受安培力方向必须垂直于MN水平向左 再由左手定则 容易判断出感应电流的方向是N M 故正确选项为A C 加固训练 多选 如图所示 水平放置的两条光滑金属轨道上有可自由移动的金属棒PQ MN 当PQ在外力的作用下运动时 MN在磁场力的作用下向右运动 则PQ所做的运动可能是 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 解析 选B C 当PQ向右运动时 用右手定则可判定PQ中感应电流的方向是由Q P 由安培定则可知 穿过L1的磁场方向是自下而上的 若PQ向右加速运动 则穿过L1的磁通量增加 用楞次定律可以判断流过MN的感应电流是从N M的 用左手定则可判定MN受到向左的安培力 将向左运动 可见选项A错误 若PQ向右减速运动 流过MN的感应电流方向 感应电流所受的安培力的方向 均将反向 MN向右运动 所以选项C是正确的 同理可判断B项是正确的 D项是错误的 本题正确的选项应是B C