2012《金榜夺冠》物理一轮第十章第一单元第1课时.ppt

第一单元 电磁感应基本规律 第1课时 电磁感应现象 楞次定律,选修32 第十章 电磁感应,基础回顾,1磁通量：用来形象、直观地描述穿过某一面积_的分布及其变化的物理量 2定义式：_. 式中B为匀强磁场的磁感应强度，S为所研究的平面面积，为匀强磁场磁感线方向与平面S的法线方向的夹角,答案：1磁感线 2BScos ,3磁通量的大小又可以形象、直观地表示为磁场中穿过某一平面的_的多少 4磁通量是_，但是有正负，其正、负由cos 决定 5磁通量的单位是_，1 Wb_.,答案：3磁感线 4标量 5韦伯(Wb) 1 Tm2,要点深化,1磁通量的计算 正像用电场线可以形象地表示电场一样，用磁感线可以形象地表示磁场为了形象地定量表示磁场中某一点磁感应强度B的大小，还引入了磁通量的概念我们把通过某一面积的磁感线的条数，叫做穿过这个面积的磁通量.并且规定，穿过垂直于磁场方向单位面积上磁感线的条数等于该处的磁感应强度可以得到磁通量的计算公式： BSBSsin ,式中为平面与磁感应强度方向的夹角，S为平面的面积，S为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积引入磁通量后，可得到磁感应强度的另一表述：B 这表明，磁感应强度在数值上等于垂直于磁场方向上单位面积的磁通量，又称磁通密度，并用Wb/m2作单位,2磁通量变化的计算,值得注意的是：磁通量虽然是标量， 但有些问题应考虑它的正负例如，当一个平面内既存在穿入又存在穿出磁感线时，应当加以规定一个方向为正向，即为正值，另一个方向为负值这样计算该面的磁通量时，应是两个磁通量的代数和上图(a)所示的两个面积S1和S2上的磁通量是12，因为磁感线是闭合曲线，在面积S2中正负相抵消多于面积S1.上图(b)所示一个线圈在匀强磁场中翻转180时，若设初始位置时的磁通量为，则翻转后的磁通量为，这个过程中磁通量的变化量(一般都取绝对值)将是 212， 而不是0.,3地磁场穿过地球表面的磁通量等于零 地磁场穿过地球表面的磁通量等于零因为地磁场从地球南极穿出的磁通量与从地球北极穿入的磁通量的绝对值相等，若取穿出为正，则穿入为负这样，地磁场穿过地球表面的磁通量(即代数和)为零由此得到的结论是：同一磁体产生的磁场穿过闭合曲面的磁通量为零,基础回顾,1定义：当只要使穿过_电路的_发生变化时，电路中就有电流产生，这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应现象 2产生感应电流的条件：只要使穿过_电路的_发生变化即0，闭合电路中就有_产生,答案：1闭合 磁通量 2闭合 磁通量 感应电流,3引起磁通量变化的常见情况：闭合回路的部分导线做_运动，导致变线圈在磁场中_，导致变_变化，导致变 4产生感应电动势的条件：无论回路是否闭合，只要穿过回路的_，回路中就有感应电动势产生感应电动势的那部分导体相当于_,答案：3切割磁感线 匀速转动 磁感应强度 4磁通量发生变化 一个电源,要点深化,1电磁感应现象的实质 电磁感应现象的实质是产生感应电动势，如果电路不闭合，只要在该电路的区域内有磁通量的变化，则该电路就产生了感应电动势如果该电路是闭合的，就可以再产生感应电流故电路闭合与否都无碍于感应电动势的产生，无碍于电磁感应现象的普遍存在,2磁通量变化有三种情形 (1)磁感应强度B不变，有效面积S发生变化，则 t0BS. (2)有效面积S不变，磁感应强度B发生变化，则 t0SB. (3)磁感应强度B变化，有效面积S发生变化，则,基础回顾,1右手定则：用右手定则来判定感应电流(感应电动势)的方向时，应使右手的手掌平伸，大拇指与_并在同一平面内，让磁感线垂直穿入(或斜穿入)掌心，令大拇指指向_方向，则其余四指的指向就是感应电流(感应电动势)的方向 2楞次定律：感应电流具有这样的方向，就是感应电流产生的磁场，总要_引起感应电流的磁通量的变化,答案：1其余四个手指垂直 导体运动 2阻碍,3判断感应电流方向的思路 运用楞次定律判定感应电流方向的基本思路可归结为：_.即： 确定原磁场方向； 判定原磁场如何变化(增大还是减小)； 利用楞次定律确定感应电流的磁场方向(增反减同)； 根据安培定则判定感应电流的方向,答案：3“来拒去留”、“增反减同”,要点深化,1几个定则的运用要注意的问题 为了帮助记忆电与磁之间的一些规律，提出了安培定则、左手定则、右手定则和楞次定律，对初学者来说，这几个定则或定律极易混淆现列表如下，以帮助大家掌握. 上述三个基本物理现象的识别是我们正确应用这些定则或定律的前提实际问题往往是复杂的，有时两种电流(通入电流和感 应电流)同时存在，两种力(外力和安培力)同时存在，这三个现象同时出现，它们之间又互相制约解题时必须从分析现象之间的因果关系出发，先确定属于什么现象，然后再决定该用哪个定则或定律去判断,2楞次定律与能量守恒 楞次定律实质上是能的转化与守恒定律在电磁感应中的体现定律强调的是感应电流的方向总是使自己的磁场阻碍原来磁场的变化定律关键词是“阻碍”“变化” 我们可以将定律的含义扩展为：“感应电流的效果总要反抗产生感应电流的原因”具体地说，可以是反抗原磁通量的变化；可以是反抗导体和磁场的相对运动；也可以是反抗原电流的变化(如自感现象),3运用楞次定律解题的方法 (1)常规法：据原磁场(B原方向及情况)楞次定律,确定感应磁场(B感方向)安培定则,判断感应电流(I感方向)左手定则,导体受力及运动趋势 (2)效果法：由楞次定律可知，感应电流的“效果”总是阻碍引起感应电流的“原因”，深刻理解“阻碍”的含义据“阻碍”原则，可直接对运动趋势作出判断，更简捷、迅速,应用楞次定律判断感应电流方向的常规方法：据原磁场(B原方向及情况)楞次定律,确定感应磁场(B感方向)安培定则,判断感应电流(I感方向),一平面线圈用细杆悬于P点，开始时细杆处于水平位置，释放后让它在如右图所示的匀强磁场中运动，已知线圈平面始终与纸面垂直，当线圈第一次通过位置和位置时，顺着磁场的方向看去，线圈中的感应电流的方向分别为( ) 位置 位置 A逆时针方向 逆时针方向 B逆时针方向 顺时针方向 C顺时针方向 顺时针方向 D顺时针方向 逆时针方向,解析：线圈第一次经过位置时，穿过线圈的磁场方向向右，磁通量增加，由楞次定律，线圈中感应电流的磁场方向向左，根据安培定则，顺着磁场看去，感应电流的方向为逆时针方向当线圈第一次通过位置时，穿过线圈的磁通量减小，可判断出感应电流为顺时针方向，故选项B正确 答案：B,题型训练,1.1931年英国物理学家狄拉克从理论上预言存在着只有一个磁极的粒子磁单极子如右图所示，用超导材料制成的大线圈放在空中某位置，若有一个磁单极子(设为N型磁单极子)在远处靠近并穿过该超导线圈以下判断正确的是( ) AN型磁单极子远离后线圈中仍有电流存在 BN型磁单极子远离后线圈中没有电流存在 C沿N型磁单极子运动方向看过去线圈中有逆时针电流 D沿N型磁单极子运动方向看过去线圈中先有逆时针电流，后有顺时针电流,解析：因N型磁单极子穿过超导大线圈的磁通量发生变化，线圈中产生电流，大线圈是超导体，产生的电流可永久存在，A正确；N型磁单极子靠近至超导大线圈时，穿过线圈的磁场方向向右，磁通量增加，由楞次定律，线圈中感应电流的磁场方向向左，根据安培定则，沿N型磁单极子运动方向看过去线圈中有逆时针电流；当N型磁单极子从超导大线圈穿过并远离时，穿过线圈的磁场方向向左，磁通量减少，由楞次定律，线圈中感应电流的磁场方向向左，根据安培定则，沿N型磁单极子运动方向看过去线圈中仍有逆时针电流，C正确 答案：AC,由楞次定律可知，感应电流的“效果”总是“阻碍”引起感应电流的“原因”由此可得楞次定律的推论：(1)阻碍原磁通量的变化，即“增反减同”；(2)阻碍(导体)的相对运动，即“来拒去留”；(3)使线圈面积有扩大或缩小的趋势，即“大小小大”；(4)阻碍原电流的变化(自感),如右图所示，ab是一个可以绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导体线圈，当滑动变阻器R的滑片P自左向右滑行时，线框ab将( ) A保持静止不动 B顺时针转动 C逆时针转动 D发生转动，但因电源极性不明，无法确定转动方向,解析：图中的两个通电的电磁铁之间的磁场方向总是水平的，当滑动变阻器R的滑片P自左向右滑动的过程中，电路的电流是减小的，两个电磁铁之间的磁场也是减小的，闭合导体线圈中的磁通量是减小的，线圈在原磁场中所受的磁场力肯定使线圈向磁通量增大的方向运动，显然只有顺时针方向的运动才能使线圈中的磁通量增大 答案：B,题型训练,2.如右图所示，与直导线ab共面的轻质闭合金属圆环竖直放置，两点彼此绝缘，环心位于ab的上方当ab中通有电流且强度不断增大的过程中，关于圆环运动的情况以下叙述正确的是( ) A向下平动 B向上平动 C转动：上半部向纸内，下半部向纸外 D转动：下半部向纸内，上半部向纸外,解析：由于环中感应电流所受安培力的方向既跟直流电流产生的磁场方向垂直，又跟环中感应电流方向垂直，环各部分所受的安培力的合力应在竖直平面上，环只可能在竖直平面内运动，故转动不可能如向上平动，使净面积增加，净磁通量增加，故向上平动不可能如向下平动，使净面积减小，净磁通减少，满足“效果阻碍原因”显然不论直导线中电流方向如何，只要电流强度增大，最终环的机械运动都一样，即向下平动反之则向上平动 答案：A,解决此类问题的关键是抓住因果关系： (1)因动而生电(v、BI)右手定则 (2)因电而生磁(IB)安培定则 (3)因磁而生电(I)楞次定律 (4)因电而受力(I、BF安)左手定则,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，当PQ在外力作用下运动时，MN在磁场力作用下向右运动则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：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，则穿过穿过L1的磁通量减小，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向右运动，可见C正确同理设PQ向左运动，用上述方法可判定B正确，而D错误 答案：BC,题型训练,3如图所示，一个有界匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外，一个矩形闭合导线框abcd，沿纸面由位置1(左)匀速运动到位置2(右)，则( ) A导线框进入磁场时， 感应电流方向为abcda B导线框离开磁场时， 感应电流方向为adcba C导线框离开磁场时， 受到的安培力方向水平向右 D导线框进入磁场时，受到的安培力方向水平向左,解析：导线框进入磁场，由楞次定律或右手定则确定感应电流方向为顺时针，出磁场时电流方向为逆时针，离开磁场时，安培力合力方向水平向左，进入磁场时，安培力合力方向也水平向左，阻碍线框进出磁场 答案：D,如右图所示，短形线框abcd与磁场方向垂直，且一半在匀强磁场内，另一半在磁场外，若要使线框中产生感应电流，下列方法中不可行的是( ) A以ad边为轴转动 B以中心线OO为轴转动 C以ab边为轴转动(小于60) D以cd边为轴转动(小于60),错解：若使线框中产生感应电流，则穿过线圈的磁通量必须发生变化，而磁通量BS(S是线框在垂直于磁感应强度方向上的投影面积)该题是匀强磁场，磁感应强度B不变当线框以ad边为轴或以中心线OO为轴转动时，投影面积S变化，所以磁通量发生变化，有感应电流，选项AB是可行的，当线框以ab为轴或以cd边为轴转动(小于60)时，投影面积S在减小，因而磁通量也在减小，有感应电流，选项CD也是可行的，即四个选项都是可行的,分析纠错：磁通量是穿过某一面积的磁感线的条数，而穿过垂直于磁感应强度方向上的单位面积的磁感线条数，等于磁感应强度B.所以公式BS中的S，应理解成线框平面在磁场中的那部分投影面积，而不是包