2020版高考物理一轮复习第10章第1节电磁感应现象楞次定律教学案新人教版.docx

第1节电磁感应现象楞次定律知识点一| 磁通量电磁感应现象1磁通量(1)概念：在磁感应强度为B的匀强磁场中，与磁场方向垂直的平面的面积S和B的乘积。(2)公式：BS。适用条件：(1)匀强磁场；(2)S为垂直磁场的有效面积。(3)单位：1 Wb1 Tm2。(4)矢标性：磁通量的正、负号不表示方向，磁通量是标量。2电磁感应现象当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，闭合电路中有感应电流产生的现象。3产生感应电流的条件(1)条件：电路闭合；磁通量发生变化。(2)特例：闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动。4电磁感应现象的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。(1)穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中不一定有感应电流产生。()(2)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。()(3)当导体切割磁感线时，一定产生感应电动势。()考法1对磁通量的理解1如图所示，两个同心圆形线圈a、b在同一平面内，其半径大小关系为rarb，条形磁铁穿过圆心并与圆面垂直，则穿过两线圈的磁通量a、b间的大小关系为()AabBabCa2 B12C12。将闭合线框从位置1平移到位置2，磁感线是从闭合线框的同一面穿过的，所以1|21|12；将闭合线框从位置1绕cd边翻转到位置2，磁感线分别从闭合线框的正反两面穿过，所以2|(2)1|12(以原来穿过的方向为正方向，则后来从另一面穿过的方向为负方向)。故正确选项为C。考法指导磁通量虽然是标量，但有正、负。上题中闭合线框由位置1平移到位置2和绕cd边翻转到位置2时，在位置2的磁通量大小相等，但磁感线穿入的方向相反。考法2电磁感应现象的判断3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D产生感应电流必须满足的条件：电路闭合；穿过闭合电路的磁通量要发生变化。选项A、B电路闭合，但磁通量不变，不能产生感应电流，故选项A、B不能观察到电流表的变化；选项C满足产生感应电流的条件，也能产生感应电流，但是等我们从一个房间到另一个房间后，电流表中已没有电流，故选项C也不能观察到电流表的变化；选项D满足产生感应电流的条件，能产生感应电流，可以观察到电流表的变化，所以选D。4如图所示，矩形闭合线圈abcd竖直放置，OO是它的对称轴，通电直导线AB与OO平行，且AB、OO所在平面与线圈平面垂直，如要在线圈中形成方向为abcda的感应电流，可行的做法是()AAB中电流I逐渐增大BAB中电流I先增大后减小CAB正对OO，逐渐靠近线圈D线圈绕OO轴逆时针转动90(俯视)D由于通电直导线AB与OO平行，且AB、OO所在平面与线圈平面垂直。AB中无论电流如何变化，或AB正对OO靠近线圈或远离线圈，线圈中磁通量均为零，不能在线圈中产生感应电流，选项A、B、C错误；线圈绕OO轴逆时针转动90(俯视)，由楞次定律可知，在线圈中形成方向为abcda的感应电流，选项D正确。考法指导判断能否产生电磁感应现象，关键是看回路的磁通量是否发生了变化。磁通量的变化量21，主要有下列三种形式：(1)S、不变，B改变，这时BSsin ；(2)B、不变，S改变，这时SBsin ；(3)B、S不变，改变，这时BS(sin 2sin 1)。知识点二| 感应电流方向的判断1楞次定律(1)内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍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(1)使用方法让磁感线穿入右手手心；使大拇指指向导体运动的方向；则其余四指指向感应电流的方向。(2)适用情况：部分导体切割磁感线的情况。(1)感应电流的磁场总是与原磁场方向相反。()(2)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。()(3)感应电流的磁场一定阻止引起感应电流的磁场的磁通量的变化。()考法1楞次定律的理解及应用1如图所示，均匀带正电的绝缘圆环a与金属圆环b同心共面放置，当圆环a绕O点在其所在平面内旋转时，圆环b中产生顺时针方向的感应电流，且具有收缩的趋势，由此可知，圆环a()A顺时针加速旋转B顺时针减速旋转C逆时针加速旋转 D逆时针减速旋转 B由楞次定律，欲使b中产生顺时针方向的电流，则a环内磁场应向里减弱或向外增强，a环的旋转情况应该是顺时针减速或逆时针加速；由于b环又有收缩的趋势，说明a环外部磁场向外，内部向里。故选B。2.(多选)(2018全国卷)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AD由电路可知，开关闭合瞬间，右侧线圈环绕部分的电流向下，由安培定则可知，铁芯中产生水平向右的磁场，由楞次定律可知，左侧线圈环绕部分产生向上的电流，则直导线中的电流方向由南向北，由安培定则可知，直导线在小磁针所在位置产生垂直纸面向里的磁场，则小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动，A正确；开关闭合并保持一段时间后，穿过左侧线圈的磁通量不变，则左侧线圈中的感应电流为零，直导线不产生磁场，则小磁针静止不动，B、C错误；开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，穿过左侧线圈向右的磁通量减少，则由楞次定律可知，左侧线圈环绕部分产生向下的感应电流，则流过直导线的电流方向由北向南，直导线在小磁针所在处产生垂直纸面向外的磁场，则小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动，D正确。考法指导楞次定律中“阻碍”的含义考法2楞次定律推论的应用3.(增反减同)如图所示，磁场垂直于纸面，磁感应强度在竖直方向均匀分布，水平方向非均匀分布。一铜制圆环用丝线悬挂于O点，将圆环拉至位置a后无初速度释放，在圆环从a摆向b的过程中()A感应电流方向先逆时针后顺时针再逆时针B感应电流方向一直是逆时针C感应电流方向先顺时针后逆时针再顺时针D感应电流方向一直是顺时针A在竖直虚线左侧，圆环向右摆时磁通量向里增加，由楞次定律可判断，感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相反，由安培定则可知感应电流方向为逆时针方向；摆过竖直虚线时，环中磁通量左减右增相当于方向向外的增大，因此感应电流方向为顺时针方向；在竖直虚线右侧向右摆动时，环中磁通量向外减小，感应电流的磁场与原磁场同向，可知感应电流为逆时针方向，因此只有选项A正确。4(来拒去留)(2019重庆模拟)如图所示，质量为m的铜质小闭合线圈静置于粗糙水平桌面上。当一个竖直放置的条形磁铁贴近线圈，沿线圈中线由左至右从线圈正上方等高、匀速经过时，线圈始终保持不动。则关于线圈在此过程中受到的支持力FN和摩擦力Ff的情况，以下判断正确的是 ()AFN先大于mg，后小于mgBFN一直大于mgCFf先向左，后向右D线圈中的电流方向始终不变A当磁铁靠近线圈时，穿过线圈的磁通量增加，线圈中产生感应电流，线圈受到磁铁的安培力作用，根据楞次定律可知，线圈受到的安培力斜向右下方，则线圈对桌面的压力增大，即FN大于mg。线圈相对桌面有向右运动趋势，受到桌面向左的静摩擦力。当磁铁远离线圈时，穿过线圈的磁通量减小，线圈中产生感应电流，线圈受到磁铁的安培力作用，根据楞次定律可知，线圈受到的安培力斜向右上方，则线圈对桌面的压力减小，即FN小于mg。线圈相对桌面有向右运动趋势，受到桌面向左的静摩擦力。综上FN先大于mg，后小于mg，Ff始终向左，故B、C错误，选项A正确。当磁铁靠近线圈时，穿过线圈的磁通量增加，线圈中产生感应电流从上向下看是逆时针方向；当磁铁远离线圈时，穿过线圈的磁通量减小，线圈中产生感应电流从上向下看是顺时针方向，故D错误。5(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B使胶木圆盘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。考法指导楞次定律中“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”磁铁靠近线圈，B感与B原反向阻碍相对运动“来拒去留”磁铁靠近线圈时，是斥力磁铁远离线圈时，是引力使回路面积有扩大或缩小的趋势“增缩减扩”P、Q是光滑固定导轨，a、b是可移动金属棒，磁铁下移，面积应减小，a、b靠近B减小时，线圈扩张阻碍原电流的变化“增反减同”闭合S，B先亮考法3右手定则的应用6.如图所示，MN、GH为光滑的水平平行金属导轨，ab、cd为跨在导轨上的两根金属杆，垂直纸面向外的匀强磁场垂直穿过MN、GH所在的平面，则 ()A若固定ab，使cd向右滑动，则abdc回路有电流，电流方向为abdcaB若ab、cd以相同的速度一起向右滑动，则abdc回路有电流，电流方向为acdbaC若ab向左、cd向右同时运动，则abdc回路中的电流为零D若ab、cd都向右运动，且两杆速度vcdvab，则abdc回路有电流，电流方向为acdbaD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vcdvab，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项对。7如图所示，同一平面内的三条平行导线串有两个电阻R和r，导体棒PQ与三条导线接触良好；匀强磁场的方向垂直纸面向里。导体棒的电阻可忽略。当导体棒向左滑动时，下列说法正确的是()A流过R的电流为由d到c，流过r的电流为由b到aB流过R的电流为由c到d，流过r的电流为由b到aC流过R的电流为由d到c，流过r的电流为由a到bD流过R的电流为由c到d，流过r的电流为由a到bB根据右手定则，可判断PQ作为电源，Q端电势高，在PQcd回路中，电流为逆时针方向，即流过R的电流为由c到d，在电阻r的回路中，电流为顺时针方向，即流过r的电流为由b到a。当然也可以用楞次定律，通过回路的磁通量的变化，判断电流方向。故选项B正确。知识点三| “一定律、三定则”的综合应用“三个定则、一个定律”的应用对比名称基本现象因果关系应用的定则或定律电流的磁效应运动电荷、电流产生磁场因电生磁安培定则洛伦兹力、安培力磁场对运动电荷、电流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典例(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BCMN向右运动，说明MN受到向右的安培力，因为ab在MN处的磁场垂直纸面向里MN中的感应电流由MNL1中感应电流的磁场方向向上；若L2中磁场方向向上减弱PQ中电流为QP且减小向右减速运动；若L2中磁场方向向下增强PQ中电流为PQ且增大向左加速运动。考法1“因动生电”现象的判断1.(2017全国卷)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()APQRS中沿顺时针方向，T中沿逆时针方向BPQRS中沿顺时针方向，T中沿顺时针方向CPQRS中沿逆时针方向，T中沿逆时针方向DPQRS中沿逆时针方向，T中沿顺时针方向D金属杆PQ突然向右运动，在运动开始的瞬间，闭合回路PQRS中磁场方向垂直纸面向里，磁通量增大，由楞次定律可判断，闭合回路PQRS中感应电流产生的磁场垂直纸面向外，由安培定则可判断感应电流方向沿逆时针方向；由于闭合回路PQRS中感应电流产生的磁场方向垂直纸面向外，与原磁场方向相反，则T中磁通量减小，由楞次定律可判断，T中感应电流产生的磁场方向垂直纸面向里，由安培定则可知T中感应电流方向为顺时针，选项D正确。2(多选)如图所示，金属导轨上的导体棒ab在匀强磁场中沿导轨做下列哪种运动时，铜制线圈c中将有感应电流产生且被螺线管吸引()A向右做匀速运动B向左做减速运动C向右做减速运动D向右做加速运动BC当导体棒向右匀速运动时产生恒定的电流，线圈中的磁通量