2020版高考物理总复习第十章第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【p180】内容要求说明磁通量电磁感应现象楞次定律法拉第电磁感应定律自感、涡流1.导体切割磁感线时，感应电动势的计算，只限于l垂直于B、v的情况2.在电磁感应现象里，不要求判断内电路中各点电势的高低3.不要求用自感系数计算自感电动势2017、2018命题情况【p180】年份考题题型分值主要考点2017全国卷第18题选择题6分电磁阻尼全国卷卷第20题选择题6分电磁感应图象全国卷第15题选择题6分右手定则，楞次定律天津卷第3题选择题6分楞次定律、法拉第电磁感应定律、安培力年份考题题型分值主要考点2017天津卷第12题计算题20分电磁感应现象的综合应用北京卷第19题选择题6分自感北京卷第24题计算题20分法拉第电磁感应定律海南卷第13题计算题10分电磁感应江苏卷第1题选择题3分磁通量江苏卷第13题计算题15分电磁感应2018全国卷第17题选择题6分导体棒旋转切割磁感线、q的应用全国卷第17题选择题6分楞次定律的应用全国卷卷第18题选择题6分电磁感应全国卷第20题选择题6分楞次定律的应用与交流电综合第1节电磁感应现象楞次定律【p180】夯实基础1概念：穿过某一面积的_磁感线条数_2磁通量的计算(1)公式：_BS_(2)适用条件：_匀强_磁场；S是垂直磁场并在磁场中的_有效_面积(3)单位：韦伯(Wb)，1 Wb1_Tm2_(4)若B与S不垂直，则可将B分解成垂直于S的B1和平行于S的B2，则B1S或将S投影，取与B垂直的投影面积S，则BS.考点突破例1如图所示是等腰直角三棱柱，其中侧斜面abcd为边长为L的正方形，abfe和ade均为竖直面，dcfe为水平面将此等腰直角三棱柱按图示方式放置于竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中，下面说法中正确的是()A通过abcd面的磁通量大小为BL2B通过dcfe面的磁通量大小为BL2C通过ade的磁通量为零D通过abfe面的磁通量大小为BL2【解析】通过abcd平面的磁通量大小为BSsin 45BL2，A错误；dcfe平面是abcd平面在垂直磁场方向上的投影，所以磁通量大小为BL2，B错误；ade平面和abfe面都与磁场平行，没有磁感线穿过这两个平面，所以磁通量为零，C正确，D错误【答案】C针对训练1关于磁通量，下列说法正确的是(B)A穿过某个面的磁通量为零，该处的磁感应强度也为零B当平面跟磁场方向平行时，穿过这个平面的磁通量必为零C面积越大，穿过这个面的磁通量就越大D穿过某一平面的磁通量越大，该处的磁感应强度也越大【解析】穿过某个面的磁通量为零，可能是磁场方向与平面平行，而该处的磁感应强度不一定为零，选项A错误；当平面跟磁场方向平行时，穿过这个平面的磁通量必为零，选项B正确；磁通量的大小除与磁感应强度有关，还与线圈的面积、线圈与磁感应强度之间的夹角有关，面积越大，通过这个面的磁通量不一定越大，故C错误，D错误2如图所示，两个同心放置的共面金属圆环a和b，一条形磁铁穿过圆心且与环面垂直，则穿过两环的磁通量a和b的大小关系为(A)Aab BabCab D无法比较【解析】在永久磁铁的内部，所有的磁感线都由S极到N极，而在外部，从N极回到S极构成闭合曲线穿过某一面积的磁通量应为穿过的磁感线条数的代数和，在a、b圆环的中心，磁铁所在处，所有的磁感线应向上穿出，而在外部，一部分磁感线穿进，使磁通量减少，由于b环的面积大于a环的面积，穿进的磁感线数量较多，其磁通量的代数和比a环少3如图，边长为1 m的正方形导线框处于水平面内，匀强磁场的磁感应强度大小B0.2 T，方向如图所示，当线框以ad为轴由水平位置顺时针转至竖直位置时，穿过导线框的磁通量变化了多少？(已知sin 370.6)【解析】导线框水平时，磁通量1BL2sin 370.12 Wb，导线框竖直时，磁通量2BL2sin 530.16 Wb，故磁通量变化了2(1)0.28 Wb.【p181】夯实基础1产生感应电流的条件穿过闭合回路的_磁通量_发生变化2磁通量发生变化的常见情况(1)闭合回路的部分导体做_切割磁感线_运动，即线圈面积S发生变化导致变化(2)线圈在磁场中_转动_导致变化(3)_磁感应强度_变化(随时间、位置变化)导致变化如磁体对线圈发生相对运动3产生感应电动势的条件(1)无论回路是否闭合，只要穿过回路平面的_磁通量_发生变化，回路中就会产生_感应电动势_，产生_感应电动势_的那部分导体就相当于电源(2)电磁感应现象的实质就是产生_感应电动势_如果回路闭合，就有感应电流如果回路不闭合，就只有感应电动势而无感应电流考点突破例2如图所示，在通电长直导线的正下方有矩形导线框，分别做下列运动：(a)水平平移；(b)加速平移，速度方向与直导线平行；(c)绕水平轴OO转动，轴与直导线平行；(d)以直导线为轴旋转；(e)向直导线运动能产生感应电流的为()A(a)、(b) B(b)、(e)C(c)、(e) D(b)、(d)【解析】导线框在水平方向匀速或匀加速移动时，磁通量均不变，不会有感应电流产生；导线框绕水平轴OO转动，磁通量发生变化，有感应电流产生；导线框以直导线为轴旋转，由于通电导线的磁感线是以导线为轴的一系列同心圆，所以穿过线框的磁通量没有变因此不会有感应电流产生；导线框向直导线靠近时，导致穿过线框的磁通量发生变化，从而产生感应电流所以C正确【答案】C【小结】能否发生电磁感应现象的判断(1)确定研究的闭合回路(2)弄清楚回路内的磁场分布，回路中的磁通量(3)针对训练4如图所示，无限大磁场的方向垂直于纸面向里，A图中线圈在纸面内由小变大(由图中实线矩形变成虚线矩形)，B图中线圈正绕a点在平面内旋转，C图与D图中线圈正绕OO轴转动，则线圈中不能产生感应电流的是(B)【解析】线圈在纸面内由小变大，磁通量增大，会产生感应电流，故A错误；线圈正绕a点在平面内旋转，磁通量不变化，因此不会产生感应电流，故B正确；C图与D图中线圈正绕OO轴转动，磁通量都在减小，会产生感应电流，故C、D错误5如图所示，L为一根无限长的通电直导线，M为一金属环，L通过M的圆心并与M所在的平面垂直，且通以向上的电流I，则(D)A当L中的I发生变化时，环中有感应电流B当M左右平移时，环中有感应电流C当M保持水平，在竖直方向上下移动时环中有感应电流D只要L与M保持垂直，则以上几种情况，环中均无感应电流【解析】由安培定则可知导线L中电流产生的磁场方向与金属环面平行，即穿过M的磁通量始终为零，保持不变，故只要L与M保持垂直，穿过线圈的磁通量就始终为零，故A、B、C错误，D正确【p182】夯实基础1楞次定律的内容：感应电流的磁场总是要_阻碍_引起_感应电流_的磁通量的_变化_2应用楞次定律判断感应电流方向的一般步骤：(1)确定研究对象，即明确要判断的是哪个闭合电路中产生的感应电流(2)确定研究对象所处的磁场的方向及其分布情况(3)确定穿过闭合电路的磁通量的变化情况(4)根据楞次定律，判断闭合电路中感应电流的磁场方向(5)根据安培定则(即右手螺旋定则)判断感应电流的方向考点突破例3在一竖直螺线管b的正上方用绝缘丝线悬挂一个金属圆环a，使a的环面水平且与螺线管b的底面平行，其轴线与螺线管的轴线OO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穿过金属圆环a的磁通量变大B金属圆环a对丝线的拉力增大C金属圆环a对丝线的拉力减小D金属圆环a中将产生俯视顺时针方向的感应电流【解析】将滑动变阻器的滑片P向下滑动，电阻变小，电路中的电流变大，磁场增强，穿过环a的磁通量增加，故A正确；根据楞次定律可知金属圆环a对丝线的拉力减小，故B错误，C正确；根据楞次定律可知金属圆环a中将产生俯视逆时针方向的感应电流，故D错误【答案】AC【小结】楞次定律中“阻碍”的含义例4如图，一铝制导体圆环竖直固定在水平杆ab上，当把条形磁铁的N极向左靠近圆环时，下列说法正确的是()A圆环中感应电流的方向为顺时针(从左向右看)B圆环有向右运动趋势C磁铁受到向右的阻力D圆环有收缩的趋势【解析】条形磁铁的N极向左靠近圆环时，圆环中磁场方向向左且磁通量增加，据楞次定律可得，圆环中感应电流的磁场的方向向右，据安培定则，圆环中感应电流的方向为顺时针(从左向右看)；故A正确；条形磁铁的N极向左靠近圆环时，圆环中磁通量变化产生感应电流，据“来拒去留”可得圆环有向左运动的趋势，磁铁受到向右的阻力，故B错误，C正确；条形磁铁的N极向左靠近圆环时，圆环中磁通量增大产生感应电流，据“增缩减扩”圆环有收缩的趋势；故D项正确【答案】ACD【小结】楞次定律的推广对楞次定律中“阻碍”含义的推广：感应电流的效果总是阻碍产生感应电流的原因(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)使线圈面积有扩大或缩小的趋势“增缩减扩”；(4)阻碍原电流的变化(自感现象)“增反减同”针对训练6如图甲所示，两个闭合圆形线圈A、B的圆心重合，放在同一水平面内，线圈B中通以如图乙所示的交变电流，设t0时电流沿逆时针方向(图中箭头所示)对于线圈A，在t1t2时间内，下列说法中正确的是(D)A有顺时针方向的电流，且有扩张的趋势B有顺时针方向的电流，且有收缩的趋势C有逆时针方向的电流，且有扩张的趋势D有逆时针方向的电流，且有收缩的趋势【解析】线圈B中的电流产生磁场，当B中的电流反向增加时，根据安培定则线圈中的磁场的方向向里，随电流的增加而增加，所以根据楞次定律A中感应电流的磁场故向外，电流的方向沿着逆时针方向由于磁感应强度随电流的增大而增大，所以线圈A有收缩趋势，故D正确，A、B、C错误7(多选)如图所示，一个金属圆环固定在两平行长直导线的中央，环面与长直导线在同一平面内，虚线PQ是两平行直导线的对称轴，圆环的圆心在PQ上，给两长直导线通以方向相反、大小始终相等的电流，且电流不断增大，则下列说法正确的是(AC)A圆环中有沿逆时针方向的感应电流B圆环上弧长相等的任意两小段受到安培力大小相等C圆环有收缩趋势D圆环有绕PQ转动的趋势【解析】根据安培定则可知，圆环所在处的磁场垂直纸面向内，且磁通量增大，根据楞次定律可知，圆环中有逆时针方向的电流，选项A正确；由于圆环处在非匀强磁场中，尽管圆环上弧长相等的任意两小段中电流相同，由于磁感应强度不等，则受到的安培力大小不等，选项B错误；根据楞次定律可知，圆环有收缩趋势，选项C正确；由于圆环受到的安培力合力矩为零，因此没有转动趋势，选项D错误【p182】夯实基础1右手定则伸开右手，让大拇指跟其余四指_垂直_并且都跟手掌在同一_平面内_，让磁感线穿过掌心，大拇指指向_导体的运动_方向，其余四指所指的方向，就是_感应电流_的方向2右手定则适用于部分导体切割磁感线运动时感应电流的方向判定，而楞次定律适用于一切电磁感应现象，是判断感应电流方向的基本方法，对于由于磁通量变化而引起的感应电流，运用楞次定律判断其方向更方便考点突破例5置于匀强磁场中的金属圆盘中央和边缘各引出一根导线，与套在铁芯上部的线圈A相连套在铁芯下部的线圈B引出两根导线接在两根水平导轨上，如图所示导轨上有一根金属棒ab处在垂直于纸面向外的匀强磁场中下列说法正确的是()A圆盘顺时针加速转动时，ab棒将向右运动B圆盘顺时针匀速转动时，ab棒将向右运动C圆盘顺时针减速转动时，ab棒将向右运动D圆盘逆时针加速转动时，ab棒将向左运动【解析】由右手定则知，圆盘顺时针加速转动时，感应电流从圆心流向边缘，线圈A中产生的磁场方向向下且磁场增强由楞次定律知，线圈B中的感应电流的磁场方向向上，由右手螺旋定则知，ab棒中感应电流方向由ab.由左手定则知，ab棒受的安培力方向向左，将向左运动，故A错误；同理B、D错误，C正确【答案】C【小结】1.安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的比较及应用(1)规律比较基本现象应用的定则或定律运动电荷、电流产生磁场安培定则磁场对运动电荷、电流有作用力左手定则电磁感应部分导体做切割磁感线运动右手定则闭合回路磁通量变化楞次定律(2)应用区别关键是抓住因果关系：因电而生磁(IB)安培定则；因动而生电(v、BI安)右手定则；因电而受力(I、BF安)左手定则2应用技巧无论是安培力还是洛伦兹力，只要涉及“力”都伸左手；“电生磁”或“磁生电”均伸右手针对训练8如图所示，导轨间的磁场方向垂直于纸面向里圆形金属环B正对磁铁A，当导线MN在导轨上向右加速滑动时，下列说法正确的是(B)AMN中电流方向NM，B被A吸引BMN中电流方向NM，B被A排斥CMN中电流方向MN，B被A吸引DMN中电流方向MN，B被A排斥【解析】MN向右加速滑动，根据右手定则，MN中的电流方向从NM，且大小在逐渐变大，根据安培定则知，电磁铁A的磁场方向向左，且大小逐渐增强，根据楞次定律知，B环中的感应电流产生的磁场方向向右，B被A排斥B正确9如图是一个自制的演示电磁感应现象的装置在一根较长的铁钉上用漆包线绕两个线圈A和B.将线圈B的两端接在一起，并把CD段漆包线放在静止的小磁针的正上方小磁针放在水平桌面上当闭合S，使线圈A与干电池接通的瞬间，小磁针偏转的方向是(A)A俯视看，N极顺时针偏转B俯视看，N极逆时针偏转C侧视看，N极向下倾斜D侧视看，S极向下倾斜【解析】闭合S后，线圈B中的磁场方向为向左，且增加，故根据楞次定律，感应电流的磁场方向为向右，故左侧线圈中感应电流方向CD；再根据安培定则可知，俯视看，N极顺时针偏转，故A正确，B、C、D错误考 点 集 训【p333】A组1(多选)在电磁感应现象中，下列说法正确的是(ACD)A感应电流的磁场总是阻碍原来磁场的变化B感应电流的磁场方向总是与引起它的磁场方向相反C感应电流的磁场总是阻碍磁场的变化是能量守恒的必然结果D只要穿过闭合回路的磁通量发生变化，就会产生感应电流【解析】根据楞次定律可知：感应电流的磁场总是阻碍原来磁场的变化，故A正确由楞次定律可知：原磁通量减小时，感应电流的磁场方向与引起它的磁场方向相同，故B错误2(多选)如图所示，虚线M1N1、P1Q1和虚线M2N2、P2Q2所成夹角相同，它们所夹部分区域存在磁感应强度大小相等的匀强磁场，其方向如图所示图中正方形线圈abcd分别自位置1、3匀速移到位置2、4，则关于正方形线圈abcd中的电流方向的说法正确的是(BC)A自位置1移到位置2的过程中，感应电流方向先顺时针再逆时针B自位置1移到位置2的过程中，感应电流方向始终顺时针C自位置3移到位置4的过程中，感应电流方向先顺时针再逆时针D自位置3移到位置4的过程中，感应电流方向先顺时针后逆时针再顺时针后逆时针【解析】正方形线圈abcd自位置1匀速移到位置2的过程中，穿过线圈的磁通量先是向里的减小到0然后是向外的增大，感应电流的磁场方向始终向里，感应电流方向始终顺时针故A项错误，B项正确；正方形线圈abcd自位置3匀速移到位置4的过程中，穿过线圈的磁通量先是向里的减小然后是向里的增大，感应电流的磁场方向先向里然后向外，感应电流方向先顺时针再逆时针故C项正确，D项错误3如图所示，小金属环和大金属环重叠在同一平面内，两环相互绝缘，小环有一半面积在大环内当大环接通电源的瞬间，小环中感应电流的情况是(C)A无感应电流B有顺时针方向的感应电流C有逆时针方向的感应电流D无法确定【解析】根据安培定则可知，通电瞬间，左、右线圈的磁通量均增大，但小线圈左边的磁场较强，方向垂直纸面向里，右边的磁场较弱，方向垂直纸面向外导致合磁场方向垂直纸面向里，根据楞次定律可知，小线圈的感应电流方向是逆时针方向，故C正确，A、B、D错误4(多选)如图所示，两个闭合铝环A、B与一个螺线管套在同一铁芯上，A、B可以左右摆动，则(BD)A在S闭合的瞬间，A、B必相斥B在S闭合的瞬间，A、B必相吸C在S断开的瞬间，A、B必相斥D在S断开的瞬间，A、B必相吸【解析】在S闭合瞬间，穿过两个线圈的磁通量变化相同，线圈中产生同方向的感应电流，同向电流相吸，则A、B相吸，A错误，B正确；在S断开瞬间，穿过两个线圈的磁通量变化相同，线圈中产生同方向的感应电流，同向电流相吸，则A、B相吸，C错误，D正确5(多选)图示是研究性学习小组的同学设计的防止电梯坠落的应急安全装置，在电梯轿厢上安装上永久磁铁，电梯的井壁上铺设线圈，能在电梯突然坠落时减小对人员的伤害关于该装置，下列说法正确的是(AD)A当电梯突然坠落时，该安全装置可起到阻碍电梯下落的作用B当电梯突然坠落时，该安全装置可使电梯停在空中C当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时，闭合线圈A、B中电流方向相同D当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时，闭合线圈A、B都在阻碍电梯下落【解析】若电梯突然坠落，将线圈闭合时，线圈内的磁感应强度发生变化，将在线圈中产生感应电流，感应电流会阻碍磁铁的相对运动，可起到应急避险作用，故A正确；感应电流会阻碍磁铁的相对运动，但不能阻止磁铁的运动，故B错误；当电梯坠落至如图位置时，闭合线圈A中向上的磁场减弱，感应电流的方向从上向下看是逆时针方向，B中向上的磁场增强，感应电流的方向从上向下看是顺时针方向，可知A与B中感应电流方向相反故C错误；结合A的分析可知，当电梯坠落至如图位置时，闭合线圈A、B都在阻碍电梯下落故D正确6如图所示的匀强磁场中有一个矩形闭合导线框在下列几种情况下：(1)保持线框平面始终与磁感线垂直，线框在磁场中上下运动(图甲)；(2)保持线框平面始终与磁感线垂直，线框在磁场中左右运动(图乙)；(3)线框绕轴线转动(图丙)闭合线框中能产生感应电流是(C)A图甲 B图乙C图丙 D图乙和图丙【解析】保持线框平面始终与磁感线垂直，线框在磁场中上下运动，磁通量一直不变，无感应电流，故A错误；保持线框平面始终与磁感线垂直，线框在磁场中左右运动，磁通量一直不变，无感应电流，故B错误，D错误；线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线转动，磁通量周期性地改变，故一定有感应电流，故C正确7(多选)如图所示，一电子以初速度v沿与金属板平行的方向飞入两板间，在下列哪种情况下，电子将向M板偏转(AD)A开关S接通瞬间B断开开关S瞬间C接通S后，变阻器滑动触头向右迅速滑动D接通S后，变阻器滑动触头向左迅速滑动【解析】开关S接通瞬间，穿过L2的磁通量向上增加，由楞次定律知在L1中感应出上正下负的电动势，电子向M板偏转，A正确；断开开关S瞬间，穿过L2的磁通量向上减少，由楞次定律知在L1中感应出上负下正的电动势，电子向N板偏转，B错误；接通S后，变阻器滑动触头向右迅速滑动，电阻增大，电流减小，穿过L2的磁通量向上减少，由楞次定律知在L1中感应出上负下正的电动势，电子向N板偏转，C错误；接通S后，变阻器滑动触头向左迅速滑动，电阻减小，电流增大，穿过L1的磁通量向上增加，由楞次定律知在L1中感应出上正下负的电动势，电子向M板偏转，D正确B组8如图所示，闭合圆形金属环竖直固定，光滑水