沪科版高考物理一轮复习：选修3-2第9章第1节《电磁感应现象、楞次定律》ppt精编课件.ppt

选修3 2 第9章电磁感应高 第9章电磁感应 第9章电磁感应高 第1节电磁感应现象楞次定律 一 电磁感应现象1 产生感应电流的条件 穿过闭合电路的 发生变化 2 产生感应电动势的条件 无论电路是否闭合 只要穿过线圈平面的 发生变化 磁通量 磁通量 电路中就有感应电动势 3 电磁感应现象的实质是产生 如果电路闭合 则产生 如果电路不闭合 则只有 而无 感应电动势 感应电流 感应电动势 感应电流 思考感悟1 穿过闭合电路的磁通量不为零 闭合电路中一定能产生电流吗 提示 不一定 要看闭合电路磁通量是否变化 二 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 的面积S和B的乘积 2 公式 3 单位 1Wb BS 垂直 1T m2 三 楞次定律和右手定则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 适用情况 所有 现象 阻碍 磁通量 电磁感应 2 右手定则 1 内容 伸开右手 使拇指跟 垂直 并且都跟手掌在一个平面内 让 垂直从手心进入 拇指指向导体 其余四指所指的方向就是 的方向 其余四指 磁感线 运动的方向 感应电流 2 适用情况 导体 产生感应电流 切割磁感线 思考感悟2 楞次定律中涉及两个磁场 分别是什么 提示 引起感应电流的磁场和感应电流的磁场 一 电磁感应现象是否发生的判断1 判断流程 2 引起磁通量 变化的几种情况 1 磁场变化如 永磁铁与线圈的靠近或远离 电磁铁 螺线管 内电流的变化 2 回路的有效面积变化 回路面积变化 如闭合线圈部分导线切割磁感线 如图9 1 1甲所示 回路平面与磁感线夹角变化 如线圈在磁场中转动 如图9 1 1乙所示 3 面积和磁场同时变化 图9 1 1 特别提醒 1 磁通量变化与否取决于磁场和有效面积的变化 线圈面积变化 不一定变化 磁感应强度变化 不定变化 2 磁通量是标量 其正 负值仅表示磁感线是正向还是反向穿过线圈平面 同一线圈平面 如果正向穿过平面的磁感线条数与反向穿过平面的条数一样多 则 0 即时应用图9 1 2中能产生感应电流的是 图9 1 2 解析 选B A中线圈没闭合 没有感应电流 B中磁通量增大 有感应电流 C中导线在圆环的正上方 不论电流如何变化 穿过线圈的磁感线相互抵消 磁通量恒为零 也无电流 D中回路磁通量恒定 无感应电流 二 楞次定律的理解和应用1 因果关系 应用楞次定律实际上就是寻求电磁感应中的因果关系 磁通量发生变化是原因 产生感应电流是结果 原因产生结果 结果又反过来影响原因 2 楞次定律中 阻碍 的含义 3 楞次定律的推广对楞次定律中 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 即时应用2 2018 高考上海单科卷 如图9 1 3 均匀带正电的绝缘圆环a与金属圆环b同心共面放置 当a绕O点在其所在平面内旋转时 b中产生顺时针方向的感应电流 且具有收缩趋势 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 图9 1 3 解析 选B 由楞次定律 欲使b中产生顺时针电流 则a环内磁场应向里减弱或向外增强 ra环的旋转情况应该是顺时针减速或逆时针加速 由于b环又有收缩趋势 说明a环外部磁场向外 内部向里 故选B 三 感应电流方向的判定1 利用右手定则判断闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时产生的感应电流方向常见的几种切割情况 1 导体平动切割磁感线 2 导体转动切割磁感线 3 导体不动 磁场运动 等效为磁场不动 导体反方向切割磁感线 2 应用楞次定律判断感应电流方向的步骤 1 确定原磁场的方向 2 明确电路中磁通量变化情况 3 应用楞次定律的 增反减同 确定感应电流磁场的方向 4 应用安培定则 确定感应电流的方向 3 楞次定律与右手定则的比较 即时应用3 某实验小组用如图9 1 4所示的实验装置来验证楞次定律 当条形磁铁自上而下穿过固定的线圈时 通过电流计的感应电流方向是 A a G bB 先a G b 后b G a C b G aD 先b G a 后a G b 图9 1 4 解析 选D 1 确定原磁场的方向 条形磁铁在穿入线圈的过程中 磁场方向向下 2 明确电路中磁通量变化的情况 向下的磁通量增加 3 由楞次定律的 增反减同 可知 线圈中感应电流产生的磁场方向向上 4 应用右手定则可以判断感应电流的方向为逆时针 俯视 即 从b G a 同理可以判断出条形磁铁穿出线圈过程中 向下的磁通量减小 由楞次定律可得 线圈中将产生顺时针的感应电流 俯视 电流从a G B 线圈在长直导线电流的磁场中 做如图9 1 5所示的运动 甲 向右平动 乙 向下平动 丙 绕轴转动 ad边向外转动角度 90 丁 从纸面向外做平动 戊 向上平动 戊 线圈有个缺口 判断线圈中有没有感应电流 若有方向如何 图9 1 5 思路点拨 解此题要把握三点 1 长直导线电流磁场的分布特点 2 线圈是否闭合 3 线圈内磁通量是否发生改变 解析 答案 甲 戊 无感应电流 乙 丙 丁 有感应电流 方向见解析 方法指引 1 判断是否产生感应电流关键是看闭合电路的磁通量是否发生变化 2 右手定则是楞次定律的一种特殊情况 一般来说 若导体不动 回路中磁通量变化 应该用楞次定律判断感应电流方向而不能用右手定则 若是回路中一部分导体做切割磁感线运动产生感应电流 用右手定则判断较为简单 用楞次定律进行判定也可以 但较为麻烦 变式训练1北半球地磁场的竖直分量向下 如图9 1 6所示 在北京某中学实验室的水平桌面上 放置边长为L的正方形闭合导体线圈abcd 线圈的ab边沿南北方向 ad边沿东西方向 下列说法中正确的是 A 若使线圈向东平动 则a点的电势比b点的电势低 图9 1 6 B 若使线圈向北平动 则a点的电势比b点的电势低C 若以ab为轴将线圈向上翻转 则线圈中感应电流方向为a b c d aD 若以ab为轴将线圈向上翻转 则线圈中感应电流方向为a d c b a 解析 选AC 用右手定则判断产生的感应电流的方向 线圈向东平动时 ba和cd两边切割磁感线 且两边切割磁感线产生的感应电动势大小相同 a点电势比b点电势低 A正确 同理 线圈向北平动 则a b电势相等 高于c d两点电势 B错误 以ab为轴将线圈翻转 向下的磁通量减少了 由楞次定律知感应电流的磁场方向应该向下 再由右手螺旋定则知 感应电流的方向为a b c d a 则C正确 D错误 2018 高考上海单科卷 如图9 1 7所示 金属环A用轻线悬挂 与长直螺线管B共轴 并位于其左侧 若变阻器滑片P向左移动 则金属环A将向 填 左 或 右 运动 并有 填 收缩 或 扩张 趋势 图9 1 7 思路点拨 引起感应电流的原因是什么 感应电流的效果如何阻碍引起感应电流的原因 解析 变阻器滑片P向左移动 电阻变小 电流变大 穿过A的磁通量变大 据楞次定律推广含义 感应电流的效果应反抗引起感应电流的原因 因此导体A中要产生感应电流 与B应相互排斥 则金属环A将向左运动 同时金属环A有收缩趋势 答案 左收缩 方法引导 本题不用考虑通电线圈中电流的方向 直接用楞次定律推广含义判断即可 若用楞次定律判断出原磁场方向 磁通量的变化 再判断感应电流的方向将十分繁琐 互动探究上题中 若闭合电键后 保持不变 将长直螺线管靠近A的过程中 A中的电流方向及运动情况怎样 解析 由图知 长直螺线管右端为S极 靠近A的过程中由于A中磁通量增加 故A向左摆动 由楞次定律和安培定则知电流方向为逆时针 从左向右看 答案 见解析 如图9 1 8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 图9 1 8 向右加速运动 向左加速运动 向右减速运动 向左减速运动A B C D 思路点拨 根据MN处的磁场分布及MN的运动情况 结合螺线管周围磁场的分布特点利用左手定则分析PQ的运动情况 解析 假设PQ中感应电流从Q P且变大 故L2中电流在L1出产生的磁场方向向上且增强 由楞次定律 L1中感应电流磁场向下 可知MN中感应电流从N M MN处导线ab中电流产生的磁场方向垂直纸面向里 由左手定则 MN受安培力向左故 错而 对 同理可知 对而 错 答案 D 方法指引 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 2 应用区别关键是抓住因果关系 1 因电而生磁 I B 安培定则 2 因动而生电 v B I安 右手定则 3 因电而受力 I B F安 左手定则 变式训练2两根相互平行的光滑金属导轨水平放置于如图9 1 9所示的匀强磁场中 在导轨上接触良好的导体棒AB和CD可以自由滑动 当AB以速度v向右运动时 下列说法中正确的是 A 开始一段时间 导体棒CD内有电流通过 方向是D C 图9 1 9 B 开始一段时间 导体棒CD内有电流通过 方向是C DC 开始一段时间 磁场对导体棒CD的作用力向左D 最终两导体棒速度相等 电流为零 解析 选BD 利