高考物理总复习（高考备考导航+基础要点整合+解题素能培养+考点核心突破+训练高效提能）9.1 电磁感应现象 楞次定律课件.ppt

第九章电磁感应 高考备考导航 第一节电磁感应现象楞次定律 一 电磁感应现象 问题导引试分析下列各种情形中 金属线框或线圈里能否产生感应电流 答案 图a所示的情况不能产生感应电流 其他三种情况均能产生感应电流 知识梳理1 电磁感应现象 当穿过闭合电路的发生变化时 电路中有产生的现象 2 产生感应电流的条件 穿过闭合电路的发生变化 3 产生电磁感应现象的实质穿过电路的磁通量发生变化 电路中就会产生感应电动势 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 磁通量 感应电流 磁通量 自主检测1 如图所示 能产生感应电流的是答案bcd 二 感应电流方向的判断 问题导引在上一知识点问题导引中 能产生电流的金属线框或线圈中 电流的方向如何 答案 b图中电流方向为顺时针 c图中电流方向为逆时针 d图中电流方向为从左向右看逆时针 知识梳理1 右手定则 1 内容 伸开右手 使拇指跟其余四指垂直 并且都跟手掌在同一平面内 让磁感线从掌心进入 并使拇指指向的方向 这时所指的方向就是感应电流的方向 2 适用情况 产生感应电流 导体运动 四指 部分导体运动切割磁感线 2 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引起感应电流的的变化 2 适用情况 所有电磁感应现象 磁通量 阻碍 自主检测2 如图9 1 1所示是验证楞次定律实验的示意图 竖直放置的线圈固定不动 将磁铁从线圈上方插入或拔出 线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流 各图中分别标出了磁铁的极性 磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况 其中表示正确的是 图9 1 1 解析a选项中 当磁铁向下运动时 闭合线圈中原磁场的方向 向下 穿过闭合线圈的磁通量的变化 增加 感应电流产生的磁场方向 向上 由安培定则判断感应电流的方向 与图中箭头方向相反 所以a错误 同理可判断 b错误 c d正确 答案cd 1 楞次定律中 阻碍 的含义 考点一楞次定律的理解及应用 2 楞次定律的使用步骤 如图9 1 2 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后无初速释放 在圆环从a摆向b的过程中图9 1 2 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 安培力方向始终与速度方向相反d 安培力方向始终沿水平方向 解析 从磁场分布可看出 左侧向里的磁场从左向右越来越强 右侧向外的磁场从左向右越来越弱 所以圆环从位置a运动到磁场分界线前 磁通量向里增大 感应电流沿逆时针方向 跨越分界线过程中 磁通量由向里最大变为向外最大 感应电流沿顺时针方向 继续摆到b的过程中 磁通量向外减小 感应电流沿逆时针方向 所以a正确 由于圆环所在处的磁场上下对称 所受安培力竖直方向平衡 总的安培力沿水平方向 故d正确 答案 ad 问题感悟 阻碍 并不等于 相反 在理解楞次定律时 有些同学错误地把 阻碍 作用认为感应电流产生的磁场和原磁场的方向相反 事实上 它们可能同向 也可能反向 要根据磁通量的变化情况作出判断 1 2014 苏州调研 如图9 1 3所示 一水平放置的圆形通电线圈1固定 另一较小的圆形线圈2从1的正上方下落 在下落的过程中两线圈平面始终保持平行且共轴 则在线圈2从正上方落至1的正下方过程中 从上往下看 线圈2中的感应电流应为 图9 1 3 突破训练 a 始终有顺时针方向的电流b 先是顺时针方向 后是逆时针方向的感应电流c 先是逆时针方向 后是顺时针方向的感应电流d 在1正上方有顺时针方向的感应电流 在1正下方无感应电流解析由楞次定律知 线圈2从正上方落至线圈1处时 从上往下看 线圈2中的感应电流为顺时针 从线圈1处落至正下方时 线圈2中的感应电流为逆时针 故选b 答案b 推广表述 感应电流的效果总是阻碍产生感应电流的原因 其具体方式为 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 考点二楞次定律的推广应用 一长直铁芯上绕有一固定线圈m 铁芯右端与一木质圆柱密接 木质圆柱上套有一闭合金属环n n可在木质圆柱上无摩擦移动 m连接在如图9 1 4所示的电路中 其中r为滑动变阻器 e1和e2为直流电源 s为单刀双掷开关 下列情况中 可观测到n向左运动的是图9 1 4 a 在s断开的情况下 s向a闭合的瞬间b 在s断开的情况下 s向b闭合的瞬间c 在s已向a闭合的情况下 将r的滑动头向c端移动时d 在s已向a闭合的情况下 将r的滑动头向d端移动时 思路点拨 本题中感应电流的 效果 是使n靠近m 原因 是穿过n的磁通量减小 即m中的电流减小 解析 由楞次定律的推广含义可知 只要线圈中电流增强 即穿过n的磁通量增加 n就向右运动 只要线圈中电流减弱 即穿过n的磁通量减少 n就向左运动 故c选项正确 答案 c 规律总结如果问题不涉及感应电流的方向 则从楞次定律中的 效果反抗原因 出发 可以使分析问题的过程简化 2 2012 海南单科 如图9 1 5所示 一质量为m的条形磁铁用细线悬挂在天花板上 细线从一水平金属环中穿过 现将环从位置 释放 环经过磁铁到达位置 设环经过磁铁上端和下端附近时细线的张力分别为t1和t2 重力加速度大小为g 则 突破训练 a t1 mg t2 mgb t1 mg t2 mgc t1 mg t2 mgd t1 mg t2 mg图9 1 5解析环从位置 释放下落 环经过磁铁上端和下端附近时 环中磁通量都变化 都产生感应电流 由楞次定律可知 磁铁阻碍环下落 磁铁对圆环有向上的作用力 根据牛顿第三定律 圆环对磁铁有向下的作用力 所以t1 mg t2 mg 选项a正确 答案a 8 三定则一定律 的应用技巧 1 安培定则 左手定则 右手定则 楞次定律综合应用的比较 物理思想方法 2 应用技巧无论是 安培力 还是 洛伦兹力 只要是 力 都用左手判断 电生磁 或 磁生电 均用右手判断 如图9 1 6所示的电路中 若放在水平光滑金属导轨上的ab棒突然向右移动 这可能发生在a 闭合开关s的瞬间b 断开开关s的瞬间c 闭合开关s后 减小滑动变阻器r的阻值时d 闭合开关s后 增大滑动变阻器r的阻值时 图9 1 6 解析 本题中线圈l1和l2绕在同一个铁芯上 因此穿过二者的磁通量始终相等 只要l1中的电流发生变化 穿过l2的磁通量就随之发生变化 l2中就有感应电流产生 ab棒就受安培力的作用发生移动 显然 对ab棒来说 因电而动 故可由左手定则确定其中的电流方向 由左手定则判定ab中的电流方向为a b 再由安培定则可判断出l2中的感应电流产生的磁场方向与l1产生的磁场方向相反 说明原磁场 l1产生的磁场磁通量是增加的 即l1中的电流在增大 故相应的情况应是闭合开关s的瞬间或闭合开关s后减小滑动变阻器r的阻值时 故选项a c两项正确 答案 ac 3 如图9 1 7所示 水平放置的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 图9 1 7 突破训练 解析由右手定则可知若pq向右加速运动 pq中产生q p的电流 l2中产生向上的磁场且在增强 故穿过l1的磁通量向上且增加 由楞次定律和左手定则可判断mn向左运动 a错误 若pq向左加速运动 情况正好和选项a的分析相反 b正确 若pq向右减速运动 由右手定则可知pq中产生q p的电流 且逐渐减弱 l2中向上的磁场也减弱 故穿过l1的磁通量向上且减小 由楞次定律和左手定则可判断mn向右运动 c正确 若pq向左减速运动 情况正好和选项c的分析相反 d错误 答案bc 随堂演练 1 2014 连云港摸底 如图9 1 8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 若要在线圈中产生abcda方向的感应电流 可行的做法是 a ab中电流i逐渐增大b ab中电流i先增大后减小c ab正对oo 逐渐靠近线圈d 线圈绕oo 轴逆时针转动90 俯视 解析选项a b c的做法 电流产生的磁场穿过线圈的磁通量始终为零 所以不会产生感应电流 d项中线圈绕oo 轴逆时针转动90 俯视 线圈中会产生abcda方向的感应电流 选项d正确 答案d 图9 1 8 2 2014 福州模拟 某实验小组用如图9 1 9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 通过电流表的感应电流方向是a a bb 先a b 后b ac b ad 先b a 后a b图9 1 9 解析 1 条形磁铁在穿入线圈的过程中 原磁场方向向下 2 穿过线圈向下的磁通量增加 3 由楞次定律可知 感应电流的磁场方向向上 4 应用安培定则可判断 感应电流的方向为逆时针 俯视 即由b a 同理可以判断 条形磁铁穿出线圈的过程中 向下的磁通量减小 感应电流产生的磁场方向向下 感应电流的方向为顺时针 俯视 即由a b 答案d 3 2014 广州质检 如图9 1 10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aa 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 10 解析由楞次定律 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环又有收缩趋势 说明a环外部磁场向外 内部向里 故选b 答案b 4 2014 四川省成都模拟 如图9 1 11所示 一条形磁铁用线悬挂于o点 在o点的正下方固定放置一水平的金属圆环l 现使磁铁沿竖直平面来回摆动 则 图9 1 11 a 在一个周期内 圆环中感应电流方向改变两次b 磁铁始终受到感应电流磁场的斥力作用c 磁铁所受感应电流磁场的作用力有时是阻力 有时是动力d 磁铁所受感应电流磁场的作用力始终是阻力解析磁铁沿竖直平面来回摆动的一个周期内 穿过圆环的