高考物理大一轮总复习（主干回顾固基础+典例突破知规律+特色培优增素养）91 电磁感应现象 楞次定律课件.ppt

01主干回顾固基础 1 磁通量 1 定义 匀强磁场中 叫做穿过这个平面的磁通量 简称磁通 用符号 表示 2 定义式 式中b是匀强磁场的磁感应强度 s是 的平面的面积 3 单位 在国际单位制中 磁通量的单位是韦伯 符号是wb 磁感应强度b与垂直于磁场方向的平面的面积s的乘积 bs 与磁场方向垂直 1 wb 1 t m2 4 标量性 磁通量是 但有正负之分 磁通量的正负是这样规定的 即任何一个平面都有正 反两面 若规定磁感线 则磁感线 标量 从正面穿入时磁通量为正 从反面穿入时磁通量为负 2 磁通量的变化量在某个过程中 穿过某个平面的磁通量的变化量等于 即 2 1 末磁通量 2与初磁通量 1的差值 比值 特别提醒 1 公式 b s中的b应是匀强磁场的磁感应强度 s是与磁场方向垂直的平面的面积 因此可以理解为 bs 如果平面与磁场方向不垂直 应把面积s投影到与磁场方向垂直的平面上 求出投影面积s 代入到 bs 中计算 2 若磁感线沿相反方向穿过同一平面 且正向磁通量为 1 反向磁通量为 2 则穿过该平面的磁通量为 1 2 知识点2电磁感应现象 1 电磁感应现象当穿过闭合电路的磁通量 时 电路中有 产生的现象 2 产生感应电流的条件 1 条件 穿过闭合电路的磁通量 2 特例 闭合电路的一部分导体在磁场内做 的运动 发生变化 感应电流 发生变化 切割磁感线 3 产生电磁感应现象的实质电磁感应现象的实质是产生 如果回路闭合则产生 如果回路不闭合 则只产生 而不产生 4 能量转化发生电磁感应现象时 机械能或其他形式的能转化为 感应电动势 感应电流 感应电动势 感应电流 电能 知识点3楞次定律 1 楞次定律 1 内容 感应电流具有这样的方向 即 2 适用范围 感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化 一切电磁感应现象 3 对 阻碍 意义的理解 2 右手定则 1 内容 伸开右手 使拇指与其余四个手指垂直 并且都与手掌在同一个平面内 让磁感线从掌心进入 并使 这时 2 适用范围 的情况 特别提醒 感应电流的磁通量阻碍引起感应电流的磁场 原磁场 的磁通量变化 即 增反减同 但并不是阻止磁通量的变化 只是延缓了磁通量的变化 拇指指向导线运动的方向 四指所指的方向就是感应电流的方向 导体切割磁感线产生感应电流 一 基础知识题组1 电磁感应现象 2013 珠海模拟 处在磁场中的一闭合线圈 若没有产生感应电流 则可以判定 a 线圈没有在磁场中运动b 线圈没有做切割磁感线运动c 磁场没有发生变化d 穿过线圈的磁通量没有发生变化解析 要产生电磁感应现象 穿过线圈的磁通量必须发生变化 d正确 答案 d 2 对磁通量的考查 如图所示 在条形磁铁外套有a b两个大小不同的圆环 穿过a环的磁通量 a与穿过b环的磁通量 b相比较 a a bb a b 故正确答案为a 答案 a 3 对电磁感应现象发生条件的考查 多选 如图所示 一个矩形线框从匀强磁场的上方自由落下 进入匀强磁场中 然后再从磁场中穿出 已知匀强磁场区域的宽度l大于线框的高度h 下列说法正确的是 a 线框只在进入和穿出磁场的过程中 才有感应电流产生b 线框从进入到穿出磁场的整个过程中 都有感应电流产生c 线框在进入和穿出磁场的过程中 都是机械能转化成电能d 整个线框都在磁场中运动时 机械能转化成电能 解析 产生感应电流的条件是穿过闭合回路的磁通量发生变化 线框全部在磁场中时 磁通量不变 不产生感应电流 故选项b d错误 线框进入和穿出磁场的过程中磁通量发生变化 产生了感应电流 故选项a正确 在产生感应电流的过程中线框消耗了机械能 故选项c正确 答案 ac 二 规律方法题组4 利用楞次定律的推论 来拒去留 解题 如图所示 在一固定水平放置的闭合导体圆环上方 有一条形磁铁 从离地面高h处 由静止开始下落 最后落在水平地面上 磁铁下落过程中始终保持竖直方向 并从圆环中心穿过圆环 而不与圆环接触 若不计空气阻力 重力加速度为g 下列说法中正确的是 答案 a 5 右手定则的应用 如图所示 导轨间的磁场方向垂直于纸面向里 当导线mn在导轨上向右加速滑动时 正对电磁铁a的圆形金属环b中 a 有感应电流 且b被a吸引b 无感应电流c 可能有 也可能没有感应电流d 有感应电流 且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n m 且大小在逐渐变大 根据安培定则知 电磁铁a的左端为n极 且磁场强度逐渐增强 根据楞次定律知 b环中的感应电流产生的内部磁场方向向右 b被a排斥 故d正确 答案 d 6 利用楞次定律的推论 增反减同 解题 如图所示 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自左向右滑动过程中 线圈ab将 a 静止不动b 逆时针转动c 顺时针转动d 发生转动 但因电源的极性不明 无法确定转动的方向解析 当p向右滑动时 电路中电阻减小 电流增大 穿过线圈ab的磁通量增大 根据楞次定律判断 线圈ab将顺时针转动 答案 c 利用电磁感应的效果进行判断的方法方法1 阻碍原磁通量的变化 增反减同 方法2 阻碍相对运动 来拒去留 方法3 使线圈面积有扩大或缩小的趋势 增缩减扩 方法4 阻碍原电流的变化 自感现象 增反减同 02典例突破知规律 考点1电磁感应现象的判断考点解读 1 磁通量变化的常见情况 2 感应电流能否产生的判断 典例透析如图所示 一个u形金属导轨水平放置 其上放有一个金属导体棒ab 有一个磁感应强度为b的匀强磁场斜向上穿过轨道平面 且与竖直方向的夹角为 在下列各过程中 一定能在轨道回路里产生感应电流的是 a ab向右运动 同时 角减小b 使磁感应强度b减小 同时 角也减小c ab向左运动 同时增大磁感应强度bd ab向右运动 同时增大磁感应强度b和夹角 0 90 解题探究 1 怎样判定磁通量 是否变化 提示 据 bscos 判定 可以是b大小变化 可以是s变化 也可以是二者夹角 变化 2 产生感应电流的条件是什么 提示 闭合回路 磁通量 变化 尝试解答 选 设此时回路的面积为s 由题意得磁通量 bscos 对选项a s增大 减小 cos 增大 则 增大 故选项a正确 对选项b 减小 cos 增大 又b减小 故 可能不变 选项b错误 对选项c s减小 b增大 可能不变 故选项c错误 对选项d s增大 b增大 增大 cos 减小 可能不变 故选项d错误 a 有关磁通量的三个易错点 1 公式 bs中的s的含义 磁通量的实质是穿过某一面的磁感线的条数 所以不论线圈有多大面积 公式 bs中的s应理解为线圈处于磁场中的部分在垂直于磁场方向的投影面积 2 多匝线圈的磁通量 既然磁通量是穿过某一面积的磁感线条数 所以穿过线圈的磁通量与线圈的匝数无关 即穿过多匝线圈的磁通量并非等于穿过单匝线圈的磁通量乘以匝数 3 合磁通量的计算 若两个相反方向的磁场同时存在 计算穿过某一面的磁通量时 应先设定某一方向的磁通量为正 则相反方向的磁通量为负 则这两个相反方向的磁通量的代数和即为穿过这一面的合磁通量 变式训练 1 如图所示 固定的水平长直导线中通有电流i 矩形线框与导线在同一竖直平面内 且一边与导线平行 线框由静止释放 在下落过程中 a 穿过线框的磁通量保持不变b 线框中感应电流方向保持不变c 线框所受安培力的合力为零d 线框的机械能不断增大 解析 当线框由静止向下运动时 穿过线框的磁通量逐渐减小 根据楞次定律可得产生的感应电流的方向为顺时针且方向不发生变化 a错误 b正确 因线框上下两边所在处的磁场强弱不同 线框所受的安培力的合力一定不为零 c错误 整个线框所受的安培力的合力竖直向上 对线框做负功 线框的机械能减小 d错误 答案 b 2 多选 用均匀导线做成的正方形线圈abcd放在纸面内 其一半放在有理想边界且垂直于纸面向里的匀强磁场中 如图所示 关于穿过线圈的磁通量的说法正确的是 a 若线圈以oo 为轴转动 则穿过线圈的磁通量时刻在变化b 若线圈以oo 为轴转动 则线圈转动90 后磁通量有一段时间为零 直至ab边再次进入磁场c 若线圈以ab为轴转动 因线圈在垂直于磁场方向的投影面积一直在变化 故穿过线圈的磁通量一直在变化d 若线圈以ab为轴转动 开始转动的一段时间内磁通量不变 直至其cd边进入磁场磁通量才开始变化 解析 若线圈以oo 为轴转动 线圈在垂直于磁场方向的投影面积是一直在变化的 因此穿过线圈的磁通量一直在变化 选项a正确 b错误 若线圈以ab为轴转动 从图示位置转动60 角的过程中 虽然线圈进入磁场部分的面积变大 但在线圈处于磁场中的部分垂直于磁场方向的投影面积一直不变 所以这段过程中穿过线圈的磁通量不变 一旦cd边进入磁场 整个线圈在垂直于磁场方向的投影面积随时变化 因此穿过线圈的磁通量发生变化 选项c错误 d正确 答案 ad 考点2对楞次定律的理解及应用考点解读 感应电流方向判断的两种方法方法一用楞次定律判断 方法二用右手定则判断该方法适用于部分导体切割磁感线 判断时注意掌心 四指 拇指的方向 1 掌心 磁感线垂直穿入 2 拇指 指向导体运动的方向 3 四指 指向感应电流的方向 典例透析 2012 上海高考 为判断线圈绕向 可将灵敏电流计g与线圈l连接 如图所示 已知线圈由a端开始绕至b端 当电流从电流计g左端流入时 指针向左偏转 1 将磁铁n极向下从线圈上方竖直插入l时 发现指针向左偏转 俯视线圈 其绕向为 填 顺时针 或 逆时针 2 当条形磁铁从图中的虚线位置向右远离l时 指针向右偏转 俯视线圈 其绕向为 填 顺时针 或 逆时针 解题探究 1 条形磁铁n极下方的磁场是如何分布的 条形磁铁左侧的磁场是如何分布的 提示 条形磁铁n极下方的磁场方向向下 从上向下磁场逐渐变弱 条形磁铁左侧的磁场方向向上 从右向左磁场逐渐变弱 2 指针向左偏转 在螺线管内电流如何流 指针向右偏转 在螺线管内电流如何流 提示 指针向左偏转 在螺线管内电流从b流向a 指针向右偏转 在螺线管内电流从a流向b 尝试解答 1 由题可知在螺线管内电流从b流向a 而根据楞次定律 增反减同 螺线管中产生的磁场与原磁场方向相反 向上 再根据右手螺旋定则可知电流方向为逆时针方向 俯视线圈 因此从a向b看导线绕向为顺时针方向 1 顺时针 2 逆时针 2 由题可知在螺线管内电流从a流向b 而根据楞次定律 增反减同 螺线管中产生的磁场与原磁场方向相同 向上 再根据右手螺旋定则可知感应电流方向与 1 相同 而电流的流向与 1 相反 因此绕向一定与 1 相反为逆时针方向 俯视线圈 楞次定律和右手定则的关系 1 从研究对象上说 楞次定律研究的是整个闭合回路 右手定则研究的是闭合电路中的一部分导体 即一段导体做切割磁感线运动 2 从适用范围上说 楞次定律适用于磁通量变化引起感应电流的各种情况 包括一部分导体做切割磁感线运动的情况 右手定则只适用于一段导体在磁场中做切割磁感线运动的情况 因此 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 用楞次定律进行判断也可以 但较为麻烦 变式训练 1 如图所示 金属棒ab 金属导轨和螺线管组成闭合回路 金属棒ab在匀强磁场b中沿导轨向右运动 则 a ab棒不受安培力作用b ab棒所受安培力的方向向右c ab棒向右运动速度v越大 所受安培力越大d 螺线管产生的磁场 a端为n极 答案 c 2 如图所示 当磁场的磁感应强度b增强时 内 外金属环上的感应电流的方向应为 a 内环顺时针 外环逆时针b 内环逆时针 外环顺时针c 内 外环均为顺时针d 内 外环均为逆时针解析 磁场增强 则穿过回路的磁通量增大 故感应电流的磁场向外 由安培定则知电流对整个电路而言应沿逆时针方向 即外环逆时针 内环顺时针 a正确 答案 a 考点3三个定则的综合应用考点解读 1 三个定则与一个定律 的适用情况 2 三个定则的因果关系三个定则容易相混 特别是左 右手易错用 抓住因果关系是关键 1 因电而生磁 i b 安培定则 2 因动而生电 v b i 右手定则 3 因电而受力 i b f安 左手定则 典例透析如图 圆形导体线圈a平放在水平桌面上 在a的正上方固定一竖直螺线管b 二者轴线重合 螺线管与电源和滑动变阻器连接成闭合回路 若将滑动变阻器的滑片p向下滑动 下列表述正确的是 a 线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流b 穿过线圈a的磁通量变小c 线圈a有扩张的趋势d 线圈a对水平桌面的压力fn将增大 解题探究 1 如何判定a中有无电流 提示 p下滑电阻将减小 穿过b线圈的电流增大 穿过a线圈的磁通量增大 故a中有感应电流 2 如何判定线圈a中的电流方向及受力情况 提示 应用楞次定律确定a中的电流方向 然后根据左手定则和安培定则判定受力 尝试解答 选d 通过螺线管b的电流沿顺时针方向 俯视 根据右手螺旋定则判断出螺线管b所产生的磁场方向竖直向下 滑片p向下滑动 接入电路的电阻减小 电流增大 所产生的磁场的磁感应强度增强 根据楞次定律 线圈a中所产生的感应电流产生的感应磁场方向竖直向上 再由右手螺旋定则可得线圈a中的电流沿逆时针方向 俯视 a选项错误 由于螺线管b中的电流增大 所产生的磁感应强度增强 线圈a中的磁通量应变大 b选项错误 根据楞次定律 线圈a将阻碍磁通量的增大 因此 线圈a缩小 线圈a对水平桌面的压力增大 c选项错误 d选项正确 1 应用左手定则和右手定则应注意二者的区别 抓住 因果关系 才能不失误 因动而电 用右手 因电而动 用左手 2 应用楞次定律 必然要用到安培定则 3 感应电流受到安培力 有时可以先用右手定则确定电流的方向 再用左手定则确定安培力的方向 有时也可以直接应用楞次定律的推论确定安培力的方向 变式训练 1 多选 如图甲所示 等离子气流由左方连续以v0射入p1和p2两板间的匀强磁场中 ab直导线与p1 p2相连接 线圈a与直导线cd连接 线圈a内有图乙所示的变化磁场 且磁感应强度b的正方向规定为向左 则下列说法正确的是 a 0 1s内ab cd导线互相排斥b 1 2s内ab cd导线互相排斥c 2 3s内ab cd导线互相排斥d 3 4s内ab cd导线互相排斥 解析 由题意可知 p1板带正电 电流方向从a到b 由题图乙可知 0 1s内穿过线圈的向右的磁场减弱 感应电流的磁场向右 可判断电流方向从c到d ab cd导线互相吸引 a错 1 2s内 穿过线圈的向左的磁场增强 感应电流的磁场向右 可判断电流方向从c到d ab cd导线互相吸引 b错 2 3s内 穿过线圈的向左的磁场减弱 感应电流的磁场向左 可判断电流方向从d到c ab cd导线互相排斥 c对 3 4s内 穿过线圈的向右的磁场增强 感应电流的磁场向左 可判断电流方向从d到c ab cd导线互相排斥 d对 答案 cd 2 多选 如图所示 水平放置的两条光滑平行导轨上有可自由移动的金属棒mn pq 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 向左减速运动解析 由mn的运动情况 确定mn所受的安培力方向 安培定则 mn处的磁场方向 左手定则 mn中的感应电流方向 安培定则 l1中感应电流的磁场方向 楞次定律 l2中磁场方向及变化情况 安培定则 pq中电流方向及大小变化 右手定则 确定pq所做的运动 答案 bc 点评 在分析多物体以及多过程的物理问题时 一般可以按程序法一步一步进行推导 但要注意每一个过程选用的物理规律不能混淆 特别是左手定则 右手定则不能弄错 03特色培优增素养 思想方法 楞次定律的推广应用 逆向思维法1 方法概述逆向思维法是指从事物正向发展的目标 规律的相反方向出发 运用对立的 颠倒的思维方式去思考问题的一种方法 2 常见类型 1 运动形式的可逆性 如将匀减速运动看作反向的匀加速运动 2 运用 执果索因 进行逆向思考 如通过感应电流产生的效果来推导产生的原因 感应电流的方向等 3 解题思路 1 分析确定研究问题的类型是否能用逆向思维法解决 2 确定逆向思维问题的类型 3 通过转换研究对象或执果索因等逆向思维的方法确定求解思路 典题例证