高三物理一轮复习 第9章 第1讲 电磁感应现象 楞次定律课件.ppt

浙江专用物理 第1讲电磁感应现象楞次定律 一 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 垂直的面积s与b的乘积 2 公式 bs 适用条件 匀强磁场 磁感线垂直于平面 3 辨析 1 磁通量是标量 但有正 负之分 2 穿过线圈的磁通量与线圈的匝数无关 二 电磁感应现象1 电磁感应现象 当穿过闭合电路的磁通量 发生变化时 电路中有 电流产生 这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应 2 产生感应电流的条件 穿过闭合电路的 磁通量发生变化 只要使穿过闭合电路的 磁通量发生变化 即 0 闭合电路中就有感应电流产生 3 辨析 1 穿过电路的磁通量变化 电路中就一定有感应电流 2 闭合电路内只要有磁通量 就有感应电流产生 3 导体切割磁感线时一定有感应电流产生 三 右手定则 楞次定律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 让磁感线垂直穿入手心 大拇指指向导体 运动的方向 其余四指所指的方向就是 感应电流的方向 2 楞次定律 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 3 辨析 1 感应电流的磁场一定与引起感应电流的磁场方向相反 2 感应电流的磁场总要阻止引起感应电流的磁通量的变化 3 感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁通量的变化 1 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 bc a bd 不能确定 1 答案a磁通量 内 外 对a b两环 内相同 而对于 外 b的大于a的 所以 a b 故正确答案为a 2 如图所示 一个矩形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 2 答案ac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 3 如图所示 线框abcd在无限大的匀强磁场中匀速平动时 关于线框有关情况的说法中正确的是 a 无感应电流 ad端无电动势 电压表无示数b 无感应电流 ad端有电动势 电压表无示数c 有感应电流 ad端无电动势 电压表无示数d 如果线框放在光滑水平面上 则水平方向不需外力作用 3 答案bd线框匀速平动时 穿过回路的磁通量无变化 所以不产生感应电流 电压表指针不偏转 即无示数 但ad bc切割磁感线产生电动势 b对 没有电流 不受安培力 维持线框匀速运动 水平方向不需要任何外力 d对 4 如图所示 u 形金属框架固定在水平面上 金属杆ab与框架间无摩擦 整个装置处于竖直方向的磁场中 若因磁场的变化 使杆ab向右运动 则磁感应强度 a 方向向下并减小b 方向向下并增大c 方向向上并增大d 方向向上并减小 4 答案ad由于磁场的变化使杆ab向右运动 则回路面积增大 由楞次定律可知 金属杆的运动阻碍通过回路的磁通量变化 由 bs可判断 s增大说明磁感应强度b正在减小 而与方向无关 重难一磁通量及磁通量变化量1 磁通量 表示穿过某一面积磁感线的条数 对于匀强磁场可以用 bs求解 其中s是垂直于磁场方向的面积 若平面与磁场不垂直 夹角为 则 bssin 穿过线圈的磁通量与线圈匝数无关 2 磁通量是标量 但有正负 若规定磁感线从某一方向穿过s为正 则从反方向穿过为负 3 磁通量变化量 末 初 典例1如图所示 匀强磁场的磁感应强度为b b的方向与水平面夹角为30 图中实线位置有一面积为s的矩形线圈处于磁场中 并绕着它的一条边从水平位置转到图中虚线位置 在此过程中磁通量的改变量大小为 a bsb bsc bsd 2bs 解析磁通量虽是标量 但有正负 如规定从图中b面穿过a面磁通量为正 则在 位置时磁通量 1 bssin30 bs 在 位置时磁通量 2 bscos30 bs 那么线圈从 位置转到 位置过程磁通量的变化量 2 1 bs 所以选c 答案c a b c bl2d nbl2答案a解析 bs 而s是指磁场穿过的有效面积 题中为s 所以 bs bl2 a对 1 1如图所示 正方形线圈abcd位于纸面内 边长为l 匝数为n 过ab中点和cd中点的连线oo 恰好位于垂直纸面向里的匀强磁场的右边界上 磁感应强度为b 则穿过线圈的磁通量为 1 2如图所示 框架面积为s 框架平面与磁感应强度为b的匀强磁场方向垂直 则穿过平面的磁通量的情况是 a 如图所示位置时等于零b 若使框架绕oo 转过60 角 磁通量为bsc 若从初始位置转过90 角 磁通量为bsd 若从初始位置转过180 角 磁通量变化为零 答案b解析在题图所示的位置时 磁感线与线框平面垂直 bs 当线oo 轴转过60 时 bs bs cos60 bs 转过90 时 磁感线与线框平面平行 0 线框转过180 时 磁感线仍然垂直穿过线框 只不过穿过方向改变了 因而 2bs 综上所述 b正确 重难二楞次定律的理解与应用1 楞次定律中 阻碍 一词的含义 2 应用楞次定律判断感应电流方向的一般步骤 1 明确所研究的闭合电路 判断原磁场的方向 2 判断闭合电路内原磁场的磁通量的变化情况 3 由楞次定律判断感应电流的磁场方向 4 由安培定则判断感应电流的方向 以上步骤可概括为四句话 明确增减和方向 增反减同切莫忘 安培定则来判断 四指环绕是流向 典例2如图所示 一水平放置的矩形线圈abcd 在细长的磁铁的n极附近竖直下落 保持bc边在纸外 ad边在纸内 从图中的位置 经过位置 到位置 位置 和 都很靠近位置 在这个过程中 线圈中感应电流 a 沿abcd流动b 沿dcba流动c 由 到 是沿abcd流动 由 到 是沿dcba流动d 由 到 是沿dcba流动 由 到 是沿abcd流动 解析本题考查用楞次定律判断感应电流的方向 关键要清楚矩形线圈由位置 到位置 和由位置 到位置 两过程中 穿过线圈的磁感线方向相反 由条形磁铁的磁场可知 线圈在位置 时穿过闭合线圈的磁通量为零 线圈从位置 到位置 从下向上穿过线圈的磁通量在减小 线圈从位置 到位置 从上向下穿过线圈的磁通量在增加 根据楞次定律和安培定则可知感应电流的方向是abcd 答案a 2 1如图所示 在磁感应强度大小为b 方向竖直向上的匀强磁场中 有一质量为m 阻值为r的闭合矩形金属线框abcd用绝缘轻质细杆悬挂在o点 并可绕o点摆动 金属线框从右侧某一位置静止释放 在摆动到左侧最高点的过程中 细杆和金属线框平面始终处于同一平面 且垂直纸面 则线框中感应电流的方向是 a a b c d ab d c b a dc 先是d c b a d 后是a b c d ad 先是a b c d a 后是d c b a d 答案b解析线框从右侧由静止释放 穿过线框平面的磁通量逐渐减少 由楞次定律和安培定则可得感应电流的方向为d c b a d 过o点线框继续向左摆动的过程中 穿过线框平面的磁通量逐渐增加 由楞次定律和安培定则可得感应电流的方向仍为d c b a d 故b选项正确 2 2图中mn gh为平行导轨 ab cd为跨在导轨上的两根横杆 导轨和横杆均为导体 有匀强磁场垂直于导轨所在的平面 方向如图 用i表示回路中的电流 则 a 当ab不动而cd向右滑动时 i 0且沿顺时针方向b 当ab向左 cd向右滑动且速度大小相等时 i 0c 当ab cd都向右滑动且速度大小相等时 i 0 d 当ab cd都向右滑动 且ab速度大于cd时 i 0且沿逆时针方向 答案c解析当ab不动而cd向右滑动时 i 0 电流方向为逆时针方向 a错 当ab向左 cd向右滑动且速度大小相等时 两杆产生的感应电动势相互叠加 故i 0 b错 当ab和cd都向右滑动且速度大小相等时 两杆产生的感应电动势相互抵消 故i 0 c正确 当ab和cd都向右滑动 且ab速度大于cd时 i 0 方向为顺时针方向 d错误 重难三安培定则 左手定则 右手定则 楞次定律的综合应用 典例3如图所示 两个线圈套在同一个铁芯上 线圈的绕向在图中已经表示出来 左线圈连着平行导轨m和n 导轨电阻不计 在垂直导轨方向上放着金属棒ab 金属棒处于垂直纸面向外的匀强磁场中 下列说法中正确的是 a 当金属棒向右匀速运动时 a点电势高于b点 c点电势高于d点 b 当金属棒向右匀速运动时 b点电势高于a点 c点与d点电势相等c 当金属棒向右加速运动时 b点电势高于a点 c点电势高于d点d 当金属棒向右加速运动时 b点电势高于a点 d点电势高于c 解析当金属棒向右匀速运动而切割磁感线时 金属棒产生恒定感应电动势 由右手定则判断电流方向由a b 根据电流从电源 ab相当于电源 正极流出沿外电路回到电源负极的特点 可以判断b点电势高于a点 又左线圈中的感应电动势恒定 则感应电流也恒定 所以穿过右线圈的磁通量保持不变 不产生感应电流 当ab向右做加速运动时 由右手定则可推断 b a 电流沿逆时针方向 又由e blv可知感应电动势不断增大 那么左边电路中的感应电流也不断增 大 由安培定则可判断它在铁芯中的磁感线方向是沿逆时针方向的 并且磁感应强度不断增强 所以右边电路的线圈中向上的磁通量不断增加 由楞次定律可判断右边电路的感应电流应沿逆时针方向 而在右边电路中 感应电动势仅产生在绕在铁芯上的那部分线圈上 把这个线圈看做电源 可知d点电势高于c点 答案bd 3 1如图所示 aoc是光滑的直角金属导轨 ao沿竖直方向 oc沿水平方向 ab是一根金属直棒 如图立在导轨上 它从静止开始在重力作用下运动 运动过程中b端始终在oc上 a端始终在ao上 直到ab完全落到oc上 整个装置放在一匀强磁场中 磁场方向垂直纸面向里 则ab棒在运动过程中 a 感应电流方向始终是b a b 感应电流方向先是b a 后变为a bc 所受安培力方向与ab垂直如图中箭头所指方向d 所受安培力方向与ab垂直 开始斜向左下方 后来变为斜向右上方 答案bd解析本题用楞次定律判断方便 磁通量变化分两个阶段 先变大后变小 棒与oa成45 角时最大 用楞次定律可判断感应电流先b a后a b 安培力用左手定则可知先垂直棒向左下方 后垂直棒向右上方 b d对 3 2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排斥答案d 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 b处磁场逐渐增强 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 利用 阻碍 解决有关感应电流的问题简单地说 感应电流的磁场 阻碍 的是 原磁通量的变化 而不是阻碍原磁场 详细地说 当原磁场磁通量增加时 感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反 以阻碍增加 原磁通量减少时 感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同 以阻碍减少 另外还要理解 阻碍 并不是阻止 原来的磁通量如果增加 感应电流的磁场只能阻碍它的增加 而不能阻止它的增加 即原来的磁通量还是要增加的 楞次定律也可以理解为感应电流的效果总是要反抗 或阻碍 产生感应电流的原因 具体情况有 1 阻碍原磁通量的变化或原磁场的变化 2 阻碍相对运动 可理解为 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 典例1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向右滑动过程中 线圈ab将 a 静止不动b 顺时针转动c 逆时针转动 d 磁铁的加速度小于g 解析当p向右滑动时 电路总电阻减小 电路中的电流是增大的 两磁铁间的磁场增强 穿过闭合导体线圈的磁通量增大 线框中产生感应电流 受到安培力而发生转动 根据楞次定律 转动后应使穿过线圈的磁通量减小 故应沿顺时针转动 故应选b 答案b 典例2如图所示 光滑固定导轨m n水平放置 两根导体棒p q平行放于导轨上 形成一个闭合回路 当一条形磁铁从高处下落接近回路时 a p q将互相靠拢b p q将互相远离c 磁铁的加速度仍为g d 磁铁的加速度小于g 解析根据楞次定律的 阻碍 的内涵 感应电流的效果总是要反抗产生感应电流的原因 本题的 原因 是磁铁靠近回路 穿过回路的磁通量增加 效果 便是阻碍磁通量的增加和磁铁的靠近 所以p q将互相靠近 且磁铁的加速度小于g 答案ad 针对训练1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 快速经过时 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 a fn先大于mg 后小于mgb fn一直大于mg c ff先向左 后向右d ff一直向左 答案ad解析条形磁铁贴近线圈 沿线圈中线由左至右从线圈正上方等高 快速经过时 由楞次定律中 来拒去留 关系可知 a d正确 b c错误