（浙江专版）2019版高考物理大一轮复习 第九章 电磁感应 第1课时 电磁感应现象 楞次定律学案.doc

第1课时电磁感应现象楞次定律考纲要求知识内容考试要求备考方略必考加试电磁感应现象b本章内容只出现在加试中，重点考查有感应电流的产生、感应电动势方向的判断、感应电动势大小的计算等知识。可以以选择题形式考查对基础知识、基本规律的理解与应用，更多以计算题的形式考查综合性知识，如运动学、力学、能量、电路、图象等知识与电磁感应结合的问题。楞次定律c法拉第电磁感应定律d电磁感应现象的两类情况b互感和自感b涡流、电磁阻尼和电磁驱动b实验13：探究电磁感应的产生条件实验14：探究感应电流方向的规律一、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。3.单位：1 wb1_tm2。4.公式的适用条件(1)匀强磁场；(2)磁感线的方向与平面垂直，即bs。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，电路中有感应电流产生的现象。2.产生感应电流的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化。特例：闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动。3.产生电磁感应现象的实质电磁感应现象的实质是产生感应电动势，如果回路闭合则产生感应电流；如果回路不闭合，则只有感应电动势，而无感应电流。三、楞次定律1.楞次定律：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。2.右手定则：如图，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平面内，让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导体运动的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向。【思考判断】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( )3.穿过电路的磁通量变化，电路中就一定有感应电流( )4.闭合电路内只要有磁通量，就有感应电流产生( )5.导体切割磁感线时一定有感应电流产生( )6.感应电流的磁场一定与引起感应电流的磁场方向相反( )7.感应电流的磁场总要阻止引起感应电流的磁通量的变化( )8.感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁通量的变化( )考点一电磁感应现象(/b)要点突破1.应用bs求解问题时应注意两点(1)公式bs中，s为垂直于磁场方向的面积。(2)穿过某个面有方向相反的磁场，则不能直接用bs求解，应考虑相反方向的磁通量抵消后所剩余的磁通量。2.判断电磁感应现象是否发生的一般流程典例剖析【例1】 如图所示，矩形线框在磁场内做的各种运动中，能够产生感应电流的是()解析根据产生感应电流的条件，闭合回路内磁通量发生变化才能产生感应电流，只有选项b正确。答案b【例2】 如图所示，在条形磁铁外套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.ab b.ab，故正确答案为a。答案a针对训练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()a. b.c.bl2 d.nbl2解析bs，而s是指磁场穿过的有效面积，题中为s，所以bsbl2，a正确。答案a2.(2017温州模拟)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.bs b.bsc.bs d.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1bssin 30bs，在位置时磁通量2bscos 30bs，那么线圈从位置转到位置过程磁通量的变化量|21|bs|，所以选c。答案c考点二楞次定律(/c)要点突破1.右手定则右手定则是楞次定律的一个推论，适用于导体棒切割磁感线产生感应电流的方向判断。2.楞次定律中“阻碍”的含义3.感应电流的“效果”(1)线圈(回路)中磁通量变化时，阻碍原磁通量的变化增反减同；(2)导体与磁体间有相对运动时，阻碍相对运动来拒去留；(3)当回路可以形变时，感应电流可使线圈面积有扩大或缩小的趋势增缩减扩；(4)自感现象中，感应电动势阻碍原电流的变化增反减同。典例剖析【例1】 如图所示，一个有界匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外。一个矩形闭合导线框abcd，沿纸面由位置1(左)匀速运动到位置2，则()a.导线框进入磁场时，感应电流方向为abcdab.导线框离开磁场时，感应电流方向为adcbac.导线框离开磁场时，受到的安培力方向水平向右d.导线框进入磁场时，受到的安培力方向水平向左解析导线框进入磁场时，cd边切割磁感线，由右手定则可知，电流方向沿adcba，由左手定则可知cd边受到的安培力方向向左；在导线框离开磁场时，ab边处于磁场中且在做切割磁感线运动，同样用右手定则和左手定则可以判断电流的方向为abcda，安培力的方向仍然向左，故选项d正确。答案d【例2】 (多选)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gd.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【方法总结】应用楞次定律判断感应电流的方法针对训练1.如图所示，一个金属圆盘安装在竖直的转动轴上，置于蹄形磁铁之间，两块铜片a、o分别与金属圆盘的边缘和转动轴接触。若使金属圆盘按图示方向(俯视顺时针方向)转动起来，下列说法正确的是()a.电阻r中有qrp方向的感应电流b.电阻r中有prq方向的感应电流c.穿过圆盘的磁通量始终没有变化，电阻r中无感应电流d.调换磁铁的n、s极同时改变金属圆盘的转动方向，r中感应电流的方向也会发生改变解析根据右手定则可判断出r中有prq方向的电流，b正确，a、c错误；d选项中流过r的感应电流方向不变，d错误。答案b2.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。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大，根据楞次定律和安培定则可知感应电流的方向是abcd。选项a正确。答案a3.(多选)如图所示，两个闭合圆形线圈a、b的圆心重合，放在同一个水平面内，线圈a中通以如图所示的交变电流，设t0时电流沿逆时针方向。下列说法中，正确的是()a.0t1内，线圈b有逆时针方向的电流，且有收缩的趋势b.t1t2内，线圈b有逆时针方向的电流，且有扩张的趋势c.在t1时刻，线圈b的电流大小和方向同时改变d.在t1时刻，线圈a、b的作用力最小解析0t1内，线圈a的电流逆时针减小，通过线圈b的磁通量减少，根据楞次定律知，线圈b内有逆时针方向的电流，根据楞次定律的另一种表述，线圈b阻碍磁通量的减少，有收缩的趋势，故a选项正确；t1t2内，线圈a的电流顺时针增大，通过线圈b的磁通量增大，根据楞次定律知，线圈b内有逆时针方向的电流，根据楞次定律的另一种表述，线圈b阻碍磁通量的增大，有扩张的趋势，故b选项正确；在t1时刻，线圈b中电流大小、方向都不变，故c选项错误；在t1时刻，线圈a中没有电流，线圈a、b的作用力最小，故d选项正确。答案abd1.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，磁通量变化为零解析在题图所示的位置时，磁感线与线框平面垂直，bs，当线框绕oo轴转过60时，bsbscos 60bs。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。答案b 2.(多选)如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒pq、mn，当pq在外力的作用下运动时，mn在磁场的作用下向右运动，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.向左减速运动解析当pq向右运动时，用右手定则可判断出pq中感应电流的方向是qp，由安培定则可判断出穿过l1的磁场方向是自下而上的；若pq向右加速运动，则穿过l1的磁通量增加，用楞次定律可判断出流过mn的感应电流方向是nm，用左手定则可判断出mn受到向左的安培力，将向左运动，可见选项a错误；若pq向右减速运动，流过mn的感应电流方向、mn所受的安培力的方向均反向，mn向右运动，所以选项c正确；同理可判断出选项b正确，d错误。答案bc3.如图所示，线圈两端与电阻相连构成闭合回路，在线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的s极朝下。在将磁铁的s极插入线圈的过程中()a.通过电阻的感应电流的方向由a到b，线圈与磁铁相互排斥b.通过电阻的感应电流的方向由b到a，线圈与磁铁相互排斥c.通过电阻的感应电流的方向由a到b，线圈与磁铁相互吸引d.通过电阻的感应电流的方向由b到a，线圈与磁铁相互吸引答案b4.如图所示，在两根平行长直导线m、n中，通以同方向同大小的电流，导线框abcd和两导线在同一平面内，线框沿着与两导线垂直的方向，自右向左在两导线间匀速运动，在移动过程中，线框中感应电流方向()a.先abcd，后dcba b.先dcba，后abcdc.始终是abcd d.始终是dcba解析线框在两电流中线oo的右侧时，穿过线框的合磁通量垂直纸面穿出，线框左移，磁通量变小，为阻碍这个方向的磁通量减小，感应电流的方向就是abcd。当线框跨越两电流中线oo时，线框的合磁通量由穿出变为穿进，感应电流还是abcd。线框再左移，线框合磁通量穿入且增加，感应电流方向还是abcd。所以线框中感应电流方向始终是abcd。故选项c正确。答案c5.(2017衢州模拟)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.发生转动，但电源极性不明，无法确定转动的方向解析当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。故选项b正确。答案b基础过关1.矩形导线框abcd与长直导线mn放在同一水平面上，ab边与mn平行，导线mn中通入如图所示的电流，当mn中的电流增大时，下列说法正确的是()a.导线框abcd中没有感应电流b.导线框abcd中有顺时针方向的感应电流c.导线框所受的安培力的合力方向水平向左d.导线框所受的安培力的合力方向水平向右解析直导线中通有向上均匀增大的电流，根据安培定则知，通过线框的磁场方向垂直纸面向里，且均匀增大，根据楞次定律知感应电流的方向为逆时针方向。故a、b错误；根据左手定则知，ab边所受安培力方向水平向右，cd边所受安培力方向水平向左，离导线越近，磁感应强度越大，所以ab边所受的安培力大于cd边所受的安培力，则线框所受安培力的合力方向水平向右，故c错误，d正确。答案d2.如图所示，当磁铁突然向铜环运动时，铜环的运动情况是()a.向右摆动 b.向左摆动c.静止 d.无法判定解析方法一：画出磁铁的磁感线分布，如图甲所示，当磁铁向铜环运动时，穿过环的磁通量增加，由楞次定律判断出铜环中的感应电流方向如图甲所示，铜环中有感应电流时铜环就要受到安培力的作用，分析铜环受安培力作用而运动时，可把铜环中的电流等效为多段直线电流元。取上、下两小段电流研究，由左手定则可知两段电流受力向右，由此可联想到整个铜环所受合力向右，则选项a正确。方法二：(等效法)磁铁向右运动，使铜环产生的感应电流可等效为图乙所示的条形磁铁，则两磁铁有排斥作用，故选项a正确。答案a3.(多选)如图所示，螺线管b置于闭合金属圆环a的轴线上，当b中通过的电流i减小时()a.环a有缩小的趋势b.环a有扩张的趋势c.螺线管b有缩短的趋势d.螺线管b有伸长的趋势解析当b中通过的电流减小时，穿过a线圈的磁通量减小，产生感应电流。由楞次定律可以判断出a线圈有缩小的趋势，另外，螺线管环与环之间的引力减小，故螺线管有伸长的趋势。选项a、d正确。答案ad4.两根相互平行的金属导轨水平放置于如图所示的匀强磁场中，在导轨上与导轨接触良好的导体棒ab和cd可以自由滑动。当ab在外力f作用下向右运动时，下列说法中正确的是()a.导体棒cd内有电流通过，方向是dcb.导体棒cd内有电流通过，方向是cdc.磁场对导体棒cd的作用力向左d.磁场对导体棒ab的作用力向右解析当导线ab向右运动时，由右手定则可以判断回路中感应电流方向为acdb，再根据左手定则进一步确定cd的受力方向向右，ab受力方向向左。答案b5.如图所示，一根条形磁铁自左向右穿过一个闭合螺线管，则电路中()a.始终有感应电流自a向b流过电流表gb.始终有感应电流自b向a流过电流表gc.先有agb方向的感应电流，后有bga方向的感应电流d.将不会产生感应电流解析当条形磁铁进入螺线管时，闭合线圈中的磁通量增加，当穿出时，磁通量减少，由楞次定律可知c正确。答案c6.如图所示，通电螺线管两侧各悬挂一个小铜环，铜环平面与螺线管截面平行，当电键s接通一瞬间，两铜环的运动情况是()a.同时向两侧推开b.同时向螺线管靠拢c.一个被推开，一个被吸引，但因电源正负极未知，无法具体判断d.同时被推开或同时向螺线管靠拢，但因电源正负极未知，无法具体判断解析当电键s接通瞬间，小铜环中磁通量从无到有增加，根据楞次定律，感应电流的磁场要阻碍磁通量的增加，则两环将向两侧运动，故a正确。答案a7.(多选)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.方向向上并减小解析杆ab向右运动，使得闭合回路中磁通量有增加趋势，说明原磁场的磁通量必定减弱，即磁感应强度正在减小，与方向向上、向下无关，故选项a、d正确，b、c错误。答案ad8.如图所示，在载流直导线近旁固定有两平行光滑导轨a、b，导轨与直导线平行且在同一水平面内，在导轨上有两可自由滑动的导体ab和cd。当载流直导线中的电流逐渐增强时，导体ab和cd的运动情况是()a.一起向左运动b.一起向右运动c.ab和cd相向运动，相互靠近d.ab和cd相背运动，相互远离解析由于ab和cd电流方向相反，所以两导体运动方向一定相反，排除a、b；当载流直导线中的电流逐渐增强时，穿过闭合回路的磁通量增大，根据楞次定律，感应电流总是阻碍穿过回路磁通量的变化，所以两导体相互靠近，减小面积，达到阻碍磁通量增加的目的，故选c。答案c能力提升9.(多选)如图所示，通电直导线l和平行直导线放置的闭合导体框abcd，当通电导线l运动时，以下说法正确的是()a.当导线l向左平移时，导体框abcd中感应电流的方向为abcdab.当导线l向左平移时，导体框abcd中感应电流的方向为adcbac.当导线l向右平移时，导体框abcd中感应电流的方向为abcdad.当导线l向右平移时，导体框abcd中感应电流的方向为adcba解析当导线l向左平移时，闭合导体框abcd中磁场减弱，磁通量减少，abcd回路中产生的感应电流的磁场将阻碍磁通量的减少，由于导线l在abcd中磁场方向垂直纸面向里，所以abcd中感应电流的磁场方向应为垂直纸面向里，由安培定则可知感应电流的方向为abcda，选项a正确；当导线l向右平移时，闭合电路abcd中磁场增强，磁通量增加，abcd回路中产生的感应电流的磁场将阻碍磁通量的增加，可知感应电流的磁场为垂直纸面向外，再由安培定则可知感应电流的方向为adcba，选项d正确。答案ad10.如图所示，粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈。当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线ab正上方等高快速经过时，若线圈始终不动，则关于线圈受到的支持力fn及在水平方向运动趋势的正确判断是()a.fn先小于mg后大于mg，运动趋势向左b.fn先大于mg后小于mg，运动趋势向左c.fn先小于mg后大于mg，运动趋势向右d.fn先大于mg后小于mg，运动趋势向右解析条形磁铁从线圈正上方等高快速经过时，穿过线圈的磁通量先增加后减少。当穿过线圈的磁通量增加时，为阻碍其增加，线圈有向磁场弱的地方运动的趋势，即在竖直方向上有向下运动的趋势，所以线圈受到的支持力大于其重力，在水平方向上有向右运动的趋势；当穿过线圈的磁通量减少时，为阻碍其减少，在竖直方向上线圈有向上运动的趋势，所以线圈受到的支持力小于其重力，在水平方向上有向右运动的趋势。综上所述，线圈所受到的支持力先大于重力后小于重力，运动趋势总是向右，选d。答案d11.如图所示，质量为m的金属环用线悬挂起来，金属环有一半处于水平且与环面垂直的匀强磁场中，从某时刻开始，磁感应强度均匀减小，则在磁感应强度均匀减小的过程中，关于线拉力大小的下列说法中正确的是()a.大于环重力mg，并逐渐减小b.始终等于环重力mgc.小于环重