高考物理一轮复习 第十一章 电磁感应 11.1 电磁感应现象 楞次定律课件.ppt

第十一章电磁感应 必考部分电磁学 8 12章 11 1电磁感应现象楞次定律 高考研读 电磁感应知识体系 第1节电磁感应现象楞次定律 栏目导航 1 2 3 4 抓知识点 抓重难点 课时跟踪检测 抓易错点 一 磁通量1 定义匀强磁场中 磁感应强度 b 与于磁场方向的面积 s 的乘积叫作穿过这个面积的磁通量 简称磁通 我们可以用穿过这一面积的磁感线条数的多少来形象地理解 2 公式 在国际单位制中 磁通量的单位是 符号是 3 公式适用条件 1 匀强磁场 2 磁感线的方向与平面垂直 即b s 垂直 bs 韦伯 wb 加深理解比较磁通量 磁通量的变化量和磁通量的变化率 如图所示 穿过线圈a b的磁通量 a b大小关系如何 答案 a b 即时突破 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 3 电磁感应现象的实质产生 如果电路闭合 则有 如果电路不闭合 则只有而无感应电流 发生变化 感应电流 发生变化 切割磁感线 感应电动势 感应电流 感应电动势 判断正误 1 闭合电路内只要有磁通量 就有感应电流产生 2 穿过闭合电路的磁通量发生变化 电路中不一定有感应电流产生 3 线框不闭合时 即使穿过线框的磁通量发生变化 线框中也没有感应电流产生 4 当导体切割磁感线时 一定产生感应电动势 即时突破 三 感应电流方向的判定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 适用范围 一切电磁感应现象 2 右手定则 1 内容 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 让从掌心进入 并使姆指指向 的方向 这时四指所指的方向就是的方向 2 适用情况 导线产生感应电流 阻碍 磁通量 磁感线 导线运动 感应电流 切割磁感线 判断正误 1 由楞次定律知 感应电流的磁场一定与引起感应电流的磁场方向相反 2 回路不闭合 穿过回路的磁通量变化时 也会产生 阻碍 作用 3 感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁场的磁通量变化 4 感应电流的方向可能与b的方向平行 但一定与v的方向垂直 即时突破 常见的产生感应电流的三种情况 2014年新课标全国卷 在法拉第时代 下列验证 由磁产生电 设想的实验中 能观察到感应电流的是 a 将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路 然后观察电流表的变化b 在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈 然后观察电流表的变化c 将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接 往线圈中插入条形磁铁后 再到相邻房间去观察电流表的变化d 绕在同一铁环上的两个线圈 分别接电源和电流表 在给线圈通电或断电的瞬间 观察电流表的变化 例1 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 引起磁通量变化的原因有 闭合回路中的磁场变化 在磁场不变的条件下 闭合回路中的有效面积变化 闭合回路的面积 磁场均变化 选项a b c中的闭合回路的面积及回路中的磁场均不变 故选项a b c均错误 在选项d中线圈通电或断电的瞬间改变了电流的大小 使另一个闭合回路中的磁场发生变化 故有感应电流产生 选项d正确 答案 d 提分秘笈 现将电池组 滑动变阻器 带铁芯的线圈a 线圈b 电流计及开关按下图所示连接 下列说法中正确是 跟踪训练1 a 开关闭合后 线圈a插入或拔出线圈b都会引起电流计指针偏转b 线圈a插入线圈b中后 开关闭合和断开的瞬间电流计指针均不会偏转c 开关闭合后 滑动变阻器的滑片p匀速滑动 会使电流计指针静止在中央零刻度d 开关闭合后 只有滑动变阻器的滑片p加速滑动 电流计指针才能偏转 解析 开关闭合后 线圈a插入或拔出线圈b都会引起穿过线圈b的磁通量的变化 从而使电流计指针偏转 选项a正确 线圈a插入线圈b中后 开关闭合和断开的瞬间 线圈b的磁通量会发生变化 电流计指针会偏转 选项b错误 开关闭合后 滑动变阻器的滑片p无论匀速滑动还是加速滑动 都会导致线圈a的电流变化 使线圈b的磁通量变化 电流计指针都会发生偏转 选项c d错误 答案 a 楞次定律中 阻碍 的含义 例2 a 顺时针 向左b 逆时针 向右c 顺时针 向右d 逆时针 向左 答案 b 1 判断感应电流的方向 1 楞次定律 2 右手定则2 判断感应电流方向的 四步法 提分秘笈 2017届贵州遵义航天中学模拟 如图所示 在通电长直导线ab的一侧悬挂一可以自由摆动的闭合矩形金属线圈p ab在线圈平面内 当发现闭合线圈向右摆动时 a ab中的电流减小 用楞次定律判断得线圈中产生逆时针方向的电流b ab中的电流不变 用楞次定律判断得线圈中产生逆时针方向的电流c ab中的电流增大 用楞次定律判断得线圈中产生逆时针方向的电流d ab中的电流增大 用楞次定律判断得线圈中产生顺时针方向的电流 跟踪训练2 解析 根据安培定则可知导线框所在处的磁场方向垂直纸面向里 若直导线中的电流增大 穿过线框的磁通量增大 根据楞次定律得到 线框中感应电流方向为逆时针方向 根据左手定则可知导线框所受安培力指向线框内 由于靠近导线磁场强 则安培力较大 远离导线磁场弱 则安培力较小 因此线圈离开ab直导线 即向右摆动 反之产生顺时针方向的电流 向左摆动 故c正确 答案 c 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引起感应电流的原因 列表说明如下 如右图所示 粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈 当一竖直放置的通有恒定电流的螺线管沿线圈中线ab正上方水平快速通过时 若线圈始终不动 则关于线圈受到的支持力fn及在水平方向的运动趋势 下列说法中正确的是 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 运动趋势先向右后向左c fn先小于mg后大于mg 运动趋势先向左后向右d fn先大于mg后小于mg 运动趋势向右 例3 解析 通电螺线管从线圈正上方快速通过时 通过线圈的磁通量先增大后减小 当通过线圈磁通量增大时 为阻碍其增大 在竖直方向上线圈有向下运动的趋势 所以线圈受到的支持力大于其重力 在水平方向上线圈有向右运动的趋势 当通过线圈的磁通量减小时 为阻碍其减小 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 在水平方向上线圈有向右运动的趋势 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 d正确 答案 d 很多相同的绝缘铜圆环沿竖直方向叠放 形成一很长的竖直圆筒 一条形磁铁沿圆筒的中心轴竖直放置 其下端与圆筒上端开口平齐 让条形磁铁从静止开始下落 条形磁铁在圆筒中的运动速率 a 均匀增大b 先增大 后减小c 逐渐增大 趋于不变d 先增大 再减小 最后不变答案 c 跟踪训练3 多选 如右图所示匀强磁场垂直于软导线回路平面 由于磁场发生变化 回路变为圆形 则该磁场 a 逐渐增强 方向向外b 逐渐增强 方向向里c 逐渐减弱 方向向外d 逐渐减弱 方向向里解析 软导线回路变为圆形 线圈的面积变大 根据楞次定律可知 穿过回路平面向里或向外的磁感应强度在逐渐减弱 a b错误 c d正确 答案 cd 跟踪训练4 1 规律比较 2 相互联系 1 应用楞次定律 一般要用到安培定则 2 研究感应电流受到的安培力 一般先用右手定则确定电流方向 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 多选 如图所示 一个闭合三角形导线框abc位于竖直平面内 其下方 略靠前 固定一根与导线框平面平行的水平直导线 导线中通以图示方向的恒定电流 释放导线框 它由实线位置下落到虚线位置未发生转动 在此过程中 a 导线框中感应电流的方向依次为acba abca acbab 导线框的磁通量为零时 感应电流却不为零c 导线框所受安培力的合力方向依次为向上 向下 向上d 导线框所受安培力的合力为零 做自由落体运动 例4 解析 根据右手定则 通电直导线的磁场在上方向外 下方向里 离导线近的地方磁感应强度大 离导线远的地方磁感应强度小 线框从上向下靠近导线的过程 向外的磁感应强度增加 根据楞次定律 线框中产生顺时针方向的电流 穿越导线时 上方向外的磁场和下方向里的磁场叠加 先是向外的磁通量减小 之后变成向里的磁通量 并逐渐增大 直至最大 根据楞次定律 线框中产生逆时针方向的电流 向里的磁通量变成最大后 继续向下运动 向里的磁通量又逐渐减小 这时的电流方向又变成了顺时针 所以a正确 根据a中的分析 穿越导线时 上方向外的磁场和下方向里的磁场叠加 先是向外的磁通量减小 一直减小到0 之后变成向里的磁通量 并逐渐增大 这一过程是连续的 始终有感应电流存在 故b正确 根据楞次定律 感应电流始终阻碍线框相对磁场的运动 故受安培力的方向始终向上 不是0 c d都错误 答案 ab 多定则应用的区别多定则应用的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 右手定则 3 因电而受力 i b f安 左手定则 提分秘笈 多选 如图所示 在匀强磁场中 放有一与线圈d相连接的平行导轨 要使放在线圈d中的线圈a a d两线圈同心共面 各处受到沿半径方向指向圆心的力 金属棒mn的运动情况可能是 a 匀速向右b 加速向左c 加速向右d 减速向左 跟踪训练5 解析 若金属棒mn匀速向右运动 则线圈d与mn组成回路 产生恒定电流 穿过线圈a的磁通量不变 线圈a不受安培力作用 故选项a错误 若金属棒mn加速向左运动 则线圈d与mn组成回路中的电流不断增强 故穿过线圈a的磁通量不断增强 根据楞次定律 为阻碍磁通量的增强 线圈a有收缩的趋势 受到沿半径方向指向圆心的安培力 选项b正确 同理可得 当金属棒mn加速向右运动时 线圈a有收缩的趋势 受到沿半径方向指向圆心的安培力 选项c正确 当金属棒mn减速向左运动时 线圈a有扩张的趋势 受到沿半径方向背离圆心的安培力 选项d错误 答案 bc 多选 2017届安徽巢湖四校期末联考 如图所示 通电螺线管n置于闭合金属环m的轴线上 当n中的电流突然减小 则 a 环m有缩小的趋势b 环m有扩张的趋势c 螺线管n有缩短的趋势d 螺线管n有伸长的趋势 例1 解析 对通电螺线管 当通入的电流突然减小时 螺线管每匝间的相互吸引力也减少 所以匝间距增大 c项错误 d项正确 对金属环 穿过的磁通量也随之减少 由楞次定律知 只有减小面积才能阻碍磁通量的减少 金属环有缩小的趋势 a项正确 b项错误 答案 ad 错后感悟 误认为环m有扩张的趋势 错选b项 错选的根本原因是对环m中磁场的分布情况不清楚 环m中既有螺线管内部的磁场 也有螺丝管外部的磁场 且内外磁场方向相反 故环m面积越小 内外磁场的磁通量抵消得越少 故磁通量越大 多选 如图所示 闭合金属导线框放置在竖直向上的匀强磁场中 匀强磁场的磁感应强度随时间变化 下列说法正确的是 a 当磁感应强度增加时 线框中的感应电流可能减小b 当磁感应强度增加时 线框中的感应电流一定增大c 当磁感应强度减小时 线框中的感应电流一定增大d 当磁感应强度减小时 线框中的感应电流可能不变 解析 由法拉第电磁感应定律可知 感应电流的大小取决于磁通量的变化率 与磁感应强度的增与减无关 a d项正确 b c项错误 答案 ad 例2 错后感悟 误认为磁感应强度增加感应电流一定增大 磁感应强度减小感应电流一定减小 造成错选 感应电动势的大小取决于磁通量变化的快慢 即无论磁通量增大还是减小 只要磁通量变化得越快 感应电动势就越大 感应电流越大 闭合铜环与闭合金属框相接触放在匀强磁场中 如图所示 当铜环向右移动时 金属框不动 下列说法中正确的是 例3 a 铜环内没有感应电流产生 因为磁通量没有发生变化b