南方新高考高考物理一轮总复习 专题九 第1讲 电磁感应现象 楞次定律课件 新人教版.ppt

专题九电磁感应 第1讲电磁感应现象楞次定律 一 电磁感应现象 1 磁通量 乘积 磁感线条数 bscos 1 定义 在匀强磁场中 磁感应强度b与垂直于磁场方向的面积s的 叫做穿过这个平面的磁通量 简称磁通 2 意义 穿过某一面积的 的多少 3 定义式 式中scos 为面积s在垂直于磁场方向的平面上投影的大小 是s所在平面的法线方 向与磁场方向的夹角 4 磁通量是 有正负 其正负表示与规定的正方向是相同还是相反 若磁感线沿相反方向穿过同一平面 且正向磁感线条数为 1 反向磁感线条数为 2 则总磁通量 1 2 5 单位 韦伯 符号是wb 1wb 1t m2 2 电磁感应 感应电流 磁通量 1 定义 只要穿过闭合回路的 发生变化 闭合回路中就有电流产生 这种利用磁场产生电流的现象叫做 产生的电流叫做 2 条件 闭合回路中的 发生变化 标量 磁通量 电磁感应 基础检测 1 2014年新课标卷 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 观察电流表的变化答案 d 二 楞次定律和右手定则 1 楞次定律 感应电流 垂直 掌心 1 内容 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 的磁通量的变化 2 适用情况 所有电磁感应现象 2 右手定则 导线运动 感应电流 1 内容 伸开右手 让大拇指与四指 并与手掌在同一平面内 让磁感线垂直穿过 大拇指指向 的方向 其余四指所指方向即为 的方向 2 适用情况 导线切割磁感线产生感应电动势 基础检测 2 2015年四川自贡一诊 如图9 1 1甲所示 长直导线与闭合金属线框位于同一平面内 长直导线中的电流i随时间t的变 t时间内 线框中感应电流的方向与所受安培力情况是 图9 1 1 a 感应电流方向为顺时针 线框受安培力的合力方向向左b 感应电流方向为顺时针 线框受安培力的合力方向向右c 感应电流方向为逆时针 线框受安培力的合力方向向右d 感应电流方向为逆时针 线框受安培力的合力方向向左答案 b 考点1 对磁通量的理解与计算 重点归纳1 bs只适用于磁感应强度b与面积s垂直的情况 2 多匝线圈内磁通量的大小与线圈匝数无关 3 总磁通量求法先规定某个方向的磁通量为正 反方向的磁通量为负 然后求该平面内各个方向的磁通量的代数和 考点练透 1 2015年内蒙古包头期中 如图9 1 2所示 通电螺线管水平固定 oo 为其轴线 a b c三点在该轴线上 在这三点处各放一个完全相同的小圆环 且各圆环平面垂直于oo 轴 则关于这三点的磁感应强度ba bb bc的大小关系及穿过三个小圆环的 磁通量 a b c的大小关系 下列判断正确的是 图9 1 2 a ba bb bc a b cb ba bb bc abb bc a b cd ba bb bc a b c 答案 c 解析 靠近螺线管的地方磁场强 由图知 a b c三点的磁感应强度ba bb bc的大小关系为ba bb bc 三个小圆环的面积相同 根据磁通量的定义可知 a b c 所以abd错误 c正确 2 多选 如图9 1 3所示 a为通电线圈 电流方向如图所示 b c为与a在同一平面内的两同心圆 b c分别为通过两圆面的磁通量的大小 下述判断中正 确的是 a 穿过两圆面的磁通量垂直纸面向外b 穿过两圆面的磁通量垂直纸面向里 图9 1 3 c b cd b c答案 ac 考点2 楞次定律 感应电流方向的判定 重点归纳1 楞次定律中 阻碍 的含义 阻碍原磁通量的变化 增反减同 阻碍相对运动 来拒去留 使线圈面积有扩大或缩小的趋势 增缩减扩 阻碍原电流的变化 自感现象 增反减同 2 感应电流方向的判断 利用楞次定律或右手定则 它们 的特点如下 3 楞次定律的使用步骤 1 确定原磁场的方向及磁通量的变化情况 2 根据楞次定律确定感应电流的磁场的方向 3 用安培定则来确定感应电流 感应电动势 的方向 典例剖析例1 如图9 1 4所示 一个闭合的轻质圆环穿在一根光滑的水平绝缘杆上 当条形磁铁的n极自右往左向圆环中插去时 圆环将如何运动 图9 1 4 a 向左运动c 先向左 再向右 b 向右运动d 先向右 再向左 思维点拨 对电磁感应中的相对运动问题 楞次定律的 阻碍 的本质是阻碍相对运动 即 来拒去留 由此可以大大简化问题的分析过程 另外 圆环向左运动的速度一定比磁铁的运动速度小 虽有阻碍 但磁通量仍然在增加 解析 方法一 根据楞次定律的最原始表述 原磁场穿过 圆环的磁感线方向向左 磁铁向左运动 穿过圆环的磁通量增加 所以感应电流的磁场方向与原磁场方向相反 根据右手螺旋定则 感应电流的方向在圆环前半圈向下 此环形电流的磁场与条形磁铁相互排斥 所以圆环向左运动 方法二 根据相对运动中的楞次定律 原磁场与圆环之间 有相对运动时 感应电流的磁场要阻碍这种相对运动 结果相互间形成的是排斥力 所以当原磁场相对圆环向左运动时 圆环在排斥力的作用下 必定要向左运动 答案 a备考策略 如果问题不涉及感应电流的方向 则用楞次定律的推广含义进行研究 可以使分析问题的过程简化 如果问题涉及感应电流的方向 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的方向 若是回路中的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 考点练透 3 多选 2014年山东卷 如图9 1 5所示 一端接有定值电阻的平行金属轨道固定在水平面内 通有恒定电流的长直绝缘导线垂直并紧靠轨道固定 导体棒与轨道垂直且接触良好 在向右匀速通过m n两区域的过程中 导体棒所受安培力分别用fm fn表 示 不计轨道电阻 以下叙述正确的是 图9 1 5 b fn向左d fn逐渐减小 a fm向右c fm逐渐增大答案 bcd 4 多选 2014年海南卷改编 如图9 1 6所示 在一水平固定的闭合导体圆环上方 有一条形磁铁 n极朝上 s极朝下 由静止开始下落 磁铁从圆环中穿过且不与圆环接触 关于圆环 中感应电流的方向 从上向下看 下列说法正确的是 a 圆环先后有收缩 扩张的趋势b 圆环先后有扩张 收缩的趋势c 先顺时针后逆时针d 先逆时针后顺时针图9 1 6 解析 由条形磁铁的磁场分布可知 磁铁下落的过程 闭合圆环中的磁通量始终向上 并且先增加后减少 由楞次定律可判断出 圆环先后有收缩 扩张的趋势 a正确 从上向下看时 闭合圆环中的感应电流方向先顺时针后逆时针 c正确 答案 ac 考点3 右手定则 左手定则和安培定则 重点归纳1 三个定则的区别 2 相互联系 1 电流可以产生磁场 当电流的磁场发生变化时 也会 发生电磁感应现象 2 感应电流在原磁场中也要受安培力 这是确定感应电流 阻碍 相对运动 的依据 3 有些综合问题中 有时要同时应用三个定则 典例剖析例2 多选 如图9 1 7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在外力作用下运动时 mn在磁场力作用下向右运动 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 思维点拨 此题可用倒推法 即假设选项的条件 然后得出现象 看它是否与题中描述的现象相同 若相同 则正确 若不同 则不对 也可通过判断l1的感生磁场方向 向上 进而判断要产生这样的感生磁场 l2的磁场应如何变化 向上减小或向下增加 即增反减同 由此可确定l2中的电流方向和大小变化情况 进而确定pq的运动情况 解析 由右手定则 若pq向右加速运动 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 故a错误 若pq向左加速运动 情况正好和a相反 故b正确 若pq向右减速运动 由右手定则 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 故c正确 若pq向左减速运动 情况恰好和c相反 故d错误 答案 bc 备考策略 三个定则容易相混 特别是左 右手易错 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安 右手定则 3 因电而受力 i b f安 左手定则 考点练透 5 2014年大纲卷 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 6 如图9 1 8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判断正确的是 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 运动趋势向左 图9 1 8 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 运动趋势向右答案 d 易错点 忽略磁通量的正负号导致错误 例3 如图9 1 9所示 通有恒定电流的导线与闭合金属框abcd共面 第一次将金属框由位置 平移到位置 第二次将金属框由位置 绕cd边翻转到位置 设先后两次通过金属框的磁通量 图9 1 9 变化分别为 1和 2 则 a 1 2b 1 2c 1 2d 1 2 答案 a 正解分析 设线框在位置 时的磁通量分别为 1 2 直线电流产生的磁场在 处比在 处要强 1 2 将线框从位置 平移到位置 磁感线是从线框的同一面穿过的 所以 1 2 1 1 2 将线框从位置 绕cd边翻转到位置 磁感线分别从线框的正反两面穿过 所以 2 2 1 1 2 故选a 指点迷津 磁通量 bscos 公式中 是线圈所在平面的法线与磁感线方向的夹角 若 90 时 为正 若 90 时 为负 所以磁通量 有正负之分 磁通量的正负符号既不表示大小关系 也不表示方向