【志鸿优化设计】（江苏专用）高考物理 第九章电磁感应第一节电磁感应现象 楞次定律教学案.doc

第九章电磁感应考纲要求权威解读磁通量知道磁通量、磁通密度的概念电磁感应现象理解电磁感应现象及感应电流产生的条件感应电流的产生条件法拉第电磁感应定律理解法拉第电磁感应定律的内容，深刻理解两个公式en与eblvsin ，掌握求解感生、动生电动势的方法楞次定律理解楞次定律或右手定则的内涵，能判断感应电流及感应电动势的方向自感、互感理解自感现象，会分析通电自感、断电自感现象，了解电流互感器、电压互感器第一节电磁感应现象楞次定律一、磁通量1定义磁感应强度（b）与_磁场方向的面积（s）的乘积叫做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_。3磁通密度垂直穿过单位面积的_的条数，叫做磁通密度，即磁感应强度的大小b。二、电磁感应现象1产生感应电流的条件穿过闭合电路的_发生变化。2产生感应电动势的条件无论回路是否闭合，只要穿过线圈平面的_发生变化，线圈中就有感应电动势产生，产生感应电动势的那部分导体相当于_。3电磁感应现象的实质产生_，如果电路闭合，则有_；电路不闭合，则只有_而无感应电流。三、感应电流方向的判定1右手定则（1）内容：伸开_，使拇指与其余四指垂直，并且都与手掌在同一平面内，让磁感线从_进入，并使拇指指向_的方向，这时四指所指的方向就是_的方向。（2）适用范围：适用于判断闭合电路中的部分导体切割磁感线产生感应电流的情况。2楞次定律（1）内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要_引起感应电流的磁通量的变化。（2）适用情况：所有_现象。1关于感应电流，下列说法中正确的有（）a只要闭合电路内有磁通量，闭合电路中就有感应电流产生b穿过螺线管的磁通量发生变化时，螺线管内部就一定有感应电流产生c线框不闭合时，即使穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中也不会有感应电流d只要电路的一部分导体做切割磁感线运动，电路中就一定有感应电流2如图所示，ab是水平面上一个圆的直径，在过ab的竖直面内有一根通电直导线ef，且ef平行于ab，当ef竖直向上平移时，穿过圆面积的磁通量将（）a逐渐变大 b逐渐减小c始终为零 d不为零，但始终保持不变3如图是验证楞次定律实验的示意图，竖直放置的线圈固定不动，将磁铁从线圈上方插入或拔出，线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流。各图中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况，其中表示正确的是（）4易错辨析：请你判断下列表述正确与否，对不正确的，请予以更正。（1）在磁场中线圈面积越大，则穿过线圈的磁通量越大。（2）穿过线圈的磁通量越大，磁通量变化也越大。（3）某时刻穿过线圈的磁通量为零，则这时磁通量的变化率也一定为零。（4）感应电流的磁场总是与原磁场方向相反。（5）感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因。一、对磁通量的理解自主探究1磁感应强度为b的匀强磁场，方向水平向右 ，一面积为s的矩形线圈abcd如图所示放置。平面abcd与竖直方向成角，将abcd绕ab轴转180角，则穿过线圈平面的磁通量的变化为（）a0 b2bsc2bscos d2bssin 思考1：磁通量是标量还是矢量？如何区分一个物理量是标量还是矢量？思考2：磁通量、磁通量的变化、磁通量的变化率三者有何区别？归纳要点、三者的物理意义不同，大小也没有直接关系。这一点可与运动学中v、v、三者类比。很大，可能很小；很小，可能很大；0，可能不为零；若按正弦规律变化，最大时，0，反之，当为零时，最大。磁通量的变化率等于t图象上某点切线的斜率。二、电磁感应现象自主探究2试分析下列各种情形中，金属线框或线圈里能否产生感应电流？思考1：电路不闭合时，磁通量发生变化是否能产生电磁感应现象？思考2：引起磁通量变化的情况有哪些？归纳要点电磁感应现象能否发生的判断流程。（1）确定研究的闭合电路。（2）弄清楚回路内的磁场分布，并确定该回路的磁通量。（3）三、对楞次定律的理解自主探究3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，下列说法正确的是（）ap、q将互相靠拢bp、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思考1：楞次定律中“阻碍”的含义如何理解？思考2：楞次定律可推广表述为：感应电流的效果总是阻碍产生感应电流的原因。对于这句话如何具体理解？命题研究一、楞次定律的应用【题例1】（2012福州模拟）某实验小组用如图所示的实验装置来验证楞次定律，当条形磁铁自上而下穿过固定的线圈时，通过电流表的感应电流方向是（）aagbb先agb，后bgacbgad先bga，后agb思路点拨：先由楞次定律判断出回路中感应电流的磁场方向，然后再由安培定则判断感应电流的方向。解题要点：规律总结1应用楞次定律判断感应电流方向的步骤：（1）确定原磁场的方向；（2）明确回路中磁通量的变化情况；（3）应用楞次定律的“增反减同”，确定感应电流磁场的方向；（4）应用安培定则，确定感应电流的方向。2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。命题研究二、楞次定律、右手定则、左手定则、安培定则的综合应用【题例2】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在磁场力作用下向右运动，则pq所做的运动可能是（）a向右匀加速运动b向左匀加速运动c向右匀减速运动 d向左匀减速运动思路点拨：解题要点：规律总结“三个定则与一个定律”的规范应用1一般解题步骤（1）分析题干条件，找出闭合电路或切割磁感线的导体棒。（2）结合题中的已知条件和待求量的关系选择恰当的规律。（3）正确地利用所选择的规律进行分析和判断。2应注意的事项（1）“三个定则与一个定律”的比较基本现象应用的定则或定律运动电荷、电流产生磁场安培定则磁场对运动电荷、电流有作用力左手定则电磁感应部分导体做切割磁感线运动右手定则闭合回路磁通量变化楞次定律（2）应用区别关键是抓住因果关系因电而生磁（ib）安培定则；因动而生电（v、bi）右手定则；因电而受力（i、bf安）左手定则。1（2012山东德州月考）根据楞次定律知感应电流的磁场一定是（）a阻碍引起感应电流的磁通量b与引起感应电流的磁场反向c阻碍引起感应电流的磁通量的变化d与引起感应电流的磁场方向相同2如图所示，一个半球壳放在匀强磁场中，磁感线的方向与半球底面垂直，设半球壳表面积为s1，底面积为s2，半球面上的磁通密度为b1，底面处的磁通密度为b2，穿过它们的磁通量分别为1和2，则下列说法中正确的是（）a由于12，且s1s2，所以b1b2b由于b1b2，且s1s2，所以12c12，b1b2d因为半球面是一曲面，无法判断上述结论是否正确3如图所示，固定的水平长直导线中通有直流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4直导线ab放在如图所示的水平导体框架上，构成一个闭合回路。长直导线cd和框架处在同一个平面内，且cd和ab平行，当cd中通有电流时，发现ab向左滑动。关于cd中的电流下列说法正确的是（）a电流肯定在增大，不论电流是什么方向b电流肯定在减小，不论电流是什么方向c电流大小恒定，方向由c到dd电流大小恒定，方向由d到c参考答案基础梳理自测知识梳理一、1垂直2bs韦伯wb3磁感线二、1磁通量2磁通量电源3感应电动势感应电流感应电动势三、1（1）右手手心垂直导体运动感应电流2（1）阻碍（2）电磁感应基础自测1c解析：只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中就产生感应电流，选项a错误。选项b、d没有强调电路是否闭合，故错误。选项c正确。2c3cd4答案：（1）错误。在磁场中线圈面积越大，穿过线圈的磁通量不一定越大，因为在线圈中磁感应强度方向有相反的情况，如在线圈中心竖放一条形磁铁，这时线圈面积越大，磁通量反而越小。（2）错误。穿过线圈的磁通量很大，磁通量的变化可能很小。（3）错误。某时刻穿过线圈的磁通量为零，但磁通量的变化率不一定为零。（4）错误。感应电流的磁场总是阻碍原磁场的磁通量的变化，即增反减同，与原磁场方向可相同也可相反。（5）正确。核心理解深化【自主探究1】c提示：1磁通量虽有正负，但是标量。一个物理量是矢量还是标量，最根本的是看运算法则，遵从平行四边形定则的是矢量，遵从代数和运算法则的是标量，磁通量的运算遵从代数和法则，所以是标量。与此类似的还有功、电流、温度、重力势能、电势能等物理量都是标量。2磁通量磁通量变化磁通量变化率物理意义某时刻穿过磁场中某个面的磁感线条数穿过某个面的磁通量的变化量表述磁场中穿过某个面的磁通量变化快慢的物理量大小计算bs，s为与b垂直的面积，不垂直时，s为与b垂直方向上的投影21bssbbs注意当穿过某个面有方向相反的磁场，则不能直接用bs。应考虑相反方向的磁通量抵消以后所剩余的磁通量开始和转过180时平面都与磁场垂直，穿过平面的磁通量是不同的，一正一负，2bs而不是零既不表示磁通量的大小，也不表示变化的多少。在t图象中，用图线切线的斜率表示附注线圈绕垂直磁感线转动时，当线圈平面与磁感线平行时，0，最大；当线圈平面与磁感线垂直时，最大，为零【自主探究2】答案：b、c、d、e均能产生感应电流。提示：1当电路不闭合时，没有感应电流，但有感应电动势，只产生感应电动势的现象也可以称为电磁感应现象。2磁通量的变化21有多种形式，主要有：（1）s、不变，b改变，这时bssin （2）b、不变，s改变，这时sbsin （3）b、s不变，改变，这时bs（sin 2sin 1）【自主探究3】ad提示：12可按以下情况具体理解：（1）阻碍原磁通量的变化“增反减同”。（2）阻碍相对运动“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）“增反减同”。考向探究突破【题例1】d解析：（1）条形磁铁在穿入线圈的过程中，原磁场方向向下。（2）穿过线圈向下的磁通量增加。（3）由楞次定律可知：感应电流的磁场方向向上。（4）应用安培定则可判断：感应电流的方向为逆时针（俯视），即由bga。同理可以判断：条形磁铁穿出线圈的过程中，感应电流方向（俯视）为agb。【题例2】bc解析：设pq向右运动，用右手定则和安培定则判定可知穿过l1的磁感线方向向上。若pq向右加速，则穿过l1的磁通量增加，用楞次定律判定可知通过mn的感应电流方向是从n指向m，对mn用左手定则判定可知mn向左运动，故a选项不正确；若pq向右减速运动，则穿过l1的磁通量减小，用楞次定律判定可知通过mn的感应电流方向是从m指向n，用左手定则可知mn向右运动，故选项c正确；同理设pq向左运动，用上述类似的方法可判定选项b正确，而选项d错误。演练巩固提升1c解析：根据楞次定律的内容可知，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化，c正确，a错误；“阻碍”不同于