【创新设计】高考物理一轮复习 第9章第1讲 电磁感应现象 楞次定律(1).doc

第1讲电磁感应现象楞次定律磁通量(考纲要求 )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：匀强磁场；磁感线的方向与平面垂直，即bs.电磁感应现象(考纲要求 )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(1)条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化(2)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，而无感应电流判断正误，正确的划“”，错误的划“”(1)磁通量是标量，但有正、负之分()(2)磁通量与线圈的匝数无关()(3)闭合电路内只要有磁通量，就有感应电流产生()(4)电路的磁通量变化，电路中就一定有感应电流()答案(1)(2)(3)(4)楞次定律(考纲要求 )判断正误，正确的划“”，错误的划“”(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)穿过不闭合回路的磁通量变化时，也会产生“阻碍”作用()(4)感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化()答案(1)(2)(3)(4)基 础 自 测图9111(单选)如图911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，但始终保持不变解析穿过圆面积的磁通量是由通电直导线ef产生的，因为通电直导线位于圆的正上方，所以向下穿过圆面积的磁感线条数与向上穿过该面积的条数相等，即磁通量为零，而且竖直方向的平移也不会影响磁通量的变化故c正确答案c2(单选)(2013宁波市期末)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图9123(单选)如图912所示，绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和电键组成闭合回路，在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环a，下列各种情况中铜环a中没有感应电流的是()a线圈中通以恒定的电流b通电时，使滑动变阻器的滑片p匀速移动c通电时，使滑动变阻器的滑片p加速移动d将电键突然断开的瞬间解析当线圈中通恒定电流时，产生的磁场为稳恒磁场，通过铜环a的磁通量不发生变化，不会产生感应电流答案a图9134(单选)如图913所示，接有理想电压表的三角形导线框abc，在匀强磁场中向右运动，问：框中有无感应电流？a、b两点间有无电势差？电压表有无读数(示数不为零称有读数)()a无、无、无b无、有、有c无、有、无d有、有、有解析应注意到产生感应电动势及感应电流的条件，同时还应了解电压表的工作原理由于穿过三角形导线框的磁通量不变，所以框中没有感应电流产生；由于ab边和bc边均做切割磁感线的运动，所以均将产生b端为正极的感应电动势，a、b两点间有电势差；由于没有电流流过电压表，所以其表头指针将不发生偏转，即电压表无读数(示数为零)综上所述：应选c.答案c图9145(单选)某实验小组用如图914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，通过电流计的感应电流方向是()aagbb先agb，后bgacbgad先bga，后agb解析确定原磁场的方向：条形磁铁在穿入线圈的过程中，磁场方向向下明确回路中磁通量的变化情况：线圈中向下的磁通量增加由楞次定律的“增反减同”可知：线圈中感应电流产生的磁场方向向上应用安培定则可以判断感应电流的方向为逆时针(俯视)即：bga.同理可以判断：条形磁铁穿出线圈的过程中，向下的磁通量减小，由楞次定律可得线圈中将产生顺时针方向的感应电流(俯视)，电流从agb.答案d热点一电磁感应现象的判断1判断电磁感应现象是否发生的一般流程2磁通量发生变化的三种常见情况(1)磁场强弱不变，回路面积改变；(2)回路面积不变，磁场强弱改变；(3)回路面积和磁场强弱均不变，但二者的相对位置发生改变【典例1】 图915如图915所示，通有恒定电流的导线mn与闭合金属框共面，第一次将金属框由平移到，第二次将金属框绕cd边翻转到，设先后两次通过金属框的磁通量变化量大小分别为1和2，则()a12，两次运动中线框中均有沿adcba方向电流出现b12，两次运动中线框中均有沿abcda方向电流出现c12，两次运动中线框中均有沿adcba方向电流出现d12，两次运动中线框中均有沿abcda方向电流出现解析设金属框在位置的磁通量为，金属框在位置的磁通量为，由题可知：1|，2|，所以金属框的磁通量变化量大小12，由安培定则知两次磁通量均向里减小，所以由楞次定律知两次运动中线框中均出现沿adcba方向的电流，c对答案c反思总结加深对磁通量概念的理解，走出误区(1)磁通量是一个双向标量，考虑通过某个面内的磁通量时，应取磁通量的代数和(2)利用bs求磁通量时，s应为某平面在垂直于磁感线方向上的投影面积【跟踪短训】图9161如图916所示，一个u形金属导轨水平放置，其上放有一个金属导体棒ab，有一个磁感应强度为b的匀强磁场斜向上穿过轨道平面，且与竖直方向的夹角为.在下列各过程中，一定能在轨道回路里产生感应电流的是()aab向右运动，同时使减小b使磁感应强度b减小，角同时也减小cab向左运动，同时增大磁感应强度bdab向右运动，同时增大磁感应强度b和角(0mg，t2mgbt1mg，t2mg，t2mgdt1mg解析环从位置释放下落，环经过磁铁上端和下端附近时，环中磁通量都变化，都产生感应电流，由楞次定律可知，磁铁阻碍环下落，磁铁对圆环有向上的作用力根据牛顿第三定律，圆环对磁铁有向下的作用力，所以t1mg，t2mg，选项a正确答案a图91208(单选)如图9120所示，圆形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成闭合回路若将滑动变阻器的滑片p向下滑动，下列表述正确的是()a线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流b穿过线圈a的磁通量变小c线圈a有扩张的趋势d线圈a对水平桌面的压力fn将增大解析通过螺线管b的电流沿顺时针方向(俯视)，根据右手螺旋定则判断出螺线管b所产生的磁场方向竖直向下，滑片p向下滑动，接入电路的电阻减小，电流增大，所产生的磁场的磁感应强度增强，根据楞次定律，线圈a中所产生的感应电流产生的感应磁场方向竖直向上，再由右手螺旋定则可得线圈a中的电流沿逆时针方向(俯视)，a选项错误；由于螺线管b中的电流增大，所产生的磁感应强度增强，线圈a中的磁通量应变大，b选项错误；根据楞次定律，线圈a将阻碍磁通量的增大，因此，线圈a缩小，线圈a对水平桌面的压力增大，c选项错误，d选项正确答案d图91219(2013海南卷，10)(多选)如图9121所示，在水平光滑桌面上，两相同的矩形刚性小线圈分别叠放在固定的绝缘矩形金属框的左右两边上，且每个小线圈都各有一半面积在金属框内，在金属框接通逆时针方向电流的瞬间()a两小线圈会有相互靠拢的趋势b两小线圈会有相互远离的趋势c两小线圈中感应电流都沿顺时针方向d左边小线圈中感应电流沿顺时针方向，右边小线圈中感应电流沿逆时针方向解析在金属框接通逆时针方向电流的瞬间，在左右两个矩形刚性小线圈中产生垂直于线圈向上的磁通量，根据楞次定律可得在两个小线圈中均产生沿顺时针方向的感应电流，c项正确，d项错；为阻碍磁通量的增加，两小线圈会有相互远离的趋势，b项正确，a项错答案bc图912210(多选)如图9122是某电磁冲击钻的原理图，若突然发现钻头m向右运动，则可能是()a开关s闭合瞬间b开关s由闭合到断开的瞬间c开关s已经是闭合的，滑动变阻器滑片p向左迅速滑动d开关s已经是闭合的，滑动变阻器滑片p向右迅速滑动解析当开关s闭合时，左线圈上有了电流，产生磁场，而对于右线圈来说，磁通量增加，由楞次定律可知，为了阻碍磁通量的增加，钻头m向右运动远离左边线圈，故a正确；当开关s由闭合到断开的瞬间，穿过右线圈的磁通量要减少，为了阻碍磁通量的减少，钻头m要向左运动靠近左边的线圈，故b错误；开关s闭合时，当滑动变阻器滑片p向左迅速滑动时，回路的电阻减小，回路的电流增大，产生的磁场增强，穿过右线圈的磁通量增大，为了阻碍磁通量的增加，钻头m向右运动远离左边线圈，故c正确；当滑动变阻器的滑片p向右迅速滑动时，回路的电阻增大，回路的电流减小，产生的磁场减弱，穿过右线圈的磁通量减少，为了阻碍磁通量的减少，钻头m向左运动靠近左边线圈，故d错误答案acb深化训练提高能力技巧11(多选)如图9123所示，在匀强磁场中放有平行金属导轨，它与大线圈m相连接，要使小导线圈n获得顺时针方向的感应电流，则放在金属导轨上的金属棒ab的运动情况是(两线圈共面放置)()图9123a向右匀速运动b向左加速运动c向右减速运动d向右加速运动解析欲使n产生顺时针方向的感应电流，感应电流的磁场方向垂直纸面向里，由楞次定律可知有两种情况：一是m中有沿顺时针方向逐渐减小的电流，使其在n中的磁场方向向里，且磁通量在减小；二是m中有逆时针方向逐渐增大的电流，使其在n中的磁场方向向外，且磁通量在增大因此对前者应使ab减速向右运动；对于后者，则应使ab加速向左运动答案bc图912412(2013宝鸡三检)(单选)两块水平放置的金属板，板间距离为d，用导线将两块金属板与一线圈连接，线圈中存在方向竖直向上、大小变化的磁场，如图9124所示两板间有一带正电的油滴恰好静止，则磁场的磁感应强度b随时间变化的图象是()解析带正电的油滴静止，即所受重力与电场力平衡，两板间为匀强电场，因此线圈中产生的感应电动势为恒定值，由法拉第电磁感应定律可知，通过线圈的磁通量一定是均匀变化的，ad两项错；油滴带正电，故下极板电势高于上极板电势，感应电流产生磁场与原磁场方向相同，由楞次定律可知，通过线圈的磁通量均匀减小，故c项正确，b项错答案c图912513(单选)如图9125所示，金属棒ab置于水平放置的u形光滑导轨上，在ef右侧存在有界匀强磁场b，磁场方向垂直导轨平面向下，在ef左侧的无磁场区域cdef内有一半径很小的金属圆环l，圆环与导轨在同一平面内当金属棒ab在水平恒力f作用下从磁场左边界ef处由静止开始向右运动后，下列有关圆环的说法正确的是()a圆环内产生变大的感应电流，圆环有收缩的趋势b圆环内产生变大的感应电流，圆环有扩张的趋势c圆环内产生变小的感应电流，圆环有收缩的趋势d圆环内产生变小的感应电流，圆环有扩张的趋势解析根据右手定则，当金属棒ab在恒力f的作用下向右运动时，abdc回路中会产生逆时针方向的感应电流，则在圆环处产生垂直于纸面向外的磁场，随着金属棒向右加速运动，abdc回路中的感应电流逐渐增大，穿过圆环的磁通量也逐渐增大，依据楞次定律可知，圆环将有收缩的趋势以阻碍圆环磁通量的增大；abdc回路中的感应电流i，感应电流的变化率，又由于金属棒向右运动的加速度a减小，所以感应电流的变化率减小，圆环内磁通量的变化率减小，所以在圆环中产生的感应电流不断减小，选项c正确答案c14(多选)某同学将一条形磁铁放在水平转盘上，如图9126甲所示，磁铁可随转盘转动，另将一磁感应强度传感器固定在转盘旁边当转盘(及磁铁)转动时，引起磁感应强度测量值周期性地变化，该变化的周期与转盘转动周期一致经过操作，该同学在计算机上得到了如图乙所示的图象该同学猜测磁感应强度传感器内有一线圈，当测得磁感应强度最大时就是穿过线圈的磁通量最大时按照这种猜测()图9126a在t0.1 s时刻，线圈内产生的感应电流的方向发生了变化b在t0.15 s时刻，线圈内产生的感应电流的方向发生了变化c在t0.1 s时刻，线圈内产生的感应电流的大小达到了最大值d在t0.15 s时刻，线圈内产生的感应电流的大小达到了最大值解析图乙中斜率既能反映线圈内产生的感应电流的方向变化，又能反映感应电流的大小变化t0.1 s时刻，图线斜率最大，意味着磁通量的变化率最大，感应电动势最大，线圈内产生的感应电流的大小达到了最大值，t0.1 s时刻前后的图线斜率一正一负，说明产生的感应电流的方向发生了变化，所以a、c正确；同理可知t0.15 s时刻，图线斜率不是最大值，且该时刻前后图线斜率全为负值，说明线圈内产生的感应电流的方向没有变化，而且大小并未达到最大值，选项b、d错误答案ac第2讲法拉第电磁感应定律自感涡流法拉第电磁感应定律(考纲要求 )1.感应电动势(1)概念：在电磁感应现象中产生的电动势(2)产生条件：穿过回路的磁通量发生改变，与电路是否闭合无关(3)方向判断：感应电动势的方向用楞次定律或右手定则判断2法拉第电磁感应定律(1)内容：感应电动势的大小跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比(2)公式：en，其中n为线圈匝数(3)感应电流与感应电动势的关系：遵守闭合电路欧姆定律，即i.3导体切割磁感线时的感应电动势(1)导体垂直切割磁感线时，感应电动势可用eblv求出，式中l为导体切割磁感线的有效长度(2)导体棒在磁场中转动时，导体棒以端点为轴，在匀强磁场中垂直于磁感线方向匀速转动产生感应电动势eblbl2(平均速度等于中点位置的线速度l)判断正误，正确的划“”，错误的划“”(1)线圈中磁通量越大，产生的感应电动势越大()(2)线圈中磁通量变化越大，产生的感应电动势越大()(3)线圈中磁通量变化越快，产生的感应电动势越大()(4)线圈匝数n越多，磁通量越大，产生的感应电动势也越大()答案(1)(2)(3)(4)自感、涡流(考纲要求 )1.自感现象(1)概念：由于导体本身的电流变化而产生的电磁感应现象称为自感(2)自感电动势定义：在自感现象中产生的感应电动势叫做自感电动势表达式：el.(3)自感系数l相关因素：与线圈的大小、形状、匝数以及是否有铁芯有关单位：亨利(h)，1 mh103 h,1 h106 h.2涡流：当线圈中的电流发生变化时，在它附近的任何导体中都会产生感应电流，这种电流像水的漩涡所以叫涡流判断正误，正确的划“”，错误的划“”(1)线圈中的电流越大，自感系数也越大()(2)对于同一线圈，当电流变化越快时，线圈中的自感电动势越大()(3)自感电动势阻碍电流的变化，但不能阻止电流的变化()答案(1)(2)(3)基 础 自 测1(单选)将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，关于线圈中产生的感应电动势和感应电流，下列表述正确的是()a感应电动势的大小与线圈的匝数无关b穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大c穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大d感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同解析由法拉第电磁感应定律en知，感应电动势的大小与线圈匝数有关，a错感应电动势正比于，与磁通量的大小无直接关系，b错误、c正确根据楞次定律知，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化，即“增反减同”，d错误答案c2(单选)机场的安检门可以利用涡流探测人身上携带的金属物品，安检门中接有线圈，线圈中通以交变电流关于其工作原理，以下说法正确的是()a人身上携带的金属物品会被地磁场磁化，在线圈中产生感应电流b人体在线圈交变电流产生的磁场中运动，产生感应电动势并在金属物品中产生感应电流c线圈产生的交变磁场不会在金属物品中产生交变的感应电流d金属物品中感应电流产生的交变磁场会在线圈中产生感应电流解析一般金属物品不一定能被磁化，且地磁场很弱，即使金属物品被磁化磁性也很弱，同时，作为导体的人体电阻很大，且一般不会与金属物品构成回路，故a、b错误；安检门利用涡流探测金属物品的工作原理是：线圈中交变电流产生交变磁场，使金属物品中产生涡流，故c错误；该涡流产生的磁场又会在线圈中产生感应电流，而线圈中交变电流的变化可以被检测，故d正确答案d图9213(多选)在如图921所示的电路中，a1和a2是两个相同的灯泡，线圈l的自感系数足够大，电阻可以忽略不计下列说法中正确的是()a合上开关s时，a2先亮，a1后亮，最后一样亮b断开开关s时，a1和a2都要过一会儿才熄灭c断开开关s时，a2闪亮一下再熄灭d断开开关s时，流过a2的电流方向向右解析合上开关s时，线圈l中产生的自感电动势阻碍电流增大，并且阻碍作用逐渐变小直至为零，故a2先亮，a1后亮，最后一样亮选项a正确断开开关s时，线圈l中产生的自感电动势阻碍电流减小，因电路稳定时通过a1和a2的电流大小相等，故断开开关s时，a1和a2都逐渐熄灭，流过a2的电流方向向左选项b正确，c、d错误答案ab4(单选)有一个匀强磁场边界是ef，在ef右侧无磁场，左侧是匀强磁场区域，如图922甲所示现有一个闭合的金属线框以恒定速度从ef右侧水平进入匀强磁场区域线框中的电流随时间变化的it图象如图乙所示，则可能的线框是下列四个选项中的()解析由图乙可知，电流先是均匀增加，后均匀减小，又il，所以金属线框切割磁感