高考物理一轮复习 第9章 电磁感应 基础课时24 电磁感应现象 楞次定律课件.ppt

高考导航 基础课时24电磁感应现象楞次定律 知识梳理 知识点一 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 的面积s与b的乘积 2 公式 3 单位 1wb 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b s 5 磁通量的意义磁通量可以理解为穿过某一面积的磁感线的条数 bs 垂直 1t m2 知识点二 电磁感应现象感应电流的产生条件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 感应电流的产生条件 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 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 如果回路闭合 则产生 如果回路不闭合 那么只有 而无 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 感应电流 知识点三 楞次定律 切割 运动方向 磁通量 阻碍 思考 如图1所示 矩形闭合线圈abcd竖直放置 oo 是它的对称轴 通电直导线ab与oo 平行 且ab oo 所在平面与线圈平面垂直 ab中通有如图所示的电流i 请回答 图1 1 穿过线圈abcd中的磁通量为多少 2 ab中电流i逐渐增大 线圈abcd中有感应电流吗 3 要使线圈abcd中产生感应电流 可行的做法有哪些 至少答出两种方法 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 诊断自测 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 2 多选 如图2所示 在条形磁铁的中央位置的正上方水平固定一铜质圆环 以下判断中正确的是 图2a 释放圆环 环下落时产生感应电流b 释放圆环 环下落时无感应电流c 释放圆环 环下落时环的机械能守恒d 释放圆环 环下落时环的机械能不守恒答案bc 3 如图3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 图3 答案a 4 如图4所示 一圆形金属线圈放置在水平桌面上 匀强磁场垂直桌面竖直向下 过线圈上a点做切线oo oo 与线圈在同一平面上 在线圈以oo 为轴翻转180 的过程中 线圈中电流流向 图4a 始终由a b c ab 始终由a c b ac 先由a c b a再由a b c ad 先由a b c a再由a c b a 解析在线圈以oo 为轴翻转0 90 的过程中 穿过线圈正面向里的磁通量逐渐减小 则感应电流产生的磁场垂直桌面下 由右手螺旋定则可知感应电流方向为a b c a 线圈以oo 为轴翻转90 180 的过程中 穿过线圈反面向里的磁通量逐渐增加 则感应电流产生的磁场垂直桌面向上 由右手螺旋定则可知感应电流方向仍然为a b c a a正确 答案a 考点一电磁感应现象的判断常见的产生感应电流的三种情况 例1 2014 新课标全国卷 14 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 解析产生感应电流的条件是 穿过闭合回路中的磁通量发生变化 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 方法提炼电磁感应现象能否发生的判断流程 1 确定研究的闭合回路 2 弄清楚回路内的磁场分布 并确定其磁通量 变式训练 1 现将电池组 滑动变阻器 带铁芯的线圈a 线圈b 电流计及开关按如图5所示连接 下列说法中正确的是 图5 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 考点二楞次定律的理解及应用楞次定律中 阻碍 的含义 图6 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 方法提炼1 判断感应电流的方法 1 楞次定律 2 右手定则2 判断感应电流方向的 四步法 变式训练 2 2014 海南单科 1 如图7 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 图7a 总是顺时针b 总是逆时针c 先顺时针后逆时针d 先逆时针后顺时针 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 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c 考点三楞次定律推论的应用楞次定律中 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 例3 如图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 图8 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 变式训练 3 来拒去留 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 解析竖直圆筒相当于闭合电路 磁铁穿过闭合电路 产生感应电流 根据楞次定律 来拒去留 的规律 磁铁受到向上的阻碍磁铁运动的安培力 开始时磁铁的速度小 产生的感应电流也小 安培力也小 磁铁加速运动 随着速度的增大 产生的感应电流增大 安培力也增大 直到安培力等于重力 磁铁匀速运动 选项c正确 答案c 4 增缩减扩 多选 如图9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 图9 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 考点四 三个定则 一个定律 的综合应用 例4 多选 如图10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 mn的左边有一闭合电路 当pq在外力的作用下运动时 mn向右运动 则pq所做的运动可能是 图10a 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 答案bc 变式训练 5 多选 如图11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 图11a 匀速向右b 加速向左c 加速向右d 减速向左 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 所以本题选b c 答案bc 1 多选 如图12所示 一个矩形线框从匀强磁场的上方自由落下 进入匀强磁场中 然后再从磁场中穿出 已知匀强磁场区域的宽度l大于线框的高度h 下列说法正确的是 图12 a 线框只在进入和穿出磁场的过程中 才有感应电流产生b 线框从进入到穿出磁场的整个过程中 都有感应电流产生c 线框在进入和穿出磁场的过程中 都是机械能转化成电能d 整个线框都在磁场中运动时 机械能转化成电能答案ac 2 如图13甲所示 在同一平面内有两个相互绝缘的金属圆环a b 圆环a平分圆环b为面积相等的两部分 当圆环a中的电流如图乙所示变化时 甲图中a环所示的电流方向为正 下列说法正确的是 图13 a b中始终没有感应电流b b中有顺时针方向的感应电流c b中有逆时针方向的感应电流d b中先有顺时针方向的感应电流 后有逆时针方向的感应电流解析由于圆环a中的电流发生了变化 故圆环b中一定有感应电流产生 由楞次定律判定b中有顺时针方向的感应电流 故选项b正确 答案b 3 多选 如图14所示的电路中 若放在水平光滑金属导轨上的ab棒突然向右移动 这可能发生在 图14 a 闭合开关s的瞬间b 断开开关s的瞬间c 闭合开关s后 减小滑动变阻器r的阻值时d 闭合开关s后 增大滑动变阻器r的阻值时 解析本题中线圈l1和l2绕在同一个铁芯上 因此穿过二者的磁通量始终相等 只要l1中的电流发生变化 穿过l2的磁通量就随之发生变化 l2中就有感应电流产生 ab棒就受安培力的作用发生移动 显然 对ab棒来说 因电而动 故可由左手定则确定其中的电流方向 由左手定则判定ab中的电流方向为a b 再由安培定则可判断出l2中的感应电流产生的磁场方向与l1产生的磁场方向相反 说明原磁场l1产生的磁场磁通量是增加的 即l1中的电流在增大 故相应的情况应是闭合开关s的瞬间或闭合开关s后减小滑动变阻器r的阻值时 故选项a c两项正确 答案ac 4 多选 2016 广东佛山模拟 两根相互平行的金属导轨水平放置于如图15所示的匀强磁场中 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 图15 a 导体棒cd内有电流通过 方向是d cb 导体棒cd内有电流通过 方向是c dc 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