高考物理一轮复习 第十章 电磁感应 第1讲 电磁感应现象 楞次定律课件.ppt

课标版物理 第1讲电磁感应现象楞次定律 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 垂直 bs 1t m2 a b c bl2d nbl2答案a正方形线圈中有磁感线穿过且与磁感线垂直的面积才是有效面积 则 b l a正确 自测1如图所示 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 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 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 则只有 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 自测2 辨析题 1 闭合电路内只要有磁通量 就有感应电流产生 2 穿过电路的磁通量发生变化 电路中不一定有感应电流产生 3 当导体做切割磁感线运动时 导体中一定产生感应电流 答案 1 2 3 三 楞次定律1 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是要 引起感应电流的 的变化 2 适用范围 适用于一切回路 变化的情况 2 右手定则 1 使用方法 阻碍 磁通量 磁通量 a 让磁感线穿入 b 使大拇指指向 的方向 c 则其余四指指向 的方向 2 适用范围 适用于 切割磁感线的情况 自测3 辨析题 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 电路不闭合 穿过电路的磁通量变化时 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的变化 右手手心 导体运动 感应电流 部分导体 答案 1 2 3 考点一电磁感应现象的判断1 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 2 判断电磁感应现象的流程 1 确定研究的回路 2 弄清楚回路内的磁场分布 并确定该回路的磁通量 3 典例1 2014课标 14 6分 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将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路 因线圈中的磁通量没有变化 故不能观察到感应电流 选项a不符合题意 在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈时 如果通电线圈通以恒定电流 产生不变的磁场 则在另一线圈中不会产生感应电流 选项b不符合题意 在线圈中插入条形磁铁后 再到相邻房间去观察电流表时 磁通量已不再变化 因此也不能观察到感应电流 选项c不符合题意 绕在同一铁环上的两个线圈 在给一个线圈通电或断电的瞬间 线圈产生的磁场变化 使穿过另一线圈的磁通量变化 因此 能观察到感应电流 选项d符合题意 1 1如图 一个金属圆环水平放置在竖直向上的匀强磁场中 能使圆环中产生感应电流的做法是 a 使匀强磁场均匀减少b 保持圆环水平并在磁场中上下移动c 保持圆环水平并在磁场中左右移动d 保持圆环水平并使圆环绕过圆心的竖直轴转动答案a使匀强磁场均匀减少 穿过圆环的磁通量减少 产生感应电流 a正确 保持圆环水平并在磁场中上下移动时 穿过圆环的磁通量不变 不产生感应电流 b错误 保持圆环水平并在磁场中左右移动 穿过圆环的磁通量不变 不产生感应电流 c错误 保持圆环水平并使圆环绕过圆心的竖直轴转动 穿过圆环的磁通量不变 不产生感应电流 d错误 1 2如图所示 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 0 90 在下列各过程中 一定能在轨道回路中产生感应电流的是 a ab向右运动 同时使 减小b 使磁感应强度b减小 同时 也减小c ab向左运动 同时增大磁感应强度bd ab向右运动 同时增大磁感应强度b和 答案a设此时回路面积为s 由题意得磁通量 bscos 对a项有 s 增大 减小 cos 增大 则 增大 a正确 对b项有 b减小 减小 cos 增大 则 可能不变 b错误 对c项有 s减小 b增大 则 可能不变 c错误 对d项有 s增大 b增大 增大 cos 减小 则 可能不变 d错误 考点二对楞次定律的理解楞次定律中 阻碍 的含义 典例2mn gh为光滑的水平平行金属导轨 ab cd为跨在导轨上的两根金属杆 匀强磁场垂直穿过mn gh所在的平面 如图所示 则 a 若固定ab 使cd向右滑动 则abdc回路有电流 电流方向由a到b到d到cb 若ab cd以相同的速度一起向右滑动 则abdc回路有电流 电流方向由c到d到b到ac 若ab向左 cd向右同时运动 则abdc回路电流为零d 若ab cd都向右运动 且两棒速度vcd vab 则abdc回路有电流 电流方向由c到d到b到a 答案d若固定ab 使cd向右滑动 由右手定则知应产生顺时针方向的电流 故a错 若ab cd同向运动且速度大小相同 ab cd所围的面积不变 磁通量不变 则不产生感应电流 故b错 若ab向左 cd向右同时运动 则abdc中有顺时针方向的电流 故c错 若ab cd均向右运动 且vcd vab 则ab cd所围的面积增大 磁通量也增大 则产生由c到d到b到a的电流 故d正确 判断感应电流方向的流程 2 1 2016江苏南京模拟 多选 匀强磁场方向垂直纸面 规定垂直纸面向里的方向为正 磁感应强度b随时间t变化的规律如图甲所示 在磁场中有一细金属圆环 圆环平面位于纸面内 如图乙所示 令i1 i2 i3分别表示oa ab bc段的感应电流 f1 f2 f3分别表示电流为i1 i2 i3时 金属环上很小一段受到的安培力 则 a i1沿逆时针方向 i2沿顺时针方向b i2沿逆时针方向 i3沿顺时针方向c f1方向指向圆心 f2方向指向圆心d f2方向背离圆心向外 f3方向指向圆心答案ad在oa段 磁场垂直纸面向里且均匀增强 根据楞次定律和安培定则可判断产生的感应电流的方向沿逆时针方向 同理 ab bc段产生的感应电流的方向均沿顺时针方向 a正确 b错误 根据左手定则可判断oa ab bc段对应金属圆环上很小一段受到的安培力的方向 f1 f3方向指向圆心 而f2方向背离圆心向外 c错误 d正确 考点三楞次定律的综合应用对楞次定律中 阻碍 的含义可以推广为感应电流的 效果 总是阻碍产生感应电流的原因 可由以下四种方式呈现 1 阻碍原磁通量的变化 即 增反减同 2 阻碍相对运动 即 来拒去留 3 使线圈面积有扩大或缩小的趋势 即 增缩减扩 4 阻碍原电流的变化 自感现象 即 增反减同 典例3 多选 如图所示 光滑固定的金属导轨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 a p q将互相靠拢b p 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 答案ad解法一设磁铁下端为n极 如图所示 根据楞次定律和安培定则可判断出p q中感应电流的方向 根据左手定则可判断出p q所受安培力的方向 可知p q将互相靠拢 由于回路所受安培力的合力向下 由牛顿第三定律可知 磁铁将受到向上的反作用力 从而加速度小于g 当下端为s极时 可得到同样的结果 解法二根据楞次定律的另一种表述 感应电流的效果总是要阻碍产生感应电流的原因 本题中 原因 是回路中磁通量的增加 归根结底是磁铁靠近回路 效果 便是阻碍磁通量的增加和磁铁的靠近 所以p q将互相靠拢 且磁铁的加速度小于g 应用楞次定律及其推论时 要注意 阻碍 的具体含义 1 从阻碍磁通量的变化理解为 当磁通量增大时 会阻碍磁通量增大 当磁通量减小时 会阻碍磁通量减小 2 从阻碍相对运动理解为 阻碍相对运动是 阻碍 的又一种体现 表现在 近斥远吸 来拒去留 3 从阻碍电流的变化 自感现象 理解为 阻碍电流的变化 增则反 减则同 3 1如图所示 ab是一个可以绕垂直于纸面的轴o转动的闭合矩形导体线圈 当滑动变阻器r的滑片p向右滑动过程中 线圈ab将 a 静止不动b 顺时针转动c 逆时针转动d 发生转动 但因电源的极性不明 无法确定转动方向答案b当p向右滑动时 电路总电阻减小 电路中的电流是增大的 两磁铁间的磁场增强 闭合导体线圈的磁通量增大 线圈中产生感应电流 受到磁场力而发生转动 从而 反抗 磁通量的增加 因此转动后应使穿过线圈的磁通量减小 故应沿顺时针转动 故应选b 3 2 2014大纲全国 20 6分 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对磁铁受力分析可知 磁铁重力不变 磁场力随速率的增大而增大 当重力等于磁场力时 磁铁匀速下落 所以选c 考点四一定律 三定则的综合应用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 典例4 多选 如图所示 水平放置的两条光滑导轨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在磁场的作用下向右运动 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 向左减速运动答案bc当pq向右运动时 用右手定则可判断出pq中感应电流的方向是由q p 而此时mn向右运动 由安培定则可判断出穿过l1的磁场方向是自下而上的 若pq向右加速运动 则穿过l1的磁通量增加 用楞次定律和安培定则可判断出流过mn的感应电流从n m 用左手定则可判断出mn受到向左的安培力 将向左运动 可见选项a错误 若pq向右减速运动 流过mn的感应电流方向 感应电流所受的安培力的方向均将反向 mn向右运动 所以选项c正确 同理可判断出选项b正确 d错误 左 右手定则巧区分 1 抓住 因果关系 因动而电 用右手 因电而动 用左手 2 形象记忆 把两个定则简单地总结为 通电受力用左手 运动生电用右手 力 的最后一笔 丿 方向向左 用左手 电 的最后一笔 乚 方向向右 用右手 4 1置于匀强磁场中的金属圆盘中央和边缘各引出一根导线 与套在铁芯上部的线圈a相连 套在铁芯下部的线圈b引出两根导线接在两根水平导轨上 如图所示 导轨上有一根金属棒ab处在垂直于纸面向外