高三物理一轮复习 第9章 第1节 电磁感应现象 楞次定律精品课件 新人教版.ppt

第1节电磁感应现象楞次定律 考点1 电磁感应现象 例1 在研究电磁感应现象的实验中所用的器材如图9 1 1所示 电流表 直流电源 带铁芯的线圈a 线圈b 电键 滑动变阻器 用来控制电流以改变磁场强弱 试按实验的要求在实物图上连线 图中已连接好一根导线 若连接滑动变阻器的两根导线接在接线柱c和d上 而在电键刚闭合时电流表指针右偏 则电键闭合后滑动变阻器的滑动触头向接线柱c移动时 电流表指针将 填 左偏 右偏 或 不偏 答案 1 左偏 2 按实验的要求在实物图上连线 图9 1 1 点评 此例的分析必须熟悉发生电磁感应现象和产生感应电流的条件 熟悉楞次定律 考点2 探究感应电流的产生 例2 磁感应强度为b的匀强磁场仅存在于边长为2l的正方形范围内 有一个电阻为r 边长为l的正方形导线框abcd 沿垂直于磁感线方向 以速度v匀速通过磁场 如图9 1 2所示 从ab边进入磁场算起 1 画出穿过线框的磁通量随时间变化的图象 2 说明线框中感应电流的方向 图9 1 2 解析 线框穿过磁场的过程可分为三个阶段 进入磁场阶段 只有ab边在磁场中 在磁场中运动阶段 ab cd两边都在磁场中 离开磁场阶段 只有cd边在磁场中 1 线框进入磁场阶段 t为0 l v 线框进入磁场中的面积线性增加 s l v t 最后 b s bl2 线框在磁场中运动阶段 t为l v 2l v 线框磁通量为 b s bl2 保持不变 线框离开磁场阶段 t为2l v 3l v 线框磁通量线性减少 最后为零 2 线框进入磁场阶段 穿过线框的磁通量增加 线框中将产生感应电流 由右手定则可知 感应电流方向为逆时针方向 线框在磁场中运动阶段 穿过线框的磁通量保持不变 无感应电流产生 线框离开磁场阶段 穿过线框的磁通量减少 线框中将产生感应电流 由右手定则可知 感应电流方向为顺时针方向 点评 理清磁通量的变化是顺利解决产生感应电流的前提 也是正确解决感应电流图象类问题的保证 所以要仔细审题 分段处理 考点3 楞次定律 例3 2010 镇江模拟 如图9 1 3甲所示 两个闭合圆形线圈a b的圆心重合 放在同一水平面内 线圈a中通以如图乙所示的变化电流 t 0时电流方向为顺时针 如图中箭头所示 在t1 t2时间内 对于线圈b 下列说法中正确的是 图9 1 3 a 线圈b内有顺时针方向的电流 线圈有扩张的趋势b 线圈b内有顺时针方向的电流 线圈有收缩的趋势c 线圈b内有逆时针方向的电流 线圈有扩张的趋势d 线圈b内有逆时针方向的电流 线圈有收缩的趋势 解析 在t1 t2时间内 通入线圈a中的电流是正向增大的 即逆时针方向增大的 其内部会产生增大的向外的磁场 穿过b的磁通量增大 由楞次定律可判定线圈b中会产生顺时针方向的感应电流 线圈b中电流为顺时针方向 与a中的电流方向相反 有排斥作用 故线圈b将有扩张的趋势 综上所述 a项正确 答案 a点评 应用楞次定律重要结论判断感应电流方向实质上还是对 阻碍 两字的诠释 题型一 磁通量及其变化的计算 例4 面积为s的矩形线框abcd 处在磁感应强度为b的匀强磁场中 磁场区域足够大 磁场方向与线框平面成 角 如图9 1 4所示 当线框以ab为轴顺时针转90 过程中 穿过abcd的磁通量变化量 图9 1 4 切入点 磁通量正负的规定 任何一个面都有正 反两面 若规定磁感线从正面穿入磁通量为正 则磁感线从反面穿入时磁通量为负 穿过某一面积的磁通量一般指合磁通量 点评 由公式 bs计算磁通量及磁通量的变化应把握好以下几点 1 此公式只适用于匀强磁场 2 式中的s是与磁场垂直的有效面积 3 磁通量 为双向标量 其正负表示与规定的正方向是相同还是相反 4 磁通量的变化量 是指穿过磁场中某一面的末态磁通量 2与初态磁通量 1的差值 即 2 1 题型二 楞次定律推论的应用 例5 如图9 1 5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滑片p自左向右滑的过程中 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 但电源的极性不明 无法确定转动方向 图9 1 5 切入点 本题现象属于减小面积阻碍磁通量增大情形 分析时应注意两通电线圈绕向相同还是相反 以及线圈所在处磁场的方向 解析 图中的两个通电线圈绕向相同 电流的磁场方向相同 两磁铁之间合磁场方向是水平的 当滑动变阻器r的滑片p自左向右滑动时 电路中电流增大 两磁铁之间合磁场增强 穿过矩形线圈的磁通量增大 根据楞次定律 矩形闭合线圈中的感应电流磁场要阻碍磁通量增大 所以矩形线圈会顺时针转动 减小其垂直于磁场方向的投影面积 才能阻碍穿过的磁通量增大 答案 b点评 在实际问题的分析中 楞次定律的应用可拓展为以下四个方面 阻碍原磁通量的变化 即 增反减同 阻碍相对运动 即 来拒去留 使线圈面积有扩大或缩小的趋势 即 大小小大 阻碍导体中原来的电流发生变化 即 自感现象 题型三 安培定则 左手定则 右手定则 楞次定律的综合应用 例6 如图9 1 6所示 通电螺线管与电源相连 与螺线管同一轴线上套有三个轻质闭合铝环 b在螺线管中央 a在螺线管左端 c在螺线管右端 当开关s闭合时 若忽略三个环中感应电流的相互作用 则 a a向左运动 c向右运动 b不动b a向右运动 c向左运动 b不动c a b c都向左运动d a b c都向右运动 图9 1 6 切入点 此题是楞次定律 安培定则 左手定则的综合应用问题 要善于查找现象间的因果关系 即感应磁场与原磁通量变化之间的阻碍与被阻碍关系 感应电流与感应磁场间的产生和被产生的关系 只有找到先行现象和后继现象间的关联点 才能顺利地作出推理判断 解析 首先应弄清楚 当开关s闭合时 由通电螺线管的电流所产生的磁场在铝环a b c中的磁通量变化情况 根据安培定则可知 通电后 该螺线管的磁场等效为一个n极在左 s极在右的条形磁铁的磁场 如图甲所示 当开关s闭合时 向左通过各铝环的磁通量 为合磁通量 如图乙所示 螺线管内部的磁感线最密 方向向左 螺线管外面的磁感线疏 方向向右 所以合磁通量向左 突然增大 然后 由于向左通过各铝环的磁通量突然增大 根据楞次定律 增反减同 原则可知 各铝环的感应磁场方向必然与螺线管的磁场方向相反而向右 接着 运用安培定则可确定 各铝环的感应电流方向如图甲所示 从左向右看均为顺时针方向 最后 根据图丙所提供的感应电流和原磁场的分布情况 运用左手定则可判定a b c三个铝环所受的安培力分别如图丙所示 于是a受安培力fa作用 向左运动 c环受安培力fc作用 向右运动 而由b环受力的对称性可知 b环所受的安培力fb合力为零 b环仍然静止 因此正确答案为选项a 点评 左手定则 右手螺旋定则 即安培定则 右手定则和楞次定律的应用是考生必须掌握的 像这道题就考查了其中的三个 要求能够熟练掌握并能够综合应用这些定则 特别是楞次定律的应用 要注意步骤和方法 1 安培定则 左手定则 右手定则 楞次定律应用于不同的现象 2 解决此类问题的关键是抓住因果关系 因电而生磁 i b 安培定则 因动而生电 v b i感 右手定则 用右手 电 字的最后一笔向向右钩 可以联想到右手定则用来判断感应电流方向 因电而受力 i b f安 左手定则 用左手 力 字的最后一笔向左钩 可以联想到左手定则用来判断安培力 1 2010 海南 一金属圆环水平固定放置 现将一竖直的条形磁铁 在圆环上方沿圆环轴线从静止开始释放 在条形磁铁穿过圆环的过程中 条形磁铁与圆环 a 始终相互吸引b 始终相互排斥c 先相互吸引 后相互排斥d 先相互排斥 后相互吸引 d 解析 由楞次定律可知 当条形磁铁靠近圆环时 感应电流阻碍其靠近 是排斥力 当磁铁穿过圆环远离圆环时 感应电流阻碍其远离 是吸引力 d项正确 2 2012 福建 如图9 1 7 一圆形闭合铜环由高处从静止开始下落 穿过一根竖直悬挂的条形磁铁 铜环的中心轴线与条形磁铁的中轴线始终保持重合 若取磁铁中心o为坐标原点 建立竖直向下为正方向的x轴 则下图中最能正确反映环中感应电流i随环心位置坐标x变化的关系图象是 b 图9 1 7 解析 本题考查电磁感应 i是t的函数 x是t的二次函数 所以 i和x不是线性变化 a错误 电流方向要改变 d错误 离开磁铁时速度更大 感应电动势更大 即感应电流峰值应更大些 c错误 b正确 3 2011 广东 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 c 4 一平面线圈用细杆悬于p点 开始时细杆处于水平位置 释放后让它在如图9 1 8所示的匀强磁场中运动 已知线圈平面始终与纸面垂直 当线圈第一次通过位置 和位置 时 顺着磁场的方向看去 线圈中的感应电流的方向分别为 a 逆时针方向 逆时针方向b 逆时针方向 顺时针方向c 顺时针方向 顺时针方向d 顺时针方向 逆时针方向 图9 1 8 b 解析 线圈第一次经过位置 时 穿过线圈的磁通量增加 由楞次定律 增反减同 原则 线圈中感应电流的磁场方向向左 根据右手定则 顺着磁场看去 感应电流的方向为逆时针方向 当线圈第一次通过位置 时 穿过线圈的磁通量减小 由楞次定律 增反减同 原则 线圈中感应电流的磁场方向向右 可判断出感应电流为顺时针方向 故选项b正确 5 如图9 1 9 均匀带正电的绝缘圆环a与金属圆环b同心共面放置 当a绕o点在其所在平面内旋转时 b中产生顺时针方向的感应电流 且具有扩张趋势 由此可知 圆环a a 顺时针加速旋转b 顺时针减速旋转c 逆时针加速旋转d 逆时针减速旋转 图9 1 9 c 解析 因为b具有扩张趋势 故a的电流应为逆时针方向 根据楞次定律可知产生b环感应电流的磁感应强度应向外增加 故a加速旋转 6 如图9 1 10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n及在水平方向运动趋势的正确判断是 图9 1 10 6 如图9 1 10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n及在水平方向运动趋势的