【三维设计】高三物理备考复习 第十章 第1单元 电磁感应现象 楞次定律课件 新人教版（广东专版） .ppt

理知识 第十章 提能力 第1单元 明考向 课堂考题领悟 课下综合提升 思维启动 磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量 如图10 1 1所示 通有恒定电流的导线mn与闭合线框共面 第一次将线框由位置1平移到位置2 第二次将线框绕cd边翻转到2 设先后两次通过线框的磁通量变化分别为图10 1 1 1和 2 则 1 2 提示 设线框在位置1时的磁通量为 1 在位置2时的磁通量为 2 直线电流产生的磁场在1处比在2处要强 若平移线框 则 1 1 2 若转动线框 磁感线是从线框的正反两面穿过的 一正一负 因此 2 1 2 根据分析知 1 2 3 产生电磁感应现象的实质穿过电路的磁通量发生变化 电路中就会产生感应电动势 如果电路闭合 则有感应电流 如果电路不闭合 则只有感应电动势而无感应电流 4 引起磁通量 变化的几种情况 1 磁场变化 如 永磁铁与线圈的靠近或远离 电磁铁 螺线管 内电流的变化 2 回路的有效面积变化 回路面积变化 如闭合线圈部分导线切割磁感线 如图10 1 2甲所示 图10 1 2 回路平面与磁场夹角变化 如线圈在磁场中转动 如图10 1 2乙所示 应用升级 1 如图10 1 3所示 一个矩形线圈与通有相同大小的电流的平行直导线处于同一平面内 而且处在两导线的中央 则 图10 1 3a 两电流同向时 穿过线圈的磁通量为零b 两电流反向时 穿过线圈的磁通量为零c 两电流同向或反向 穿过线圈的磁通量相等d 因两电流产生的磁场是不均匀的 因此不能判定穿过线圈的磁通量是否为零 解析 两电流同向时 在线圈范围内 产生的磁场方向相反 大小对称 穿过线圈的磁通量为零 故正确答案为a 答案 a 思维启动 用如图10 1 4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 当条形磁铁进入线圈时 当条形磁铁离开线圈时 图10 1 4 提示 磁铁磁感线的方向是从上到下 磁铁穿过的过程中 磁通量向下先增加后减少 由楞次定律判断知 磁通量向下增加时 感应电流的磁场阻碍增加 方向向上 根据安培定则知感应电流的方向为a g b 磁通量向下减少时 感应电流的磁场应该向下 感应电流方向为b g a 知识联动 1 楞次定律 2 楞次定律中 阻碍 的含义 3 楞次定律的使用步骤 4 楞次定律的推广对楞次定律中 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 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 应用升级 2 电阻r 电容c与一线圈连成闭合回路 条形磁铁静止于线圈的正上方 n极朝下 如图10 1 5所示 现使磁铁开始自由下落 在n极接近线圈上端的过程图10 1 5中 流过r的电流方向和电容器极板的带电情况是 a 从a到b 上极板带正电b 从a到b 下极板带正电c 从b到a 上极板带正电d 从b到a 下极板带正电 解析 由楞次定律知线圈中感应电流方向从上向下看为顺时针 线圈下端为电源正极 所以流过r的电流方向为从b向a 电容器下极板带正电 故d正确 a b c错误 答案 d 知识检索 应用楞次定律解题的一般步骤 典题例析 例1 双选 如图10 1 6所示 光滑固定的金属导轨m n水平放置 两根导体棒p q平行放置在导轨上 形成一个闭合回路 一条形磁铁从高处下落接近回图10 1 6路时 a p q将相互靠拢b p q将相互远离c 磁铁的加速度仍为gd 磁铁的加速度小于g 思路点拨 可以应用楞次定律确定p q中的感应电流的方向 再根据左手定则确定感应电流受到的安培力来确定p q的运动方向 根据感应电流的磁场的 阻碍 作用确定磁铁的加速度 还可以根据楞次定律的一些结论直接解答 解析 法一 设磁铁下端为n极 如图所示 根据楞次定律可判断出p q中的感应电流方向 根据左手定则可判断p q所受安培力的方向 可见 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 磁铁将受到向上的反作用力 从而加速度小于g 当磁铁下端为s极时 根据类似的分析可得到相同的结果 所以 本题应选a d 答案 ad 法二 根据楞次定律的另一种表述 感应电流的效果 总要反抗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将互相靠近且磁铁的加速度小于g 应选a d 拓展训练 1 如图10 1 7所示 甲是闭合铜线框 乙是有缺口的铜线框 丙是闭合的塑料线框 它们的正下方都放置一薄强磁铁 现将甲 乙 丙拿至相同高度h处同时释放 各线框下落过程中不翻转 则以下说法正确的是 图10 1 7 a 三者同时落地b 甲 乙同时落地 丙后落地c 甲 丙同时落地 乙后落地d 乙 丙同时落地 甲后落地解析 甲是铜线框 在下落过程中产生感应电流 所受的安培力阻碍它的下落 故所需的时间长 乙没有闭合回路 丙是塑料线框 故都不会产生感应电流 它们做自由落体运动 故d正确 答案 d 知识检索 1 利用楞次定律判断感应电流的方向时 一定要先判断原磁场的方向和磁通量的变化 然后根据楞次定律判断感应电流磁场的方向 进而判断感应电流的方向 2 利用右手定则判断闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时产生的感应电流方向 有以下几种常见情况 导体平动切割磁感线 导体转动切割磁感线 导体不动 磁场运动 等效为磁场不动 导体反方向切割磁感线 典题例析 例2 mn 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 匀强磁场垂直穿过图10 1 8mn gh所在的平面 如图10 1 8中所示 则 a 若固定ab 使cd向右滑动 则abcd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abcd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abcd回路电流为零d 若ab cd都向右运动 且两棒速度vcd vab 则abcd回路有电流 电流方向由c到d到b到a 解析 由右手定则可判断出a应产生顺时针的电流 故a错 若ab cd同向且速度大小相同 ab cd所围的线圈面积不变 磁通量不变 故不产生感应电流 故b错 若ab向左 cd向右 则abcd中有顺时针电流 故c错 若ab cd向右运动 但vcd vab 则ab cd所围面积发生变化 磁通量也发生变化 故同楞次定律可判断出产生由c到d的电流 故d正确 答案 d 拓展训练 2 如图10 1 9所示 有一个有界匀强磁场区域 磁场方向垂直纸面向外 一个闭合的矩形导线框abcd 沿纸面由位置1 左 匀速运动到位置2 右 则 图10 1 9a 导线框进入磁场时 感应电流的方向为a b c d ab 导线框离开磁场时 感应电流的方向为a d c b ac 导线框离开磁场时 受到的安培力水平向右d 导线框进入磁场时 受到的安培力水平向左 解析 由右手定则可判断出导线框进入磁场时 感应电流方向为a d c b a 离开磁场时电流方向为a b c d a 故a b错 由左手定则可判断导线框进入磁场时受到的安培力水平向左 离开磁场时 受到的安培力水平向左 故c错 d对 答案 d 知识检索 1 三个定则的区别 2 应用技巧三种记忆方法 1 因动而电 用右手 因电而动 用左手 2 通电受力用左手 运动生电用右手 3 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 典题例析 例3 双选 如图10 1 10所示 两个线圈套在同一个铁芯上 线圈的绕向在图中已经标出 左线圈连着平行导轨m和n 导轨电阻不计 在导轨垂直方图10 1 10向上放着金属棒ab 金属棒处在垂直于纸面向外的匀强磁场中 下列说法中正确的是 a 当金属棒ab向右匀速运动时 a点电势高于b点 c点电势高于d点b 当金属棒ab向右匀速运动时 b点电势高于a点 c点与d点等电势c 当金属棒ab向右加速运动时 b点电势高于a点 c点电势高于d点d 当金属棒ab向右加速运动时 b点电势高于a点 d点电势高于c点 思路点拨 金属棒ab在磁场中切割磁感线产生感应电流 从而在左边线圈中产生磁场 这个磁场会通过铁芯穿过右边的线圈 若磁场变化 则在右边线圈中产生感应电动势和感应电流 解析 当金属棒ab向右匀速运动而切割磁感线时 金属棒中产生恒定感应电动势 由右手定则判断电流方向由a b 根据电流从电源 ab相当于电源 正极流出沿外电路回到电源负极的特点 可以判断b点电势高于a点 又左线圈中的感应电动势恒定 则感应电流也恒定 所以穿过右线圈的磁通量保持不变 不产生感应电流 c点与d点等电势 选项a错b对 当金属棒ab向右做加速运动时 由右手定则可推断b a 电流沿逆时针方向 又由e blv可知金属棒ab两端的e不断增大 那么左边电路中的感应电 流也不断增大 由安培定则可判断它在铁芯中的磁感线方向是沿逆时针方向的 并且场强不断增强 所以右边的线圈中的向上的磁通量不断增加 由楞次定律可判断右边电路中的感应电流的方向应沿逆时针 而在右线圈绕成的电路中 感应电动势仅产生在绕在铁芯上的那部分线圈上 把这个线圈看做电源 由于电流是从c沿内电路 即右线圈 流向d 所以d点电势高于c点 选项c错d对 综上所述 选项b d正确 答案 bd 1 若金属棒ab向左减速运动 则c d两点哪点电势高 2 若保持金属棒ab不动 磁感应强度均匀增大 则c d两点的电势又会怎样 解析 1 ab向左减速运动 由右手定则知电流沿顺时针方向且减小 由安培定则得右边线圈中的磁场向下减小 由楞次定律知线圈中电流由d端流出 故d点电势高于c点 2 回路中磁通量均匀增大 由楞次定律和法拉第电磁感应定律知 左侧回路中产生顺时针方向电流 且大小不变 由安培定则知右侧线圈中的磁场不变 即右线圈中无感应电流 电势相等 答案 1 d点电势高 2 电势相等 1 双选 2011 山东高考 了解物理规律的发现过程 学会像科学家那样观察和思考 往往比掌握知识本身更重要 以下符合史实的是 a 焦耳发现了电流热效应的规律b 库仑总结出了点电荷间相互作用的规律c 楞次发现了电流的磁效应 拉开了研究电与磁相互关系的序幕d 牛顿将斜面实验的结论合理外推 间接证明了自由落体运动是匀变速直线运动 解析 焦耳发现了电流的热效应规律 并提出焦耳定律 a正确 库仑总结了点电荷间相互作用的规律 提出了库仑定律 b正确 奥斯特发现了电流的磁效应 c错 伽利略将斜面实验的结论合理外推 间接证明了自由落体运动是匀变速直线运动 d错 答案 ab 2 双选 2011 上海高考 如图10 1 11 磁场垂直于纸面 磁感应强度在竖直方向均匀分布 水平方向非均匀分布 一铜制圆环用丝线悬挂于o点 将圆环拉至位置a后无初速释放 在圆环从a摆向b的过程中 图10 1 11 a 感应电流方向先逆时针后顺时针再逆时针b 感应电流方向一直是逆时针c 安培力方向始终与速度方向相反d 安培力方向始终沿水平方向 解析 圆环从位置a运动到磁场分界线前 磁通量向里增大 感应电流为逆时针 跨越分界线过程中 磁通量由向里最大变为向外最大 感应电流为顺时针 再摆到b的过程中 磁通量向外减小 感应电流为逆时针 所以选a 由于圆环所在处的磁场 上下对称 所受安培力竖直方向平衡 因此总的安培力沿水平方向 故d正确 答案 ad 3 双选 2012 南通月考 绕有线圈的铁芯直立在水平桌面上 铁芯上套着一个铝环 线圈与电源 电键相连 如图10 1 12所示 线圈上端与电源正极相连 闭合电键的瞬间 图10 1 12铝环向上跳起 则下列说法中正确的是 a 若保持电键闭合 则铝环不断升高b 若保持电键闭合 则铝环停留在某一高度c 若保持电键闭合 则铝环跳起到某一高度后将回落d 如果电源的正 负极对调 观察到的现象不变 解析 若保持电键闭合 磁通量不变 感应电流消失 所以铝环跳起到某一高度后将回落 a b错 c对 正 负极对调 同样磁通量增加 由楞次定律知 铝环向上跳起 现象不变 d正确 答案 cd 4 双选 2012 惠州模拟 某同学在学习了法拉第电磁感应定律之后 自己制作了一个手动手电筒 如图10 1 13是手电筒的简单结构示意图 左右两端是两块完全相同的条形磁铁 中间是一根绝缘直杆 由绝缘细铜丝烧制的多匝环形线圈只可在直杆上自由滑动 线圈两端接一灯泡 晃动手电筒时线圈也来回滑动 灯泡就会发光 其中o点是两磁极连线的中