高考物理总复习 第1讲 电磁感应现象 楞次定律课件 新人教版选修32.ppt

一 磁通量1 定义 在磁感应强度为b的匀强磁场中 与磁场方向的面积s和b的乘积 2 公式 3 单位 符号 4 磁通量是 填 标量 或 矢量 垂直 bs 韦伯 wb 标量 1 公式 bs的适用条件 匀强磁场 s为垂直磁场的有效面积 2 磁通量的物理意义 磁通量可以理解为穿过某一面积的磁感线的条数 同一平面 当它跟磁场方向垂直时 磁通量最大 当它跟磁场方向平行时 磁通量为零 当正向穿过线圈平面的磁感线条数和反向穿过的一样多时 磁通量为零 3 磁通量 号的意义若规定磁感线沿某一方向穿过某平面的磁通量为正值 则磁感线反向穿过该平面的磁通量为负值 发生变化 感应 电流 切割磁感线 发生变化 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 如图甲所示 回路平面与磁场夹角变化 如线圈在磁场中转动 如图乙所示 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要引起感应电流的的变化 2 适用情况 所有电磁感应现象 2 右手定则 1 内容 伸开右手 使拇指与垂直 并且都与手掌在同一平面内 让从掌心进入 并使拇指指向导线 这时四指所指的方向就是的方向 2 适用情况 导体产生感应电流 阻碍 磁通量 其余四个手指 磁感线 运动的方向 感应电流 切割磁感线 楞次定律中 阻碍 的含义 感应电流方向的判定及由此产生的其他问题是这一章的一个重点和难点 利用楞次定律和右手定则都可以判定感应电流方向 但楞次定律的应用更重要 楞次定律的使用步骤 2012 福州模拟 某实验小组用如右图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 a a g bb 先a g b 后b g ac b g ad 先b g a 后a g b 尝试解答 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 应用右手定则可以判断感应电流的方向为逆时针 俯视 即 b g a 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 由椤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a g b 答案 d 应用 程序法 解题的注意事项 程序法 是分析 解决物理问题的一种常见方法 用该方法可以使解题过程规范化 简单化 在使用 程序法 处理问题时 需注意以下两点 1 根据题目类型制定一个严谨 简洁的解题程序 2 在分析和解决问题时 要严格按照解题程序进行 这样可以规范解题过程 减少失误 节约解题时间 长直导线与矩形线框abcd处在同一平面中静止不动 如下图甲所示 长直导线中通以大小和方向都随时间做周期性变化的交流电 i imsin t i t图象如图乙所示 规定沿长直导线方向向上的电流为正方向 关于最初一个周期内矩形线框中感应电流的方向 下列说法正确的是 a 由顺时针方向变为逆时针方向b 由逆时针方向变为顺时针方向c 由顺时针方向变为逆时针方向 再变为顺时针方向d 由逆时针方向变为顺时针方向 再变为逆时针方向 解析 将一个周期分为四个阶段 对全过程的分析列表如下 看上表的最后一列 可知选项d正确 答案 d 1 一般解题步骤 1 分析题干条件 找出闭合电路或切割磁感线的导体棒 2 结合题中的已知条件和待求量的关系选择恰当的规律 3 正确地利用所选择的规律进行分析和判断 2 应注意的事项 1 三个定则与一个定律 的比较 2 应用区别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 右手定则 因电而受力 i b f安 左手定则 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 思路启迪 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 尝试解答 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 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 综上所述 选项b d正确 答案 bd 1 正确使用右手定则和楞次定律 抓住两个电路之间的关系 准确地判定感应电流的方向 是解决问题的关键和基础 2 在本类型题目中 往往多次运用楞次定律 在分析问题时应注意导体棒的运动特点或穿过闭合回路的磁通量变化情况 防止在应用楞次定律时出现错误 如右图所示 水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒pq mn 当pq在外力的作用下运动时 mn在磁场力的作用下向右运动 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 解析 当pq向右运动时 用右手定则可判定pq中感应电流的方向是由q p 由安培定则可知穿过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 用楞次定律可以判断流过mn的感应电流是从n m的 用左手定则可判定mn受到向左的安培力 将向左运动 可见选项a不正确 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是正确的 同理可判断b项是正确的 d项是错误的 答案 bc 对应学生用书p186 物理思想方法 用逆反思维法判定感应电流引起的运动效果逆反思维法是指从事物正向发展的目标 规律的相反方向出发 运用对立的 颠倒的思维方式去思考问题的一种方法 而电磁感应现象中因果相对的关系恰好反映了自然界的这种对立统一规律 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 2012 高考海南卷 如右图 一质量为m的条形磁铁用细线悬挂在天花板上 细线从一水平金属圆环中穿过 现将环从位置 释放 环经过磁铁到达位置 设环经过磁铁上端和下端附近时细线的张力分别为ft1和ft2 重力加速度大小为g 则 a ft1 mg ft2 mgb ft1mg ft2mg 尝试解答 环从 位置下落的过程中 穿过环的磁通量不断增加 为阻碍磁通量的增加 环会受到向上的力的作用 由牛顿第三定律知 环对磁铁有向下的力的作用 所以ft1 mg 当环远离条形磁铁下端的时候 穿过环的磁通量减小 为阻碍磁通量的减小 环受到向上的力的作用 由牛顿第三定律 环对磁铁有向下的力的作用 所以ft2 mg 综上 a正确 答案 a 如右图所示 光滑固定导轨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 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 解析 解法一 根据楞次定律的另一表述 感应电流的效果总是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 解法二 设磁铁下端为n极 如右图所示 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将相互靠拢 由于回路所受安培力的合力向下 由牛顿第三定律知 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论 所以 本题应选a d 答案 ad 当磁铁匀速向右通过线圈正下方时 线圈仍静止不动 那么线圈受到薄板的摩擦力方向和线圈中产生感应电流的方向 从上向下看 是 a 摩擦力方向一直向左b 摩擦力方向先向左 后向右c 感应电流的方向顺时针 逆时针 逆时针 顺时针d 感应电流的方向顺时针 逆时针 易错分析 对磁铁向右运动过程中穿过线框的磁通量变化的细节判断不够准确 不能够判断出n极和s极分别靠近和远离线框时通过的磁通量的变化情况 正确解答 穿过线圈的磁通量先向上增加 后减少 当线圈处在磁铁中间以后 磁通量先向下增加 后减少 所以感应电流的方向顺时针 逆时针 逆时针 顺时针 故c正确 d错误 根据楞次定律可以判断 磁铁向右移动过程中 磁铁对线圈有向右的安培力作用 所以摩擦力方向向左 故a正确 b错误 答案为ac 如图所示 某同学用一个闭合线圈穿入蹄形磁铁由1位置经2位置到3位置 最后从下方s极拉出 则在这一过程中 线圈的感应电流的方向是 a 沿abcd不变b 沿dcba不变c 先沿abcd 后沿dcbad 先沿dcba 后沿abcd 解析 在蹄形磁铁的磁极部位磁感线多 而弯曲部位则少 在内部都是一样的 外部的磁通量先减小后增大 所以总磁通量变化是先增大后减小 在弯曲部位最大 由楞次定律判断知感应电流先沿dcba 后沿abcd 选项d正确 答案 d 对应学生用书p187 1 2012 泰安模拟 一个金属薄圆盘水平放置在竖直向上的匀强磁场中 下列做法中能使圆盘中产生感应电流的是 a 圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动b 圆盘以某一水平直径为轴匀速转动c 圆盘在磁场中向右匀速平移d 匀强磁场均匀增加 解析 圆盘绕过圆心的竖直轴转动和在磁场中匀速平移 都不会使其磁通量发生变化 故不会有电磁感应现象 a c错误 圆盘绕水平轴转动或磁场均匀增加 都会使圆盘中的磁通量发生变化 故有感应电流产生 b d正确 答案 bd 2 2012 淮安模拟 如图所示 u 形金属框架固定在水平面上 金属杆ab与框架间无摩擦 整个装置处于竖直方向的磁场中 若因磁场的变化 使杆ab向右运动 则磁感应强度 a 方向向下并减小b 方向向下并增大c 方向向上并增大d 方向向上并减小 解析 由楞次定律推论知原磁场正减弱 答案 ad 3 如图所示 在条形磁铁从图示位置绕o1o2轴转动90 的过程中 放在导轨右端附近的金属棒ab将 a 向左运动b 向右运动c 静止不动d 因不知道条形磁铁的哪一端为n极 也不知道条形磁铁是顺时针转动还是逆时针转动 故无法判断 解析 磁铁转动过程中穿过闭合电路磁通量增大 所以ab将向右运动阻碍其增大 答案 b 4 如下图所示 a b是两根互相平行的 固定的长直通电导线 二者电流大小和方向都相同 一个矩形闭合金属线圈与a b在同一平面内 并且ab边保持与通电导线平行 线圈从图中的位置1匀速向左移动 经过位置2 最后到位置3 其中位置2恰在a b的正中间 则下面的说法中正确的