【优化探究】高考物理一轮复习 第9章第1单元随堂课件.ppt

第九章电磁感应 一 磁通量1 计算 1 公式 2 适用条件 磁场 s是垂直磁场并在磁场中的有效面积 2 单位 韦伯 wb 1wb 1t m2 3 磁通量正负的规定 1 任何一个面都有正 反两面 若规定磁感线从正面穿入时磁通量为正 则磁感线从反面穿入时磁通量为负 2 穿过某一面积的磁通量一般指合磁通量 温馨提示 1 穿过一个线圈平面的磁通量与线圈匝数无关 2 若磁场中某一面积s与磁场方向的夹角为 则穿过这一面积的磁通量为 bssin bs 匀强 二 电磁感应现象1 产生感应电流的条件穿过闭合电路的发生变化 2 产生感应电动势的条件 1 无论电路是否闭合 只要穿过线圈平面的发生变化 线路中就有 产生的那部分导体就相当于电源 2 电磁感应现象的实质产生感应电动势 如果电路闭合 就有感应电流 如果电路不闭合 就只有感应电动势而无感应电流 磁通量 感应电动势 感应电动势 磁通量 三 楞次定律和右手定则1 楞次定律 1 内容 感应电流的磁场总是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 让大拇指跟其余四指 并且都跟手掌在同一 让磁感线垂直穿入掌心 大拇指指向的方向 其余四指所指的方向 就是感应电流的方向 2 适用情况 产生感应电流 磁通量 阻碍 垂直 平面内 导体运动 导体切割磁感线 楞次定律的理解和应用 1 楞次定律中 阻碍 的含义 2 楞次定律的使用步骤 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 3 楞次定律的推广 4 楞次定律与右手定则的比较 重点提示 如果问题不涉及感应电流的方向 则用楞次定律的推广含义进行研究 可以使分析问题的过程简化 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 可以用楞次定律确定p q中的感应电流方向 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 听课记录 方法一设磁铁下端为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 pq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 方法二根据楞次定律的另一表述 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 答案 ad 如图 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fn及在水平方向运动趋势的正确判断是 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 运动趋势向左c fn先小于mg后大于mg 运动趋势向右d fn先大于mg后小于mg 运动趋势向右 解析 条形磁铁从线圈正上方等高快速经过时 通过线圈的磁通量先增加后又减小 当通过线圈磁通量增加时 为阻碍其增加 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 答案 d 感应电流方向的判定 1 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 常见的几种切割情况 1 导体平动切割磁感线 2 导体转动切割磁感线 3 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 2 应用楞次定律判断感应电流方向的步骤 1 确定原磁场的方向 2 明确回路中磁通量变化情况 3 应用楞次定律的 增反减同 确立感应电流磁场的方向 4 应用安培定则 确立感应电流的方向 3 楞次定律和右手定则的关系 1 从研究对象上说 楞次定律研究的是整个闭合回路 右手定则研究的是闭合电路的一部分导体 即一段导体做切割磁感线运动 2 从适用范围上说 楞次定律可应用于磁通量变化引起感应电流的各种情况 包括一部分导体切割磁感线运动的情况 右手定则只适用于一段导体在磁场中做切割磁感线运动的情况 因此 右手定则是楞次定律的一种特殊情况 重点提示 1 若导体不动 回路中磁通量变化 应该用楞次定律判断感应电流方向而不能用右手定则 2 若是回路中一部分导体做切割磁感线运动产生感应电流 用右手定则判断较为简单 用楞次定律进行判定也可以 但较为麻烦 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mn gh所在的平面 如图中所示 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 思路点拨 判断一个回路中是否有感应电流 关键是看穿过回路的磁通量是否有变化 听课记录 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abcd所围面积发生变化 磁通量也发生变化 故由楞次定律可判断出产生由c到d的电流 故d正确 答案 d 2 2009年高考浙江卷 如图所示 在磁感应强度大小为b 方向竖直向上的匀强磁场中 有一质量为m 阻值为r的闭合矩形金属线框abcd用绝缘轻质细杆悬挂在o点 并可绕o点摆动 金属线框从右侧某一位置由静止开始释放 在摆动到左侧最高点的过程中 细杆和金属线框平面始终处于同一平面 且垂直纸面 则线框中感应电流的方向是 a a b c d ab d c b a dc 先是d c b a d 后是a b c d ad 先是a b c d a 后是d c b a d解析 由楞次定律 一开始磁通量减小 后来磁通量增大 由 增反 减同 可知电流方向是d c b a d 答案 b 右手定则 左手定则和安培定则的区别和应用 1 三个定则的区别 2 相互联系 1 电流可以产生磁场 当电流的磁场发生变化时 也会发生电磁感应现象 2 感应电流在原磁场中也要受安培力 这是确定感应电流阻碍 相对运动 的依据 3 有些综合问题中 有时要同时应用三个定则 重点提示 三个定则容易相混 特别是左 右手易错 关键是抓住因果关系 1 因电而生磁 i b 安培定则 2 因动而生电 v b i安 右手定则 3 因电而受力 i b f安 左手定则 如 图所示 两个线圈套在同一个铁芯上 线圈的绕向如图 左线圈连着平行导轨m和n 导轨电阻不计 在导轨垂直方向上放着金属棒ab 金属棒处于垂直纸面向外的匀强磁场中 下列说法中正确的是 a 当金属棒向右匀速运动时 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 解答本题应把握以下三点 1 用右手定则判定电流方向 确定a b两点电势高低 2 用安培定则确定两线圈磁场方向 3 根据右侧线圈中磁场变化情况判定感应电流方向 听课记录 当金属棒向右匀速运动而切割磁感线时 金属棒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 当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ab导体两端的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 并且磁感应强度不断增强 所以右边电路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的感应电流方向应沿逆时针 而在右线圈组成的电路中 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 故b d正确 答案 bd 3 如图所示 3 如图所示 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 本题正确的选项应是b c 答案 bc 1 2011年韶关模拟 如图是验证楞决定律实验的示意图 竖直放置的线圈固定不动 将磁铁从线圈上方插入或拔出 线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流 各图中分别标出了磁铁的极性 磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况 其中表示正确的是 解析 先根据楞次定律判断线圈的n极和s极 a上端为n极 b上端为n极 c上端为s极 d上端为s极 再根据安培定则确定感应电流的方向 a b错误 c d正确 答案 cd 2 如图所示 小圆圈表示处于匀强磁场中的闭合电路一部分导线的横截面 速度v在纸面内 关于感应电流的有无及方向的判断正确的是 a 甲图中有感应电流 方向向里b 乙图中有感应电流 方向向外c 丙图中无感应电流d 丁图中a b c d四位置上均无感应电流解析 甲图中导线切割磁感线 根据右手定则 可知电流方向向里 a正确 乙 丙图中导线不切割磁感线 无电流 b错误 c正确 丁图中导线在b d位置切割磁感线 有感应电流 在a c位置速度与磁感线方向平行 不切割磁感线 无电流 d错误 答案 ac 3 3 如图所示 光滑导电圆环轨道竖直固定在匀强磁场中 磁场方向与轨道所在平面垂直 导体棒ab的两端可始终不离开轨道无摩擦地滑动 当ab由图示位置释放 直到滑到右侧虚线位置的过程中 关于ab棒中的感应电流情况 正确的是 a 先有从a到b的电流 后有从b到a的电流b 先有从b到a的电流 后有从a到b的电流c 始终有从b到a的电流d 始终没有电流产生解析 ab与被其分割开的每个圆环构成的回路 在ab棒运动过程中 磁通量都保持不变 无感应电流产生 答案 d 4 在条形磁铁的中央位置的正上方水平固定一铜质圆环如图所示 以下判断中正确的是 a 释放圆环 环下落时环的机械能守恒b 释放圆环 环下落时磁铁对桌面的压力比磁铁受的重力大c 给磁铁水平向右的初速度 磁铁滑出时做减速运动d 给磁铁水平向右的初速度 圆环产生向左的运动趋势解析 由条形磁铁磁场分布特点可知 穿过其中央位置正上方的圆环的合磁通量为零 所以在环下落的过程中 磁通量不变 没有感应电流 只受重力 则环下落时机械能守恒 a对 b错 给磁铁水平向右的初速度 由楞次定律可知 圆环的运动总是阻碍自身磁通量的变化 所以要受到向右的作用力 由牛顿第三定律可知 磁铁要受到向左的作用力而做减速运动 或据总阻碍相对运动的推论得出 故c对d错 答案 ac 5 如图 所示 闭合小金属环从高h的光滑曲线上端无初速度下滚 又沿曲线的另一侧上升 则 若是匀强磁场 环在左侧滚上的高度小于h 若是匀强磁场 环在左侧滚上的高度等于h 若是非匀强磁场 环在左侧滚上的高度等于h 若是非匀强磁场 环在左侧滚上的高度小于ha 仅有 正确b 仅有 正确c 仅有 正确d 仅有 正解析 若是匀强磁场 环中磁通量不变 不会产生感应电流 故环不会受到安培力 只有重力做功 满足机械能守恒 环在左侧的高度等于h