高考物理二轮细致复习典范 4.3 电磁感应现象 楞次定律 新人教版选修32(1).doc

2014届高考物理二轮细致复习典范 4.3 电磁感应现象 楞次定律 新人教版选修3-2【高考新动向】1.电磁感应现象 三年9考2.法拉第电磁感应定律 三年12考3.楞次定律 三年12考4.自感、涡流 三年10考电磁感应现象 楞次定律一、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”).【答案】1垂直2 bs3韦伯 wb4标量二、电磁感应现象1电磁感应现象：当穿过闭合电路的磁通量发生_时，电路中有_产生，这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应2产生感应电流的条件：表述1：闭合电路的一部分导体在磁场内做_运动表述2：穿过闭合电路的磁通量_3能量转化发生电磁感应现象时，机械能或其他形式的能转化为_【答案】1.变化感应电流2.切割磁感线发生变化3.电能三、感应电流方向的判断1楞次定律(1)内容：感应电流的磁场总要_引起感应电流的_的变化(2)适用情况：所有的电磁感应现象2右手定则(1)内容：伸开右手，使拇指与其余四个手指_，并且都与手掌在同一个_，让磁感线从掌心进入，并使拇指指向_的方向，这时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【答案】1.(1)阻碍磁通量2.(1)垂直平面内导体运动(2)导体棒切割磁感线考点一 磁通量1.公式=bs的适用条件(1)匀强磁场.(2)s为垂直磁场的有效面积.2.磁通量的物理意义(1)磁通量可以理解为穿过某一面积的磁感线的条数.(2)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.【典例】如图所示，ab是水平面上一个圆的直径，在过ab的竖直面内有一根通电直导线ef，且ef平行于ab，当ef竖直向上平移时，穿过圆面积的磁通量将( )a.逐渐变大 b.逐渐减小c.始终为零 d.不为零，但始终保持不变【答案】选c.【详解】穿过圆面积的磁通量是由通电直导线ef产生的，因为通电直导线位于圆的正上方，所以向下穿过圆面积的磁感线条数与向上穿过的条数相等，即磁通量为零，而且竖直方向的平移也不会影响磁通量的变化.故c正确.考点二 电磁感应现象1.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.2.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.注意：判断流程：(1)确定研究的闭合电路(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】在如图所示的闭合铁芯上绕有一组线圈，与滑动变阻器、电池构成闭合电路，a、b、c为三个闭合金属圆环，假定线圈产生的磁场全部集中在铁芯内，则当滑动变阻器的滑片左、右滑动时，能产生感应电流的金属圆环是( )a.a、b两个环 b.b、c两个环c.a、c两个环 d.a、b、c三个环【解析】选a.滑动变阻器的滑片左、右滑动，引起圆环a、b中磁通量变化，而圆环c由于对称性其磁通量始终为零，故a、b两环中产生感应电流，而c环中不产生感应电流，故a正确.考点三 楞次定律 右手定则1.楞次定律中“阻碍”的理解2.楞次定律的推广推广表述：感应电流的效果总是阻碍产生感应电流的原因.其具体方式为：(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.安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律综合应用的比较基本现象应用的定则或定律运动电荷、电流产生磁场安培定则磁场对运动电荷、电流有作用力左手定则电磁部分导体做切割磁感线运动右手定则闭合回路磁通量变化楞次定律4.应用楞次定律解题的一般程序为:【典例】如图是验证楞次定律实验的示意图，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( )【答案】选c、d.【详解】先根据楞次定律“来拒去留”判断线圈的n极和s极.中线圈上端为n极，b中线圈上端为n极，c中线圈上端为s极，d中线圈上端为s极，再根据安培定则确定感应电流的方向，、b错误，c、d正确.【高考零距离】【2013年】16 2013四川卷 如图所示，在铁芯p上绕着两个线圈a和b，则()a线圈a输入正弦交变电流，线圈b可输出恒定电流b线圈a输入恒定电流，穿过线圈b的磁通量一定为零c线圈b输出的交变电流不对线圈a的磁场造成影响d线圈a的磁场变化时，线圈b中一定有电场【答案】d【详解】当线圈a输入正弦交变电流时，线圈b输出同频率的正弦交变电流，a错误；当线圈a输入恒定电流时，线圈a产生稳定的磁场，通过线圈b的磁通量不变，但不是零，b错误；由于互感，每个线圈的交变电流都对另外一个线圈的磁场产生影响，c错误；根据麦克斯韦电磁场理论，变化的磁场一定产生电场，d正确图620 2013课标全国卷 如图，一载流长直导线和一矩形导线框固定在同一平面内，线框在长直导线右侧，且其长边与长直导线平行已知在t0到tt1的时间间隔内，直导线中电流i发生某种变化，而线框中的感应电流总是沿顺时针方向；线框受到的安培力的合力先水平向左、后水平向右设电流i正方向与图中箭头所示方向相同，则i随时间t变化的图线可能是()bcd【答案】a【详解】由楞次定律可判断出b、d选项对应的线框中对应的感应电流总是沿逆时针方向，b、d错误；c选项对应的线框受到的安培力的合力始终水平向左，c错误；故只有a正确18.2013福建卷 如图甲，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，则图乙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()bcd甲乙【答案】b【详解】根据条形磁铁的磁感线分布情况，线圈的运动可以分为3个阶段，根据楞次定律可以作出如下判断：过程b的方向的变化i感的方向b向上增加顺时针bc向上增加顺时针c点向上达到最大值无cd向上减小逆时针在坐标原点o处感应电流的方向发生改变，d错；这一过程可以看作是线圈切割磁感线而产生感应电流，在b过程中，线圈加速下降，有a，b、v逐渐增大，线圈向下做加速度不断减小的变加速运动，由i感可知线圈的感应电流不断增大但变化率在减小，错；对于b、d两点，由于磁场的对称性，两点的磁感应强度b是相同的，由于vdvb，由i感可知d处的感应电流比较大，所以b对、c错【2013年、2013年】1.（2013上海高考物理t20）如图，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点，将圆环拉至位置后无初速释放，在圆环从摆向的过程中(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 【答案】选ad【详解】圆环从位置后无初速释放，在到达磁场分界线之前，穿过圆环向里的磁感线条数在增加，根据楞次定律，感应电流方向为逆时针，圆环经过磁场分界线之时，穿过圆环向里的磁感线条数在减少，根据楞次定律，感应电流方向为顺时针，圆环经过磁场分界线之后，穿过圆环向外的磁感线条数在减少，根据楞次定律，感应电流方向为逆时针，a正确因为磁场在竖直方向分布均匀，圆环受到的竖直方向的安培力抵消，所以d正确2.（2013山东高考t16）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。以下符合事实的是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【答案】选a、b.【详解】在电学的发展过程中，焦耳发现了电流的热效应，库仑总结出电荷间相互作用的计算公式-库仑定律，这两项符合物理学史的事实。在c项中，发现电流磁效应的是丹麦物理学家奥斯特；d项中，牛顿对伽利略的理想斜面实验合理外推得到的是物体在不受外力作用下将一直保持匀速直线运动或静止状态-牛顿第一定律。3.（2013山东高考t22）如图甲所示，两固定的竖直光滑金属导轨足够长且电阻不计。两质量、长度均相同的导体棒c、d，置于边界水平的匀强磁场上方同一高度处。磁场宽为3，方向与导轨平面垂直。先由静止释放c，c刚进入磁场即匀速运动，此时再由静止释放d，两导体棒与导轨始终保持良好接触。用表示的加速度，表示的动能，、分别表示 、相对释放点的位移。图乙中正确的是 【答案】选b、d。【详解】导体棒c在进入磁场之前做自由落体运动，进入磁场时在d没进入磁场之前做匀速直线运动，受力平衡，在d也进入磁场的瞬间，由于导体棒d做匀加速直线运动的末速度与导体棒c的匀速运动的速度相同，可知在相同时间里导体棒c向下的位移是导体棒d位移的两倍，在导体棒d进入磁场时导体棒c的位移为3h,从此时刻直到c离开磁场，由于两棒运动的速度大小方向均相同，没有产生感应电流，导体棒c、d均做匀加速直线运动，加速度等于重力加速度。可以得出在第一个h导体棒做自由落体运动，h到3h，c做匀速直线运动，3h到4h以g做匀加速直线运动。在导体棒c离开磁场以后，只受重力，加速度等于重力加速度。故b正确，a错误。导体棒d在c离开磁场时的速度比刚进入磁场时的速度大，故导体棒d的匀速过程在此时结束，对应的下落高度为2h，在从此时开始直到导体棒d离开磁场经历了一个减速过程，故c错误，d正确。4.（2013海南物理t6）如图，eof和为空间一匀强磁场的边界，其中eo，fo，且eoof；为eof的角平分析，间的距离为l；磁场方向垂直于纸面向里。一边长为l的正方形导线框沿方向匀速通过磁场，t=0时刻恰好位于图示位置。规定导线框中感应电流沿逆时针方向时为正，则感应电流i与实践t的关系图线可能正确的是（ ）【答案】选b。【详解】根据楞次定律，线框刚进入磁场时感应电流沿逆时针方向，故c、d错误。再根据，线框通过磁场的过程中，导体切割磁感线的有效长度发生变化，感应电动势先增大，后不变，再减小，然后再反向增大，后不变，再减小，故a错误，b正确。5.（2013全国卷1）17某地的地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下，大小为t。一灵敏电压表连接在当地入海河段的两岸，河宽100m，该河段涨潮和落潮时有海水（视为导体）流过。设落潮时，海水自西向东流，流速为2m/s。下列说法正确的是a河北岸的电势较高 b河南岸的电势较高c电压表记录的电压为9mv d电压表记录的电压为5mv【答案】bd海水在落潮时自西向东流，该过程可以理解为：自西向东运动的导体棒在切割竖直向下的磁场。根据右手定则，右岸即北岸是正极电势高，南岸电势低，d对c错。根据法拉第电磁感应定律v, b对a错。【命题意图与考点定位】导体棒切割磁场的实际应用题。6. （2013全国卷2）18.如图，空间某区域中有一匀强磁场，磁感应强度方向水平，且垂直于纸面向里，磁场上边界b 和下边界d水平。在竖直面内有一矩形金属统一加线圈，线圈上下边的距离很短，下边水平。线圈从水平面a开始下落。已知磁场上下边界之间的距离大于水平面a、b之间的距离。若线圈下边刚通过水平面b、c（位于磁场中）和d时，线圈所受到的磁场力的大小分别为、和，则 . b. d.【答案】d线圈从a到b做自由落体运动，在b点开始进入磁场切割磁感线所有受到安培力，由于线圈的上下边的距离很短，所以经历很短的变速运动而进入磁场，以后线圈中磁通量不变不产生感应电流，在c处不受安培力，但线圈在重力作用下依然加速，因此从d处切割磁感线所受安培力必然大于b处，答案d。【考点提升训练】1.大小不同的绝缘金属圆环a、b如图所示叠放在一起，小圆环b有一半面积在大圆环a中，当大圆环a通上顺时针方向电流的瞬间，小圆环中感应电流的方向是( )a顺时针方向b.逆时针方向c.左半圆顺时针，右半圆逆时针d.无感应电流【答案】选b.【详解】(1)当大圆环a中电流为顺时针时，圆环a内部的磁场方向垂直纸面向里，而环外的磁场方向垂直纸面向外，但环里磁场比环外磁场要强，圆环b的净磁通量是垂直纸面向里且增强的；(2)由楞次定律可知圆环b中产生的感应电流的磁场方向应垂直纸面向外；(3)再由安培定则得出圆环b中感应电流的方向为逆时针方向，b正确. 2.012连云港模拟)如图所示，当磁场的磁感应强度b增强时，内、外金属环上的感应电流的方向应为( )a内环顺时针,外环逆时针 b.内环逆时针,外环顺时针c.内、外环均为顺时针 d.内、外环均为逆时针【答案】选a【详解】磁场增强,则穿过回路的磁通量增大,故感应电流的磁场向外,由安培定则知电流对整个电路而言应沿逆时针方向;若分开讨论,则外环逆时针,内环顺时针, a正确.3.拉ok用的话筒内有传感器，其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号，下列说法正确的是( )a.该传感器是根据电流的磁效应工作的b.该传感器是根据电磁感应原理工作的c.膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变d.膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势【答案】选b.【详解】动圈式话筒的工作原理是：人发出声音使膜片带动线圈振动，从而使穿过线圈的磁通量发生变化，将声音信号转化为电信号，因此该传感器是根据电磁感应原理工作的，故选项b正确.4.012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【答案】选b、d.【详解】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.5如图所示，能产生感应电流的是( )【答案】选b. a【详解】图中线圈没闭合，无感应电流；b图中磁通量增大，有感应电流；c图中导线在圆环的正上方，不论电流如何变化，穿过线圈的磁感线相互抵消，磁通量恒为零，也无感应电流；d图中的磁通量恒定，无感应电流.故选b.6.012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【答案】选a、d.【详解】因磁场变化,发生电磁感应现象,杆ab中有感应电流产生，而使杆ab受到磁场力的作用，并发生向右运动.ab向右运动，使得闭合回路中磁通量有增加的趋势，说明原磁场的磁通量必定减弱，即磁感应强度正在减小，与方向向上、向下无关.故a、d正确，b、c错误.7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【答案】选b.【详解】在条形磁铁从图示位置绕o1o2轴转动90的过程中，闭合回路的磁通量增大，故根据楞次定律ab的运动要阻碍磁通量的增大，所以ab将向右运动，b正确.7.2013南京模拟)如图所示,在条形磁铁的中央位置的正上方水平固定一铜质圆环.以下判断中正确的是( )a.释放圆环,环下落时产生感应电流b.释放圆环,环下落时无感应电流c.释放圆环,环下落时环的机械能守恒d.释放圆环,环下落时环的机械能不守恒【答案】选b、c.【详解】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,圆环只受重力,则环下落时机械能守恒,故a、d错误，b、c正确.8.012江门模拟)如图是某电磁冲击钻的原理图，若突然发现钻头m向右运动，则可能是( )a.开关s闭合瞬间b.开关s由闭合到断开的瞬间c.开关s已经是闭合的，变阻器滑片p向左迅速滑动d.开关s已经是闭合的，变阻器滑片p向右迅速滑动【答案】选a、c.【详解】m向右运动是在阻碍磁通量的增加，原因是左边螺线管中电流的磁场增强，所以有两种情况，一是s闭合，二是滑片p向左滑动，故a、c对.9.012福州模拟)甲、乙两个完全相同的铜环可绕固定轴oo旋转，当它们以相同的角速度开始转动后，由于阻力，经相同的时间后便停止，若将两环置于磁感应强度为b的大小相同的匀强磁场中，乙环的转轴与磁场方向平行，甲环的转轴与磁场方向垂直，如图所示，当甲、乙两环同时以相同的角速度开始转动后，则下列判断中正确的是( )a.甲环先停b.乙环先停c.两环同时停下d.无法判断两环停止的先后【答案】选a.【详解】两环均在匀强磁场中以相同的角速度转动，由图可知：甲环的磁通量会发生变化，甲环的动能要转化为电能，而乙环中无磁