高考物理一轮总复习 第9章 电磁感应 第1节 电磁感应现象楞次定律课件 新人教版

2017高三一轮总复习 物理 选修3 2 第九章电磁感应 第一节电磁感应现象楞次定律 栏目导航 基础知识整合 热门考点研析 方法技巧归纳 考题随堂演练 基础知识整合 1825年 科拉顿做了这样一个实验 他将一个磁铁插入连有灵敏电流计的闭合线圈 观察在线圈中是否有电流产生 在实验时 科拉顿为了排除磁铁移动时对灵敏电流计的影响 他通过很长的导线把接在闭合线圈上的灵敏电流计放到隔壁房间 科拉顿在两个房间之间来回跑 始终没看到电流计指针动一下 科拉顿没能看到电流计指针发生偏转的原因是 若要使科拉顿能看到电流计指针发生偏转 请你提出一种改进的方法 思路引导 1 电磁感应现象的产生条件是什么 2 电磁感应现象具有瞬时性吗 指针的偏转是瞬时的吗 解析 本题属于教材 阅读材料 中关于电磁感应现象产生条件的考查知识 关键是掌握当穿过闭合电路的磁通量发生变化时 电路中产生感应电流 当穿过闭合电路的磁通量不发生变化时 电路中不会产生感应电流 科拉顿用条形磁铁在线圈中进行插进和抽出的实验时 线圈中的磁通量发生了变化 电流表的回路中有感应电流产生 当他跑到另一个房间时 由于磁铁在线圈中不动 此时没有感应电流 所以他无法观察到 若要使科拉顿能看到电流计指针发生偏转 将电表等器材置于同一房间即可在线圈中进行插进和抽出的实验时 观察到电流表的回路中有感应电流产生 磁通量1 定义 在匀强磁场中 磁感应强度B与 于磁场方向的面积S的乘积 2 公式 1 适用条件 匀强磁场 S为垂直磁场的有效面积 3 单位 1Wb 1 4 物理意义 表示穿过某一面积的磁感线的 知识点1 垂直 BS T m2 净条数 5 多匝线圈磁通量的计算多匝线圈的磁通量的大小与线圈 无关 因为不论线圈匝数多少 穿过线圈的磁感线条数相同 而磁感线 可表示磁通量的大小 6 合磁通量的求法若某个平面内有不同方向和强弱的磁场共同存在 当计算穿过这个面的磁通量时 先规定某一个方向的磁通量为正 反方向的磁通量为负 平面内各个方向的磁通量的 等于穿过这个平面内的合磁通量 匝数 条数 代数和 电磁感应现象1 电磁感应现象 当穿过闭合电路的 量发生变化时 电路中有 产生的现象 2 产生感应电流的条件 1 一般情况 穿过闭合电路的 发生变化 2 特殊情况 闭合电路的一部分导体在磁场内做 磁感线运动 知识点2 磁通 感应电流 磁通量 切割 3 电磁感应现象的实质电磁感应现象的实质是产生 如果回路闭合则产生 如果回路不闭合 则只有感应电动势而无感应电流 4 电磁感应现象中的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 该过程遵循能量守恒定律 感应电动势 感应电流 电能 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 适用范围 一切电磁感应现象 3 楞次定律中的 阻碍 的含义 阻碍 不是 阻止 而只是延缓了原磁通量的变化 电路中的磁通量还是在变化的 实质上 楞次定律中的 阻碍 二字 指的是感应电流 着产生感应电流的那个原因 知识点3 阻碍 磁通量 反抗 2 右手定则 1 内容 伸开右手 使拇指与其余四个手指垂直 并且都与手掌在同一个平面内 让 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 的方向 2 适用情况 导体 产生感应电流 磁感线 导线运动 感应电流 切割磁感线 特别提醒判断穿过闭合回路的磁通量是否变化时 可充分利用磁感线来进行定性判断 即通过观察穿过闭合回路的磁感线的条数是否变化判断某过程中磁通量是否变化 热门考点研析 1 磁通量的变化 1 磁通量变化量 表示磁通量的变化多少 公式为 2 1 3 磁通量 磁通量变化量和磁通量变化率的关系可以对比速度 速度变化量和速度变化率的关系来理解记忆 电磁感应现象的判断 考点1 4 n匝线圈的磁通量变化率与匝数无关 n匝线圈产生的感应电动势的大小与匝数有关 2 引起磁通量变化的情况 1 导线切割磁感线或回路面积S变化 2 磁感应强度B随时间或位置变化 3 线圈在磁场中转动 3 电磁感应现象能否发生的判断流程 1 确定研究的闭合回路 2 弄清楚回路内的磁场分布 并确定该回路的磁通量 3 磁通量 不变 则回路中没有感应电流 如果回路闭合 则有感应电流 磁通量 变化 如果回路不闭合 无感应电流 有感应电动势 2014年新课标卷 在法拉第时代 下列验证 由磁产生电 设想的实验中 能观察到感应电流的是 A 将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路 然后观察电流表的变化B 在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈 然后观察电流表的变化C 将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接 往线圈中插入条形磁铁后 再到相邻房间去观察电流表的变化D 绕在同一铁环上的两个线圈 分别接电源和电流表 在给线圈通电或断电的瞬间 观察电流表的变化 思路引导 1 感应电流的产生条件是什么 2 回忆教材中五种产生电磁感应的现象 例1 解析 产生感应电流的条件是闭合回路的磁通量发生变化或闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动 导体中有感应电流 将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路 回路中没有磁通量的变化 不能产生感应电流 观察到电流表没有变化 A选项错误 在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈 回路中没有磁通量的变化 不能产生感应电流 观察到电流表没有变化 B选项错误 将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接 往线圈中插入条形磁铁的过程中有感应电流产生 但是之后 再到相邻房间去观察时 回路中已经没有磁通量的变化 此时观察到的电流表没有变化 C选项错误 绕在同一铁环上的两个线圈 分别接电源和电流表 在给线圈通电或断电的瞬间 回路中的磁通量发生变化 能观察电流表的变化 D选项正确 答案 D 总结提升 同一线圈平面 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 2016届海南模拟 下列实验现象 属于电磁感应现象的是 A 导线通电后 其下方的小磁针偏转B 通电导线AB在磁场中运动 针对训练1 C 金属杆切割磁感线时 电流表指针偏转D 通电线圈在磁场中转动 解析 电磁感应现象是指穿过电路的磁通量变化时 产生感应电动势或感应电流的现象 导线通电后 其下方的小磁针偏转 说明电流周围有磁场 属于电流的磁效应 A选项错误 通电导线AB在磁场中运动说明磁场对电流的作用 B选项错误 金属杆切割磁感线时 电流表指针偏转 说明电路中产生感应电流 属于电磁感应现象 C选项正确 通电线圈在磁场中转动 说明通电线圈受到安培力作用 D选项错误 答案 C 1 楞次定律中 阻碍 的含义 1 谁阻碍谁感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化 2 阻碍什么阻碍的是磁通量的变化 而不是阻碍磁通量的本身 3 如何阻碍当磁通量增大时 感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反 当磁通量减小时 感应电流的磁场方向与原磁场方向相同 即 增反减同 4 阻碍效果阻碍不是阻止 只是延缓了磁通量的变化 这种变化将继续进行 感应电流方向的判断 考点2 2 运用楞次定律判定感应电流方向的程序 2016届山西运城期中 长直导线与矩形线框abcd处在同一平面中静止不动 如图甲所示 长直导线中通以大小和方向都随时间做周期性变化的电流 i t图象如图乙所示 规定沿长直导线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 例2 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 思路引导 1 如何判断通电直导线周围的磁场 2 如何根据闭合线框磁通量的变化得出感应电流的方向 综上所述 关于最初一个周期内矩形线框中感应电流的方向为由逆时针方向变为顺时针方向 再变为逆时针方向 D选项正确 答案 D 总结提升 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中的一部分导体 即一段导体做切割磁感线运动的情况 2 从适用范围上说 楞次定律适用于磁通量变化引起感应电流的各种情况 右手定则只适用于一段导体在磁场中做切割磁感线的运动情况 3 判定电流方向的右手定则是楞次定律的特例 用右手定则能判定的 一定也能用楞次定律判定 反之不一定 比如闭合圆形导线中的磁场逐渐增强 用右手定则就难以判定感应电流的方向 用楞次定律就很容易判定出来 如图所示 在北京某中学实验室的水平桌面上 放置边长为L的正方形闭合导体线圈abcd 线圈的ab边沿南北方向 ad边沿东西方向 下列说法中正确的是 A 若使线圈向东平动 则b点的电势比a点的电势低B 若使线圈向北平动 则a点的电势比b点的电势低C 若以ab为轴将线圈向上翻转 则线圈中感应电流方向为a b c d aD 若以ab为轴将线圈向上翻转 则线圈中感应电流方向为a d c b a 针对训练2 解析 北京所在位置的地磁场竖直分量向下 当线圈向东平动时 线圈回路的磁通量没有发生变化 不会产生感应电流 但导体ab切割磁感线 产生了感应电动势 根据右手定则得 a点的电势比b点的电势低 A选项错误 当线圈向北平动时 线圈回路的磁通量没有发生变化 不会产生感应电流 导体ab没有切割磁感线 不会产生感应电动势 a点的电势等于b点的电势 B选项错误 当线圈以ab为轴将线圈向上翻转时 地磁场的竖直分量向下 向下的磁通量变小 根据楞次定律可知 闭合线圈中感应电流方向为a b c d a C选项正确 D选项错误 答案 C 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 感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化 增反减同 2 感应电流产生的磁场总是阻碍引起感应电流的导体间的相对运动 来拒去留 3 感应电流产生的磁场总是阻碍引起感应电流的线圈面积的变化 增缩减扩 4 感应电流产生的磁场总是阻碍原电流的变化 自感 楞次定律的推广应用 考点3 多选 2016届安徽期中 如图所示 均匀带正电的绝缘圆环a与金属圆环b同心共面放置在光滑的水平面上 当环a绕其圆心在其所在平面内旋转时 b中产生逆时针方向的感应电流 且具有扩张趋势 由此可知 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 思路引导 1 如何区分两种电流和两种磁场 2 如何应用逆向思维分析环a所做的运动 例3 解析 由于环a的转动而形成了环形电流 只有a中的感应电流的变化才可以在环b中产生磁通量的变化 使环b中产生感应电流 当环a绕其圆心在其所在平面内顺时针加速旋转时 根据安培定则可知 环b中竖直向下的磁通量逐渐增大 根据楞次定律可知 环b中产生逆时针的感应电流 由楞次定律的推广含义可知 环b具有扩张趋势来抵消原磁通量的增大 A选项正确 当环a绕其圆心在其所在平面内顺时针减速旋转时 根据安培定则可知 环b中竖直向下的磁通量逐渐减小 根据楞次定律可知 环b中产生顺时针的感应电流 由楞次定律的推广含义可知 环b具有收缩趋势来抵消原磁通量的减小 B选项错误 当环a绕其圆心在其所在平面内逆时 针加速旋转时 根据安培定则可知 环b中竖直向上的磁通量逐渐增大 根据楞次定律可知 环b中产生顺时针的感应电流 由楞次定律的推广含义可知 环b具有扩张趋势来抵消原磁通量的增大 C选项正确 当环a绕其圆心在其所在平面内逆时针减速旋转时 根据安培定则可知 环b中竖直向上的磁通量逐渐减小 根据楞次定律可知 环b中产生逆时针的感应电流 由楞次定律的推广含义可知 环b具有收缩趋势来抵消原磁通量的减小 D选项错误 答案 AC 总结提升 应用楞次定律解题要正确区分两个磁场 一是引起感应电流的原磁场 另一是感应电流产生的磁场 还要区分两个电流 一是产生原磁场的电流 另一是感应电流 针对训练3 多选 2014年上海高考 如图 匀强磁场垂直于软导线回路平面 由于磁场发生变化 回路变为圆形 则该磁场 A 逐渐增强 方向向外B 逐渐增强 方向向里C 逐渐减弱 方向向外D 逐渐减弱 方向向里解析 由于磁场变化 回路变为圆形 导线围成的面积扩大 根据楞次定律的推广含义可知 闭合回路的磁通量变小 导致了导线围成面积的变大 一种情况是垂直于纸面向里的磁场逐渐减弱 另一种情况是垂直于纸面向外的磁场逐渐减弱 C D选项正确 答案 CD 方法技巧归纳 三个定则与一个定律 的规范应用1 电磁感应现象中三个定则的比较 1 安培定则 判断电流周围的磁场分布规律 2 左手定则 判断通电直导线或是运动电荷在磁场中的受力情况 3 右手定则 判断导体切割磁感线产生感应电流的方向 左手定则在导体通电受力时应用 即 由电生力 右手定则在导体运动时应用 即 由动生电 2 规律应用3 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 多选 2016届山东模拟 如图 一均匀金属圆盘绕通过其圆心且与盘面垂直的轴逆时针匀速转动 现施加一垂直穿过圆盘的有界匀强磁场 圆盘开始减速 在圆盘减速过程中 以下说法正确的是 A 处于磁场中的圆盘部分 靠近圆心处电势高B 所加磁场越强越易使圆盘停止转动C 若所加磁场反向 圆盘将加速转动D 若所加磁场穿过整个圆盘 圆盘将匀速转动 例4 思路引导 1 如何根据右手定则判定感应电流的方向 2 如何根据楞次定律的推广含义判断圆盘受到的安培力 解析 将金属圆盘看成由无数金属幅条组成 圆盘逆时针旋转时 切割磁感线 根据右手定则可知 圆盘上的感应电流由边缘流向圆心 切割磁感线的部分相当于电源 电流在电源内部 由低电势流向高电势 故靠近圆心处电势高 A选项正确 根据楞次定律的推广含义 来拒去留 可知 所加磁场越强 产生的电动势越大 电流越大 受到的安培力越大 越易使圆盘停止转动 B选项正确 若所加磁场反向 根据楞次定律可知 安培力还是阻碍圆盘的转动 所以圆盘还是减速转动 C选项错误 若所加磁场穿过整个圆盘时 圆盘在切割磁感线 产生感应电动势 相当于电路断开 则不会产生感应电流 没有安培力的作用 圆盘将匀速转动 D选项正确 答案 ABD 多选 置于匀强磁场中的金属圆盘中央和边缘各引出一根导线 与套在铁芯上部的线圈A相连 套在铁芯下部的线圈B引出两根导线接在两根水平导轨上 如图所示 导轨上有一根金属棒ab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 圆盘顺时针加速转动时 ab棒将向右运动B 圆盘顺时针减速转动时 ab棒将向右运动 针对训练4 C 圆盘顺时针匀速转动时 ab棒将向右运动D 圆盘顺时针加速转动时 ab棒将向左运动解析 金属圆盘转动时 相当于导体棒切割磁感线 根据右手定则判定感应电流的方向 圆盘顺时针加速转动时 产生感应电流 根据右手定则可知 感应电流由圆心流向边缘 根据安培定则可知 线圈A中产生方向向下的磁场 且逐渐增强 由楞次定律得 线圈B中的感应磁场方向向下 由安培定则可知 ab棒中感应电流方向由a b 由左手定则可知 ab棒受的安培力方向向左 ab棒将向左运动 A选项错误 D选项正确 圆盘顺时针减速转动时 ab棒将向右运动 B选项正确 当圆盘顺时针匀速转动时 线圈A中产生恒定的电流 那么线圈B的磁通量不变 则ab棒没有感应电流 则将不会运动 C选项错误 答案 BD 考题随堂演练 1 2016届吉林省实验中学模拟 下列说法中 符合物理学史实的是 A 亚里士多德认为 必须有力作用在物体上 物体才能运动 没有力的作用 物体将静止B 牛顿站在 巨人 的肩上 发现了万有引力定律 并且利用万有引力定律首次计算出了地球的质量C 法拉第发现了电流的磁效应 即电流可以在其周围产生磁场D 麦克斯韦首先提出了场的观点 并创立了完整的电磁场理论 解析 亚里士多德认为力是维持物体运动的原因 必须有力作用在物体上 物体才能运动 没有力的作用 物体将静止 A选项符合题意 牛顿发现了万有引力定律 卡文迪许利用万有引力定律首次计算出地球的质量 B选项错误 奥斯特发现了电流的磁效应 C选项错误 法拉第首先提出了场的观点 D选项错误 答案 A 2 2016届广东省阳东广雅学校月考 如图所示 闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁 磁铁的N极朝下但未插入线圈内部 当磁铁向上运动时 A 线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同 磁铁与线圈相互吸引B 线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同 磁铁与线圈相互排斥C 线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反 磁铁与线圈相互吸引D 线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反 磁铁与线圈相互排斥 解析 当磁铁向上运动时 向下的磁场变小 根据楞次定律可知 线圈中产生感应电流 感应电流的磁场向下 由安培定则可知 线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反 由楞次定律的推广含义 来拒去留可知 磁铁与线圈相互吸引 C选项正确 答案 C 3 多选 2016届鄂豫晋冀陕联考 如图所示 在一竖直平面内的三条平行导线串有两个电阻R1和R2 导体棒PQ与三条导线均接触良好 匀强磁场的方向垂直纸面向里 导体棒的电阻可忽