浙江省高三物理复习 第9章 第1讲 电磁感应现象磁通量楞次定律课件 新人教版.ppt

第1讲电磁感应现象磁通量楞次定律 本单元综合性试题涉及的知识点很多 如力学 电学 磁场以及能量知识等 是高中阶段最复杂的应用题之一 因此 应深刻理解各知识的内涵与外延 注意训练和掌握综合性试题的分析思路和方法 注意培养综合运用这些知识分析 解决实际问题的能力 近几年全国各地高考题中均有该章的知识 如09年上海物理13题 09年山东卷21题 09年福建卷18题 09年浙江卷17题 09年全国卷 24题 08年全国 20题 08年江苏8题 重点考查感应电流方向的判断和感应电动势大小的计算 1 要抓住两个定律 法拉第电磁感应定律及楞次定律 和等效电路 对楞次定律要加深理解其本质含义 对于它的应用可根据题目的情境灵活选取判断方法 对感应电流大小的计算 则用法拉第电磁感应定律结合闭合电路欧姆定律进行 2 要重视电磁感应现象中的综合应用性试题 它往往涉及力和运动 能量守恒 电路分析 安培力等许多力学和电学知识 主要的类型有滑轨类问题 线圈穿越有界磁场的问题 电磁感应图象的问题等 其中要注意安培力可能是变力 且克服安培力做功使其他形式的能转化为电能 安培力做了多少功 电路中就产生多少电能 对于上述较复杂的综合题 基本的分析方法为 分析物理过程 建立清晰的物理情境 明确变化过程中的功能关系 明确研究对象 选用恰当的定理 定律 3 要重视理论联系实际 本章知识在实际中有广泛的应用 如日光灯原理 磁悬浮原理 电磁阻尼 超导技术的应用等 这些在复习时也要引起重视 这部分的应用一般较力学中要复杂 解题前一定要认真审题 建立正确 明晰的物理情景 选择恰当的物理规律和简洁的方法 力的观点和能量的观点是思考问题的两个不同角度 可以单独应用 也可以综合应用 要注意到不同的方法的比较 不断提高自己的分析综合能力和解决实际问题的能力 质谱仪和回旋加速器在这里只为了培养学生能力 而不是为了高考目的 一 磁通量及磁通量的变化1 定义 我们把b与s的乘积叫做穿过这个面积的磁通量 2 公式 1 b s 此式的适用条件是匀强磁场 且线圈与磁场垂直 2 如果磁感线与平面不垂直 上式中的s为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积 bssin 其中 为磁场与面积之间的夹角 我们称ssin 为 有效面积 或 正对面积 3 单位 韦伯 wb 1wb 1tm2 4 磁通量是标量 但有正负 磁通量的正负不代表大小只表示磁感线是怎样穿过平面的 即若以向里穿过某面的磁通量为正 则向外穿过这个面的磁通量为负 5 磁通量的变化 2 1 2 1 有多种形式 主要有 s 不变 b改变 这时 b ssin b 不变 s改变 这时 s bsin b s不变 改变 这时 bs sin 2 sin 1 当b s 中有两个或三个一起变化时 就要分别计算 1 2 再求 2 1 了 二 电磁感应现象产生的条件1 电磁感应现象 利用磁场产生电流的现象称为电磁感应现象 电磁感应现象的实质是产生感应电动势 2 1 产生感应电流的条件 穿过闭合电路的磁通量发生变化 2 感应电动势的产生条件 无论电路是否闭合 只要穿过电路的磁通量发生变化 这部分电路就会产生感应电动势 这部分电路或导体相当于电源 三 楞次定律及右手定则1 楞次定律 感应电流具有这样的方向 即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化 2 楞次定律的具体应用 1 从 阻碍磁通量变化 的角度来看 由磁通量计算式 bssin 可知 原磁通量增大时 感应电流的磁场与原磁通量相反 反抗 其增加 原磁通量减小时 感应电流的磁场与原磁通量相同 补偿 其减小 即 增反减同 2 从 阻碍相对运动 的角度来看 楞次定律的这个结论可以用能量守恒来解释 既然有感应电流产生 就有其他能转化为电能 又由于是相对运动引起的 所以只能是机械能减少转化为电能 表现出的现象就是 阻碍 相对运动 即 来拒去留 3 从 线圈面积变化 的角度来看 有使线圈面积扩大或缩小的趋势 即 增缩减扩 4 从 阻碍自身电流变化 的角度来看 当线圈自身的电流发生变化时 感应电流的效果就阻碍原来的电流发生变化 当线圈自身的电流增大时 感应电流的方向与线圈自身的电流方向相反 当线圈自身的电流减小时 感应电流的方向与线圈自身的电流方向相同 即电流方向 增反减同 3 右手定则 伸开右手 使大拇指跟其余四个手指垂直 并且都跟手掌在一个平面内 把右手放入磁场中 让磁感线垂直穿入手心 大拇指指向导体运动方向 那么其余四指所指的方向就是感应电流的方向 一 磁通量及磁通量变化例1 如图9 1 1所示 环形导线a中有顺时针方向的电流 a环外有两个同心导线圈b c 与环形导线a在同一平面内 当a中的电流增大时 穿过线圈b c的磁通量各如何变化 在相同时间内哪一个变化更大 图9 1 1 解析 b c线圈所围面积内的磁通量有向里的也有向外的 但向里的更多 所以总磁通量向里 a中的电流增大时 总磁通量也向里增大 由于穿过b线圈向外的磁通量比穿过c线圈的少 所以穿过b线圈的磁通量更大 变化也更大 变式训练1 如图9 1 2所示 虚线圆a内有垂直于纸面向里的匀强磁场 虚线圆a外是无磁场空间 环外有两个同心导线圈b c 与虚线圆a在同一平面内 当虚线圆a中的磁通量增大时 穿过线圈b c的磁通量各如何变化 在相同时间内哪一个变化更大 图9 1 2 解析 b c线圈所围面积内都只有向里的磁通量 且大小相同 因此穿过它们的磁通量和磁通量变化都始终是相同的且磁通量都增大 变式训练2 如图9 1 3所示 空间存在垂直于纸面的均匀磁场 在半径为a的圆形区域内 外 磁场方向相反 磁感应强度的大小均为b 一半径为b 电阻为r的圆形导线环放置在纸面内 其圆心与圆形区域的中心重合 在内 外磁场同时由b均匀地减小到零的过程中 求这一过程中半径为b的圆形区域的磁通量变化 图9 1 3 解析 已知垂直向里的圆形磁场半径为a 导线圆环的半径为b 设通过导线圈的磁通量为 当合磁通量向里时 b a2 b2 a2 b 2a2 b2 故 1 b 2a2 b2 当合磁通量向外时 2 b b2 a2 a2 b b2 2a2 故 2 b b2 2a2 二 楞次定律例2 一平面线圈用细杆悬于p点 开始时细杆处于水平位置 释放后让它在如图9 1 4所示的匀强磁场中运动 已知线圈平面始终与纸面垂直 当线圈第一次通过位置 和位置 时 顺着磁场的方向看去 线圈中感应电流的方向分别为 位置 位置 a 逆时针方向逆时针方向b 逆时针方向顺时针方向c 顺时针方向顺时针方向d 顺时针方向逆时针方向 b 图9 1 4 解析 线圈第一次通过位置 时 穿过线圈的磁通量增加 由楞次定律知线圈中感应电流的磁场向左 根据安培定则 顺着磁场方向看去 感应电流的方向为逆时针方向 当线圈第一次通过位置 时 穿过线圈的磁通量减小 可判断出感应电流为顺时针方向 故选项b正确 点评 由于空间想象能力所限 部分考生无法判定线圈经位置 时刻磁通量的变化趋势 从而无法依据楞次定律和右手螺旋定则推理出正确选项 楞次定律所揭示的电磁感应过程中有两个最基本的因果联系 一是感应电流的磁场与原磁场磁通量变化之间的阻碍与被阻碍的关系 二是感应电流与感应电流的磁场间的产生和被产生的关系 抓住 阻碍 和 产生 这两个因果关联点是应用楞次定律解决物理问题的关键 变式训练3 如图9 1 5所示 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n及在水平方向运动趋势的正确判断是 a n先小于mg后大于mg 运动趋势向左b n先大于mg后小于mg 运动趋势向左 c n先小于mg后大于mg 运动趋势向右d n先大于mg后小于mg 运动趋势向右 解析 当条形磁铁从图示位置运动到线圈正上方的过程中 穿过线圈的磁通量必增大 根据楞次定律的推广应用 来拒 线圈有向右的运动趋势 对桌面的压力大于mg 从线圈正上方向右移动的过程中 穿过线圈的磁通量必减小 根据推广应用 去留 线圈还是有向右的运动趋势 对桌面的压力小于mg 故选d 三 右手定则例3 一航天飞机下有一细金属杆 杆指向地心 若仅考虑地磁场的影响 则当航天飞机位于赤道上空 a 由东向西水平飞行时 金属杆中感应电动势的方向一定由上向下b 由西向东水平飞行时 金属杆中感应电动势的方向一定由上向下c 沿经过地磁极的那条经线由南向北水平飞行时 金属杆中感应电动势的方向一定由下向上d 沿经过地磁极的那条经线由北向南水平飞行时 金属杆中一定没有感应电动势 ad 解析 如图所示 设观察方向为面向北方 左西右东 则地磁场方向平行赤道表面向北 若飞机由东向西飞行时 由右手定则可判断出感应电动势方向为由上向下 若飞机由西向东飞行时 由右手定则可判断出感应电动势方向为由下向上 a对b错 沿着经过地磁极的那条经线运动时 速度方向平行于磁场方向 金属杆中一定没有感应电动势 c错d对 变式训练4 如图9 1 6所示 同一平面内的三条平行导线串有两个电阻r和r 导体棒pq与三条导线电接触良好 匀强磁场的方向垂直纸面向里 导体棒的电阻可忽略 当导体棒向左滑动时 下列说法正确的是 a 流过r的电流为由d到c 流过r的电流为由b到ab 流过r的电流为由c到d