第1讲+电磁感应现象和愣次定律.ppt

第十章电磁感应 本章重点考查的内容 感应电流的产生条件 方向判定和导体切割磁感线产生感应电动势的计算 电磁感应现象与磁场 电路 力和运动 能量等知识的综合题及感应电流的图象问题也应重视 第1讲电磁感应现象和楞次定律 第2讲法拉第电磁感应定律和自感 第3讲电磁感应规律的综合应用 第1讲电磁感应现象和楞次定律 一 电磁感应现象 1 电磁感应现象 在磁场中的导体产生感应电动势或感应电流的现象 2 在电磁感应现象中产生的电流叫做感应电流 产生的电动势叫做感应电动势 3 产生感应电流的条件 1 电路为闭合电路 2 磁通量发生变化 即 0 4 正确区分磁通量 磁通量的变化量和磁通量的变化率 1 三者的区别 5 感应电流方向的判断 右手定则或楞次定律 1 双选 关于感应电动势和感应电流 下列说法中正确的是 A 只有当电路闭合 且穿过电路的磁通量发生变化时 电路中才有感应电动势B 只有当电路闭合 且穿过电路的磁通量发生变化时 电路中才有感应电流C 不管电路是否闭合 只要穿过电路的磁通量发生变化 电路中就有感应电动势D 不管电路是否闭合 只要穿过电路的磁通量发生变化 电路中就有感应电流 针对训练 2 单选 如图所示 在通电直导线的正下方有矩形导线框 导线框在下列运动中能产生感应电流的是 A 导线框在水平方向向右匀速运动B 导线框在水平方向向右加速运动C 导线框以直导线为轴旋转D 导线框向直导线靠近 3 单选 下列说法正确的是 A 磁通量越大 磁通量的变化率越大B 磁通量的变化量越大 磁通量的变化率越大C 磁通量变化率越大 磁通量的变化越快D 磁通量越大 磁通量的变化量越大 解析 磁通量的变化率是反映磁通量变化快慢的 与磁通量本身的大小以及磁通量变化量的大小没有直接关系 A B选项错误 磁通量的变化率越大 则磁通量变化得越快 C选项正确 磁通量越大 磁通量的变化量不一定越大 4 单选 如图所示 长为a宽为b的矩形线圈 在磁感应强度为B的匀强磁场中垂直于磁场的OO 轴以恒定的角速度 旋转 设t 0时 线圈平面与磁场方向平行 则此时的磁通量和磁通量的变化率分别是 错解分析 有同学误认为t 0时 线圈平面与磁场方向平行 磁通量为零 对应的磁通量的变化率也为零 选A 磁通量 BS S 是线圈垂直磁场的面积 磁通量的变化量 2 1 两者的物理意义截然不同 不能理解为磁通量为零 磁通量的变化率也为零 表述一 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 表述二 感应电流总要阻碍导体和磁体间的相对运动 表述三 感应电流的效果总要阻碍产生感应电流的原因 2 对楞次定律的理解 1 从磁通量变化的角度看 感应电流总要阻碍磁通量的变化 2 从导体和磁体的相对运动的角度来看 感应电流总要阻碍相对运动 1 内容表述 二 楞次定律 3 楞次定律中 阻碍 的含意 阻碍不是阻止 可理解为 增反 减同 4 应用楞次定律解题的步骤 1 明确原磁场方向 2 明确穿过闭合回路的磁通量如何变化 3 由楞次定律确定感应电流的磁场方向 4 利用安培定则 右手螺旋定则 确定感应电流 感应电动势 的方向 说明 阻碍 不是 阻止 而只是延缓了原磁通的变化 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 感应电流反抗着产生感应电流的那个原因 5 右手定则 伸开右手 让拇指跟其余四指垂直 并且都跟手掌在一个平面内 让磁感线垂直从手心进入 拇指指向导体运动方向 其余四指指的就是感应电流的方向 6 正确区分楞次定律与右手定则的关系 导体运动切割磁感线产生感应电流是磁通量发生变化引起感应电流的特例 所以判定电流方向的右手定则也是楞次定律的特例 用右手定则能判定的 一定也能用楞次定律判定 只是不少情况下 不如用右手定则判定来得方便简单 反过来 用楞次定律能判定的 并不是用右手定则都能判断出来 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 相反 用楞次定律就很容易判定出来 针对训练 1 单选 如图所示 两个闭合圆形线圈A B的圆心重合 放在同一水平面内 线圈B中通以图中所示的交变电流 设t 0时电流沿逆时针方向 图中箭头所示 对于线圈A 在t1 t2时间内 下列说法中正确的是 A 有顺时针方向的电流 且有扩张的趋势 B 有顺时针方向的电流 且有收缩的趋势 C 有逆时针方向的电流 且有扩张的趋势 D 有逆时针方向的电流 且有收缩的趋势 2 在同一铁芯上绕着两个线圈 单刀双掷开关原来接在点1 现把它从1扳向2 试判断在此过程中 在电阻R上的电流方向是 如图所示 A 先由P Q 再由Q P B 先由Q P 再由P Q C 始终由Q P D 始终由P Q 3 如图所示 在两根平行长直导线M N中 通以同方向 同强度的电流 导线框abcd和两导线在同一平面内 线框沿着与两导线垂直的方向 自右向左在两导线间匀速移动 在移动过程中 线框中感应电流的方向 A 沿abcda不变 B 沿dcbad不变 C 由abcda变成dcbad D 由dcbad变成abcda 分析 画出磁感应线的分布情况如图示 自右向左移动时 感应电流的磁场向外 所以感应电流为逆时针方向 变式 导线框abcd与直导线在同一平面内 直导线中通有恒定电流I 当线框自左向右匀速通过直导线的过程中 线框中感应电流如何流动 解 画出磁场的分布情况如图示 开始运动到A位置 向外的磁通量增加 I的方向为顺时针 当dc边进入直导线右侧 直到线框在正中间位置B时 向外的磁通量减少到0 I的方向为逆时针 接着运动到C 向里的磁通量增加 I的方向为逆时针 当ab边离开直导线后 向里的磁通量减少 I的方向为顺时针 所以 感应电流的方向先是顺时针 接着为逆时针 然后又为顺时针 4 如图所示 一水平放置的圆形通电线圈I固定 有另一个较小的线圈II从正上方下落 在下落过程中线圈II的平面保持与线圈I的平面平行且两圆心同在一竖直线上 则线圈II从正上方下落到穿过线圈I直至在下方运动的过程中 从上往下看线圈II A 无感应电流 B 有顺时针方向的感应电流 C 有先顺时针后逆时针的感应电流 D 有先逆时针后顺时针的感应电流 解 画出以MN为对称的面积相等的图形 如图示 则剩余部分的面积也相等 左侧剩余部分处的磁感应强度小于右侧剩余部分处的磁感应强度 所以向里的磁通量增大 感应电流的磁场方向向外 线框中感应电流方向沿acba 6 如图示 一闭合的铜环从静止开始由高处下落通过条形磁铁后继续下落 空气阻力不计 则在圆环的运动过程中 下列说法正确的是 A 圆环在磁铁的上方时 加速度小于g 在下方时大于g B 圆环在磁铁的上方时 加速度小于g 在下方时也小于g C 圆环在磁铁的上方时 加速度小于g 在下方时等于g D 圆环在磁铁的上方时 加速度大于g 在下方时小于g 7 如图所示 两个相同的铝环套在一根无限长的光滑杆上 将一条形磁铁向左插入铝环 未穿出 的过程中 两环的运动情况是 A 同时向左运动 距离增大 B 同时向左运动 距离不变 C 同时向左运动 距离变小 D 同时向右运动 距离增大 8 金属圆环的圆心为O 金属棒Oa Ob可绕O在环上转动 如图示 当外力使Oa逆时针方向转动时 Ob将 A 不动B 逆时针方向转动C 顺时针方向转动D 无法确定 解 感应电流的效果总要阻碍产生感应电流的原因 即阻碍相对运动 9 在水平面上有一固定的U形金属框架 框架上置一金属杆ab 如图示 纸面即水平面 在垂直纸面方向有一匀强磁场 则以下说法中正确的是 A 若磁场方向垂直纸面向外并增加时 杆ab将向右移动 B 若磁场方向垂直纸面向外并减少时 杆ab将向右移动 C 若磁场方向垂直纸面向里并增加时 杆ab将向右移动 D 若磁场方向垂直纸面向里并减少时 杆ab将向右移动 BS 杆ab将向右移动 S增大 增大 只有B减小 才能阻碍 增大 10 如图所示 a b c d为四根相同的铜棒 c d固定在同一水平面上 a b对称地放在c d棒上 它们接触良好 O点为四根棒围成的矩形的几何中心 一条形磁铁沿竖直方向向O点落下 则ab可能发生的情况是 A 保持静止 B 分别远离O点 C 分别向O点靠近 D 无法判断 思考 1 下图中 若磁场不变 使a向右运动 则b将向运动 右 2 若B减少 ab将如何运动 答 分别向两边远离 11 一个弹性闭合线圈的平面与纸面平行且处在一匀强磁场中 当由于磁通量发生变化而引起线圈所围的面积增大时 可判断磁场的方向和磁感应强度B的大小变化情况可能是 A 磁场方向垂直于线圈向里 B不断减弱B 磁场方向垂直于线圈向里 B不断增强C 磁场方向垂直于线圈向外 B不断减弱D 磁场方向平行于线圈向左 B不断减弱 解 感应电流的效果总要阻碍产生感应电流的原因 若磁场方向垂直于线圈 由 BS S增大则B要减小才能阻碍磁通量的增大 与磁场方向无关 若磁场方向平行于线圈 不管B是减弱还是增强 则磁通量始终为0 12 如图示 通电直导线cd右侧有一个金属框与导线在同一平面内 金属棒ab放在框架上 ab受磁场力向左 则cd中电流变化的情况是 A cd中通有由d c方向逐渐减小的电流B cd中通有由d c方向逐渐增大的电流C cd中通有由c d方向逐渐增大的电流D cd中通有由c d方向逐渐减小的电流 解 感应电流的效果总要阻碍产生感应电流的原因 ab受磁场力向左 则闭合电路的面积要减小 由 BS S减小则B要增大才能阻碍磁通量的变化 所以cd中的电流增大 与电流的方向无关 13 如图示 一根足够长的绝缘滑杆SS 上套有一质量为m的光滑弹性金属环 在滑杆的正下方放置一很长的光滑水平木制轨道 并穿过金属环的圆心O 现将质量为M的条形磁铁以v0的初速度在轨道上向右运动 则 A N极或S极接近金属环时金属环都缩小 B 磁铁靠近滑环将推动滑环一起运动 C 磁铁穿过滑环后二者先后停下来 D 滑环得到的电能为Mv02 2 解 感应电流的效果总要阻碍产生感应电流的原因 磁铁靠近滑环 滑环中磁通量要增大 金属环面积缩小才能阻碍磁通量的增大 磁铁靠近滑环 有相对运动 滑环向右移动才能阻碍相对运动 由动量守恒定律 二者不可能停下来 CD错 14 如图为两组同心闭合线圈a b的俯视图 若内线圈a通有图示的方向的电流I1 则当I1增大时外线圈b中的感应电流I2的方向及I2受到的安培力F的方向分别是 A I2顺时针方向 F沿半径指向圆心 B I2顺时针方向 F沿半径背离圆心向外 C I2逆时针方向 F沿半径指向圆心 D I2逆时针方向 F沿半径背离圆心向外 注意 I1增大时 b中的磁通量增大 只有线圈b变小才能阻碍磁通量的增大 思考 今将一条形磁铁缓慢或迅速地插入闭合的螺线管中 这两个过程中 不发生变化的是 A 磁通量的变化率 B 磁通量的变化量 C 消耗的机械功 D 流过导线截面的电量 15 如下图所示 在同一水平面内有三个闭合线圈a b c 当a线圈中有电流通过时 它们的磁通量分别为 a b 与 c 下列说法正确的是 A a b cB a b cC a c bD a c b 16 单选 如图所示 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的电流由d到c 流过r的电流由b到a B 流过R的电流由c到d 流过r的电流由b到a C 流过R的电流由d到c 流过r的电流由a到b D 流过R的电流由c到d 流过r的电流由a到b 17 单选 2010年海南卷 一金属圆环水平固定放置 现将一竖直的条形磁铁 在圆环上方沿圆环轴线从静止开始释放 在条形磁铁穿过圆环的过程中 条形磁铁与圆环 A 始终相互吸引B 始终相互排斥C 先相互吸引 后相互排斥D 先相互排斥 后相互吸引 18 单选 2010年广州调研 如图所示 在匀