【志鸿优化设计】（江苏专用）2014届高考物理 第九章电磁感应第一节电磁感应现象 楞次定律教学案

1 第九章第九章 电磁感应电磁感应 考纲要求权威解读 磁通量 知道磁通量 磁通密度的概念 电磁感应现象 感应电流的产生条件 理解电磁感应现象及感应电流产生的条件 法拉第电磁感应定律 理解法拉第电磁感应定律的内容 深刻理 解两个公式E n与E Blvsin t 掌握求解感生 动生电动势的方法 楞次定律 理解楞次定律或右手定则的内涵 能判断 感应电流及感应电动势的方向 自感 互感 理解自感现象 会分析通电自感 断电自 感现象 了解电流互感器 电压互感器 第一节第一节 电磁感应现象电磁感应现象 楞次定律楞次定律 一 磁通量 1 定义 磁感应强度 B 与 磁场方向的面积 S 的乘积叫做穿过这个面积的磁通量 简称磁通 我们可以用穿过这一面积的磁感线条数的多少来形象地理解 2 公式 在国际单位制中 磁通量的单位是 符号 3 磁通密度 垂直穿过单位面积的 的条数 叫做磁通密度 即磁感应强度的大小B S 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 无论回路是否闭合 只要穿过线圈平面的 发生变化 线圈中就有感应电动势产 生 产生感应电动势的那部分导体相当于 3 电磁感应现象的实质 产生 如果电路闭合 则有 电路不闭合 则只有 而 无感应电流 三 感应电流方向的判定 1 右手定则 1 内容 伸开 使拇指与其余四指垂直 并且都与手掌在同一平面内 让磁 感线从 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 适用范围 适用于判断闭合电路中的部分导体切割磁感线产生感应电流的情况 2 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 磁通量的变化 2 适用情况 所有 现象 1 关于感应电流 下列说法中正确的有 A 只要闭合电路内有磁通量 闭合电路中就有感应电流产生 B 穿过螺线管的磁通量发生变化时 螺线管内部就一定有感应电流产生 C 线框不闭合时 即使穿过线圈的磁通量发生变化 线圈中也不会有感应电流 2 D 只要电路的一部分导体做切割磁感线运动 电路中就一定有感应电流 2 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 3 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 4 易错辨析 请你判断下列表述正确与否 对不正确的 请予以更正 1 在磁场中线圈面积越大 则穿过线圈的磁通量越大 2 穿过线圈的磁通量越大 磁通量变化也越大 3 某时刻穿过线圈的磁通量为零 则这时磁通量的变化率也一定为零 4 感应电流的磁场总是与原磁场方向相反 5 感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因 一 对磁通量的理解 自主探究自主探究 1 磁感应强度为B的匀强磁场 方向水平向右 一面积为S的矩形线圈 abcd如图所示放置 平面abcd与竖直方向成 角 将abcd绕ab轴转 180 角 则穿过 线圈平面的磁通量的变化为 A 0 B 2BS C 2BScos D 2BSsin 思考 1 磁通量是标量还是矢量 如何区分一个物理量是标量还是矢量 思考 2 磁通量 磁通量的变化 磁通量的变化率三者有何区别 t 归纳要点归纳要点 三者的物理意义不同 大小也没有直接关系 这一点可与运动学中 t v v 三者类比 很大 可能很小 很小 可能很大 0 可 v t t t t 能不为零 若 按正弦规律变化 最大时 0 反之 当 为零时 最大 t t 3 磁通量的变化率等于 t图象上某点切线的斜率 t 二 电磁感应现象 自主探究自主探究 2 试分析下列各种情形中 金属线框或线圈里能否产生感应电流 思考 1 电路不闭合时 磁通量发生变化是否能产生电磁感应现象 思考 2 引起磁通量变化的情况有哪些 归纳要点归纳要点 电磁感应现象能否发生的判断流程 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 Error 三 对楞次定律的理解 自主探自主探究究 3 如图所示 光滑固定导轨m n水平放置 两根导体棒p q平行放于导轨 上 形成一个闭合回路 当一条形磁铁从高处下落接近回路时 下列说法正确的是 A p q将互相靠拢 B p q将互相远离 C 磁铁的加速度仍为g D 磁铁的加速度小于g 思考 1 楞次定律中 阻碍 的含义如何理解 思考 2 楞次定律可推广表述为 感应电流的效果总是阻碍产生感应电流的原因 对 于这句话如何具体理解 命题研究一 楞次定律的应用 题例 1 2012 福州模拟 某实验小组用如图所示的实验装置来验证楞次定律 当 条形磁铁自上而下穿过固定的线圈时 通过电流表的感应电流方向是 4 A a G b B 先a G b 后b G a C b G a D 先b G a 后a G b 思路点拨 先由楞次定律判断出回路中感应电流的磁场方向 然后再由安培定则判断 感应电流的方向 解题要点 规律总结规律总结 1 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 明确回路中磁通量的变化情况 3 应用楞次定律的 增反减同 确定感应电流磁场的方向 4 应用安培定则 确定感应电流的方向 2 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 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 包括 一部分导体做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 一般来说 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 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 用楞次定律进行判断 也可以 但较为麻烦 命题研究二 楞次定律 右手定则 左手定则 安培定则的综合应用 题例 2 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在磁场力作用下向右运动 则PQ所做的运动可能是 A 向右匀加速运动 B 向左匀加速运动 C 向右匀减速运动 D 向左匀减速运动 思路点拨 5 解题要点 规律总结规律总结 三个定则与一个定律 的规范应用 1 一般解题步骤 1 分析题干条件 找出闭合电路或切割磁感线的导体棒 2 结合题中的已知条件和待求量的关系选择恰当的规律 3 正确地利用所选择的规律进行分析和判断 2 应注意的事项 1 三个定则与一个定律 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 部分导体做切割磁感线运动右手定则电磁 感应闭合回路磁通量变化楞次定律 2 应用区别 关键是抓住因果关系 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 1 2012 山东德州月考 根据楞次定律知感应电流的磁场一定是 A 阻碍引起感应电流的磁通量 B 与引起感应电流的磁场反向 C 阻碍引起感应电流的磁通量的变化 D 与引起感应电流的磁场方向相同 2 如图所示 一个半球壳放在匀强磁场中 磁感线的方向与半球底面垂直 设半球壳 表面积为S1 底面积为S2 半球面上的磁通密度为B1 底面处的磁通密度为B2 穿过它们 的磁通量分别为 1和 2 则下列说法中正确的是 A 由于 1 2 且S1 S2 所以B1 B2 B 由于B1 B2 且S1 S2 所以 1 2 C 1 2 B1 B2 D 因为半球面是一曲面 无法判断上述结论是否正确 6 3 如图所示 固定的水平长直导线中通有直流I 矩形线框与导线在同一竖直平面内 且一边与导线平行 线框由静止释放 在下落过程中 A 穿过线框的磁通量保持不变 B 线框中感应电流方向保持不变 C 线框所受安培力的合力为零 D 线框的机械能不断增大 4 直导线ab放在如图所示的水平导体框架上 构成一个闭合回路 长直导线cd和框 架处在同一个平面内 且cd和ab平行 当cd中通有电流时 发现ab向左滑动 关于cd 中的电流下列说法正确的是 A 电流肯定在增大 不论电流是什么方向 B 电流肯定在减小 不论电流是什么方向 C 电流大小恒定 方向由c到d D 电流大小恒定 方向由d到c 7 参考答案参考答案 基础梳理自测基础梳理自测 知识梳理 一 1 垂直 2 BS 韦伯 Wb 3 磁感线 二 1 磁通量 2 磁通量 电源 3 感应电动势 感应电流 感应电动势 三 1 1 右手 手心垂直 导体运动 感应电流 2 1 阻碍 2 电磁感应 基础自测 1 C 解析 解析 只要穿过闭合电路的磁通量发生变化 电路中就产生感应电流 选项 A 错误 选项 B D 没有强调电路是否闭合 故错误 选项 C 正确 2 C 3 CD 4 答案 答案 1 错误 在磁场中线圈面积越大 穿过线圈的磁通量不一定越大 因为 在线圈中 磁感应强度方向有相反的情况 如在线圈中心竖放一条形磁铁 这时线圈面积越 大 磁通量反而越小 2 错误 穿过线圈的磁通量很大 磁通量的变化可能很小 3 错误 某时刻穿过线圈的磁通量为零 但磁通量的变化率不一定为零 4 错误 感应电流的磁场总是阻碍原磁场的磁通量的变化 即增反减同 与原磁场 方向可相同也可相反 5 正确 核心理解深化核心理解深化 自主探究 1 C 提示 1 磁通量虽有正负 但是标量 一个物理量是矢量还是标量 最根本的是看运 算法则 遵从平行四边形定则的是矢量 遵从代数和运算法则的是标量 磁通量的运算遵 从代数和法则 所以是标量 与此类似的还有功 电流 温度 重力势能 电势能等物理 量都是标量 2 磁通量 磁通量变化 磁通量变化率 t 物理意义 某时刻穿过磁场中某 个面的磁感线条数 穿过某个面的磁通量 的变化量 表述磁场中穿过某个 面的磁通量变化快慢 的物理量 大小计算 B S S为与B 垂直的面积 不垂 直时 S为与B垂直 方向上的投影 2 1 B S S B B t S t S t B t 注意 当穿过某个面有方向 相反的磁场 则不能 直接用 B S 应考虑相反方向的磁 通量抵消以后所剩余 的磁通量 开始和转过 180 时 平面都与磁场垂直 穿过平面的磁通量是 不同的 一正一负 2B S而不 是零 既不表示磁通量的大 小 也不表示变化的 多少 在 t图象 中 用图线切线的斜 率表示 附注 线圈绕垂直磁感线转动时 当线圈平面与磁感线平行时 0 最大 当线圈平面与磁感线垂直时 最大 为零 t t 自主探究 2 答案 答案 B C D E 均能产生感应电流 提示 1 当电路不闭合时 没有感应电流 但有感应电动势 只产生感应电动势的现 8 象也可以称为电磁感应现象 2 磁通量的变化 2 1有多种形式 主要有 1 S 不变 B改变 这时 B Ssin 2 B 不变 S改变 这时 S Bsin 3 B S不变 改变 这时 BS sin 2 sin 1 自主探究 3 AD 提示 1 2 可按以下情况具体理解 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 考向探究突破考向探究突破 题例 1 D 解析 解析 1 条形磁铁在穿入线圈的过程中 原磁场方向向下 2 穿过线圈向下的磁通量增加 3 由楞次定律可知 感应电流的磁场方向向上 4 应用安培定则可判断 感应电流的方向为逆时针 俯视 即由b G a 同理可以判断 条形磁铁穿出线圈的过程中 感应电流方向 俯视 为a G b 题例 2 BC 解析 解析 设PQ向右运动 用右手定则和安培定则判定可知穿过L1的磁感 线方向向上 若PQ向右加速 则穿过L1的磁通量增加 用楞次定律判定可知通过MN的感 应电流方向是从N指向M 对MN用左手定则判定可知MN向左运动 故 A 选项不正确 若 PQ向右减速运动 则穿过L1的磁通量减小 用楞次定律判定可知通过MN的感应电流方向 是从M指向N 用左手定则可知MN向右运动 故选项 C 正确 同理设PQ向左运动 用上 述类似的方法可判定选项 B 正确 而选项 D 错误 演练巩固提升演练巩固提升 1 C 解析 解析 根据楞次定律的内容可知 感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁 通量的变化 C 正确 A 错误 阻碍 不同于反向 也不一