2020版高考物理一轮复习第9章电磁感应第1讲电磁感应现象楞次定律课件

选考导航 第1讲电磁感应现象楞次定律 知识排查 磁通量 1 磁通量 1 定义 磁感应强度b与垂直磁场方向的面积s的 2 公式 b s 单位 韦伯 wb 3 矢标性 磁通量是 但有正负 2 磁通量的变化量 2 1 3 磁通量的变化率 磁通量变化的快慢 乘积 bs 标量 1 电磁感应现象当穿过闭合电路的磁通量发生变化时 电路中有 产生的现象 2 产生感应电流的条件 1 闭合电路 2 发生变化 电磁感应现象 感应电流 磁通量 1 楞次定律 感应电流的磁场总要 引起感应电流的 的变化 适用于一切电磁感应现象 2 右手定则 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 让磁感线穿入掌心 右手拇指指向 方向 这时其余四指指向就是感应电流的方向 适用于导线 产生感应电流 感应电流的方向 图1 阻碍 磁通量 导线运动 切割磁感线 小题速练 1 思考判断 1 穿过线圈的磁通量与线圈的匝数无关 2 穿过电路的磁通量变化 电路中就一定有感应电流 3 导体切割磁感线时一定有感应电流产生 4 感应电流的磁场一定与引起感应电流的磁场方向相反 5 感应电流的磁场总要阻止引起感应电流的磁通量的变化 6 感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁通量的变化 答案 1 2 3 4 5 6 2 人教版选修3 2 p14 t6改编 多选 如图2所示 一轻质绝缘横杆两侧各固定一金属环 横杆可绕中心点自由转动 老师拿一条形磁铁插向其中一个小环 后又取出插向另一个小环 同学们看到的现象及现象分析正确的是 a 磁铁插向左环 横杆发生转动b 磁铁插向右环 横杆发生转动c 磁铁插向左环 左环中不产生感应电动势和感应电流d 磁铁插向右环 右环中产生感应电动势和感应电流答案bd 图2 电磁感应现象的理解和判断 1 应用 bs求解问题时应注意两点 1 公式 bs中 s为垂直于磁场方向的面积 2 穿过某个面有方向相反的磁场 则不能直接用 bs求解 应考虑相反方向的磁通量抵消后所剩余的磁通量 2 常见的产生感应电流的三种情况 典例 现将电池组 滑动变阻器 带铁芯的线圈a 线圈b 电流计及开关按如图3所示连接 下列说法正确的是 图3a 开关闭合后 线圈a插入或拔出都会引起电流计指针偏转b 线圈a插入线圈b中后 开关闭合和断开的瞬间 电流计指针均不会偏转c 开关闭合后 滑动变阻器的滑片p匀速滑动 会使电流计指针静止在中央零刻度d 开关闭合后 只有滑动变阻器的滑片p加速滑动 电流计指针才能偏转 解析线圈a插入或拔出 都将造成线圈b处磁场的变化 因此线圈b处的磁通量变化 产生感应电流 故选项a正确 开关闭合和断开均能引起线圈b中磁通量的变化而产生感应电流 故选项b错误 开关闭合后 只要移动滑片p 线圈b中磁通量就会变化而产生感应电流 故选项c d错误 答案a 1 2017 江苏单科 1 如图4所示 两个单匝线圈a b的半径分别为r和2r 圆形匀强磁场b的边缘恰好与a线圈重合 则穿过a b两线圈的磁通量之比为 a 1 1b 1 2c 1 4d 4 1解析两个线圈的半径虽然不同 但是线圈内的匀强磁场的半径一样 则穿过两线圈的磁通量相同 故选项a正确 答案a 图4 2 多选 如图5所示 矩形线框abcd由静止开始运动 若使线框中产生感应电流 则线框的运动情况应该是 图5a 向右平动 ad边还没有进入磁场 b 向上平动 ab边还没有离开磁场 c 以bc边为轴转动 ad边还没有转入磁场 d 以ab边为轴转动 转角不超过90 解析选项a和d所描述的情况中 线框在磁场中的有效面积s均发生变化 a情况下s增大 d情况下s减小 穿过线框的磁通量均改变 由产生感应电流的条件知线框中会产生感应电流 而选项b c所描述的情况中 线框中的磁通量均不改变 不会产生感应电流 答案ad 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 并确定其磁通量 1 右手定则右手定则是楞次定律的一个推论 适用于导体棒切割磁感线产生感应电流的方向判断 2 楞次定律中 阻碍 的含义 楞次定律的理解与应用 典例 2017 全国卷 15 如图6 在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一u形金属导轨 导轨平面与磁场垂直 金属杆pq置于导轨上并与导轨形成闭合回路pqrs 一圆环形金属线框t位于回路围成的区域内 线框与导轨共面 现让金属杆pq突然向右运动 在运动开始的瞬间 关于感应电流的方向 下列说法正确的是 a pqrs中沿顺时针方向 t中沿逆时针方向b pqrs中沿顺时针方向 t中沿顺时针方向c pqrs中沿逆时针方向 t中沿逆时针方向d pqrs中沿逆时针方向 t中沿顺时针方向 图6 解析金属杆pq突然向右运动 由右手定则可知 pqrs中有沿逆时针方向的感应电流 由于感应电流产生的磁场与原磁场方向相反 则穿过圆环形金属线框t中的磁通量减小 由楞次定律可知 t中有沿顺时针方向的感应电流 故选项d正确 a b c错误 答案d 1 如图7所示 一个金属圆盘安装在竖直的转动轴上 置于蹄形磁铁之间 两块铜片a o分别与金属圆盘的边缘和转动轴接触 若使金属圆盘按图示方向 俯视顺时针方向 转动起来 下列说法正确的是 图7 a 电阻r中有q r p方向的感应电流b 电阻r中有p r q方向的感应电流c 穿过圆盘的磁通量始终没有变化 电阻r中无感应电流d 调换磁铁的n s极同时改变金属圆盘的转动方向 r中感应电流的方向也会发生改变解析根据右手定则可判断出r中有p r q方向的电流 b正确 a c错误 d选项中流过r的感应电流方向不变 d错误 答案b 2 如图8所示 一个有界匀强磁场区域 磁场方向垂直纸面向外 一个矩形闭合导线框abcd 沿纸面由位置1 左 匀速运动到位置2 则 图8a 导线框进入磁场时 感应电流方向为a b c d ab 导线框离开磁场时 感应电流方向为a d c b ac 导线框离开磁场时 受到的安培力方向水平向右d 导线框进入磁场时 受到的安培力方向水平向左 解析导线框进入磁场时 cd边切割磁感线 由右手定则可知 电流方向沿a d c b a 由左手定则可知cd边受到的安培力方向向左 在导线框离开磁场时 ab边处于磁场中且在做切割磁感线运动 同样用右手定则和左手定则可以判断电流的方向为a b c d a 安培力的方向仍然向左 故选项d正确 答案d 3 2018 全国卷 19 多选 如图9 两个线圈绕在同一根铁芯上 其中一线圈通过开关与电源连接 另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路 将一磁针悬挂在直导线正上方 开关未闭合时小磁针处于静止状态 下列说法正确的是 a 开关闭合后的瞬间 小磁针的n极朝垂直纸面向里的方向转动b 开关闭合并保持一段时间后 小磁针的n极指向垂直纸面向里的方向c 开关闭合并保持一段时间后 小磁针的n极指向垂直纸面向外的方向d 开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间 小磁针的n极朝垂直纸面向外的方向转动 图9 解析由电路可知 开关闭合瞬间 右侧线圈正面环绕部分的电流向下 由安培定则可知 直导线在铁芯中产生向右的磁场 由楞次定律可知 左侧线圈正面环绕部分产生向上的电流 则直导线中的电流方向由南向北 由安培定则可知 直导线在小磁针所在位置产生垂直纸面向里的磁场 则小磁针的n极朝垂直纸面向里的方向转动 a正确 开关闭合并保持一段时间后 穿过左侧线圈的磁通量不变 则左侧线圈中的感应电流为零 直导线不产生磁场 则小磁针静止不动 b c错误 开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间 穿过左侧线圈向右的磁通量减少 则由楞次定律可知 左侧线圈正面环绕部分产生向下的感应电流 则流过直导线的电流方向由北向南 直导线在小磁针所在处产生垂直纸面向外的磁场 则小磁针的n极朝垂直纸面向外的方向转动 d正确 答案ad 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引起感应电流的原因 列表说明如下 楞次定律推论的应用 1 如图10所示 ab是一个可以绕垂直于纸面的轴o转动的闭合矩形导体线圈 当滑动变阻器r的滑片p自左向右滑动的过程中 线圈ab将 a 静止不动b 顺时针转动c 逆时针转动d 发生转动 但电源的极性不明 无法确定转动方向 图10 解析题图中的两个通电的电磁铁之间的磁场方向总是水平的 当滑动变阻器r的滑片p自左向右滑动的过程中 电路的电流是增大的 两个电磁铁之间的磁场的磁感应强度也是增大的 穿过闭合导体线圈的磁通量是增大的 线圈在原磁场中所受的磁场力肯定使线圈向磁通量减小的方向运动 显然只有顺时针方向的运动才能使线圈中的磁通量减小 答案b 2 2018 重庆一中模拟 如图11所示 质量为m的铜质小闭合线圈静置于粗糙水平桌面上 当一个竖直放置的条形磁铁贴近线圈 沿线圈中线由左至右从线圈正上方等高 匀速经过时 线圈始终保持不动 则关于线圈在此过程中受到的支持力fn和摩擦力ff的情况 以下判断正确的是 a fn先大于mg 后小于mgb fn一直大于mgc ff先向左 后向右d 线圈中的电流方向始终不变 图11 解析当磁铁靠近线圈时 穿过线圈的磁通量增加 线圈中产生感应电流 线圈受到磁铁的安培力作用 根据楞次定律可知 线圈受到的安培力斜向右下方 则线圈对桌面的压力增大 即fn大于mg 线圈相对桌面有向右运动趋势 受到桌面向左的静摩擦力 当磁铁远离线圈时 穿过线圈的磁通量减小 同理 根据楞次定律可知 线圈受到的安培力斜向右上方 则线圈对桌面的压力减小 即fn小于mg 线圈相对桌面有向右运动趋势 受到桌面向左的静摩擦力 综上可知 fn先大于mg 后小于mg ff始终向左 故选项b c错误 a正确 当磁铁靠近线圈时 穿过线圈向下的磁通量增加 线圈中产生感应电流从上向下看是逆时针方向 当磁铁远离线圈时 穿过线圈向下的磁通量减小 线圈中产生感应电流从上向下看是顺时针方向 故选项d错误 答案a 1 三个定则 一个定律 的比较 三个定则 一个定律的综合应用 2 三定则一定律的应用技巧 1 应用楞次定律时 一般要用到安培定则 2 研究感应电流受到的安培力时 一般先用右手定则确定电流方向 再用左手定则确定安培力方向 有时也可以直接应用楞次定律的推论确定 1 多选 如图12所示 金属导轨上的导体棒ab在匀强磁场中沿导轨做下列哪种运动时 铜制线圈c中将有感应电流产生且被螺线管吸引 a 向右做匀速运动b 向左做减速运动c 向右做减速运动d 向右做加速运动 图12 解析当导体棒向右匀速运动时产生恒定的电流 线圈中的磁通量恒定不变 无感应电流出现 选项a错误 当导体棒向左减速运动时 由右手定则可判定回路中出现从b a的感应电流且减小 由安培定则知螺线管中感应电流的磁场向左在减弱 由楞次定律知c中出现顺时针感应电流 从右向左看 且被螺线管吸引 选项b正确 同理可判定选项c正确 d错误 答案bc 2 2018 聊城模拟 多选 航母上飞机弹射起飞是利用电磁驱动来实现的 电磁驱动原理如图13所示 当固定线圈上突然通过直流电流时 线圈端点的金属环被弹射出去 现在固定线圈左侧同一位置 先后放有分别用横截面积相等的铜和铝导线制成形状 大小相同的两个闭合环 且电阻率 铜 铝 闭合开关s的瞬间 a 从左侧看环中感应电