高考物理 第一课时 电磁感应现象 楞次定律导与练复习课件.ppt

2012高三物理复习课件 导与练福建 第9章第一课时电磁感应现象楞次定律 1 了解电磁感应现象的产生条件及本质 并应用条件判断相关问题 2 掌握应用楞次定律和右手定则判断感应电流方向的方法 1 电磁感应现象 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 引起磁通量变化的常见情况 闭合电路的部分导体做切割磁感线运动 线圈在磁场中转动 磁感应强度b变化 3 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磁通量发生变化 线路中就有感应电动势 4 电磁感应现象的实质是产生感应电动势 如果回路闭合则产生感应电流 如果回路不闭合 则只有感应电动势而无感应电流 1 磁通量 bs s是指充满磁感线且与磁感线垂直的有效面积 不一定是线圈面积 2 磁通量是否发生变化 是判定电磁感应现象的惟一依据 而引起磁通量变化的途径有多种 2 楞次定律和右手定则 1 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 2 若是回路中一部分导体做切割磁感线运动产生感应电流 用右手定则判定较为简单 用楞次定律进行判定也可以 但较为麻烦 对应学生用书第123页 1 在如图所示的闭合铁芯上绕有一组线圈 与滑动变阻器 电池构成闭合电路 a b c为三个闭合金属圆环 假定线圈产生的磁场全部集中在铁芯内 则当滑动变阻器的滑片左 右滑动时 能产生感应电流的金属圆环是 a a a b两个环b b c两个环c a c两个环d a b c三个环解析 滑动变阻器的左右滑动 引起圆环a b中磁通量变化 而c中由于对称性磁通量始终为零 故a b两环产生感应电流 而c环不产生 2 2010年韶关模拟 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 d 解析 线圈a中磁通量向下增加 线圈b中磁通量向上减少 线圈c中磁通量向上增加 线圈d中磁通量向下减少 由楞次定律知 d正确 a b c错误 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挨近回路时 a a p q将互相靠拢b p q将互相远离c 磁铁的加速度大于gd 磁铁的加速度等于g解析 楞次定律的一种表述为 感应电流磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化 当有相对运动时 感应电流磁场总是阻碍相对运动 当磁铁挨近回路时 感应电流磁场阻碍磁铁向回路运动 所以磁铁运动的加速度小于g 当磁铁挨近回路时 导轨与p q组成的回路磁通量增加 p q只有相互靠拢才能阻碍磁通量的增加 故a选项正确 楞次定律的理解和应用1 楞次定律中 阻碍 的含义 2 楞次定律的使用步骤 3 楞次定律的推广对楞次定律中 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 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 例1 如图 甲 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a中通以如图 乙 所示的变化电流 t 0时电流方向为顺时针 如图中箭头所示 在t1 t2时间内 对于线圈b 下列说法中正确的是 a 线圈b内有顺时针方向的电流 线圈有扩张的趋势b 线圈b内有顺时针方向的电流 线圈有收缩的趋势c 线圈b内有逆时针方向的电流 线圈有扩张的趋势d 线圈b内有逆时针方向的电流 线圈有收缩的趋势 解析 在t1 t2时间内 通入线圈a中的电流是正向增大的 即逆时针方向增大的 其内部会产生增大的向外的磁场 穿过b的磁通量增大 由楞次定律可判定线圈b中会产生顺时针方向的感应电流 线圈b中电流为顺时针方向 与a的电流方向相反 有排斥作用 故线圈b将有扩张的趋势 答案 a 1 t1 t2内 a线圈中内部磁场怎样变化 2 b中磁场怎样变化 3 用什么规律判定b中感应电流方向 答案 1 向外增大 2 磁通量增大 3 楞次定律 针对训练11 一长直铁芯上绕有一固定线圈m 铁芯右端与一木质圆柱密接 木质圆柱上套有一闭合金属环n n可在木质圆柱上无摩擦移动 m连接在如图所示的电路中 其中r为滑动变阻器 e1和e2为直流电源 s为单刀双掷开关 下列情况中 可观测到n向左运动的是 a 在s断开的情况下 s向a闭合的瞬间b 在s断开的情况下 s向b闭合的瞬间c 在s已向a闭合的情况下 将r的滑动头向c端移动时d 在s已向a闭合的情况下 将r的滑动头向d端移动时解析 由楞次定律可知 只要线圈中电流增强 即穿过n的磁通量增加 则n受排斥而向右 只要线圈中电流减弱 即穿过n的磁通量减少 则n受吸引而向左 故c选项正确 答案 c 安培定则 右手定则 左手定则 楞次定律的区别1 应用现象 2 应用区别关键是抓住因果关系 1 因电而生磁 i b 安培定则 2 因动而生电 v b i安 右手定则 3 因电而受力 i b f安 左手定则 3 右手定则与左手定则的比较 1 从研究对象上说 楞次定律研究的是整个闭合电路 右手定则研究的是闭合电路的一部分 即一段做切割磁感线运动的导线 2 从适用范围上说 楞次定律可应用于由磁通量变化引起感应电流的各种情况 当然包括一部分导线做切割磁感线运动的情况 右手定则只适用于一段导线在磁场中做切割磁感线运动的情况 导线不动时不能应用 因此 右手定则可看作楞次定律的特例 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 向右加速运动 向左加速运动 向右减速运动 向左减速运动a b c d 思路点拨 1 本题属二次感应问题 一是pq切割磁感线在l2中产生感应电流 二是线圈l2中磁场的变化引起l1中产生感应电流 2 明确pq的运动是引起mn运动的原因 解析 mn在磁场力作用下向右运动可知受力方向向右 由左手定则可知 mn中电流方向为m n 由安培定则可知l1中的磁场方向向上 若能在l1中产生感应电流 l2中的磁场一定是变化的 且方向有两种可能 由楞次定律可知 若l2中磁场方向向上时一定减弱 若l2中磁场方向向下时一定增强 在 中由安培定则可知pq中产生的感应电流为q p 由右手定则可知 pq向右运动且减速 同理在 中pq向左加速运动 故 正确 答案 c 对于二次感应问题 要想在下一级有感应电流 导体棒一定做变速运动 这样才可以产生变化的感应电流 这一变化的感应电流的磁场是变化的 才会在其他回路中再次产生感应电流 针对训练21 如图所示 两个线圈套在同一个铁芯上 线圈的绕向如图 左线圈连着平行导轨m和n 导轨电阻不计 在导轨垂直方向上放着金属棒ab 金属棒处于垂直纸面向外的匀强磁场中 下列说法中正确的是 a 当金属棒向右匀速运动时 a点电势高于b点 c点电势高于d点b 当金属棒向右匀速运动时 b点电势高于a点 d点电势高于c点c 当金属棒向右加速运动时 b点电势高于a点 c点电势高于d点d 当金属棒向右加速运动时 b点电势高于a点 d点电势高于c点解析 金属棒向右匀速运动 产生恒定电流 右边线圈磁通量不变 不产生感应电动势 a b错误 金属棒向右加速运动 由右手定则知ab中感应电流方向a b b点电势高于a点 由安培定则可判通过右边线圈磁通量向上增加 由楞次定律知 右边线圈产生感应电流的方向由d r c d点电势高于c点 故d项正确 答案 d 考点 安培定则 右手定则 左手定则 楞次定律的综合应用 综合题 如图所示 水平地面上方有正交的匀强电场和匀强磁场 电场竖直向下 磁场垂直纸面向外 半圆形铝框从直径处于水平位置时 沿竖直平面由静止开始下落 不计阻力 a b两端落到地面的次序是 a a先于bb b先于ac a b同时落地d 无法判定解析 由右手定则可知 在铝框的半圆弧部分和直径部分 都将因切割磁感线而产生由b到a的感应电动势 从而a端电势高 带正电 b端电势低 带负电 a端受向下的电场力 b端受向上的电场力 故a先于b落地 应选a 有人认为铝框中的磁通量不变 因而无感应电动势产生 事实上 铝框沿回路的总电动势为零 但半圆弧部分和直径部分都产生感应电动势 只是这两个感应电动势大小相等 在回路中的方向相反而相互抵消罢了 类似于一导体棒在上述情况下的下落 答案 a 2009年浙江卷 17 如图所示 在磁感应强度大小为b 方向竖直向上的匀强磁场中 有一质量为m 阻值为r的闭合矩形金属线框abcd用绝缘轻质细杆悬挂在o点 并可绕o点摆动 金属线框从右侧某一位置静止开始释放 在摆动到左侧最高点的过程中 细杆和金属线框平面始终处于同一平面 且垂直纸面 则线框中感应电流的方向是 b a a b c d ab d c b a dc 先是d c b a d 后是a b c d ad 先是a b c d a 后是d c b a d解析 线框从释放到达到最低点过程中 回路中磁通量减少 由楞次定律 安培定则可判断感应电流方向为a d c b a 线框从最低点到达到右侧最高点过程中 回路中磁通量增加 由楞次定律 安培定则可判断 感应电流方向为a d c b a 综上所述 b正确 1 本题考查了楞次定律的应用 2 解决本题关键是判断磁通量的变化 再利用楞次定律判定感应电流方向 测控导航 1 2010年浙江温州模拟 电池组 滑动变阻器 带铁芯的线圈a 线圈b 电流计及开关如图连接 当开关闭合 线圈a放在线圈b中 某同学发现将滑动变阻器滑片p向左滑动时 电流计指针向右偏转 由此可判断 c a 线圈a向上移动和滑动变阻器的滑片p向右滑动都能引起电流计指针向左偏转b 滑动变阻器的滑片p匀速向左或匀速向右滑动 电流计指针均静止在中央c 线圈a中铁芯向上拔出或断开开关 都能引起电流计指针向右偏转d 因为线圈a 线圈b的绕线方向未知 则无法判断电流计指针偏转的方向解析 滑动变阻器滑片向左滑动 a中电流减小 由楞次定律知 只要b中磁通量减少 电流计指针右偏 线圈a上移 拔出铁芯或断开开关 均使b中磁通量减少 故a错 c正确 只要磁通量变化 均产生感应电流并能判断电流计指针偏转的方向 故b d错误 2 如图 闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁 磁铁的n极朝下 当磁铁向下运动时 但未插入线圈内部 b 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 由题意知穿过线圈的磁场方向向下 磁铁向下运动造成磁通量增加 由楞次定律可知 感应电流的磁场方向与原磁场方向相反 由安培定则可判断出感应电流的方向如题图所示 由楞次定律知感应电流的磁场要阻碍磁通量的增加 所以线圈对磁铁起着排斥作用 故b正确 3 如图所示 aoc是光滑的金属导轨 ao沿竖直方向 oc沿水平方向 pq是一根金属直杆 如图立在导轨上 直杆从靠ao位置由静止开始在重力作用下运动 运动过程中q端始终在oc上 p端始终在ao上 直到完全落在oc上 空间存在着垂直纸面向外的匀强磁场 则在pq棒滑动的过程中 下列结论正确的是 b a 感应电流的方向始终是由p qb 感应电流的方向先是p q 再是q pc pq受磁场力的方向垂直棒向左d pq受磁场力的方向垂直棒先向右后向左解析 金属杆pq从靠ao位置由静止开始在重力作用下运动的过程中 poq所围回路的面积先增大后减小 则穿过该面积磁通量先增加后减少 由楞次定律可判得 感应电流的方向先是p q 再是q p a选项错 b选项正确 再由左手定则可判知 pq受磁场力的方向垂直棒先向左后向右 c d选项均错 4 如图所示 在长载流直导线近旁固定有两平行光滑导轨a b 导轨与直导线平行且在同一水平面内 在导轨上有两可自由滑动的导体ab和cd 当载流直导线中的电流逐渐增强时 导体ab和cd的运动情况是 c a 一起向左运动b 一起向右运动c ab和cd相向运动 相互靠近d ab和cd相背运动 相互远离解析 电流增强时 电流在abdc回路中产生的垂直纸面向里的磁场增强 回路磁通量增大 根据楞次定律可知回路要减小面积以阻碍磁通量的增加 因此 两导体要相向运动 相互靠拢 6 2010年福建厦门质检 如图所示 闭合矩形线圈abcd与长直导线mn在同一平面内 线圈的ab dc两边与直导线平行 直导线中通有向下均匀增大的电流 则 a a 矩形线圈中的感应电流为顺时针方向b 矩形线圈中的感应电流随时间均匀增大c 整个线圈所受的磁场力合力方向向左d 整个线圈所受的磁场力合力为零 7 如图