高考物理大一轮复习 第十章 电磁感应（第1课时）电磁感应现象 楞次定律课件.ppt

第十章电磁感应 统计考情 有的放矢明考情 第1课时电磁感应现象楞次定律 回扣教材 考点扫描 真题在线 回扣教材 梳理知识夯基础 知识整合 一 磁通量1 概念 在磁感应强度为b的匀强磁场中 与磁场方向的面积s与b的乘积 2 公式 3 单位 1wb 4 磁通量是 填 矢量 或 标量 但磁通量有正 负之分 垂直 bs 1t m2 标量 5 物理意义 相当于穿过某一面积的的条数 如图所示 矩形abcd abb a a b cd的面积分别为s1 s2 s3 匀强磁场的磁感应强度b与平面a b cd垂直 则 1 通过矩形abcd的磁通量为或 2 通过矩形a b cd的磁通量为 3 通过矩形abb a 的磁通量为 磁感线 bs1cos bs3 bs3 0 二 电磁感应现象1 电磁感应现象当穿过闭合电路的磁通量时 电路中有产生的现象 2 产生感应电流的两种情况 1 穿过闭合电路的磁通量 2 闭合电路的一部分导体在磁场内做切割 3 产生电磁感应的实质实质是产生 如果回路闭合则产生 如果回路不闭合 则只有 而无 4 如图所示 能产生感应电流的是 发生变化 感应电流 发生变化 磁感线运动 感应电动势 感应电流 感应电动势 感应电流 b 三 楞次定律 如图所示 矩形线圈abcd匀速通过一较宽的磁场区域 1 用楞次定律判断 线圈进入磁场时的感应电流方向为方向 离开磁场时的感应电流方向为方向 2 用右手定则判断 线圈经过左边界时 ab边的电流方向为由指向 离开右边界时 ab边的电流方向为由指向 逆时针 顺时针 b a a b 问题思考 1 如图 甲 所示 把导体棒ab的两端分别与电流表的两个接线柱相连 于是构成了一个闭合导体回路 它可以简化为图 乙 的情景 选修3 2p5图4 2 1 选修3 2p7图4 2 6 1 当闭合导体回路的一部分做切割磁感线的运动时 其中会产生感应电流吗 2 当导体棒ab在金属导轨上向右运动时 磁场的强弱发生变化了吗 闭合导体回路efab的磁通量发生变化了吗 3 闭合电路中有感应电流产生的条件是什么 答案 1 会产生感应电流 2 磁场强弱没有发生变化 磁通量发生变化 3 磁通量发生变化 2 法拉第最初发现电磁感应现象的实验如图所示 软铁环上绕有m n两个线圈 开始时开关s闭合 选修3 2p11图4 3 3 1 线圈m中的电流在铁环中产生的磁感线是顺时针方向还是逆时针方向 这些磁感线穿过线圈n的方向是向下还是向上的 线圈n中原磁场b0的方向是哪个方向 2 开关断开瞬间 铁环中的磁场是如何变化的 线圈n中的磁通量是如何变化的 答案 1 顺时针方向 向下 向下 2 减弱 减少 3 感应电流的磁场bi 图中未标出 的方向与b0的方向是相同还是相反 线圈n中bi的方向是向上还是向下的 4 知道了感应电流的磁场bi的方向 根据什么定则来确定感应电流ii的方向 答案 3 相同 向下 4 安培定则 考点扫描 重点透析通热点 考点一电磁感应现象的判断 要点透析 1 引起磁通量 变化的常见情况 1 电路中部分导线做切割磁感线运动或回路面积s变化导致 变化 2 回路中磁感应强度b随时间或位置发生变化导致 变化 3 线圈在磁场中转动 b与s的夹角发生变化 或b s都变化后 其乘积bs发生变化 导致 变化 2 常见的产生感应电流的三种情况 典例突破 核心点拨 1 产生感应电流的条件是ab棒切割磁感线 或线框与磁感线的夹角变化 2 以上两种变化对磁通量的影响应对应起来 若ab棒运动导致磁通量增加 而改变磁感线的夹角导致磁通量减小 则不能保证回路中有感应电流产生 例1 如图所示 一个u形金属导轨水平放置 其上放有一金属导体棒ab 有一磁感应强度为b的匀强磁场斜向上穿过轨道平面 且与竖直方向的夹角为 在下列各过程中 一定能在回路中产生感应电流的是 a ab向右运动 同时使 减小b 磁感应强度b减小 角同时也减小c ab向左运动 同时增大磁感应强度bd ab向右运动 同时增大磁感应强度b和 角 0 90 解析 设此时回路面积为s 据题意 磁通量 bscos 若s增大 减小 即cos 增大 则 增大 选项a正确 若磁感应强度b减小 减小 即cos 增大 则 可能不变 选项b错误 若s减小 磁感应强度b增大 则 可能不变 选项c错误 若s增大 磁感应强度b增大 增大 cos 减小 则 可能不变 选项d错误 答案 a 题后反思判断电磁感应现象是否发生的一般步骤 1 感应电流产生的判断 如图所示的下列实验中 有感应电流产生的是 即时巩固 解析 导线通电后其下方小磁针偏转 是说明电流的周围存在磁场的实验 没有感应电流 故选项a错误 闭合圆环在无限大匀强磁场中加速运动 磁通量没有变化 不能产生感应电流 故选项b错误 c图中的导线是含有电源的闭合回路的一部分 导线在磁场中产生安培力而产生运动 所以不存在感应电流 故选项c错误 闭合回路中的金属杆切割磁感线运动 能够产生感应电流 故选项d正确 d 2 导学号00622648 磁场变化引起的感应电流 2016 辽宁沈阳模拟 多选 如图所示 水平面内有两条相互垂直且彼此绝缘的通电长直导线 以它们为坐标轴构成一个平面直角坐标系 四个相同的圆形闭合线圈在四个象限内完全对称放置 两直导线中的电流大小与变化情况完全相同 电流方向如图中所示 当两直导线中的电流都增大时 四个线圈a b c d中感应电流的情况是 ad 解析 由安培定则可判定通电导线磁场的方向 a c所在区域磁场不为零 a所在磁场垂直纸面向里 当电流增大时 线圈a中有逆时针方向的电流 c所在磁场垂直纸面向外 当电流增大时 线圈c中有顺时针方向的电流 选项a正确 c错误 由于b d所在区域中的磁通量为零 当电流变化时不可能产生感应电流 故选项b错误 d正确 a 线圈a中有感应电流b 线圈b中有感应电流c 线圈c中无感应电流d 线圈d中无感应电流 考点二楞次定律的理解及应用 要点透析 安培力的大小 1 楞次定律的理解 1 明白谁阻碍谁 感应电流的磁通量阻碍产生感应电流的磁通量的变化 2 弄清阻碍什么 阻碍的是穿过回路的磁通量的变化 而不是磁通量本身 3 熟悉如何阻碍 原磁通量增加时 感应电流的磁场方向与原磁场方向相反 当原磁通量减少时 感应电流的磁场方向与原磁场方向相同 即 增反减同 4 知道阻碍的结果 阻碍并不是阻止 只是延缓了磁通量的增加或减少 2 楞次定律的应用的步骤 1 明确原来的磁场方向 2 判断穿过 闭合 电路的磁通量是增加还是减少 3 根据楞次定律确定感应电流 感应电动势 的方向 4 用右手定则来确定感应电流 感应电动势 的方向 典例突破 例2 2016 河北衡水中学期末 如图所示 线圈两端与电阻和电容器相连构成闭合回路 在线圈上方有一竖直放置的条形磁铁 磁铁的s极朝下 在将磁铁的s极插入线圈的过程中 a 通过电阻的感应电流的方向由a到b 线圈与磁铁相互排斥b 通过电阻的感应电流的方向由b到a 线圈与磁铁相互排斥c 电容器的b极板带正电 线圈与磁铁相互吸引d 电容器的b极板带负电 线圈与磁铁相互排斥 核心点拨 在线圈中 电流的指向也就是电源的正极 进而可判断电容器两极板带电的正负 解析 将磁铁的s极插入线圈的过程中 线圈内向上的磁场增强 如图所示 根据楞次定律知感应电流的磁场方向与原磁场方向相反 即向下 可知螺线管下端为正极 上端为负极 电阻中电流方向由b到a 电容器的b极板带正电 根据右手定则可知螺线管的上端为s极 下端为n极 所以线圈与磁铁相互排斥 综上所述 只有选项b正确 答案 b 方法总结应用楞次定律判断感应电流和电动势的方向 1 利用楞次定律判断的电流方向也是电路中感应电动势的方向 利用右手定则判断的电流方向也是做切割磁感线运动的导体上感应电动势的方向 若电路为开路 可假设电路闭合 应用楞次定律或右手定则确定电路中假想电流的方向即为感应电动势的方向 2 在分析电磁感应现象中的电势高低时 一定要明确产生感应电动势的那部分电路就是电源 在电源内部 电流方向从低电势处流向高电势处 1 从阻碍磁通量变化的角度 如图所示的金属圆环放在有界匀强磁场中 将它从磁场中匀速拉出来 下列说法正确的是 a 向左拉出和向右拉出 其感应电流方向相反b 不管从什么方向拉出 金属圆环中的感应电流方向总是顺时针c 不管从什么方向拉出 金属圆环中的感应电流方向总是逆时针d 在此过程中感应电流大小不变 即时巩固 b 解析 不管是从什么方向拉出磁场 金属圆环中的磁通量方向不变 且不断减小 根据楞次定律知 感应电流的方向相同 感应电流的磁场方向和原磁场的方向相同 则由右手定则知感应电流的方向是顺时针方向 选项a c错误 b正确 金属圆环匀速拉出磁场过程中 磁通量的变化率在发生变化 故感应电流变化 选项d错误 2 导学号00622649 从阻碍面积变化的角度 2016 上海八校联考 如图 两同心圆环a b置于同一水平面上 其中b为均匀带负电绝缘环 a为导体环 当b绕环心转动时 导体环a产生顺时针电流且具有扩展趋势 则b的转动情况是 a 解析 由图可知 a中感应电流为顺时针方向 由楞次定律可知 感应电流的内部磁场向里 由右手定则可知 引起感应电流的磁场可能为向外增大或向里减小 若原磁场向外 则b中电流应为逆时针 由于b带负电 故b应顺时针转动且转速增大 若原磁场向里 则b中电流应为顺时针 则b应逆时针转动且转速减小 又因为导体环a具有扩展趋势 则b中电流应与a方向相反 即b应顺时针转动且转速增大 选项a正确 b c d错误 a 顺时针加速转动b 顺时针减速转动c 逆时针加速转动d 逆时针减速转动 3 从阻碍相对运动的角度 2014 大纲卷 20 很多相同的绝缘铜圆环沿竖直方向叠放 形成一很长的竖直圆筒 一条形磁铁沿圆筒的中心轴竖直放置 其下端与圆筒上端开口平齐 让条形磁铁从静止开始下落 条形磁铁在圆筒中的运动速率 a 均匀增大b 先增大 后减小c 逐渐增大 趋于不变d 先增大 再减小 最后不变 c 解析 对磁铁受力分析可知 磁铁重力不变 磁场力随速率的增大而增大 当重力等于磁场力时 磁铁匀速下落 所以选c 考点三三定则一定律的综合应用 要点透析 三定则一定律 应用区别 典例突破 例3 多选 如图所示 两个线圈套在同一个铁芯上 线圈的绕向在图中已经标出 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 金属棒处在垂直于纸面向外的匀强磁场中 金属棒ef处在垂直纸面向里的匀强磁场中 下列说法中正确的是 a 当金属棒ab向右匀速运动时 a点电势高于b点 c点电势高于d点 ef向右运动b 当金属棒ab向右匀速运动时 b点电势高于a点 c点与d点等电势 ef不动c 当金属棒ab向右加速运动时 b点电势高于a点 c点电势高于d点 ef向右运动d 当金属棒ab向右加速运动时 b点电势高于a点 d点电势高于c点 ef向左运动 解析 当金属棒向右匀速运动时 电流方向由a b b点电势高于a点 又左线圈中的感应电动势恒定 则感应电流也恒定 所以穿过右线圈的磁通量保持不变 不产生感应电流 ef不动 选项a错误 b正确 当ab向右做加速运动时 由右手定则可判断b a 电流沿逆时针方向 又由e blv可知ab导体两端的感应电动势不断增大 那么左边电路中的感应电流也不断增大 由安培定则可判断它在铁芯中的磁感线方向是沿逆时针方向的 并且场强不断增强 所以右边电路的线圈中向上的磁通量不断增加 由楞次定律可判断右边电路的感应电流方向应沿逆时针 而在右线圈组成的电路中 感应电动势仅产生在绕在铁芯上的那部分线圈上 把这个线圈看做电源 由于电流是从c沿内电路 即右线圈 流向d 所以d点电势高于c点 由左手定则判断 ef向左加速运动 选项c错误 d正确 答案 bd 题后反思左 右手定则区分技巧 1 抓住 因果关系 因动生电 用右手 因电而动 用左手 2 形象记忆 把两个定则简单地总结为 通电受力用左手 运动生电用右手 力 的最后一笔 丿 方向向左 用左手 电 的最后一笔 乚 方向向右 用右手 1 因动生电 类问题 2016 云南昆明质检 多选 aoc是光滑的直角金属导轨 ao沿竖直方向 oc沿水平方向 ab是一根金属直棒靠立在导轨上 开始时b离o点很近 如图所示 它从静止开始在重力作用下运动 运动过程中a端始终在ao上 b端始终在oc上 直到ab完全落在oc上 整个装置放在一匀强磁场中 磁场方向垂直纸面向里 则ab棒在运动过程中 即时巩固 解析 开始时ab与直角金属导轨围成的三角形面积趋于0 最后其面积为0 因此整个过程中 闭合回路的面积先增大后减小 根据楞次定律的 增反减同 判断出感应电流先逆时针后顺时针 选项b正确 a错误 根据左手定则 可判断出安培力的方向先垂直于ab向下后垂直于ab向上 选项c错误 d正确 bd a 感应电流方向始终是b ab 感应电流方向先是b a 后变为a bc 所受磁场力方向垂直于ab向上d 所受磁场力方向先垂直于ab向下 后垂直于ab向上 2 因电而动 类问题 2016 江苏泰州高三一模 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 在导轨上有两根可自由滑动的导体棒ab和cd 当载流直导线中的电流逐渐减弱时 导体棒ab和cd的运动情况是 d 解析 根据右手定则知 直线电流下方的磁场方向垂直纸面向里 电流减小时 磁场减弱 根据楞次定律得 回路中的感应电流方向为acdb 根据左手定则知 ab所受安培力方向向左 cd所受安培力向右 即ab和cd反向运动 相互远离 故选项d正确 a b c错误 a 一起向左运动b 一起向右运动c 相向运动 相互靠近d 相背运动 相互远离 3 导学号00622650 因动生电 因电而动 综合类问题 多选 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 mn的左边有一闭合电路 当pq在外力的作用下运动时 mn向右运动 则pq所做的运动可能是 bc a 向右加速运动b 向左加速运动c 向右减速运动d 向左减速运动 真题在线 体验高考提素能 1 2014 全国 卷 14 在法拉第时代 下列验证 由磁产生电 设想的实验中 能观察到感应电流的是 a 将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路 然后观察电流表的变化b 在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈 然后观察电流表的变化c 将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接 往线圈中插入条形磁铁后 再到相邻房间去观察电流表的变化d 绕在同一铁环上的两个线圈 分别接电源和电流表 在给线圈通电或断电的瞬间 观察电流表的变化 d 解析 绕在磁铁上的线圈没有和磁铁相对运动 因此并没有引起穿过闭合线圈磁通量的变化 故无感应电流 a选项错误 同理 b选项错误 c选项中虽然可产生感应电流 但时间很