高考物理大一轮复习 第九章 第1讲 电磁感应现象 楞次定律课件.ppt

电磁感应 第九章 第1讲电磁感应现象楞次定律 一 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 产生感应电流的条件表述1 闭合电路的一部分导体在磁场内做 运动 表述2 穿过闭合电路的磁通量 发生变化 感应电流 切割磁感线 发生变化 3 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 导致 变化 易错警示 磁通量的变化 应注意方向的变化 如某一面积为s的回路原来的磁感应强度垂直纸面向里 后来磁感应强度的方向恰好与原来相反 则回路中磁通量的变化为2bs 而不是零 跟踪训练 1 单选 如图9 1 1所示 正方形线圈位于纸面内 边长为l 匝数为n 过ab中点和cd中点的连线oo 恰好位于垂直于纸面向里的匀强磁场的右边界上 磁感应强度为b 则穿过线圈的磁通量为 2 单选 下图各种情形 金属线框或线圈里不能产生感应电流的是 二 楞次定律和右手定则1 楞次定律内容 感应电流的磁场总要阻碍 的变化 2 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 并使拇指指向导体运动方向 这时四指所指的方向就是 的方向 引起感应电流的磁通量 感应电流 3 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简单方便 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 跟踪训练 3 多选 2015年揭阳模拟 下面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 磁铁相对于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 其中符合实际情况的是 电磁感应现象的实质是产生感应电动势 如果回路闭合且磁通量发生变化 则有感应电流产生 如果回路不闭合 则只产生感应电动势 而不会形成持续的电流 我们看变化是看回路中的磁通量是否发生变化 而不是看回路外面的磁通量变化 感应电流产生的条件 多选 如图9 1 2所示 o1o2是矩形导线框abcd的对称轴 其左方有匀强磁场 下列哪些情况下abcd中有感应电流产生 a 将abcd向纸外平移b 将abcd向右平移c 将abcd以ab为轴转动60 d 将abcd以cd为轴转动60 一题一得据 bscos 可知磁通量发生变化的几种基本情况 回路面积不变 而磁感应强度发生变化 磁感应强度不变 而回路面积发生变化 磁感应强度和回路面积均不变 但回路平面与磁场方向的夹角 发生了变化 单选 在无限长直线电流的磁场中 有一闭合的金属线框abcd 线框平面与直导线ef在同一平面内 如图9 1 3所示 当线框做下列哪种运动时 线框中不能产生感应电流 a 水平向左平动b 竖直向下平动c 垂直纸面向外平动d 绕bc边转动 答案 a 对楞次定律中 阻碍 的理解见下表 楞次定律的理解和应用 由于 阻碍 为了维持原磁场的变化 必须有外力克服这一 阻碍 而做功 从而导致其他形式的能转化为电能 因此楞次定律是能量转化和守恒定律在电磁感应中的体现 单选 如图9 1 4所示 两个完全相同的矩形导线框a b在靠得很近的竖直平面内 线框的对应边相互平行 线框a固定且通有电流i 线框b从图示位置由静止释放 在运动到a正下方的过程中 a 穿过线框b的磁通量先变小后变大b 线框b中感应电流的方向先顺时针后逆时针c 线框b所受安培力的合力为零d 线框b的机械能一直减小 一题一得 1 楞次定律的应用步骤 2 楞次定律与右手定则 一般与特殊的关系 可交叉使用 互为检验 灵活应用 当闭合电路中磁通量的变化量是由导体切割磁感线而引起的 感应电流的方向优先用右手定则判定 而变化的磁场产生感应电流的方向用楞次定律判定较简便 单选 如图9 1 5所示 ab为一金属杆 它处在垂直于纸面向里的匀强磁场中 可绕a点在纸面内转动 s为以a为圆心位于纸面内的金属环 在杆转动过程中 杆的b端与金属环保持良好接触 a为电流表 其一端与金属环相连 一端与a点良好接触 当杆沿顺时针方向转动时 某时刻ab杆的位置如图所示 则此时刻 a 有电流通过电流表 方向由c向d 作用于ab的安培力向右b 有电流通过电流表 方向由c向d 作用于ab的安培力向左c 有电流通过电流表 方向由d向c 作用于ab的安培力向右d 无电流通过电流表 作用于ab的安培力为零 答案 a 解析 当金属杆ab顺时针方向转动时 切割磁感线 由法拉第电磁感应定律知产生感应电动势 由右手定则可知将产生由a到b的感应电流 电流表的d端与a端相连 c端与b端相连 则通过电流表的电流是由c到d 而金属杆在磁场中会受到安培力的作用 由左手定则可判断出安培力的方向为水平向右 阻碍金属杆的运动 所以a正确 应用楞次定律定性分析电磁感应现象时 可以从楞次定律的另一种表述出发进行分析 即感应电流的效果总是要反抗产生感应电流的原因 针对具体情景 灵活利用楞次定律的以下推论来快速解题 阻碍原磁通量的变化 即 增反减同 如线圈转动 扩张等 阻碍闭合回路的面积变化 即 增缩减扩 阻碍导体的相对运动 即 来拒去留 阻碍原电流的变化 自感 即 增反减同 楞次定律推论的灵活应用 多选 如图9 1 6所示 光滑固定导轨m n水平放置 2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 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gd 磁铁的加速度小于g 方法二根据楞次定律的推论解题 磁铁靠近回路 回路中的磁通量增加 由楞次定律的推论 可知为阻碍磁通量的增加即磁铁的靠近 p q将互相靠近且磁铁的加速度小于g 多选 2015年清远模拟 如图9 1 8所示是某电磁冲击钻的原理图 若突然发现钻头m向右运动 则可能是 a 开关s闭合瞬间b 开关s由闭合到断开的瞬时c 开关s已经是闭合的 变阻器滑片p向左迅速滑动d 开关s已经是闭合的 变阻器滑片p向右迅速滑动 答案 ac 解析 当开关突然闭合时 左线圈上有了电流 产生磁场 而对于右线圈来说 磁通量增加 由楞次定律 可知为了阻碍磁通量的增加 钻头m向右运动远离左边线圈 故选项a正确 b错误 开关闭合时 当变阻器滑片p突然向左滑动时 回路的电阻减小 回路电流增大 产生的磁场增强 穿过右线圈的磁通量增大 为了阻碍磁通量的增加 钻头m向右运动远离左边线圈 故选项c正确 d错误 这3个定则都是用来反映几个物理量间方向关系的定则 要注意它们各自的使用条件和对应的因果关系 右手定则 左手定则 安培定则的比较与应用 多选 如图9 1 9所示 水平放置的2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 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 若pq向右运动 由右手定则及安培定则可知l2产生磁场的方向也是向上的 由于l1产生的磁场方向与l2产生磁场的方向相同 可知l2产生磁场的磁通量是减少的 故pq棒做的是向右的匀减速运动 选项c是可能的 若pq棒向左运动 则它产生的感应电流在l2中产生的磁场是向下的 与l1产生的磁场方向是相反的 由楞次定律可知l2中的磁场是增强的 故pq棒做的是向左的匀加速运动 选项b是可能的 多选 如图9 1 10甲所示 等离子气流由左方连续以速度v0射入p1 p2两板间的匀强磁场中 直导线ab与p1 p2相连接 线圈a与直导线cd连结 线圈a内有如图9 1 10乙所示的变化磁场且磁场b的正方向规定为向左 则下列叙述正确的是 a 0 1s ab cd导线互相排斥b 1