2015届高三物理大一轮复习：9-1 电磁感应现象 楞次定律.ppt

第1讲电磁感应现象楞次定律,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公式的适用条件：匀强磁场；磁感线的方向与平面垂直，即BS.,磁通量(考纲要求),垂直,BS,1Tm2,1.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(1)条件：穿过闭合电路的磁通量_.(2)特例：闭合电路的一部分导体在磁场内做_运动3产生电磁感应现象的实质：电磁感应现象的实质是产生_，如果回路闭合则产生_；如果回路不闭合，则只有_，而无_.,电磁感应现象(考纲要求),发生变化,感应电流,发生变化,切割磁感线,感应电动势,感应电流,感应电动势,感应电流,判断正误，正确的划“”，错误的划“”(1)磁通量是标量，但有正、负之分()(2)磁通量与线圈的匝数无关()(3)闭合电路内只要有磁通量，就有感应电流产生()(4)电路的磁通量变化，电路中就一定有感应电流()答案(1)(2)(3)(4),楞次定律(考纲要求),判断正误，正确的划“”，错误的划“”(1)感应电流的磁场一定与引起感应电流的磁场方向相反()(2)感应电流的磁场总要阻止引起感应电流的磁通量的变化()(3)穿过不闭合回路的磁通量变化时，也会产生“阻碍”作用()(4)感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化()答案(1)(2)(3)(4),1(单选)如图911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,基础自测,图911,解析穿过圆面积的磁通量是由通电直导线ef产生的，因为通电直导线位于圆的正上方，所以向下穿过圆面积的磁感线条数与向上穿过该面积的条数相等，即磁通量为零，而且竖直方向的平移也不会影响磁通量的变化故C正确答案C,2(单选)(2013宁波市期末)如图所示，矩形线框在磁场内做的各种运动中，能够产生感应电流的是()解析根据产生感应电流的条件，闭合回路内磁通量发生变化才能产生感应电流，只有选项B正确答案B,3(单选)如图912所示，绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和电键组成闭合回路，在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环A，下列各种情况中铜环A中没有感应电流的是()A线圈中通以恒定的电流B通电时，使滑动变阻器的滑片P匀速移动C通电时，使滑动变阻器的滑片P加速移动D将电键突然断开的瞬间,图912,解析当线圈中通恒定电流时，产生的磁场为稳恒磁场，通过铜环A的磁通量不发生变化，不会产生感应电流答案A,4(单选)如图913所示，接有理想电压表的三角形导线框abc，在匀强磁场中向右运动，问：框中有无感应电流？a、b两点间有无电势差？电压表有无读数(示数不为零称有读数)()A无、无、无B无、有、有C无、有、无D有、有、有,图913,解析应注意到产生感应电动势及感应电流的条件，同时还应了解电压表的工作原理由于穿过三角形导线框的磁通量不变，所以框中没有感应电流产生；由于ab边和bc边均做切割磁感线的运动，所以均将产生b端为正极的感应电动势，a、b两点间有电势差；由于没有电流流过电压表，所以其表头指针将不发生偏转，即电压表无读数(示数为零)综上所述：应选C.答案C,5(单选)某实验小组用如图914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，通过电流计的感应电流方向是()AaGbB先aGb，后bGaCbGaD先bGa，后aGb,图914,解析确定原磁场的方向：条形磁铁在穿入线圈的过程中，磁场方向向下明确回路中磁通量的变化情况：线圈中向下的磁通量增加由楞次定律的“增反减同”可知：线圈中感应电流产生的磁场方向向上应用安培定则可以判断感应电流的方向为逆时针(俯视)即：bGa.同理可以判断：条形磁铁穿出线圈的过程中，向下的磁通量减小，由楞次定律可得线圈中将产生顺时针方向的感应电流(俯视)，电流从aGb.答案D,1判断电磁感应现象是否发生的一般流程,热点一电磁感应现象的判断,2磁通量发生变化的三种常见情况(1)磁场强弱不变，回路面积改变；(2)回路面积不变，磁场强弱改变；(3)回路面积和磁场强弱均不变，但二者的相对位置发生改变,【典例1】如图915所示，通有恒定电流的导线MN与闭合金属框共面，第一次将金属框由平移到，第二次将金属框绕cd边翻转到，设先后两次通过金属框的磁通量变化量大小分别为1和2，则(),图915,A12，两次运动中线框中均有沿adcba方向电流出现B12，两次运动中线框中均有沿abcda方向电流出现C12，两次运动中线框中均有沿adcba方向电流出现D12，两次运动中线框中均有沿abcda方向电流出现,解析设金属框在位置的磁通量为，金属框在位置的磁通量为，由题可知：1|，2|，所以金属框的磁通量变化量大小12，由安培定则知两次磁通量均向里减小，所以由楞次定律知两次运动中线框中均出现沿adcba方向的电流，C对答案C,反思总结加深对磁通量概念的理解，走出误区(1)磁通量是一个双向标量，考虑通过某个面内的磁通量时，应取磁通量的代数和(2)利用BS求磁通量时，S应为某平面在垂直于磁感线方向上的投影面积,【跟踪短训】1如图916所示，一个U形金属导轨水平放置，其上放有一个金属导体棒ab，有一个磁感应强度为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，一定能在轨道回路里产生感应电流的是(),图916,Aab向右运动，同时使减小B使磁感应强度B减小，角同时也减小Cab向左运动，同时增大磁感应强度BDab向右运动，同时增大磁感应强度B和角(090)解析设此时回路面积为S，据题意，磁通量BScos，对A，S增大，减小，cos增大，则增大，A正确，对B，B减小，减小，cos增大，可能不变，B错误对C，S减小，B增大，可能不变，C错误对D，S增大，B增大，增大，cos减小，可能不变，D错误故只有A正确答案A,1判断感应电流方向的“四步法”,热点二楞次定律的理解及应用,2用右手定则判断该方法适用于部分导体切割磁感线判断时注意掌心、四指、拇指的方向：(1)掌心磁感线垂直穿入；(2)拇指指向导体运动的方向；(3)四指指向感应电流的方向,【典例2】下列各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，其中正确的是(),审题指导,解析根据楞次定律可确定感应电流的方向：以C选项为例，当磁铁向下运动时：(1)闭合线圈原磁场的方向向上；(2)穿过闭合线圈的磁通量的变化增加；(3)感应电流产生的磁场方向向下；(4)利用安培定则判断感应电流的方向与图中箭头方向相同线圈的上端为S极，磁铁与线圈相互排斥运用以上分析方法可知，C、D正确答案CD,【跟踪短训】2如图917所示，金属棒ab、金属导轨和螺线管组成闭合回路，金属棒ab在匀强磁场B中沿导轨向右运动，则()Aab棒不受安培力作用Bab棒所受安培力的方向向右Cab棒向右运动速度v越大，所受安培力越大D螺线管产生的磁场，A端为N极,图917,楞次定律中“阻碍”的主要表现形式(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”,热点三楞次定律的推广应用,【典例3】如图918所示，光滑固定导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放置在导轨上，形成一个闭合回路，当一条形磁铁从高处下落接近回路时()AP、Q将互相靠拢BP、Q将互相远离C磁铁的加速度仍为gD磁铁的加速度大于g,图918,解析方法一根据楞次定律的另一表述：感应电流的效果总是要反抗产生感应电流的原因本题中“原因”是回路中磁通量的增加，归根结底是磁铁靠近回路，“效果”便是阻碍磁通量的增加和磁铁的靠近所以，P、Q将互相靠拢且磁铁的加速度小于g，应选A.,方法二设磁铁下端为N极，如图所示，根据楞次定律可判断出P、Q中的感应电流方向，根据左手定则可判断P、Q所受安培力的方向，可见，P、Q将相互靠拢由于回路所受安培力的合力向下，由牛顿第三定律知，磁铁将受到向上的反作用力，从而加速度小于g.当磁铁下端为S极时，根据类似的分析可得到相同的结论所以，本题应选A.答案A反思总结根据楞次定律的一些结论直接解答此题，比直接利用楞次定律、安培定则判断要简单明了,【跟踪短训】3如图919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自左向右滑动过程中，线圈ab将()A静止不动B逆时针转动C顺时针转动D发生转动，但因电源的极性不明，无法确定转动的方向,图919,解析当P向右滑动时，电路中电阻减小，电流增大，穿过线圈ab的磁通量增大，根据楞次定律判断，线圈ab将顺时针转动答案C,4如图9110所示，A为水平放置的胶木圆盘，在其侧面均匀分布着负电荷，在A的正上方用绝缘丝线悬挂一个金属圆环B，使B的环面水平且与圆盘面平行，其轴线与胶木盘A的轴线OO重合现使胶木盘A由静止开始绕其轴线OO按箭头所示方向加速转动，则(),图9110,A金属环B的面积有扩大的趋势，丝线受到的拉力增大B金属环B的面积有缩小的趋势，丝线受到的拉力减小C金属环B的面积有扩大的趋势，丝线受到的拉力减小D金属环B的面积有缩小的趋势，丝线受到的拉力增大解析使胶木盘A由静止开始绕其轴线OO按箭头所示方向加速转动，金属环B内磁通量增大，根据楞次定律，金属环B的面积有缩小的趋势，丝线受到的拉力减小，选项B正确答案B,1应用现象及规律比较,思想方法15.“三个定则、一个定律”的综合应用技巧,2.应用技巧多定则应用的关键是抓住因果关系：(1)因电而生磁(IB)安培定则；(2)因动而生电(v、BI)右手定则；(3)因电而受力(I、BF安)左手定则3一般解题步骤(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,【典例】如图9111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()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,图9111,即学即练如图9112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9112,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，A错；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ba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，B对；同理可判定C对、D错答案BC,附：对应高考题组1(2011海南高考)自然界的电、热和磁等现象都是相互联系的，很多物理学家为寻找它们之间的联系做出了贡献下列说法正确的是()A奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电现象和磁现象之间的联系B欧姆发现了欧姆定律，说明了热现象和电现象之间存在联系,C法拉第发现了电磁感应现象，揭示了磁现象和电现象之间的联系D焦耳发现了电流的热效应，定量给出了电能和热能之间的转换关系解析奥斯特发现的电流的磁效应表明了电能生磁，A正确欧姆定律描述了电流与电阻、电压或电动势之间的关系，焦耳定律才揭示了热现象与电现象间的联系，B错误、D正确法拉第发现的电磁感应现象表明了磁能生电，C正确答案ACD,2(2011上海单科，13)如图，均匀带正电的绝缘圆环a与金属圆环b同心共面放置，当a绕O点在其所在平面内旋转时，b中产生顺时针方向的感应电流，且具有收缩趋势，由此可知，圆环a()A顺时针加速旋转B顺时针减速旋转C逆时针加速旋转D逆时针减速旋转,解析由楞次定律，欲使b中产生顺时针电流，则a环内磁场应向里减弱或向外增强，a环的旋转情况应该是顺时针减速或逆时针加速，由于b环又有收缩趋势，说明a环外部磁场向外，内部向里，故选B.答案B,3(2011上海单科，20)如图，磁场垂直于纸面，磁感应强度在竖直方向均匀分布，水平方向非均匀分布一铜制圆环用丝线悬挂于O点，将圆环拉至位置a后无初速释放，在圆环从a摆向b的过程中()A感应电流方向先逆时针后顺时针再逆时针B感应电流方向一直是逆时针C安培力方向始终与速度方向相反D安培力方向始终沿水平方向,解析圆环从位置a运动的磁场分界线前，磁通量向里增大，感应电流为逆时针；跨越分界线过程中，磁通量由向里最大变为向外最大，感应电流为顺时针；再摆到b的过程中，磁通量向外减小，感应电流为逆时针，所以选项A正确；由于圆环所在处的磁场，上下对称，所受安培力竖直方向平衡，因此总的安培力沿水平方向，故D正确答案AD,4(2012山东