高考物理总复习课件：人教版高中物理选修三《电磁感应现象 楞次定律》专题讲解PPT课件.ppt

1、第四模块选修32,1理解电磁感应的基本概念、右手定则、楞次定律、法拉第电磁感应定律及其应用，掌握感应电动势的计算方法，包括它们的含义、因果关系、适用条件和范围 2能够结合右手定则、楞次定律判断感应电流的方向，根据左手定则判断安培力的方向,3理解电磁感应中电能的产生是“阻碍变化”的结果，掌握电磁感应中电能的计算方法 4能够对电磁感应与电路规律、力学规律、磁场规律、电场规律进行综合应用能够结合数学知识对物理规律进行分析、推导,本章的重点内容是感应电动势的大小计算与方向判断在2010年的高考复习中，应深刻理解法拉第电磁感应定律、楞次定律的内涵及外延，注意训练和掌握综合性题的分析思路和方法，还要侧重与

2、实际生活、生产科技相结合的实际应用问题，全面提高学生分析解决综合性问题和实际应用问题的能力,第一单元电磁感应现象楞次定律,1磁通量的计算 (1)公式：. (2)适用条件：磁场；S是磁场的有效面积 (3)单位：，1 Wb1 Tm2.,BS,匀强,垂直,韦伯,2磁通量的物理意义 (1)穿过某一面积的磁感线条数越多，则磁通量越大 (2)同一个平面，当它跟磁场方向垂直时，磁通量 ；当它跟磁场方向时，磁通量为零,最大,平行,1产生感应电流的条件 (1) 回路； (2) 变化 2能量转化 发生电磁感应现象时，机械能或其他形式的能转化为,闭合,磁通量,电能,1楞次定律 (1)内容：感应电流具有这样的方向，即

3、感应电流的磁场总是要 引起感应电流的的变化 (2)适用情况：所有电磁感应现象,阻碍,磁通量,2右手定则 (1)内容：伸开右手，使拇指跟其余四个手指，并且都跟手掌在同一个平面内，让磁感线从掌心进入，并使拇指指向的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向 (2)适用情况：产生感应电流,垂直,导线运动,闭合电路部分导体切割磁感线运动,1引起磁通量变化的三种方式 (1)面积变化：BS，S为闭合线圈在匀强磁场中垂直于磁场方向的有效面积，有两种情况： 导体切割磁感线运动；闭合线圈在磁场中转动 (2)磁场变化：由于空间分布的磁场发生变化，引起回路磁通量变化 (3)面积和磁场同时变化,2磁通量的变化及计算应

4、注意的问题 (1)磁通量有正负可以规定磁感线从某个方向穿入线圈为正，穿出为负如图1所示： 当线圈在磁场中转过180时，B、S不变，若开始时磁通量BS，则磁通量变化量2BS. 围绕磁铁的两个线圈S1、S2，面积S2S1，但磁通量21.,图1,(2)线圈面积发生变化，但磁通量不一定变化 如图2所示，S1是磁场区域，S2是闭合线圈，S2增大时，BS不变,图2图3,如图3所示，线圈面积由S1变为S2时，垂直于B方向的面积不变，故磁通量不变,(1)当线圈在磁场中转动180时，磁通量的变化量不为零 (2)当线圈面积增大时，磁通量可能增大，可能减小，也可能不变,要准确把握楞次定律的实质，必须理解“阻碍”的以

5、下几点含义： 1“阻碍”原磁场磁通量的变化“阻碍”不是阻止，感应电流的磁场不会阻止原磁场磁通量的变化，只能反抗磁通量的变化，原磁通量或原磁场的变化趋势不会改变,2“阻碍”的是原磁场磁通量的变化，而不是原磁通量或原磁场本身如果原磁场的磁通量不变化，不会产生感应电流 3“阻碍”不是相反当原磁通量减少(增加)时，感应电流的磁场与原磁场同向(反向)，以“阻碍”磁通量的减少(增加)；当磁体远离(靠近)导体运动时，导体的运动将和磁体运动同向(反向)，以“阻碍”其远离(靠近),4“阻碍”的具体应用为：研究磁场的关系时遵循“增反减同”原则；研究相互作用力的效果时遵循“来拒去留”原则 5“阻碍”的作用是克服磁场

6、力而做功，从而导致其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,6楞次定律中的因果关系 闭合导体回路中磁通量的变化是产生感应电流的原因，而感应电流磁场的出现是感应电流存在的结果，简单地说，只有当穿过闭合回路中的磁通量发生变化时，才会有感应电流的磁场出现,1确定原磁场的方向 2明确穿过闭合回路的磁通量的变化情况 3如果磁通量增加，则感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；如果磁通量减少，则感应电流的磁场方向与原磁场方向相同 4根据安培定则确定感应电流的方向,1楞次定律的研究对象是一个导体回路，涉及的是某一过程(即磁通量变化的过程) 2在用楞次定律判断时，所要关心的是回路所

7、围的面积内的原磁场磁通量变化情况，而回路之外区域的磁场情况不必考虑 3正确画出原磁场磁感线的分布图，常常是弄清原磁场磁通量变化情况的关键,一般来说，磁通量的变化与相对运动具有等效性：磁通量增加相当于回路与磁场接近，感应电流的磁场与原磁场方向相反；磁通量减少相当于回路与磁场远离，感应电流的磁场与原磁场方向相同所以，根据楞次定律及能量转化和守恒的实质，还可以得出三个简捷实用的推论,1动态规律：当回路与磁场接近或者回路的磁通量增加时，一定相互排斥或者向磁通量减少的方向运动；反之，一定相互吸引或者向磁通量增加的方向运动 2静态规律：当回路两侧的磁感线对称分布时，即不论回路向什么方向运动，都不能阻碍磁通

8、量的变 化或者磁通量的变化都相同时，回路将静止不动 3“因反果同”规律：正方向穿过回路的磁通量增加(或者减少)与反方向穿过回路的磁通量减少(或者增加)，引起的感应电流的方向相同,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(IB)安培安则； (2)因动而生电(v、BI安)右手定则； (3)因电而受力(I、BF安)左手定则,(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

9、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1】如图4所示，a、b、c三个闭合线圈，放在同一平面内，当a线圈中有电流I通过时，它们的磁通量分别为a、b、c，下列说法中正确的是 () Aabc Cacb,图4,解析：本题考查对磁通量的认识与理解，解题应注意通电螺旋管或环形电流内外都有磁感线且分布情况和方向均不相同 因为磁感线是闭合曲线，故a线圈的环形电流产生的磁场在a内部垂直纸面向里，a线圈外部垂直纸面向外，而磁通量是合磁通，故b有“抵消”，c“抵消”最多，故a线圈磁通量最大故选B. 答案：B,高分通道 在闭合回路中穿入回路的磁通量和穿出回路的磁通

10、量的方向相反，解题应注意合磁通量的分析,变式1：如图5所示，面积为S的矩形线框abcd，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与线框平面成角，当线框以ab为轴顺时针方向转过90时，穿过abcd面的磁通量变化量为() ABScos BBS(sincos) CBSsin DBS,图5,解析：磁通量由磁感应强度在垂直于线框方向上的分量决定，开始时B与线框平面成角，磁通量1BSsin，线框平面按题意方向转动时，磁通量先减少再反向增大，当转过90时，磁通量为负值，2BScos，可见，磁通量的变化量为21BScosBSsinBS(cossin) 答案：B,【例2】(2009年浙江卷)如图6所示，在磁感应

11、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(),图6,Aabcda Bdcbad C先是dcbad，后是abcda D先是abcda，后是dcbad 解析：线框从右侧开始由静止释放，穿过线框平面的磁通量逐渐减少，由楞次定律可得感应电流的方向为dcbad；过O点纵轴继续向左摆动过程中穿过线框平面的磁通量逐渐增大，由楞次定律可得感应电流的方向仍为dcbad，故B选项正确 答案：B,

12、高分通道 (1)判断感应电流方向的方法：右手定则；楞次定律 (2)应用楞次定律判断感应电流方向时，要注意按照如下步骤进行：,变式2：电阻R、电容C与一线圈连成闭合回路，条形磁铁静止于线圈的正上方，N极朝下，如图7所示现使磁铁开始自由下落，在N极接近线圈上端的过程中，流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是(),图7,A从a到b，上极板带正电 B从a到b，下极板带正电 C从b到a，上极板带正电 D从b到a，下极板带正电,解析：磁铁下落，线圈中的磁通量发生变化，产生感应电流由楞次定律可确定感应电流方向和电容器极板带电情况 在N极接近线圈上端的过程中，通过线圈的磁感线方向向下，磁通量增大，由楞次定律

13、可判定流过线圈的电流方向向下，即线圈下端相当于电源正极，故可知D项正确 答案：D,【例3】如图8所示，光滑固定的金属导轨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，一条形磁铁从高处下落接近回路时() AP、Q将相互靠拢 BP、Q将相互远离 C磁铁的加速度仍为g D磁铁的加速度小于g,图8,解析：可以用楞次定律确定P、Q中的感应电流方向，再根据左手定则确定感应电流受到的安培力来确定P、Q运动方向，根据感应电流的磁场的“阻碍”作用确定磁铁的加速度还可以根据楞次定律的一些结论直接解答,方法一：设磁铁下端为N极，如图9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

14、则可判断P、Q所受安培力的方向可见，P、Q将互相靠拢由于回路所受安培力的合力向下，由牛顿第三定律，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果，所以，本题应选A、D.,图9,方法二：根据楞次定律的另一种表述感应电流的效果，总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将互相靠近且磁铁的加速度小于g，应选A、D. 答案：AD,高分通道 由于穿过闭合回路的磁通量发生变化而产生感应电流，感应电流的磁场总是要阻碍磁体和闭合回路间的相对运动由此可判断磁体运动的加速

15、度小于g，再由楞次定律的推广含义的应用可知，P、Q将相互靠拢,变式3：(2008年重庆卷)如图10，粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线AB正上方等高快速经过时，若线圈始终不动，则关于线圈受到的支持力FN及在水平方向运动趋势的正确判断是(),图10,AFN先小于mg后大于mg，运动趋势向左 BFN先大于mg后小于mg，运动趋势向左 CFN先小于mg后大于mg，运动趋势向右 DFN先大于mg后小于mg，运动趋势向右,解析：考查楞次定律、安培力等知识点当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线AB正上方等高快速经过时，线圈中向下的磁通量先增加后减小，由楞次定律可知，线圈中

16、先产生逆时针方向的感应电流后产生顺时针方向的感应电流，线圈先左侧受到向右下的安培力，后右侧受到向右上的安培力，因此FN先大于mg后小于mg，运动趋势向右，所以正确选项是D. 答案：D,【例4】如图11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下列说法中正确的是(),图11,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 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 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 D当金

17、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,解析：ab棒在磁场中切割磁感线产生感应电流，从而在左边线圈中产生磁场，这个磁场会通过铁芯穿过右边的线圈若磁场变化，则在右边线圈中产生感应电动势和感应电流 当金属棒向右匀速运动而切割磁感线时，金属棒产生恒定感应电动势，由右手定则判断电流方向由ab.根据电流从电源(ab相当于电源)正极流出沿外电路回到电源负极的特点，可以判断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,当ab向右做加速运动时，由右手定则可推断ba，电流沿逆时针方向又由EBLv可知ab导体两端的E不断增大，那么

18、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的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作电源，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,答案：BD,高分通道 正确使用右手定则和楞次定律，抓住两个电路之间的关系，准确地判定感应电流的方向，是解决问题的关键和基础,变式4：如图12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在外力的作用下运动时，MN在磁场力的作用下向

19、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12,解析：当PQ向右运动时，用右手定则可判定PQ中感应电流的方向是由QP，由安培定则可知穿过L1的磁场方向是自下而上的；若PQ向右加速运动，则穿过L1的磁通量增加，用楞次定律可以判断流过MN的感应电流是从NM的，用左手定则可判定MN受到向左的安培力，将向左运动，可见选项A不正确若PQ向右减速运动，流过MN的感应电流方向、感应电流所受的安培力的方向均将反向，MN向右运动，所以选项C是正确的同理可判断B项是正确的，D项是错误的 答案：BC,1如图13所示，a、b都是很轻的铝环，环a是闭合的，环b

20、是不闭合的a、b环都是固定在一根可以绕O点自由转动的水平细杆上，此时整个装置静止，下列说法中正确的是() A使条形磁铁N极垂直a环靠近a，a靠近磁铁 B使条形磁铁N极垂直a环远离a，a靠近磁铁 C使条形磁铁N极垂直b环靠近b，b靠近磁铁 D使条形磁铁N极垂直b环靠近b，b将不动,图13,解析：当磁铁靠近或远离a时，a环中的变化，由楞次定律知，a环将远离或靠近磁铁，故B项对，A项错；b环不闭合，无感应电流产生，与磁铁无力的作用，故D项对，C项错 答案：BD,2关于磁通量，下列说法中正确的是() A磁通量不仅有大小而且有方向，所以是矢量 B磁通量越大，磁感应强度越大 C通过某一面的磁通量为零，该处

21、磁感应强度不一定为零 D磁通量就是磁感应强度,解析：磁通量是标量，没有方向，故A不对；由BS知是由B和S两个因素决定，大，有可能是由于S较大造成的，所以，磁通量越大，磁感应强度越大是不对的；由BS知，当线圈平面与磁场平行时，S0，0，但磁感应强度B不为零，故C对；磁通量和磁感应强度是两个不同的物理量，故D不对 答案：C,3如图14所示，开始时矩形线圈平面与匀强磁场的方向垂直，且一半在磁场内，一半在磁场外若要使线圈中产生感应电流，下列做法中可行的是(),图14,A以ab边为轴转动 B以bd边为轴转动(转动的角度小于60) C以bd边为轴动90后，增大磁感应强度 D以ac边为轴转动(转动的角度小于60),答案：AD,4如图15所示，A为一固定的导体圆环，条形磁铁B从左侧无穷远处沿圆环轴线移向圆环，穿过后移到右侧无穷远处如果磁铁的移动是匀速的，则() A磁铁移近时受到圆环的斥力，离开时受到圆环的引力 B磁铁的整个运动过程中，圆环中电流方向不变 C磁铁的中心通过环面时，圆环中电流为零 D若A为一固定的超导体圆环，磁体的中心通过超导体环面时，圆环中电流最大,图15,解析：磁铁靠近圆环过程中，环中磁通量增加，产生的感应电流阻碍磁铁靠近，磁铁离开圆环过程中，环中产生的感应电流阻碍磁铁远离，由安培定则可知，环中电流方向要改变所以A