第十单元课时1 电磁感应现象 楞次定律

1、2021新亮剑高考总复习电磁感应第十单元课时1电磁感应现象楞次定律1磨剑课前自学目录2CONTENTS悟剑课堂精讲目 录 磨剑课前自学必备知识基础过关磨剑课前自学悟剑课堂精讲目 录必备知识基础过关考点巧讲第4页一、磁通量1.磁通量(1) 定义:磁感应强度 B 与垂直于磁场方向的面积 S 的乘 (2) 公式:= BS (BS);单位:韦伯(Wb)。积。(3)矢标性:磁通量是标 量,但有正负。2.磁通量的变化量:=2-1。3.磁通量的变化率:磁通量的变化量与所用时间的比值,即,与线圈的匝数无关。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发生变化时,电路中有感 应电流产生的现象。目 录必

2、备知识基础过关考点巧讲第5页2.产生感应电流的条件(1)闭合电路。(2)磁 通量发生变化。三、感应电流的方向1. 楞次定律:感应电流的磁场总要阻 2. 右手定则碍引起感应电流的磁 通量的变化。(1)内容:伸开右手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内;让磁感线从掌心进入,并使拇指指向导 线运动的方向,这时四指所指方向就是感应电流的方向。(2)适用情况:导线切割磁感线产生感应电流。 目 录必备知识考点巧讲基础过关第6页1.(2019 年湖南常德课后检测)关于磁通量的判断,下列说法正确的是(A. 磁感应强度越大,线圈面积越大,则磁通量越大B. 穿过线圈的磁通量为零,但磁感应强度不一

3、定为零C.磁通量发生变化,一定是磁场变化引起的D.利用公式 =BS,可计算任何磁场中某个面的磁通量B)。目 录必备知识考点巧讲基础过关第7页2.(人教版选修 3-2 P7 T1 改编)如图所示的匀强磁场中有一个矩形闭合导线框。在下列四种情况下,线框中会产生感应电流的是()。CA. 如图 1 所示,保持线框平面始终与磁感线平行,线框在磁场中左右运动B. 如图 2 所示,保持线框平面始终与磁感线平行,线框在磁场中上下运动C. 如图 3 所示,线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线 AB 转动D. 如图 4 所示,线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线 CD 转动 目 录必备知识考点巧讲基础过关

4、第8页3.(2019 年天津和平区单元检测)如图所示(俯视图),一圆形金属线圈放置在水平桌面上,匀强磁场垂直桌面竖直向下,过线圈上 A 点作切线 OO,OO与线圈在同一平面上。在线圈以 OO为轴翻转 180的过程中,线圈中电流流向(A. 始终为 ABCAB. 始终为 ACBAC. 先为 ACBA,再为 ABCAD. 先为 ABCA,再为 ACBA )。A目 录考点巧讲一二三四电磁感应现象的理解与判断楞次定律的理解与应用楞次定律的拓展应用“三个定则,一个定律”的综合应用 悟剑课堂精讲磨剑课前自学悟剑课堂精讲目 录考点巧讲必备知识基础过关第10页 电磁感应现象的理解与判断1.磁通量发生变化的三种常

5、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。2.判断是否产生感应电流的流程一目 录考点巧讲必备知识基础过关第11页例 1(2017 年全国卷,T18)扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上的形貌。为了有效隔离外界振动对 STM 的扰动,在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板,并施加磁场来快速衰减其微小振动,如图所示。无扰动时,按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场;出现扰动后,对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是(A)。 目 录考点巧讲必备知识基础过关第12页由题意可知,磁场的作用

6、是衰减紫铜薄板的振动,因此需要薄板在磁场中振动时穿过薄板的磁通量发生变化,产生感应电流(涡电流),由楞次定律可知,此时薄板才会受到阻碍其运动的安培力,而 B、C、D 三项中薄板上下振动时均不会有磁通量变化,故只有A 项正确。 目 录考点巧讲必备知识基础过关第13页变式 1(2019 年山西长治检测)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()。DA. 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

7、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 目 录考点巧讲必备知识基础过关第14页产生感应电流必须满足的条件:电路闭合;穿过闭合电路的磁通量发生变化。A、B 两项电路闭合,但磁通量不变,不能产生感应电流,故A、B 两项不能观察到电流表的变化;C 项满足产生感应电流的条件,也能产生感应电流,但是等我们从一个房间到另一个房间后,电流表中已没有电流,故 C 项也不能观察到电流表的变化;D 项满足产生感应电流的条件,能产生感应电流,可以观察到电流表的变化。 目 录考点巧讲必备知识基础过关第15页变式 2(2019 年浙江嘉兴一中测

8、试)如图所示为安检门原理图,左边门框中有一通电线圈,右边门框中有一接收线圈。工作过程中某段时间通电线圈中存在顺时针方向均匀增大的电流,则(A.无金属片通过时,接收线圈中的感应电流方向为顺时针B.无金属片通过时,接收线圈中的感应电流增大C. 有金属片通过时,接收线圈中的感应电流方向为顺时针D. 有金属片通过时,接收线圈中的感应电流大小发生变化 )。D目 录考点巧讲必备知识基础过关第16页当左侧通电线圈中存在顺时针方向均匀增大的电流时,通过右侧线圈的磁通量增大,根据楞次定律可知,右侧线圈产生的感应电流方向为逆时针,由于磁场均匀增大则产生的感应电流恒定,A、B 两项错误;当有金属片通过时,接收线圈中

9、磁通量仍然增大,故产生的感应电流方向仍然为逆时针,但是由于金属片中也要产生感应电流,接收线圈中的感应电流大小会发生变化,C 项错误,D 项正确。 目 录考点巧讲必备知识基础过关第17页 楞次定律的理解与应用 二2.感应电流方向判断的两种方法方法一:用楞次定律判断用楞次定律判断感应电流方向的“四步”1.楞次定律中“阻碍”的含义目 录考点巧讲必备知识基础过关第18页方法二:用右手定则判断该方法适用于部分导体切割磁感线的情况。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。目 录考点巧讲必备知识基础过关第19页例 2(20

10、19 年湖南省衡阳市高三一模)如图所示是某研究性学习小组的同学设计的电梯坠落的应急安全装置,在电梯轿厢上安装永久磁铁,并在电梯的井壁上铺设线圈,这样可以在电梯突然坠落时减小对人员的伤害。关于该装置,下列说法正确的是(A.当电梯突然坠落时,该安全装置可使电梯停在空中)。BB. 当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时,闭合线圈 A、B 中的电流方向相反C. 当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时,只有闭合线圈 A 在阻碍电梯下落D. 当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时,只有闭合线圈 B 在阻碍电梯下落 目 录考点巧讲必备知识基础过关第20页若电梯突然坠落,线圈内的磁感应强度发生变化,将在线圈中产生感应电流,感应

11、电流会阻碍磁铁的相对运动,可起到应急避险作用,但不能阻止磁铁的运动,A 项错误;当电梯坠落至如图位置时,闭合线圈 A 中向上的磁场减弱,感应电流的方向从上向下看是逆时针方向,B 中向上的磁场增强,感应电流的方向从上向下看是顺时针方向,可知 A 与 B 中感应电流方向相反,B 项正确;结合A 项的分析可知,当电梯坠落至如图位置时,闭合线圈 A、B 都在阻碍电梯下落,C、D 两项错误。 目 录考点巧讲必备知识基础过关第21页变式 3(2018 年全国卷,T19 改编)(多选)如图所示,A、B 两线圈绕在同一根铁芯上,线圈 A 跟电源、开关、滑动变阻器相连,P 为滑动变阻器的滑片,开关 S 处于闭合

12、状态。另一线圈 B 与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路。将一小磁针悬挂在直导线正上方,开关未闭合时小磁针处于静止状态。若某瞬间发现小磁针的N 极朝垂直纸面向里的方向转动,下列说法正确的是(A.滑片 P 不动,断开S 的瞬间B.S 闭合一段时间后滑片 P 向右移动C.S 闭合一段时间后滑片 P 向左移动D.S 闭合后保持滑片 P 不动一段时间 AC )。目 录考点巧讲必备知识基础过关第22页开关断开的瞬间,线圈 B 中磁通量变化,产生感应电动势和感应电流,由楞次定律可判断出直导线中电流方向为由南向北,由安培定则可判断出小磁针处电流产生的磁场方向垂直纸面向 里,小磁针的 N 极朝垂

13、直纸面向里的方向转动,A 项正确;S 闭合一段时间后滑片 P 向右移动, 线圈 B 中电流增大,磁通量增加,由楞次定律可判断出直导线中电流方向为由北向南,由安培定则可判断出小磁针处电流产生的磁场方向垂直纸面向外,小磁针的N 极朝垂直纸面向外的方向转动,B 项错误;同理C 项正确;开关闭合并保持一段时间后,线圈 B 中磁通量不变,线圈中感应电动势和感应电流为零,直导线中电流为零,小磁针恢复到原来状态,D 项错误。 目 录考点巧讲必备知识基础过关第23页 楞次定律的拓展应用三电磁感应现象中因果相对的关系恰好反映了自然界的这种对立统一规律,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

14、碍产生感应电流的原因,可由以下四种方式呈现:内容阻碍原磁通量变化“增反减同”阻碍相对运动“来拒去留”使回路面积有扩大或缩小的趋势“增缩减扩”阻碍原电流的变化“增反减同”例证磁铁靠近线圈,B 感与B 原方向相反磁铁靠近,有斥力磁铁远离,有引力P、Q 是光滑固定导轨,a、b 是可动金属棒、磁铁下移,a、b 靠近闭合开关 S,B 先亮目 录考点巧讲必备知识基础过关第24页例3(2017 年全国卷,T15)如图,在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U 形金属导轨,导轨平面与磁场垂直。金属杆 PQ 置于导轨上并与导轨形成闭合回路 PQRS,一圆环形金属线框 T 位于回路围成的区域内,线框与导轨共面。现让

15、金属杆 PQ 突然向右运动,在运动开始的瞬间,关于感应电流的方向,下列说法正确的是()。DA.PQRS 中沿顺时针方向,T 中沿逆时针方向B.PQRS 中沿顺时针方向,T 中沿顺时针方向C.PQRS 中沿逆时针方向,T 中沿逆时针方向D.PQRS 中沿逆时针方向,T 中沿顺时针方向目 录考点巧讲必备知识基础过关第25页金属杆 PQ 突然向右运动,由右手定则可得,金属杆 PQ 中的感应电流方向由 Q 到P,则 PQRS 中的感应电流方向为逆时针方向。PQRS 中感应电流产生垂直纸面向外的磁场,故环形金属线框 T 中为阻碍此变化,会产生垂直纸面向里的磁场,则 T 中感应电流方向为顺时针方向,D 项

16、正确。 目 录考点巧讲必备知识基础过关第26页本例列出了判断感应电流方向的方法,并从多个角度深刻理解楞次定律中阻碍的含义。虽然方法不同,但本质都是楞次定律,只有领会其精髓,才能运用它进行正确的判断。深刻理 解楞次定律中“阻碍”的含义是快速分析该类问题的前提。 目 录考点巧讲必备知识基础过关第27页变式 4(2019 年上海静安质检)如图所示,在同一水平面内有两根光滑平行金属导轨 MN 和 PQ,在两导轨之间竖直放置通电螺线管,ab 和 cd 是放在导轨上的两根金属棒,它们分别放在螺线管的左、右两侧,保持开关闭合,最初两金属棒处于静止状态。当滑动变阻器的滑片向左滑动时,两根金属棒与导轨构成的回路

17、中感应电流方向(俯视图)及 ab、cd 两棒的运动情况是(A.感应电流为顺时针方向,两棒相互靠近B.感应电流为顺时针方向,两棒相互远离C.感应电流为逆时针方向,两棒相互靠近D.感应电流为逆时针方向,两棒相互远离)。D目 录考点巧讲必备知识基础过关第28页当变阻器滑片向左滑动时,电路中的电流变大,螺线管的磁场增强,根据安培定则,由电流方向可确定螺线管内的磁场方向垂直导轨向下,由于螺线管处于两棒中间,所以穿过两棒与导轨所围成的回路磁通量变大,由楞次定律的“增反减同”可得,回路产生逆时针方向的感应电流,ab、cd 棒处磁感线方向向上,根据左手定则可判断安培力的方向,故 ab 棒所受安培力方向向左,c

18、d 棒所受安培力方向向右,两棒相互远离,故D 项正确。 目 录考点巧讲必备知识基础过关第29页 “三个定则,一个定律”的综合应用四1.规律比较 名称基本现象因果关系应用的定则或定律电流的磁效应运动电荷、电流产生磁场因电生磁安培定则洛伦兹力、安培力磁场对运动电荷、电流有作用力因电受力左手定则电磁感应部分导体做切割磁感线运动因磁生电右手定则闭合导体回路磁通量变化因磁生电楞次定律目 录考点巧讲必备知识基础过关第30页2.应用区别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 安)右手定则。(3) 因电而受力(I、BF 安)左手定则。目 录考点巧讲必备知识基础过关第31页例 4(2019 年安徽合肥诊断考试)(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 的左边有一如图所示的闭合电路,当 PQ 在一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 BC )。目 录考点巧讲必备知识基础过关第32页MN 向右运动,说明 MN 受到向右的安培力,因为 ab 在 MN 处的磁场垂直纸面向里,由左手定则可得 MN 中的感应电流方向为