高考物理一輪復習 第9章 第1講 電磁感應現(xiàn)象 楞次定律課件.ppt

第1講電磁感應現(xiàn)象楞次定律 1 概念 在磁感應強度為b的勻強磁場中 與磁場方向 的面積s與b的乘積 2 公式 3 單位 1wb 4 公式的適用條件 勻強磁場 磁感線的方向與平面垂直 即b s 磁通量 考綱要求 垂直 bs 1t m2 1 電磁感應現(xiàn)象 當穿過閉合電路的磁通量 時 電路中有 產生的現(xiàn)象 2 產生感應電流的條件 1 條件 穿過閉合電路的磁通量 2 特例 閉合電路的一部分導體在磁場內做 運動 3 產生電磁感應現(xiàn)象的實質 電磁感應現(xiàn)象的實質是產生 如果回路閉合則產生 如果回路不閉合 則只有 而無 電磁感應現(xiàn)象 考綱要求 發(fā)生變化 感應電流 發(fā)生變化 切割磁感線 感應電動勢 感應電流 感應電動勢 感應電流 判斷正誤 正確的劃 錯誤的劃 1 磁通量是標量 但有正 負之分 2 磁通量與線圈的匝數(shù)無關 3 閉合電路內只要有磁通量 就有感應電流產生 4 電路的磁通量變化 電路中就一定有感應電流 答案 1 2 3 4 楞次定律 考綱要求 判斷正誤 正確的劃 錯誤的劃 1 感應電流的磁場一定與引起感應電流的磁場方向相反 2 感應電流的磁場總要阻止引起感應電流的磁通量的變化 3 穿過不閉合回路的磁通量變化時 也會產生 阻礙 作用 4 感應電流的磁場一定阻礙引起感應電流的磁場的磁通量的變化 答案 1 2 3 4 1 單選 如圖9 1 1所示 ab是水平面上一個圓的直徑 在過ab的豎直面內有一根通電直導線ef 且ef平行于ab 當ef豎直向上平移時 穿過圓面積的磁通量將 a 逐漸變大b 逐漸減小c 始終為零d 不為零 但始終保持不變 基礎自測 圖9 1 1 解析穿過圓面積的磁通量是由通電直導線ef產生的 因為通電直導線位于圓的正上方 所以向下穿過圓面積的磁感線條數(shù)與向上穿過該面積的條數(shù)相等 即磁通量為零 而且豎直方向的平移也不會影響磁通量的變化 故c正確 答案c 2 單選 2013 寧波市期末 如圖所示 矩形線框在磁場內做的各種運動中 能夠產生感應電流的是 解析根據(jù)產生感應電流的條件 閉合回路內磁通量發(fā)生變化才能產生感應電流 只有選項b正確 答案b 3 單選 如圖9 1 2所示 繞在鐵芯上的線圈與電源 滑動變阻器和電鍵組成閉合回路 在鐵芯的右端套有一個表面絕緣的銅環(huán)a 下列各種情況中銅環(huán)a中沒有感應電流的是 a 線圈中通以恒定的電流b 通電時 使滑動變阻器的滑片p勻速移動c 通電時 使滑動變阻器的滑片p加速移動d 將電鍵突然斷開的瞬間 圖9 1 2 解析當線圈中通恒定電流時 產生的磁場為穩(wěn)恒磁場 通過銅環(huán)a的磁通量不發(fā)生變化 不會產生感應電流 答案a 4 單選 如圖9 1 3所示 接有理想電壓表的三角形導線框abc 在勻強磁場中向右運動 問 框中有無感應電流 a b兩點間有無電勢差 電壓表有無讀數(shù) 示數(shù)不為零稱有讀數(shù) a 無 無 無b 無 有 有c 無 有 無d 有 有 有 圖9 1 3 解析應注意到產生感應電動勢及感應電流的條件 同時還應了解電壓表的工作原理 由于穿過三角形導線框的磁通量不變 所以框中沒有感應電流產生 由于ab邊和bc邊均做切割磁感線的運動 所以均將產生b端為正極的感應電動勢 a b兩點間有電勢差 由于沒有電流流過電壓表 所以其表頭指針將不發(fā)生偏轉 即電壓表無讀數(shù) 示數(shù)為零 綜上所述 應選c 答案c 5 單選 某實驗小組用如圖9 1 4所示的實驗裝置來驗證楞次定律 當條形磁鐵自上而下穿過固定的線圈時 通過電流計的感應電流方向是 a a g bb 先a g b 后b g ac b g ad 先b g a 后a g b 圖9 1 4 解析 確定原磁場的方向 條形磁鐵在穿入線圈的過程中 磁場方向向下 明確回路中磁通量的變化情況 線圈中向下的磁通量增加 由楞次定律的 增反減同 可知 線圈中感應電流產生的磁場方向向上 應用安培定則可以判斷感應電流的方向為逆時針 俯視 即 b g a 同理可以判斷 條形磁鐵穿出線圈的過程中 向下的磁通量減小 由楞次定律可得線圈中將產生順時針方向的感應電流 俯視 電流從a g b 答案d 1 判斷電磁感應現(xiàn)象是否發(fā)生的一般流程 熱點一電磁感應現(xiàn)象的判斷 2 磁通量發(fā)生變化的三種常見情況 1 磁場強弱不變 回路面積改變 2 回路面積不變 磁場強弱改變 3 回路面積和磁場強弱均不變 但二者的相對位置發(fā)生改變 典例1 如圖9 1 5所示 通有恒定電流的導線mn與閉合金屬框共面 第一次將金屬框由 平移到 第二次將金屬框繞cd邊翻轉到 設先后兩次通過金屬框的磁通量變化量大小分別為 1和 2 則 圖9 1 5 a 1 2 兩次運動中線框中均有沿adcba方向電流出現(xiàn)b 1 2 兩次運動中線框中均有沿abcda方向電流出現(xiàn)c 1 2 兩次運動中線框中均有沿adcba方向電流出現(xiàn)d 1 2 兩次運動中線框中均有沿abcda方向電流出現(xiàn) 解析設金屬框在位置 的磁通量為 金屬框在位置 的磁通量為 由題可知 1 2 所以金屬框的磁通量變化量大小 1 2 由安培定則知兩次磁通量均向里減小 所以由楞次定律知兩次運動中線框中均出現(xiàn)沿adcba方向的電流 c對 答案c 反思總結加深對磁通量概念的理解 走出誤區(qū) 1 磁通量是一個雙向標量 考慮通過某個面內的磁通量時 應取磁通量的代數(shù)和 2 利用 bs求磁通量時 s應為某平面在垂直于磁感線方向上的投影面積 跟蹤短訓 1 如圖9 1 6所示 一個u形金屬導軌水平放置 其上放有一個金屬導體棒ab 有一個磁感應強度為b的勻強磁場斜向上穿過軌道平面 且與豎直方向的夾角為 在下列各過程中 一定能在軌道回路里產生感應電流的是 圖9 1 6 a ab向右運動 同時使 減小b 使磁感應強度b減小 角同時也減小c ab向左運動 同時增大磁感應強度bd ab向右運動 同時增大磁感應強度b和 角 0 90 解析設此時回路面積為s 據(jù)題意 磁通量 bscos 對a s增大 減小 cos 增大 則 增大 a正確 對b b減小 減小 cos 增大 可能不變 b錯誤 對c s減小 b增大 可能不變 c錯誤 對d s增大 b增大 增大 cos 減小 可能不變 d錯誤 故只有a正確 答案a 1 判斷感應電流方向的 四步法 熱點二楞次定律的理解及應用 2 用右手定則判斷該方法適用于部分導體切割磁感線 判斷時注意掌心 四指 拇指的方向 1 掌心 磁感線垂直穿入 2 拇指 指向導體運動的方向 3 四指 指向感應電流的方向 典例2 下列各圖是驗證楞次定律實驗的示意圖 豎直放置的線圈固定不動 將磁鐵從線圈上方插入或拔出 線圈和電流表構成的閉合回路中就會產生感應電流 各圖中分別標出了磁鐵的極性 磁鐵相對線圈的運動方向以及線圈中產生的感應電流的方向等情況 其中正確的是 審題指導 解析根據(jù)楞次定律可確定感應電流的方向 以c選項為例 當磁鐵向下運動時 1 閉合線圈原磁場的方向 向上 2 穿過閉合線圈的磁通量的變化 增加 3 感應電流產生的磁場方向 向下 4 利用安培定則判斷感應電流的方向 與圖中箭頭方向相同 線圈的上端為s極 磁鐵與線圈相互排斥 運用以上分析方法可知 c d正確 答案cd 跟蹤短訓 2 如圖9 1 7所示 金屬棒ab 金屬導軌和螺線管組成閉合回路 金屬棒ab在勻強磁場b中沿導軌向右運動 則 a ab棒不受安培力作用b ab棒所受安培力的方向向右c ab棒向右運動速度v越大 所受安培力越大d 螺線管產生的磁場 a端為n極 圖9 1 7 楞次定律中 阻礙 的主要表現(xiàn)形式 1 阻礙原磁通量的變化 增反減同 2 阻礙相對運動 來拒去留 3 使線圈面積有擴大或縮小的趨勢 增縮減擴 4 阻礙原電流的變化 自感現(xiàn)象 增反減同 熱點三楞次定律的推廣應用 典例3 如圖9 1 8所示 光滑固定導軌m n水平放置 兩根導體棒p q平行放置在導軌上 形成一個閉合回路 當一條形磁鐵從高處下落接近回路時 a p q將互相靠攏b p q將互相遠離c 磁鐵的加速度仍為gd 磁鐵的加速度大于g 圖9 1 8 解析方法一根據(jù)楞次定律的另一表述 感應電流的效果總是要反抗產生感應電流的原因 本題中 原因 是回路中磁通量的增加 歸根結底是磁鐵靠近回路 效果 便是阻礙磁通量的增加和磁鐵的靠近 所以 p q將互相靠攏且磁鐵的加速度小于g 應選a 方法二設磁鐵下端為n極 如圖所示 根據(jù)楞次定律可判斷出p q中的感應電流方向 根據(jù)左手定則可判斷p q所受安培力的方向 可見 p q將相互靠攏 由于回路所受安培力的合力向下 由牛頓第三定律知 磁鐵將受到向上的反作用力 從而加速度小于g 當磁鐵下端為s極時 根據(jù)類似的分析可得到相同的結論 所以 本題應選a 答案a反思總結根據(jù)楞次定律的一些結論直接解答此題 比直接利用楞次定律 安培定則判斷要簡單明了 跟蹤短訓 3 如圖9 1 9所示 ab是一個可以繞垂直于紙面的軸o轉動的閉合矩形導體線圈 當滑動變阻器r的滑片p自左向右滑動過程中 線圈ab將 a 靜止不動b 逆時針轉動c 順時針轉動d 發(fā)生轉動 但因電源的極性不明 無法確定轉動的方向 圖9 1 9 解析當p向右滑動時 電路中電阻減小 電流增大 穿過線圈ab的磁通量增大 根據(jù)楞次定律判斷 線圈ab將順時針轉動 答案c 4 如圖9 1 10所示 a為水平放置的膠木圓盤 在其側面均勻分布著負電荷 在a的正上方用絕緣絲線懸掛一個金屬圓環(huán)b 使b的環(huán)面水平且與圓盤面平行 其軸線與膠木盤a的軸線oo 重合 現(xiàn)使膠木盤a由靜止開始繞其軸線oo 按箭頭所示方向加速轉動 則 圖9 1 10 a 金屬環(huán)b的面積有擴大的趨勢 絲線受到的拉力增大b 金屬環(huán)b的面積有縮小的趨勢 絲線受到的拉力減小c 金屬環(huán)b的面積有擴大的趨勢 絲線受到的拉力減小d 金屬環(huán)b的面積有縮小的趨勢 絲線受到的拉力增大解析使膠木盤a由靜止開始繞其軸線oo 按箭頭所示方向加速轉動 金屬環(huán)b內磁通量增大 根據(jù)楞次定律 金屬環(huán)b的面積有縮小的趨勢 絲線受到的拉力減小 選項b正確 答案b 1 應用現(xiàn)象及規(guī)律比較 思想方法15 三個定則 一個定律 的綜合應用技巧 2 應用技巧多定則應用的關鍵是抓住因果關系 1 因電而生磁 i b 安培定則 2 因動而生電 v b i 右手定則 3 因電而受力 i b f安 左手定則 3 一般解題步驟 1 分析題干條件 找出閉合電路或切割磁感線的導體棒 2 結合題中的已知條件和待求量的關系選擇恰當?shù)囊?guī)律 3 正確地利用所選擇的規(guī)律進行分析和判斷 典例 如圖9 1 11所示 水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動的金屬棒pq mn mn的左邊有一閉合電路 當pq在外力的作用下運動時 mn向右運動 則pq所做的運動可能是 a 向右加速運動b 向左加速運動c 向右減速運動d 向左減速運動 圖9 1 11 即學即練如圖9 1 12所示 金屬導軌上的導體棒ab在勻強磁場中沿導軌做下列哪種運動時 銅制線圈c中將有感應電流產生且被螺線管吸引 a 向右做勻速運動b 向左做減速運動c 向右做減速運動d 向右做加速運動 圖9 1 12 解析當導體棒向右勻速運動時產生恒定的電流 線圈中的磁通量恒定不變 無感應電流出現(xiàn) a錯 當導體棒向左減速運動時 由右手定則可判定回路中出現(xiàn)從b a的感應電流且減小 由安培定則知螺線管中感應電流的磁場向左在減弱 由楞次定律知c中出現(xiàn)順時針感應電流 從右向左看 且被螺線管吸引 b對 同理可判定c對 d錯 答案bc 附 對應高考題組1 2011 海南高考 自然界的電 熱和磁等現(xiàn)象都是相互聯(lián)系的 很多物理學家為尋找它們之間的聯(lián)系做出了貢獻 下列說法正確的是 a 奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應 揭示了電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象之間的聯(lián)系b 歐姆發(fā)現(xiàn)了歐姆定律 說明了熱現(xiàn)象和電現(xiàn)象之間存在聯(lián)系 c 法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象 揭示了磁現(xiàn)象和電現(xiàn)象之間的聯(lián)系d 焦耳發(fā)現(xiàn)了電流的熱效應 定量給出了電能和熱能之間的轉換關系解析奧斯特發(fā)現(xiàn)的電流的磁效應表明了電能生磁 a正確 歐姆定律描述了電流與電阻 電壓或電動勢之間的關系 焦耳定律才揭示了熱現(xiàn)象與電現(xiàn)象間的聯(lián)系 b錯誤 d正確 法拉第發(fā)現(xiàn)的電磁感應現(xiàn)象表明了磁能生電 c正確 答案acd 2 2011 上海單科 13 如圖 均勻帶正電的絕緣圓環(huán)a與金屬圓環(huán)b同心共面放置 當a繞o點在其所在平面內旋轉時 b中產生順時針方向的感應電流 且具有收縮趨勢 由此可知 圓環(huán)a a 順時針加速旋轉b 順時針減速旋轉c 逆時針加速旋轉d 逆時針減速旋轉 解析由楞次定律 欲使b中產生順時針電流 則a環(huán)內磁場應向里減弱或向外增強 a環(huán)的旋轉情況應該是順時針減速或逆時針加速 由于b環(huán)又有收縮趨勢 說明a環(huán)外部磁場向外 內部向里 故選b 答案b 3 2011 上海單科 20 如圖 磁場垂直于紙面 磁感應強度在豎直方向均勻分布 水平方向非均勻分布 一銅制圓環(huán)用絲線懸掛于o點 將圓環(huán)拉至位置a后無初速釋放 在圓環(huán)從a擺向b的過程中 a 感應電流方向先逆時針后順時針再逆時針b 感應電流方向一直是逆時針c 安培力方向始終與速度方向相反d 安培力方向始終沿水平方向 解析圓環(huán)從位置a運動的磁場分界線前 磁通量向里增大 感應電流為逆時針 跨越分界線過程中 磁通量由向里最大變?yōu)橄蛲庾畲?感應電流為順時針 再擺到b的過程中 磁通量向外減小 感應電流為逆時針 所以選項a正確 由于圓環(huán)所在處的磁場 上下對稱 所受安培力豎直方向平衡 因此總的安培力沿水平方向 故d正確 答案ad 4 20