《高考備考指南 物理 》課件-第1講　電磁感應(yīng)現(xiàn)象　楞次定律

電磁感應(yīng)第十章

第1講電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律(本講對應(yīng)系統(tǒng)用書P219)核心素養(yǎng)新課程標(biāo)準(zhǔn)物理觀念(1)理解電磁感應(yīng)現(xiàn)象、磁通量、自感、渦流等概念；(2)掌握右手定則、楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律等規(guī)律科學(xué)思維綜合應(yīng)用楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律分析問題科學(xué)探究通過實(shí)驗(yàn)探究影響感應(yīng)電流方向的因素，提高定性和定量分析問題的能力科學(xué)態(tài)度與責(zé)任了解電磁感應(yīng)知識在生活、生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)中的應(yīng)用命題分析1.考查方式：(1)電磁感應(yīng)是高考考查的重點(diǎn)內(nèi)容.利用楞次定律判斷感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件和感應(yīng)電流的方向，在高考中多以選擇題形式出現(xiàn)，難度中等.(2)電磁感應(yīng)現(xiàn)象與磁場、電路、力學(xué)、能量以及圖像問題相聯(lián)系的綜合問題是高考中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，將各部分知識和規(guī)律綜合考查也是高考的熱點(diǎn)之一，高考中常以計(jì)算題形式出現(xiàn)，難度較大.2.廣東命題趨勢：電磁感應(yīng)現(xiàn)象、磁通量、楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律；能量守恒定律在電磁感應(yīng)中的應(yīng)用；楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律的綜合應(yīng)用；電磁感應(yīng)中的電路問題、圖像問題、能量問題；電磁感應(yīng)規(guī)律在生產(chǎn)、生活、科技中的應(yīng)用欄目導(dǎo)航01知識

梳理查漏02題點(diǎn)

各個擊破03配套訓(xùn)練知識梳理查漏1知識一

電磁感應(yīng)現(xiàn)象1.磁通量(1)定義：在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的__________中，與磁場方向________的面積S和B的乘積.

(2)公式：Φ=________.

(3)單位：1Wb=________.

(4)標(biāo)矢性：磁通量是________，有正、負(fù).

(5)物理意義：磁通量可以理解為穿過某一面積的磁感線的條數(shù).標(biāo)量1T·m2

BS

垂直勻強(qiáng)磁場2.電磁感應(yīng)(1)電磁感應(yīng)現(xiàn)象：當(dāng)穿過閉合電路的________發(fā)生變化時，電路中有電流產(chǎn)生.這種現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)現(xiàn)象.

(2)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件①電路________；②磁通量________.

(3)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)：電路中產(chǎn)生____________，如果電路閉合則有感應(yīng)電流產(chǎn)生.

(4)能量轉(zhuǎn)化：發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象時，機(jī)械能或其他形式的能轉(zhuǎn)化為________.

電能感應(yīng)電動勢變化閉合磁通量【自測1】(2023年杭州模擬)如圖所示的手壓式手電筒，通過反復(fù)按壓手柄，電筒內(nèi)的磁鐵與線圈發(fā)生相對運(yùn)動，能使電筒發(fā)光.這種發(fā)電是利用了()A.尖端放電 B.電磁感應(yīng)C.靜電平衡 D.靜電屏蔽B知識二

楞次定律和右手定則1.楞次定律：感應(yīng)電流的磁場總要阻礙______________________的變化.

2.右手定則：伸開右手讓大拇指與其余四指垂直，并且都與手掌在一個平面內(nèi)，讓磁感線垂直從手心進(jìn)入，并使大拇指指向?qū)w運(yùn)動方向，這時四指所指的方向就是__________的方向.

引起感應(yīng)電流的磁通量感應(yīng)電流3.正確區(qū)分楞次定律與右手定則的關(guān)系導(dǎo)體運(yùn)動切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流是磁通量發(fā)生變化引起感應(yīng)電流的特例，所以判定電流方向的右手定則也是楞次定律的特例.用右手定則能判定的，一定也能用楞次定律判定，只是不少情況下，不如用右手定則判定簡單方便.反過來，用楞次定律能判定的，未必能用右手定則判斷出來.如閉合圓形導(dǎo)線中的磁場逐漸增強(qiáng)，用右手定則就難以判定感應(yīng)電流的方向，相反用楞次定律就很容易判定出來.【自測2】如圖所示，一個閉合導(dǎo)體圓環(huán)固定在水平桌面上，一根條形磁鐵沿圓環(huán)的軸線運(yùn)動使圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生了感應(yīng)電流.下列四幅圖中，產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向與條形磁鐵的運(yùn)動情況吻合的是()D題點(diǎn)各個擊破2命題點(diǎn)一感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件［自修掌握類］1.常見的產(chǎn)生感應(yīng)電流的三種情況2.判斷電路中能否產(chǎn)生感應(yīng)電流的一般流程例1如圖所示為“跳環(huán)實(shí)驗(yàn)”的實(shí)驗(yàn)裝置：將一個帶較長鐵芯的線圈L、開關(guān)S和直流電源用導(dǎo)線連接起來后，將一金屬套環(huán)置于線圈L上，且使鐵芯穿過套環(huán).閉合開關(guān)S的瞬間，套環(huán)立刻沿鐵芯豎直跳起一定高度，待電路穩(wěn)定后又落下來.某同學(xué)受此實(shí)驗(yàn)啟發(fā)，設(shè)想在此實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，使套環(huán)跳起后不落下來且懸在線圈正上方，成為一個“磁懸浮環(huán)”.下列哪種方案可能實(shí)現(xiàn)他的設(shè)想()A.增大直流電源的電壓B.選用匝數(shù)更多的線圈C.把直流電源換成交流電源D.選用質(zhì)量較小的金屬套環(huán)C【解析】增大直流電源的電壓，在套環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流更大，套環(huán)跳得更高，但還會掉下來，故A錯誤.選用匝數(shù)更多的線圈，在套環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流更大，套環(huán)跳得更高，但還會掉下來，故B錯誤.把直流電源換成交流電源，則在線圈中始終有感應(yīng)電流產(chǎn)生，則套環(huán)總受安培力作用，這樣可以使套環(huán)跳起后不落下而懸在線圈正上方，成為一個磁懸浮環(huán)，故C正確.選用質(zhì)量較小的金屬套環(huán)，同樣在套環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流，只是跳得更高，但還會掉下來，故D錯誤.1.(多選)(2022年廣東卷)如圖所示，水平地面(xOy平面)下有一根平行于y軸且通有恒定電流I的長直導(dǎo)線.P、M和N為地面上的三點(diǎn)，P點(diǎn)位于導(dǎo)線正上方，MN平行于y軸，PN平行于x軸.一閉合的圓形金屬線圈的圓心在P點(diǎn)，可沿不同方向以相同的速率做勻速直線運(yùn)動，運(yùn)動過程中線圈平面始終與地面平行.下列說法正確的有()A.N點(diǎn)與M點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同B.線圈沿PN方向運(yùn)動時，穿過線圈的磁通量不變C.線圈從P點(diǎn)開始豎直向上運(yùn)動時，線圈中無感應(yīng)電流D.線圈從P到M過程的感應(yīng)電動勢與從P到N過程的感應(yīng)電動勢相等AC【解析】依題意，M、N兩點(diǎn)連線與長直導(dǎo)線平行、兩點(diǎn)與長直導(dǎo)線的距離相同.根據(jù)右手螺旋定則可知，通電長直導(dǎo)線在M、N兩點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同，A正確.根據(jù)右手螺旋定則，線圈在P點(diǎn)時，磁感線穿進(jìn)與穿出在線圈中對稱，磁通量為零.在向N點(diǎn)平移過程中，磁感線穿進(jìn)與穿出線圈不再對稱，線圈的磁通量會發(fā)生變化，B錯誤.根據(jù)右手螺旋定則，線圈從P點(diǎn)豎直向上運(yùn)動過程中，磁感線穿進(jìn)與穿出線圈對稱，線圈的磁通量始終為零且沒有變化，線圈無感應(yīng)電流，C正確.線圈從P點(diǎn)到M點(diǎn)與從P點(diǎn)到N點(diǎn)，線圈的磁通量變化量相同.依題意P點(diǎn)到M點(diǎn)所用的時間較從P點(diǎn)到N點(diǎn)的時間長，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，兩次的感應(yīng)電動勢不相等，D錯誤.2.(多選)如圖所示，水平放置足夠長光滑金屬導(dǎo)軌abc和de，ab與de平行，bc是以O(shè)為圓心的圓弧導(dǎo)軌，圓弧be左側(cè)和扇形Obc內(nèi)有方向如圖所示的勻強(qiáng)磁場.金屬桿OP的O端與e點(diǎn)用導(dǎo)線相接，P端與圓弧bc接觸良好.初始時，可滑動的金屬桿MN靜止在平行導(dǎo)軌上.若桿OP繞O點(diǎn)在勻強(qiáng)磁場區(qū)內(nèi)從b到c勻速轉(zhuǎn)動時，回路中始終有電流，則此過程中，下列說法正確的是()A.桿OP產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢恒定B.桿OP受到的安培力不變C.桿MN做勻加速直線運(yùn)動D.桿MN中電流逐漸減小AD

思維導(dǎo)航

判斷能否產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，關(guān)鍵看回路的磁通量是否發(fā)生了變化.磁通量的變化量ΔΦ=Φ2-Φ1主要有下列四種形式：(θ為B與S的夾角)(1)S、θ不變，B改變，這時ΔΦ=ΔB·Ssin

θ；(2)B、θ不變，S改變，這時ΔΦ=ΔS·Bsin

θ；(3)B、S不變，θ改變，這時ΔΦ=BS(sin

θ2-sin

θ1)；(4)B、S、θ中的兩個或三個量變化引起磁通量變化. 命題點(diǎn)二楞次定律的理解和應(yīng)用［師生共研類］1.楞次定律中“阻礙”的含義2.楞次定律的使用步驟例2右圖是動圈式麥克風(fēng)的示意簡圖，磁體固定在適當(dāng)?shù)奈恢茫€圈與一個膜片連接，聲波傳播時可使膜片左右移動，從而引起線圈運(yùn)動產(chǎn)生感應(yīng)電流.則線圈()A.向右移動時，感應(yīng)電流從a流向bB.向左移動時，感應(yīng)電流從b流向aC.先向右移動后向左移動時，感應(yīng)電流一直從a流向bD.先向右移動后向左移動時，感應(yīng)電流先從b流向a再從a流向bD【解析】由圖可知，線圈中原磁場方向向右.當(dāng)線圈向右移動時，穿過線圈的磁通量增加，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流在線圈中的磁場方向向左，由安培定則可知感應(yīng)電流方向從b流向a；當(dāng)線圈向左移動時，穿過線圈的磁通量減少，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流在線圈中的磁場方向向右，由安培定則可知感應(yīng)電流從a流向b，故D正確.思路

由楞次定律可知，感應(yīng)電流的磁場總要阻礙原磁通量的變化，安培力總是阻礙磁體間的相對運(yùn)動.1.(2023年海南卷)汽車測速利用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，汽車可簡化為一個矩形線圈abcd，埋在地下的線圈分別為1、2，通上順時針(俯視)方向電流.當(dāng)汽車經(jīng)過線圈時()A.線圈1、2產(chǎn)生的磁場方向豎直向上B.汽車進(jìn)入線圈1過程產(chǎn)生感應(yīng)電流方向?yàn)閍bcdC.汽車離開線圈1過程產(chǎn)生感應(yīng)電流方向?yàn)閍bcdD.汽車進(jìn)入線圈2過程受到的安培力方向與速度方向相同C【解析】由題知，埋在地下的線圈1、2通順時針(俯視)方向的電流，則根據(jù)右手定則可知線圈1、2產(chǎn)生的磁場方向豎直向下，A錯誤.汽車進(jìn)入線圈1過程中，磁通量增大，根據(jù)楞次定律可知產(chǎn)生感應(yīng)電流方向?yàn)閍dcb(逆時針)，B錯誤.汽車離開線圈1過程中，磁通量減小，根據(jù)楞次定律可知產(chǎn)生感應(yīng)電流方向?yàn)閍bcd(順時針)，C正確.汽車進(jìn)入線圈2過程中，磁通量增大，根據(jù)楞次定律可知產(chǎn)生感應(yīng)電流方向?yàn)閍dcb(逆時針)，再根據(jù)左手定則，可知汽車受到的安培力方向與速度方向相反，D錯誤.2.(2022年汕頭模擬)圖甲為某款“自發(fā)電”無線門鈴按鈕，其“發(fā)電”原理如圖乙所示.按下門鈴按鈕的過程磁鐵靠近螺線管，松開門鈴按鈕時磁鐵遠(yuǎn)離螺線管回歸原位置.下列說法正確的是()A.按下按鈕過程，螺線管P端電勢較高B.松開按鈕過程，螺線管Q端電勢較高C.按住按鈕不動，螺線管沒有產(chǎn)生感應(yīng)電動勢D.按下和松開按鈕過程，螺線管產(chǎn)生大小相同的感應(yīng)電動勢C【解析】按下按鈕的過程中，穿過螺線管的磁通量向左增大，根據(jù)楞次定律可知螺線管中感應(yīng)電流從P端流入，從Q端流出，螺線管充當(dāng)電源，則Q端電勢較高，A錯誤.松開按鈕過程，穿過螺線管的磁通量向左減小，根據(jù)楞次定律可知螺線管中感應(yīng)電流從Q端流入，從P端流出，螺線管充當(dāng)電源，則P端電勢較高，B錯誤.按住按鈕不動，穿過螺線管的磁通量不變，螺線管不會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，C正確.按下和松開按鈕的過程中，螺線管中磁通量的變化率不一定相同，故螺線管產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢不一定相同，D錯誤.思維導(dǎo)航

判斷感應(yīng)電流和電動勢的方向1.利用楞次定律判斷的感應(yīng)電流的方向也是電路中感應(yīng)電動勢的方向，利用右手定則判斷的感應(yīng)電流方向也是做切割磁感線運(yùn)動的導(dǎo)體上感應(yīng)電動勢的方向.若電路為開路，可假設(shè)電路閉合，應(yīng)用楞次定律或右手定則確定電路中假想電流的方向即為感應(yīng)電動勢的方向.2.在分析電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的電勢高低時，一定要明確產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分電路就是電源.在電源內(nèi)部，電流方向從低電勢處流向高電勢處.命題點(diǎn)三右手定則、左手定則、安培定則的比較與應(yīng)用［師生共研類］“一定律、三定則”的比較名稱基本現(xiàn)象應(yīng)用的定則或定律電流的磁效應(yīng)運(yùn)動電荷、電流產(chǎn)生磁場安培定則(因電生磁)磁場對電流的作用磁場對運(yùn)動電荷、電流有作用力左手定則(因電受力)電磁感應(yīng)部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動右手定則(因動生電)閉合回路磁通量變化楞次定律(因磁生電)例3

(2023年湖北卷)近場通信(NFC)器件應(yīng)用電磁感應(yīng)原理進(jìn)行通信，其天線類似一個壓平的線圈，線圈尺寸從內(nèi)到外逐漸變大.如圖所示，一正方形NFC線圈共3匝，其邊長分別為1.0cm、1.2cm和1.4cm，圖中線圈外線接入內(nèi)部芯片時與內(nèi)部線圈絕緣.若勻強(qiáng)磁場垂直通過此線圈，磁感應(yīng)強(qiáng)度變化率為103T/s，則線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最接近()A.0.30V B.0.44VC.0.59V D.4.3V

B1.(2023年江蘇卷)如圖所示，圓形區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，OC導(dǎo)體棒的O端位于圓心，棒的中點(diǎn)A位于磁場區(qū)域的邊緣.現(xiàn)使導(dǎo)體棒繞O點(diǎn)在紙面內(nèi)逆時