《复习方略》高考物理(江苏专用)一轮复习配套课件91电磁感应现象楞次定律

选修3-2第九章电磁感应第1讲电磁感应现象楞次定律知识点1磁通量电磁感应现象Ⅰ【思维激活1】(多选)如图所示，ab是水平面上一个圆的直径，cd为平行于ab的弦，在过ab的竖直平面内有一通电导线ef，且ef平行于ab，下列情况下，穿过圆的磁通量发生变化的是（）A.导线中电流变大B.ef竖直向上平移C.以ab为轴转过90°D.ef水平移动到弦cd上方【解析】选C、D。直线电流产生的磁场在ab外侧的半个圆中磁通量向下，ab内侧的半个圆中磁通量向上，因两半圆相对于ef对称，所以整个圆面积的磁通量为零，A、B均错；移到cd上方后，cd两侧圆相对于ef不再对称，磁通量不为零，因此D对，以ab为轴转过90°后磁通量不为零，C对。【知识梳理】1.磁通量：(1)定义：在磁感应强度为B的_________中，与磁场方向_____的面积S和B的乘积。(2)公式：Φ=___。(3)单位：1Wb=_______。2.电磁感应现象：当闭合电路的_______发生改变时，电路中有_________产生的现象。匀强磁场垂直BS1T·m2磁通量感应电流知识点2感应电流的产生条件Ⅱ【思维激活2】(多选)下列情形中金属框或线圈中能产生感应电流的是（）【解析】选B、C、D。A图中B、S都不变，由Φ=BS可知Φ不变，不产生感应电流，B中金属框在磁场中面积减小，磁通量变小，产生感应电流，C中随金属框向右移动，穿过金属框向里的磁通量减小，向外的磁通量增加，产生感应电流；D中磁铁靠近线圈，穿过线圈的磁通量增加，产生感应电流。【知识梳理】1.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___________的运动。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_____。发生变化切割磁感线电能知识点3楞次定律Ⅱ【思维激活3】(多选)下列各图是验证楞次定律实验的示意图，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，其中与事实相符的是（）【解析】选C、D。A图中磁铁向下运动，穿过线圈的磁通量在向下增加，由楞次定律知感应电流的磁场阻碍原磁场的增加，方向向上，再由安培定则可以判断A中感应电流的方向与图中相反，所以A错，同理得B错，C、D正确。【知识梳理】1.楞次定律：(1)内容：感应电流的磁场总要_____引起感应电流的_______的变化。(2)适用范围：适用于一切回路_______变化的情况。阻碍磁通量磁通量2.右手定则：(1)内容。①磁感线穿入___手手心。②大拇指指向_________的方向。③其余四指指向_________的方向。(2)适用范围：适用于_________切割磁感线。右导体运动感应电流部分导体【微点拨】1.对磁通量的两点提醒：(1)公式Φ=BS中，S为垂直于磁场方向的面积。(2)穿过某个面有方向相反的磁场，则不能直接用Φ=BS求解，应考虑相反方向的磁通量抵消后所剩余的磁通量。2.楞次定律的三个易混点：(1)“阻碍”的不是磁通量，而是磁通量的变化。(2)“阻碍”不是阻止，感应电流磁场无法阻止原磁通量的变化。(3)“阻碍”不是相反，感应电流磁场方向与原磁场方向不一定相反。考点1电磁感应现象是否发生的判断1.判断电磁感应现象是否发生的一般思路：(1)明确研究的是哪条闭合回路；(2)理清该闭合回路内的磁场分布情况，并确定该回路中磁通量是否变化。①若磁通量发生变化，则回路中有感应电流。②若磁通量没有发生变化，则回路中无感应电流。解题技巧2.穿过闭合电路的磁通量发生变化，大致有以下几种情况：(1)磁感应强度B不变，线圈面积S发生变化。例如，闭合电路的一部分导体切割磁感线时。(2)线圈面积S不变，磁感应强度B发生变化。例如，线圈与磁体之间发生相对运动时或者磁场是由通电螺线管产生，而螺线管中的电流变化时。(3)磁感应强度B和回路面积S同时发生变化，此时可由ΔΦ=Φ1-Φ0计算并判断磁通量是否变化。(4)线圈面积S不变，磁感应强度B也不变，但二者之间夹角发生变化。例如，线圈在磁场中转动时。【题组通关方案】【典题1】(2014·东营模拟)现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关按如图所示连接。下列说法中正确的是（）A.开关闭合后，线圈A插入或拔出都会引起电流计指针偏转B.线圈A插入线圈B中后，开关闭合和断开的瞬间，电流计指针均不会偏转C.开关闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑动，会使电流计指针静止在中央零刻度D.开关闭合后，只有滑动变阻器的滑片P加速滑动，电流计指针才能偏转【解题探究】(1)电流计要实现偏转，所在电路必须具备两个条件：①电路_____；②穿过回路的_______发生变化。闭合磁通量(2)开关闭合后，当滑动变阻器的滑片P匀速或加速滑动时，B线圈中磁通量是否发生变化?提示：P匀速或加速滑动，A线圈中的电流大小都发生变化，A产生的磁场变化，都会引起B线圈中磁通量的变化。【典题解析】选A。开关闭合后，线圈A插入或拔出都能改变线圈B的磁通量，产生感应电流，所以A正确；B、C两选项中的条件都能引起线圈B磁通量的变化，都能产生感应电流，所以B、C错误；不论P加速、匀速还是减速滑动，都能引起线圈A中电流改变，进而引起线圈B磁通量的变化，产生感应电流，所以D错。【通关1+1】1.匀强磁场区域宽为d，一正方形线框abcd的边长为l，且ld，线框以速度v通过磁场区域，如图所示，从线框进入到完全离开磁场的时间内，线框中没有感应电流的时间是（）dd2d2dA.B.C.D.vvvvllll【解析】选B。只有在线框进入磁场的过程中（bc边未出磁场）和线框在出磁场的过程中（仅ad边在磁场中运动），穿过线框的磁通量才发生变化，产生感应电流。ad边和bc边都在磁场外时穿越磁场的过程中，没有感应电流，则t=dv。l2.(多选)(2014·南京模拟)如图所示，开始时矩形线圈平面与匀强磁场垂直，且一半在匀强磁场内一半在匀强磁场外，若要线圈产生感应电流，下列方法中可行的是（）A.将线圈向左平移一小段距离B.将线圈向上平移C.以ab为轴转动(小于90°)D.以ac为轴转动(小于60°)【解析】选A、C、D。当线圈向左平移一小段距离时，穿过闭合回路abdc的磁通量变化(减小)，有感应电流产生，A正确；将线圈向上平移时，穿过闭合回路的磁通量不变，无感应电流，B错误；以ab为轴转动小于90°和以ac为轴转动小于60°时，穿过闭合回路的磁通量都是从最大减小，故有感应电流，C、D正确。【加固训练】(多选)如图所示，a、b是平行金属导轨，匀强磁场垂直导轨平面，c、d是分别串有电压表和电流表的金属棒，它们与导轨接触良好，当c、d在导轨上运动时，下列哪种情况中两表均有示数（）A.c、d以相同速度向右运动B.c、d以相同速率相向运动C.c、d均向右运动，且vcvdD.d不动，c向左运动【解析】选B、C、D。电表中有电流流过时，电表才会有示数，A中回路的磁通量不变，不会产生感应电流，故两表均无示数；B、C、D中磁通量均发生变化，产生感应电流，故两表均有示数，故选B、C、D。【学科素养升华】正确判断磁通量变化情况(1)需要对典型磁场的磁感线有比较清晰的认识。例如，直线电流的磁场、条形磁铁的磁场等。(2)磁感应强度大小等于垂直磁场方向单位面积上磁感线条数。(3)通过对穿过回路磁感线条数的分析和计算，可以确定磁通量是否变化。(4)依据公式Φ=BSsinθ(θ是B与S的夹角)确定磁通量与哪些因素有关。考点2对楞次定律的理解及应用1.楞次定律中“阻碍”的含义：(1)谁阻碍谁：感应电流的磁通量阻碍引起感应电流的磁场(原磁场)的磁通量变化。(2)阻碍什么：阻碍的是磁通量变化，而不是阻碍磁通量本身。(3)如何阻碍：当磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，即“增反减同”。(4)阻碍效果：阻碍并不是阻止，只是延缓了磁通量的变化，这种变化将继续进行。深化理解2.楞次定律与能量守恒定律：楞次定律在本质上就是能量守恒定律在电磁感应现象中的体现，发生电磁感应现象时，感应电流所受安培力会阻碍产生感应电流的原因，因此必须有外力克服安培力做功，而克服安培力做功的过程就是将其他形式的能量转化成电能的过程。3.应用楞次定律判断感应电流方向的分析步骤：(1)明确研究对象：确定研究的是哪一个闭合回路。(2)分析原因：分析该回路中原磁通量的变化情况。(3)增反减同：根据感应电流的磁场总阻碍原磁通量的变化判定感应电流磁场的方向。(4)方向判定：根据安培定则由感应电流磁场方向判定感应电流方向。【题组通关方案】【典题2】(2014·厦门模拟)长直导线与矩形线框abcd处在同一平面中静止不动，如图甲所示。长直导线中通以大小和方向都随时间做周期性变化的交流电：i=Imsinωt，i-t图像如图乙所示。规定沿长直导线向上的电流为正方向。关于最初一个周期内矩形线框中感应电流的方向，下列说法正确的是（）A.由顺时针方向变为逆时针方向B.由逆时针方向变为顺时针方向C.由顺时针方向变为逆时针方向，再变为顺时针方向D.由逆时针方向变为顺时针方向，再变为逆时针方向【解题探究】本题可结合表格分时段分析：时段线圈磁通量大小及方向变化感应电流方向向里增加___时针____________时针向外增加___时针____________时针T04～TT42～T3T24～3TT4～逆向里减小顺顺向外减小逆【典题解析】选D。0～和～T过程中电流向上增加和向下减小，穿过线圈的磁通量向里增加和向外减小，由楞次定律知感应电流的磁场都是向外的。根据安培定则，产生的感应电流都为逆时针方向，同理过程中感应电流都为顺时针方向，所以选D。T43T4T3T44～【通关1+1】1.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（）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】选D。穿过线圈的磁场方向向下，磁铁接近时，线圈中磁通量增加，由楞次定律知，产生的感应电流的磁场方向向上，由安培定则可知，流过R的电流方向是从b到a，b电势高于a，故电容器下极板带正电，D正确。2.(多选)(2013·海南高考)如图，在水平光滑桌面上，两相同的矩形刚性小线圈分别叠放在固定的绝缘矩形金属框的左右两边上，且每个小线圈都各有一半面积在金属框内。在金属框接通逆时针方向电流的瞬间（）A.两小线圈会有相互靠拢的趋势B.两小线圈会有相互远离的趋势C.两小线圈中感应电流都沿顺时针方向D.左边小线圈中感应电流沿顺时针方向，右边小线圈中感应电流沿逆时针方向【解析】选B、C。金属框接通电流的瞬间，两个小线圈的磁通量均增大，根据楞次定律，为了阻碍磁通量的增大，它们必须相互远离，选项A错误，B正确；由环形电流的磁场分布规律知两小线圈中原磁场方向均垂直纸面向外，根据“增反减同”原则得，C正确，D错误。【加固训练】1.如图所示，当磁场的磁感应强度B增强时，内、外金属上的感应电流的方向应为（）A.内环顺时针，外环逆时针B.内环逆时针，外环顺时针C.内、外环均为顺时针D.内、外环均为逆时针【解析】选A。磁场增强，则穿过回路的磁通量增大，故感应电流的磁场向外，由安培定则知电流对整个电路而言应沿逆时针方向，即外环逆时针，内环顺时针，A正确。2.(多选)(2014·泰州模拟)如图所示，螺线管内有一平行于轴线的匀强磁场，规定图中箭头所示方向为磁感应强度B的正方向，螺线管与U形导线框cdef相连，导线框cdef内有一半径很小的金属圆环L，圆环与导线框cdef在同一平面内，当螺线管中磁感应强度随时间按图示规律变化时（）A.在t1时刻，金属圆环L内磁通量最大B.在t2时刻，金属圆环L内磁通量最大C.在t1～t2时间内，金