2016高考物理一轮复习91电磁感应现象楞次定律课件(选修3-2)

考点内容要求命题规律复习策略电磁感应现象Ⅰ(1)楞次定律、右手定则判断感应电流的方向；(2)感应电动势方向的判断和大小的计算；(3)与图象结合考查电磁感应现象；(4)电磁感应与力学、电路、能量相结合的综合考查(1)掌握公式，理解各物理量，各定则、规律的区别；(2)熟练掌握滑轨类问题、线框穿过有界匀强磁场的问题、电磁感应的图象问题、电磁感应的能量问题的解决方法；(3)提高应用数学方法解决物理问题的能力感应电流的产生条件Ⅱ法拉第电磁感应定律楞次定律Ⅱ自感、涡流Ⅰ第1课时电磁感应现象楞次定律[知识梳理]知识点一、电磁感应现象、感应电流产生的条件1．电磁感应现象当穿过闭合电路的磁通量时，电路中有产生的现象。发生变化感应电流2．感应电流产生的条件(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运动。3．产生电磁感应现象的实质电磁感应现象的实质是产生，如果回路闭合则产生；如果回路不闭合，则只有，而无。发生变化切割磁感线感应电动势感应电流感应电动势感应电流知识点二、楞次定律知识点三、磁通量1．概念：在磁感应强度为B的匀强磁场中，与磁场方向的面积S与B的乘积。2．公式：Φ＝。3．单位：1Wb＝。4．公式的适用条件(1)匀强磁场；(2)磁感线的方向与平面垂直，即B⊥S。BS1T·m2垂直思维深化判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。(1)磁通量与线圈的匝数无关。()(2)闭合电路内只要有磁通量，就有感应电流产生。()(3)感应电流的磁场一定与引起感应电流的磁场方向相反。()(4)感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化。()答案(1)√(2)×(3)×(4)√[题组自测]题组一电磁感应现象及感应电流产生的条件1．如图所示，矩形线框在磁场内做的各种运动中，能够产生感应电流的是()解析根据产生感应电流的条件，闭合回路内磁通量发生变化才能产生感应电流，只有选项B正确。答案B2．(多选)下列情况能产生感应电流的是()A．如图甲所示，导体AB顺着磁感线运动B．如图乙所示，条形磁铁插入或拔出线圈时C.如图丙所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S一直接通时D．如图丙所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S一直接通，当改变滑动变阻器的阻值时解析A中导体AB顺着磁感线运动，穿过闭合电路的磁通量没有发生变化，无感应电流，故选项A错误；B中条形磁铁插入线圈时，线圈中的磁通量增加，拔出时线圈中的磁通量减少，都有感应电流产生，故选项B正确；C中开关S一直接通，回路中为恒定电流，螺线管A产生的磁场稳定，螺线管B中的磁通量无变化，线圈中不产生感应电流，故选项C错；D中开关S接通，滑动变阻器的阻值变化使闭合回路中的电流变化，螺线管A的磁场变化，螺线管B中的磁通量变化，线圈中产生感应电流，故选项D正确。答案BD题组二楞次定律的应用3.(2014·石家庄市质量检测二)法拉第发明了世界上第一台发电机——法拉第圆盘发电机。如图1所示，紫铜做的圆盘水平放置在竖直向下的匀强磁场中，圆盘圆心处固定一个摇柄，边缘和圆心处各与一个黄铜电刷紧贴，用导线将电刷与电流表连接起来形成回路。转动摇柄，使圆盘逆时针匀速转动(自上向下看)，电流表的指针发生偏转。下列说法正确的是()图1A．回路中电流大小变化，方向不变B．回路中电流大小不变，方向变化C．回路中电流的大小和方向都周期性变化D．回路中电流方向不变，从b导线流进电流表解析把圆盘的转动等效成多个并联的金属杆围绕中心轴的转动。因转速不变，产生的感应电动势大小不变，A、C错误；根据右手定则，感应电流方向从边缘流向中心，即从b导线进入电流表，D正确，B错误。答案D4．(多选)(2015·苏州市高三调研测试)等腰三角形线框abc与长直导线MN绝缘，且线框被导线分成面积相等的两部分，如图2甲所示，MN中通有由N流向M的电流，电流强度随时间的变化如图乙所示，则关于线框中感应电流的判断正确的是()图2A．在任何时刻线框中都无感应电流B．在t1时刻线框中有沿acba方向的感应电流C．在t2时刻线框中有沿acba方向的感应电流D．在t3时刻线框中有沿abca方向的感应电流解析穿过线框的磁通量垂直纸面向里，在t1时刻时，磁通量增加，在t2时刻时，磁通量不变，在t3时刻时，磁通量减少，根据楞次定律可得B、D正确。答案BD考点一电磁感应现象的判断1．产生感应电流的条件(1)闭合回路；(2)磁通量发生变化。2．磁通量发生变化的三种常见情况(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。【例1】(2014·新课标全国卷Ⅰ，14)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()A．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，观察电流表的变化解析产生感应电流的条件是：穿过闭合回路中的磁通量发生变化，引起磁通量变化的原因有①闭合回路中的磁场变化；②在磁场不变的条件下，闭合回路中的有效面积变化；③闭合回路的面积、磁场均变化。选项A、B、C中的闭合回路的面积及回路中的磁场均不变，故选项A、B、C均错误。在选项D中线圈通电或断电的瞬间改变了电流的大小，使另一个闭合回路中的磁场发生变化，故有感应电流产生，选项D正确。答案D判断电磁感应现象是否发生的一般流程【变式训练】1．(多选)如图3所示，竖直放置的长直导线通以恒定电流，一矩形导线框abcd与通电导线共面放置，且ad与通电导线平行。下述情况能产生感应电流的是()图3A．线框向右平动B．线框沿电流方向平动C．线框以ab边为轴转动D．线框以直导线为轴转动E．线框不动，增大导线中的电流解析通电直导线周围磁场的特点是越靠近导线磁感应强度越强。线框向右平动时，通过线框abcd的磁通量发生变化，所以线框中有感应电流，所以A正确；若线框沿电场方向平动，穿过线框abcd的磁通量不发生变化，所以线框中没有感应电流，B不正确；若以ab边为轴转动，穿过线框中的磁通量也发生变化，有感应电流产生，C正确；如果以导线为轴转动，穿过线框的磁通量不发生变化，无感应电流产生，D不正确；增大导线中的电流会增强导线周围的磁场，穿过线框中的磁通量也增大，有感应电流产生，故E正确。答案ACE考点二楞次定律的理解及应用楞次定律中“阻碍”的含义【例2】(2014·海南卷，1)如图4，在一水平、固定的闭合导体圆环上方。有一条形磁铁(N极朝上，S极朝下)由静止开始下落，磁铁从圆环中穿过且不与圆环接触，关于圆环中感应电流的方向(从上向下看)，下列说法正确的是()图4A．总是顺时针B．总是逆时针C．先顺时针后逆时针D．先逆时针后顺时针解析由条形磁铁的磁场分布可知，磁铁下落的过程，闭合圆环中的磁通量始终向上，并且先增加后减少，由楞次定律可判断出，从上向下看时，闭合圆环中的感应电流方向先顺时针后逆时针，C正确。答案C(1)判断感应电流的方法①楞次定律②右手定则(2)应用楞次定律判断感应电流的方法【变式训练】2．如图5所示，两条互相平行的导线M、N中通过大小相等、方向相同的电流，导线框abcd和两导线在同一平面内，线框沿着与两导线垂直的方向，自右向左在两导线间匀速移动，则在移动过程中线框中的感应电流的方向为()A．先顺时针后逆时针B．先逆时针后顺时针C．一直是逆时针D．一直是顺时针图5解析M、N之间的磁场是两导线产生的磁场的叠加，可以以M、N两导线之间的中心面OO′为界，在OO′右边合磁场的方向垂直纸面向外，在OO′左边，合磁场的方向垂直纸面向里。线框从右向左移动到关于OO′对称的位置以前，垂直纸面向外穿过线框的磁通量减小；移动到关于OO′对称的位置时磁通量为零；越过关于OO′对称的位置向左时，垂直纸面向里穿过线框的磁通量增大。由楞次定律可以判断感应电流的方向始终为逆时针方向。答案C考点三楞次定律推论的应用1．线圈(回路)中磁通量变化时，阻碍原磁通量的变化——增反减同；2．导体与磁体间有相对运动时，阻碍相对运动——来拒去留；3．当回路可以形变时，感应电流可使线圈面积有扩大或缩小的趋势——增缩减扩；4．自感现象中，感应电动势阻碍原电流的变化——增反减同。【例3】(2014·全国大纲卷，20)很多相同的绝缘铜圆环沿竖直方向叠放，形成一很长的竖直圆筒。一条形磁铁沿圆筒的中心轴竖直放置，其下端与圆筒上端开口平齐。让条形磁铁从静止开始下落。条形磁铁在圆筒中的运动速率()A．均匀增大B．先增大，后减小C．逐渐增大，趋于不变D．先增大，再减小，最后不变解析开始时，条形磁铁以加速度g竖直下落，则穿过铜环的磁通量发生变化，铜环中产生感应电流，感应电流的磁场阻碍条形磁铁的下落。开始时的感应电流比较小，条形磁铁向下做加速运动，且随下落速度增大，其加速度变小。当条形磁铁的速度达到一定值后，相应铜环对条形磁铁的作用力趋近于条形磁铁的重力。故条形磁铁先加速运动，但加速度变小，最后的速度趋近于某个定值。选项C正确。答案C磁场中闭合电路运动情况的分析方法(1)常规法据原磁场(B原方向及ΔΦ情况)―――→楞次定律确定感应磁场(B感方向)――――→安培定则判断感应电流(I感方向)――――→左手定则导体受力及运动趋势。(2)效果法由楞次定律可知，感应电流的“效果”总是阻碍引起感应电流的“原因”，深刻理解“阻碍”的含义。据“阻碍”原则，可直接对运动趋势作出判断，更简捷、迅速。【变式训练】3．如图6所示，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6A．FN先小于mg后大于mg，运动趋势向左B．FN先大于mg后小于mg，运动趋势向左C．FN先大于mg后大于mg，运动趋势向右D．FN先大于mg后小于mg，运动趋势向右解析条形磁铁从线圈正上方等高快速经过时，穿过线圈的磁通量先增加后减少。当穿过线圈的磁通量增加时，为阻碍其增加，线圈有向磁场弱的地方运动的趋势，即在竖直方向上有向下运动的趋势，所以线圈受到的支持力大于其重力，在水平方向上有向右运动的趋势；当穿过线圈的磁通量减少时，为阻碍其减少，在竖直方向上线圈有向上运动的趋势，所以线圈受到的支持力小于其重力，在水平方向上有向右运动的趋势。综上所述，线圈所受到的支持力先大于重力后小于重力，运动趋势总是向右，选D。答案D考点四“三个定则、一个定律”的综合应用名称基本现象应用的定则或定律电流的磁效应运动电荷、电流产生磁场安培定则(因电而生磁)洛伦兹力、安培力磁场对运动电荷、电流有作用力左手定则(因电而受力)电磁感应部分导体做切割磁感线运动右手定则(因动而生电)闭合回路磁通量变化楞次定律(因磁而生电)【例4】(多选)如图7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的左边有一闭合电路，当PQ在外力的作用下运动时，MN向右运动。则PQ所做的运动可能是()图7A．向右加速运动B．向左加速运动C．向右减速运动D．向左减速运动由MN的运动情况→确定MN所受的安培力方向―――――→安培定则MN处的磁场方向―――――→左手定则MN中的感应电流方向―――――→安培定则L1中感应电流的磁场方向―――――→楞次定律L2中磁场方向及变化情况―――――→安培定则PQ中电流方向及大小变化――――→右手定则确定PQ所做的运动。解析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―――――→左手定则MN中的感应电流由M→N―――――→安培定则L1中感应电流的磁场方向向上―――――→楞次定律L2中磁场方向向上减弱L2中磁场方向向下增强；若L2中磁场方向向上减弱―――――→安培定则PQ中电流为