高考物理一轮复习 第9章 电磁感应现象 楞次定律(第1课时)课件

第九章电磁感应第一课时电磁感应现象楞次定律•考纲考情：5年20考电•磁感应现象(Ⅰ)磁通量(Ⅰ)楞次定律(Ⅱ)•[基础梳理]•知识点一磁通量•1．定义•磁场中穿过磁场__________的__________定义为穿过该面积的磁通量．•2．公式•Φ＝___.•3．单位•1Wb＝__________.某一面积S磁感线数BS1T·m2•知识点二电磁感应现象•1．电磁感应现象•当穿过闭合电路的磁通量_______________时，电路中有______________产生的现象．•2．产生感应电流的条件•表述1•闭合电路的一部分导体在磁场内做______________运动．•表述2•穿过闭合电路的磁通量________________．发生变化感应电流切割磁感线发生变化•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_____________．感应电动势感应电流感应电动势感应电流•知识点三楞次定律右手定则•1．楞次定律•(1)内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要_______引起感应电流的________量的变化．•(2)适用范围：一切电磁感应现象．阻碍磁通•2．右手定则•(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_________从掌心进入，并使拇指指向_________的方向，这时四指所指的方向就是_________的方向．•(2)适用情况：导体_____________产生感应电流．磁感线导线运动感应电流切割磁感线•[小题快练]•1.如图所示，半径为R的圆形线圈共有n匝，其中心位置处半径为r的范围内有匀强磁场，磁场方向垂直线圈平面，若磁感应强度为B，则穿过线圈的磁通量为()•A．πBR2B．πBr2•C．nπBR2D．nπBr2•[解析]Φ＝BS中S指磁感线垂直穿过的面积，所以Φ＝B·πr2，B正确．•[答案]B•2．下图中能产生感应电流的是()[解析]根据产生感应电流的条件：A中，电路没闭合，无感应电流；B中，磁感应强度不变，面积增大，闭合电路的磁通量增大，有感应电流；C中，穿过线圈的磁感线相互抵消，Φ恒为零，无感应电流；D中，磁通量不发生变化，无感应电流．[答案]B•3．如图所示，在垂直于纸面的范围足够大的匀强磁场中，有一个矩形闭合线框abcd，线框平面与磁场垂直．在下列哪种情况中，可使线框中产生感应电流()•A．线框沿纸面向右加速运动•B．线框垂直纸面向外运动•C．线框绕ad边转动•D．线框绕过d点与纸面垂直的轴，沿纸面顺时针转动•[解析]线框处于匀强磁场中，不论是沿纸面向右加速运动，还是垂直纸面向外运动，穿过线框的磁通量均不发生变化，故线框中无感应电流产生，选项A、B均错误；线框绕ad边转动时，穿过它的磁通量发生改变，此时有感应电流产生，而绕过d点与纸面垂直的轴转动时，穿过它的磁通量不发生改变，此时无感应电流产生，故选项C正确，D错误．•[答案]C•4．在一通电直导线附近放置一个导线圆环，当长直导线中的电流减小时，下列图中导线圆环中会产生感应电流的是()•甲长直导线穿过导线圆环中心•乙导线圆环左右对称地平放在长直导线的两侧•丙长直导线放在导线圆环旁边•A．只有甲B．只有乙和丙•C．只有丙D．只有甲和丙•[解析]由安培定则判断可知，题中甲、乙两图中穿过导线圆环的磁通量始终为零，而题中丙图中穿过导线圆环的磁通量减小．故选项C正确．•[答案]C•考向一电磁感应现象的理解及判断•1．发生电磁感应现象的条件•穿过电路的磁通量发生变化．•2．磁通量变化的常见情况变化情形举例磁通量变化量磁场变化永磁铁靠近或远离线圈、电磁铁(螺线管)内电流发生变化ΔΦ＝ΔB·S变化情形举例磁通量变化量回路面积变化闭合线圈的部分导线做切割磁感线运动，如图有效面积变化回路平面与磁场夹角变化线圈在磁场中转动，如图ΔΦ＝B·ΔS•典例1(2015·新课标全国Ⅰ，19)1824年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”．实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图所示．实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后．下列说法正确的是()•A．圆盘上产生了感应电动势•B．圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动•C．在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化•D．圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生的磁场导致磁针转动•[解题引路]可按如下流程进行分析：•[解析]圆盘运动过程中，半径方向的金属条在切割磁感线，在圆心和边缘之间产生了感应电动势，选项A正确；圆盘在径向的辐条切割磁感线过程中，内部距离圆心远近不同的点电势不等而形成涡流，产生的磁场又导致磁针转动，选项B正确；圆盘转动过程中，圆盘位置、圆盘面积和磁场都没有发生变化，所以没有磁通量的变化，选项C错误；圆盘本身呈现电中性，不会产生环形电流，选项D错误．•[答案]AB•[针对训练]•1．(2016·晋中高三质检)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]A中线框的磁通量没有变化，因此没有感应电流，但有感应电动势，也可以理解为左右两边切割磁感线产生的感应电动势相反，B中线框转动，线框中磁通量变化，这就是发电机模型，有感应电流，B正确．C、D中线圈平面和B平行，没有磁通量，更没有磁通量的变化，C、D错误．•[答案]B•考向二楞次定律的理解及应用•1．楞次定律中“阻碍”的含义•2．楞次定律的使用步骤•典例2如图甲所示，两个闭合圆形线圈A、B的圆心重合，放在同一水平面内，线圈A中通以如图乙所示的变化电流，t＝0时电流方向为顺时针(如图中箭头所示)．在t1～t2时间内，对于线圈B，下列说法中正确的是()•A．线圈B内有顺时针方向的电流，线圈有扩张的趋势•B．线圈B内有顺时针方向的电流，线圈有收缩的趋势•C．线圈B内有逆时针方向的电流，线圈有扩张的趋势•D．线圈B内有逆时针方向的电流，线圈有收缩的趋势•[解题引路]解答本题时可按以下思路分析：A线圈中电流变化→A中磁场变化→B中磁场变化→B的感应电流方向→电流间的相互作用•[解析]在t1～t2时间内，通入线圈A中的电流是正向增大的，即逆时针方向增大的，其内部会产生增大的向外的磁场，穿过B的磁通量增大，由楞次定律可判定线圈B中会产生顺时针方向的感应电流．线圈B中电流为顺时针方向，与A中的电流方向相反，有排斥作用，故线圈B将有扩张的趋势．•[答案]A•感应电流方向判断的两种方法•方法一用楞次定律判断•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．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．•[针对训练]•2．北半球地磁场的竖直分量向下．如图所示，在北京某中学实验室的水平桌面上，放置着边长为L的正方形闭合导体线圈abcd，线圈的ab边沿南北方向，ad边沿东西方向．下列说法中正确的是()•A．若使线圈向东平动，则a点的电势比b点的电势高•B．若使线圈向北平动，则a点的电势比b点的电势低•C．若以ab边为轴将线圈向上翻转，则线圈中的感应电流方向为a→b→c→d→a•D．若以ab边为轴将线圈向上翻转，则线圈中的感应电流方向为a→d→c→b→a•[解析]线圈向东平动时，ab和cd两边切割磁感线，且两边切割磁感线产生的感应电动势大小相等，a点电势比b点电势低，A错；同理，线圈向北平动，则a、b两点的电势相等，高于c、d两点的电势，B错；以ab边为轴将线圈向上翻转，向下的磁通量减小，感应电流的磁场方向应该向下，再由安培定则知，感应电流的方向为a→b→c→d→a，则C对，D错．•[答案]C•考向三“三定则一定律”的综合应用•1．规律比较基本现象定则或定律运动电荷、电流产生磁场安培定则磁场对运动电荷、电流的作用力左手定则电磁感应部分导体切割磁感线运动右手定则闭合回路磁通量发生变化楞次定律•2.相互联系•(1)应用楞次定律，一般要用到安培定则．•(2)研究感应电流受到的安培力，一般先用右手定则确定电流方向，再用左手定则确定安培力的方向，有时也可以直接应用楞次定律的推论确定．•典例3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()•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•[解题引路](1)如何判断MN所在处的磁场方向？由MN的运动方向，如何进一步判断MN中的电流方向？•提示：根据安培定则判断．ab中电流产生的磁场方向，进而确定MN处的磁场方向为垂直纸面向里，再由左手定则判断MN中电流的方向，应为由M到N.•(2)如何判断线圈L1中的磁场方向和L2中磁场的方问及变化情况？•提示：根据安培定则判断L1中的磁场方向，再由楞次定律判断L2中磁场的方向及变化．•(3)如何判断PQ的运动情况？•提示：已知L2中的磁场方向及变化情况，可根据安培定则和右手定则判断PQ的运动情况．[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Q→P且减小――――――→右手定则向右减速运动；若L2中磁场方向向下增强――――――→安培定则PQ中电流为P→Q且增大―――――→右手定则向左加速运动．[答案]BC•左、右手定则巧区分•(1)右手定则与左手定则的区别：抓住“因果关系”才能无误，“因动而电”——用右手；“因电而动”——用左手．•(2)使用中左手定则和右手定则很容易混淆，为了便于区分，可把两个定则简单地总结为“通电受力用左手，运动生电用右手”．“力”的最后一笔“丿”方向向左，用左手；“电”的最后一笔“”方向向右，用右手．•[针对训练]•3．两根相互平行的金属导轨水平放置于图所示的匀强磁场中，在导轨上接触良好的导体棒AB和CD可以自由滑动．当AB在外力F作用下向右运动时，下列说法中正确的是()•A．导体棒CD内有电流通过，方向是D→C•B．导体棒CD内有电流通过，方向是C→D•C．磁场对导体棒CD的作用力向左•D．磁场对导体棒AB的作用力向左•[解析]两个导体棒与两根金属导轨构成闭合回路，分析出磁通量增加，结合安培定则判断回路中感应电流的方向是B→A→C→D→B.以此为基础，再根据左手定则进一步判断CD、AB的受力方向，经过比较可得正确答案．•[答案]BD•特色专题系列之(二十八)巧用楞次•定律的推论速解电磁感应问题•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”总是阻碍产生感应电流的原因，可由以下四种方式呈现：•(1)阻碍原磁通量的变化，即“增反减同”．•(2)阻碍相对运动，即“来拒去留”．•(3)使线圈面积有扩大或缩小的趋势，即“增缩减扩”．•(4)阻碍原电流的变化(自感现象)，即“增反减同”．•范例如图所示，光滑固定的金属导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放置在导轨上，形成一个闭合回路，一条形磁铁从高处下落接近回路时()•A．P、Q将相互靠拢•B．P、Q将相互远离•C．磁铁的加速度仍为g•D．磁铁的加速度小于g•[解析]解法一设磁铁下端为N极，如图所示，根据楞次定律可判断出P、Q中的感应电流方向，根据左手定则可判断P、Q所受安培力的方向．可见，P、Q将互相靠拢．由于回路所受安培力的合力向下，由牛顿第三定律，磁铁将受到向上的反作用力，从而加速度小于g.当磁铁下端为S极时，根据类似的分析可得到相同的结果，所以，本题应选A、D