2014高考物理一轮复习课件9.1 电磁感应现象 楞次定律

•第九章电磁感应•电磁感应现象Ⅰ•磁通量Ⅰ•法拉第电磁感应定律Ⅱ•楞次定律Ⅱ•自感、涡流Ⅰ•●怎么考•对本章知识的命题热点主要集中在感应电流的产生、感应电动势大小的计算和方向的判定上，经常以电磁感应图象来命题．通过选择题的形式对基本知识、基本规律进行考查，也有以计算题形式对电磁感应的综合问题进行考查，难度中等偏上•●怎么办•复习时应重视法拉第电磁感应定律的应用，平动、转动切割，单一杆与双杆的切割问题，注意处理好与电路、力学、能量守恒等知识综合的问题第一单元电磁感应现象楞次定律核心考点导学•师说：•高考对本节的考查主要集中在电磁感应现象和判断感应电流的方向，即运用楞次定律和右手定则判断感应电动势或感应电流的方向，题型主要是选择题；而只就这一个知识点的考查的题目很少，大部分题目综合多个知识点考查，电磁感应计算题中基本上都涉及到感应电动势或感应电流方向的判断，难度为中等.•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•1．产生电磁感应现象的实质•穿过电路的磁通量发生变化，电路中就会产生感应电动势．如果电路闭合，则有感应电流；如果电路不闭合，则只有感应电动势而无感应电流．•2．引起磁通量Φ变化的几种情况•(1)磁场变化：面积不变•如：永磁铁与线圈的靠近或远离．电磁铁(螺线管)内电流的变化．•(2)回路的有效面积变化：磁场不变•①回路面积变化：如闭合线圈部分导线切割磁感线．如图甲所示．•②回路平面与磁场夹角变化：如线圈在磁场中转动．如图乙所示．•1．在如图所示的闭合铁芯上绕有一组线圈，与滑动变阻器、电池构成闭合电路，a、b、c为三个闭合金属圆环，假定线圈产生的磁场全部集中在铁芯内，则当滑动变阻器的滑片左、右滑动时，能产生感应电流的金属圆环是()•A．a、b两个环B．b、c两个环•C．a、c两个环D．a、b、c三个环•解析：当滑动变阻器滑片左、右滑动时，穿过铁芯的磁通量发生变化，穿过a、b的磁通量也发生了变化，而穿过c的磁通量始终保持为零，所以能产生感应电流的是a、b两环，选项A正确．•答案：A•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阻碍引起感应电流的的变化．•(2)适用范围•楞次定律适用于引起感应电流的各种情况．磁通量任何•2．右手定则•(1)内容•伸开右手，让拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在同一个平面内，让磁感线垂直穿入掌心，拇指指向的方向，其余四指所指的方向就是的方向．•(2)适用范围•右手定则适用于闭合电路的部分导体产生感应电流的情况．•说明：右手定则可以看做楞次定律的特殊情况．导体运动感应电流切割磁感线•楞次定律的理解与应用•1．对楞次定律的理解谁阻碍谁感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁通量的变化阻碍什么阻碍的是磁通量的变化，而不是磁通量本身如何阻碍当磁通量增大时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反；当磁通量减小时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同，即“增反减同”结果如何阻碍并不是阻止，只是延缓了磁通量变化的快慢，这种变化将继续进行，最终结果不受影响•2.应用楞次定律解题的思路•(1)明确研究对象，知道是对哪一段闭合电路应用楞次定律；•(2)分析穿过研究对象的B原的方向和Φ原的变化情况(增或减)；•(3)利用楞次定律判断B感的方向．当Φ原增加时，B感与B原的方向相反，当Φ原减小时，B感与B原的方向相同；•(4)应用安培定则判断感应电流的方向．•3．楞次定律的推广应用•对楞次定律中“阻碍”的含义可以推广为，感应电流的“效果”总是要反抗(或阻碍)引起感应电流的“原因”，常见的有四种：•(1)阻碍原磁通量的变化——“增反减同”；•(2)阻碍相对运动——“来拒去留”；•(3)通过改变闭合回路的面积来“反抗”——“增缩减扩”；•(4)阻碍原电流的变化(自感现象)——“增反减同”．•选择恰当的楞次定律的表述方式，往往会更方便地解决问题．•2．如图，金属环A用轻线悬挂，与长直螺线管共轴，并位于其左侧．若变阻器滑片P向左移动，则金属环A将向________(填“左”或“右”)运动，并有________(填“收缩”或“扩张”)趋势．•解析：本题考查楞次定律的理解及应用．滑片P向左移动时，电阻减小，电流增大，穿过金属环A的磁通量增加，根据楞次定律，金属环将向左运动，并有收缩趋势．•答案：左收缩•1．定义：在磁感应强度为B的匀强磁场中，与磁场方向垂直的面积S和B的乘积．•2．公式：Φ＝.•3．单位：，符号：.•4．磁通量是(填“标量”或“矢量”)．BS韦伯Wb标量•1．公式Φ＝BS的适用条件•(1)匀强磁场．(2)S为垂直磁场的有效面积．•2．磁通量的物理意义•(1)磁通量可以理解为穿过某一面积的磁感线的条数．•(2)同一平面，当它跟磁场方向垂直时，磁通量最大；当它跟磁场方向平行时，磁通量为零；当正向穿过线圈平面的磁感线条数和反向穿过的一样多时，磁通量为零．•3．磁通量“＋”、“－”号的意义•若规定磁感线沿某一方向穿过某平面的磁通量为正值，则磁感线反向穿过该平面的磁通量为负值．•4．有关磁通量的三个易错点•(1)公式Φ＝BS中的S的含义：磁通量的实质是穿过某一面的磁感线的条数，所以不论线圈有多大面积，公式Φ＝BS中的S应理解为线圈处于磁场中的部分在垂直于磁场方向的投影面积．•(2)多匝线圈的磁通量：既然磁通量是穿过某一面积的磁感线条数，所以穿过线圈的磁通量与线圈的匝数无关，即穿过多匝线圈的磁通量并非等于穿过单匝线圈的磁通量乘以匝数．•(3)合磁通量的计算：若两个相反方向的磁场同时存在，计算穿过某一面的磁通量时，应先设定某一方向的磁通量为正，则相反方向的磁通量为负，则这两个相反方向的磁通量的代数和即为穿过这一面的合磁通量．•3．用均匀导线做成的正方形线圈abcd放在纸面内，其一半放在有理想边界且垂直于纸面向里的匀强磁场中，如图所示，关于穿过线圈的磁通量的说法正确的是()•A．若线圈以OO′为轴转动，则穿过线圈的磁通量时刻在变化•B．若线圈以OO′为轴转动，则线圈转动90°后磁通量有一段时间为零，直至ab边再次进入磁场•C．若线圈以ab为轴转动，因线圈在垂直于磁场方向的投影面积一直在变化，故穿过线圈的磁通量一直在变化•D．若线圈以ab为轴转动，开始转动的一段时间内磁通量不变，直至其cd边进入磁场磁通量才开始变化•解析：若线圈以OO′为轴转动，线圈在垂直于磁场方向的投影面积是一直在变化的，因此穿过线圈的磁通量一直在变化，选项A正确，B错误；若线圈以ab为轴转动，从图示位置转动60°角的过程中，虽然线圈进入磁场部分的面积变大，但在线圈处于磁场中的部分垂直于磁场方向的投影面积一直不变，所以这段过程中穿过线圈的磁通量不变，一旦cd边进入磁场，整个线圈在垂直于磁场方向的投影面积随时变化，因此穿过线圈的磁通量发生变化，选项C错误，D正确．•答案：AD考向案例研究•例1[2009·重庆高考]如图所示为一种早期发电机原理示意图，该发电机由固定的圆形线圈和一对用铁芯连接的圆柱形磁铁构成，两磁极相对于线圈平面对称，在磁极绕转轴匀速转动过程中，磁极中心在线圈平面上的投影沿圆弧运动(O是线圈中心)，则()•A．从X到O，电流由E经G流向F，先增大再减小•B．从X到O，电流由F经G流向E，先减小再增大•C．从O到Y，电流由F经G流向E，先减小再增大•D．从O到Y，电流由E经G流向F，先增大再减小•(一)解读审题视角•从X到O过程中穿过线圈的磁通量如何变化？能否由楞次定律得出感应电流的方向？导线处的磁感应强度如何变化，磁通量变化快慢又是如何的，则电流变化又会如何呢？从O到Y的情况又如何呢？•(二)名师分析解题•由题图和楞次定律知：从X→O，电流由F经G流向E，且磁通量变化由快变慢，在O处磁通量几乎不变，故线圈中感应电动势E感先增大后减小，感应电流I感亦先增大后减小，A、B均错；同理，从O到Y，电流由E经G流向F，E感先增大后减小，I感亦先增大后减小，故D对，C错．•(三)调用所学解题(D)•(四)一语道破天机•利用楞次定律判断感应电流的方向时，一定要先判断原磁场的方向和磁通量的变化，然后根据楞次定律判断感应电流磁场的方向，进而判断感应电流的方向．•(五)同类跟踪训练•1．[2012·上海]为判断线圈绕向，可将灵敏电流计G与线圈L连接，如图所示．已知线圈由a端开始绕至b端；当电流从电流计G左端流入时，指针向左偏转．•(1)将磁铁N极向下从线圈上方竖直插入L时，发现指针向左偏转．俯视线圈，其绕向为________(填“顺时针”或“逆时针”)．•(2)当条形磁铁从图中虚线位置向右远离L时，指针向右偏转．俯视线圈，其绕向为________(填“顺时针”或“逆时针”).•[解析](1)磁铁N极向下从线圈上方竖直插入L时，线圈的磁场向下且增强，感应磁场向上，且电流流入电流计左端，根据安培定则可知线圈顺时针绕向．•(2)条形磁铁从图中虚线位置向右远离L时，线圈的磁场向上且减弱，感应电流从电流计右端流入，根据安培定则可知线圈逆时针绕向．•[答案](1)顺时针(2)逆时针•例2[2012·海南]如图，一质量为m的条形磁铁用细线悬挂在天花板上，细线从一水平金属圆环中穿过．现将环从位置Ⅰ释放，环经过磁铁到达位置Ⅱ.设环经过磁铁上端附近时细线的张力分别为T1和T2，重力加速度大小为g，则()•A.T1mg，T2mgB.T1mg，T2mg•C.T1mg，T2mgD.T1mg，T2mg•(一)解读审题视角•根据楞次定律可判断环的受力，然后根据牛顿第三定律可判断磁铁的受力，再根据磁铁受力平衡条件即可判断．•(二)名师分析解题•由楞次定律中“阻碍”的理解阻碍导体的相对运动(来阻去留)，Ⅰ位置，圆环受安培力向上，磁铁受安培力向下，细线张力大于重力；Ⅱ位置，圆环受力向上，磁铁受安培力向下，细线张力同样大于重力，故正确选项为A.•(三)调用所学解题(A)•(四)一语道破天机•解楞次定律要注意四个层次：①谁阻碍谁？是感应电流的磁通量阻碍原磁通量；②阻碍什么？阻碍的是磁通量的变化而不是磁通量本身；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，当磁通量减小时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，即”增反减同”；④结果如何？阻碍不是阻止，只是延缓了磁通量变化的快慢，结果是增加的还是增加，减少的还是减少．•另外①“阻碍”表示了能量的转化关系，正因为存在阻碍作用，才能将其它形式的能量转化为电能；②感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的相对运动．•(五)同类跟踪训练•2．[2012·北京理综]物理课上，老师做了一个奇妙的“跳环实验”．如图，她把一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来后，将一金属套环置于线圈L上，且使铁芯穿过套环．闭合开关S的瞬间，套环立刻跳起．某同学另找来器材再探究此实验．他连接好电路，经重复试验，线圈上的套环均未动．对比老师演示的实验，下列四个选项中，导致套环未动的原因可能是()•A．线圈接在了直流电源上•B．电源电压过高•C．所选线圈的匝数过多•D．所用套环的材料与老师的不同•[解析]在开关闭合的瞬间，线圈中的电流变大，磁场变强，穿过金属套环的磁通量变大，在金属套环内产生感应电流．感应磁场必然阻碍原磁场的增大，所以金属套环会受到线圈的斥力而跳起．在实验时电源一般采用直流电源，电压不能太大(以不烧导线和电源的条件下，电压大现象明显)，所选线圈的匝数越多，现象也越明显．如果该学生所用套环的材料为非金属，则不会观察到“跳环实验”．•[答案]D•例3[2011·上海卷]如图，均匀带正电的绝缘圆环a与金属圆环b同心共面放置，当a绕O点在其所在平面内旋转时，b中产生顺时针方向的感应电流，且具有收缩趋势，由此可知，圆环a()•A．顺时针加速旋转B.顺时针减速旋转•C．逆时针加速旋转D.逆时针减速旋转•(一)解读审题视角•根据楞次定律可判断a环旋转情况，由b环有收缩趋势，可判断a