【导与练】2015届高考物理大一轮复习 第9章 第1讲 电磁感应现象 楞次定律课件 新人教版选修3-

第1讲电磁感应现象楞次定律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.磁通量(考纲要求Ⅰ)垂直BS1T·m21.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(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____________.电磁感应现象(考纲要求Ⅰ)发生变化感应电流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判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”．(1)磁通量是标量，但有正、负之分．()(2)磁通量与线圈的匝数无关．()(3)闭合电路内只要有磁通量，就有感应电流产生．()(4)电路的磁通量变化，电路中就一定有感应电流．()答案(1)√(2)√(3)×(4)×楞次定律(考纲要求Ⅱ)判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”．(1)感应电流的磁场一定与引起感应电流的磁场方向相反．()(2)感应电流的磁场总要阻止引起感应电流的磁通量的变化．()(3)穿过不闭合回路的磁通量变化时，也会产生“阻碍”作用．()(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)√1．(单选)如图9－1－1所示，ab是水平面上一个圆的直径，在过ab的竖直面内有一根通电直导线ef，且ef平行于ab，当ef竖直向上平移时，穿过圆面积的磁通量将()．A．逐渐变大B．逐渐减小C．始终为零D．不为零，但始终保持不变基础自测图9－1－1解析穿过圆面积的磁通量是由通电直导线ef产生的，因为通电直导线位于圆的正上方，所以向下穿过圆面积的磁感线条数与向上穿过该面积的条数相等，即磁通量为零，而且竖直方向的平移也不会影响磁通量的变化．故C正确．答案C2．(单选)(2013·宁波市期末)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B3．(单选)如图9－1－2所示，绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和电键组成闭合回路，在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环A，下列各种情况中铜环A中没有感应电流的是()．A．线圈中通以恒定的电流B．通电时，使滑动变阻器的滑片P匀速移动C．通电时，使滑动变阻器的滑片P加速移动D．将电键突然断开的瞬间图9－1－2解析当线圈中通恒定电流时，产生的磁场为稳恒磁场，通过铜环A的磁通量不发生变化，不会产生感应电流．答案A4．(单选)如图9－1－3所示，接有理想电压表的三角形导线框abc，在匀强磁场中向右运动，问：框中有无感应电流？a、b两点间有无电势差？电压表有无读数(示数不为零称有读数)()．A．无、无、无B．无、有、有C．无、有、无D．有、有、有图9－1－3解析应注意到产生感应电动势及感应电流的条件，同时还应了解电压表的工作原理．由于穿过三角形导线框的磁通量不变，所以框中没有感应电流产生；由于ab边和bc边均做切割磁感线的运动，所以均将产生b端为正极的感应电动势，a、b两点间有电势差；由于没有电流流过电压表，所以其表头指针将不发生偏转，即电压表无读数(示数为零)．综上所述：应选C.答案C5．(单选)某实验小组用如图9－1－4所示的实验装置来验证楞次定律．当条形磁铁自上而下穿过固定的线圈时，通过电流计的感应电流方向是()．A．a→G→bB．先a→G→b，后b→G→aC．b→G→aD．先b→G→a，后a→G→b图9－1－4解析①确定原磁场的方向：条形磁铁在穿入线圈的过程中，磁场方向向下．②明确回路中磁通量的变化情况：线圈中向下的磁通量增加．③由楞次定律的“增反减同”可知：线圈中感应电流产生的磁场方向向上．④应用安培定则可以判断感应电流的方向为逆时针(俯视)即：b→G→a.同理可以判断：条形磁铁穿出线圈的过程中，向下的磁通量减小，由楞次定律可得线圈中将产生顺时针方向的感应电流(俯视)，电流从a→G→b.答案D1．判断电磁感应现象是否发生的一般流程热点一电磁感应现象的判断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．【典例1】如图9－1－5所示，通有恒定电流的导线MN与闭合金属框共面，第一次将金属框由Ⅰ平移到Ⅱ，第二次将金属框绕cd边翻转到Ⅱ，设先后两次通过金属框的磁通量变化量大小分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则()．图9－1－5A．ΔΦ1ΔΦ2，两次运动中线框中均有沿adcba方向电流出现B．ΔΦ1＝ΔΦ2，两次运动中线框中均有沿abcda方向电流出现C．ΔΦ1ΔΦ2，两次运动中线框中均有沿adcba方向电流出现D．ΔΦ1ΔΦ2，两次运动中线框中均有沿abcda方向电流出现解析设金属框在位置Ⅰ的磁通量为ΦⅠ，金属框在位置Ⅱ的磁通量为ΦⅡ，由题可知：ΔΦ1＝|ΦⅡ－ΦⅠ|，ΔΦ2＝|－ΦⅡ－ΦⅠ|，所以金属框的磁通量变化量大小ΔΦ1ΔΦ2，由安培定则知两次磁通量均向里减小，所以由楞次定律知两次运动中线框中均出现沿adcba方向的电流，C对．答案C反思总结加深对磁通量概念的理解，走出误区(1)磁通量是一个双向标量，考虑通过某个面内的磁通量时，应取磁通量的代数和．(2)利用Φ＝BS求磁通量时，S应为某平面在垂直于磁感线方向上的投影面积．【跟踪短训】1．如图9－1－6所示，一个U形金属导轨水平放置，其上放有一个金属导体棒ab，有一个磁感应强度为B的匀强磁场斜向上穿过轨道平面，且与竖直方向的夹角为θ.在下列各过程中，一定能在轨道回路里产生感应电流的是()．图9－1－6A．ab向右运动，同时使θ减小B．使磁感应强度B减小，θ角同时也减小C．ab向左运动，同时增大磁感应强度BD．ab向右运动，同时增大磁感应强度B和θ角(0°θ90°)解析设此时回路面积为S，据题意，磁通量Φ＝BScosθ，对A，S增大，θ减小，cosθ增大，则Φ增大，A正确，对B，B减小，θ减小，cosθ增大，Φ可能不变，B错误．对C，S减小，B增大，Φ可能不变，C错误．对D，S增大，B增大，θ增大，cosθ减小，Φ可能不变，D错误．故只有A正确．答案A1．判断感应电流方向的“四步法”热点二楞次定律的理解及应用2．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．【典例2】下列各图是验证楞次定律实验的示意图，竖直放置的线圈固定不动，将磁铁从线圈上方插入或拔出，线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流．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，其中正确的是()．审题指导解析根据楞次定律可确定感应电流的方向：以C选项为例，当磁铁向下运动时：(1)闭合线圈原磁场的方向——向上；(2)穿过闭合线圈的磁通量的变化——增加；(3)感应电流产生的磁场方向——向下；(4)利用安培定则判断感应电流的方向——与图中箭头方向相同．线圈的上端为S极，磁铁与线圈相互排斥．运用以上分析方法可知，C、D正确．答案CD【跟踪短训】2．如图9－1－7所示，金属棒ab、金属导轨和螺线管组成闭合回路，金属棒ab在匀强磁场B中沿导轨向右运动，则()．A．ab棒不受安培力作用B．ab棒所受安培力的方向向右C．ab棒向右运动速度v越大，所受安培力越大D．螺线管产生的磁场，A端为N极图9－1－7解析金属棒ab沿导轨向右运动时，安培力方向向左，以“阻碍”其运动，选项A、B错误；金属棒ab沿导轨向右运动时，感应电动势E＝Blv，感应电流I＝E/R，安培力F＝BIl＝B2l2vR，可见，选项C正确；根据右手定则可知，流过金属棒ab的感应电流的方向是从b流向a，所以流过螺线管的电流方向是从A端到达B端，根据右手螺旋定则可知，螺线管的A端为S极，选项D错误．答案C楞次定律中“阻碍”的主要表现形式(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)使线圈面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”；(4)阻碍原电流的变化(自感现象)——“增反减同”．热点三楞次定律的推广应用【典例3】如图9－1－8所示，光滑固定导轨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，当一条形磁铁从高处下落接近回路时()．A．P、Q将互相靠拢B．P、Q将互相远离C．磁铁的加速度仍为gD．磁铁的加速度大于g图9－1－8解析方法一根据楞次定律的另一表述：感应电流的效果总是要反抗产生感应电流的原因．本题中“原因”是回路中磁通量的增加，归根结底是磁铁靠近回路，“效果”便是阻碍磁通量的增加和磁铁的靠近．所以，P、Q将互相靠拢且磁铁的加速度小于g，应选A.方法二设磁铁下端为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将相互靠拢．由于回路所受安培力的合力向下，由牛顿第三定律知，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论．所以，本题应选A.答案A反思总结根据楞次定律的一些结论直接解答此题，比直接利用楞次定律、安培定则判断要简单明了．【跟踪短训】3．如图9－1－9所示，ab是一个可以绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导体线圈，当滑动变阻器R的滑片P自左向右滑动过程中，线圈ab将()．A．静止不动B．逆时针转动C．顺时针转动D．发生转动，但因电源的极性不明，无法确定转动的方向图9－1－9解析当P向右滑动时，电路中电阻减小，电流增大，穿过线圈ab的磁通量增大，根据楞次定律判断，线圈ab将顺时针转动．答案C4．如图9－1－10所示，A为水平放置的胶木圆盘，在其侧面均匀分布着负电荷，在A的正上方用绝缘丝线悬挂一个金属圆环B，使B的环面水平且与圆盘面平行，其轴线与胶木盘A的轴线OO′重合．现使胶木盘A由静止开始绕其轴线OO′按箭头所示方向加速转动，则()．图9－1－10A．金属环B的面积有扩大的趋势，丝线受到的拉力增大B．金属环B的面积有缩小的趋势，丝线受到的拉力减小C．金属环B的面积有扩大的趋势，丝线受到的拉力减小D．金属环B的面积有缩小的趋势，丝线受到的拉力增大解析使胶木盘A由静止开始绕其轴线OO′按箭头所示方向加速转动，金属环B内磁通量增大，根据楞次定律，金属环B的面积有缩小的趋势，丝线受到的拉力减小，选项B正确．答案B1．应用现象及规律比较思想方法15.“三个定则、一个定律”的综合应用技巧基本现象应用的定则或定律运动电荷、电流产生的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部分导体做切割磁感线运动右手定则感应闭合回路磁通量变化楞次定律2.应用技巧多定则应用的关键是抓住因果关系：(1)因电而生磁(I→B)→安培定则；(2)因动而生电(v、B→I)→右手定则；(3)因电而受力(I、B→F安)→左手定则．3．一般解题步骤(1)分析题干条件，找出闭合电路或切割磁感线的导体棒．(2)结合题中的已知条件和待求量的关系选择恰当的规律．(3)正确地利用所选择的规律进行分析和判断．【典例】如图9－1－11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．向左减速运动图9－1－11审题指导由MN的运动情况―→确定MN所受的安培力方向――――