【步步高】(浙江专用)2015高考物理大一轮复习 第九章 第1课时电磁感应现象 楞次定律课件

第九章电磁感应第1课时电磁感应现象楞次定律题组答案1.A2.CD3.BD考点梳理答案1.垂直2.BS3.标量1.变化感应电流2.磁通量磁通量3.电能题组扣点1.（1）阻碍磁通量2.（1）垂直平面内导体运动（2）导体棒切割磁感线一、磁通量二、电磁感应现象三、感应电流方向的判断【例1】如图3甲所示，一个电阻为R、面积为S的单匝矩形导线框abcd，水平放置在匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B，方向与ad边垂直并与线框平面成45°角，O、O′分别是ab边和cd边的中点．现将线框右半边ObcO′绕OO′逆时针旋转90°到图乙所示位置．在这一过程中，回路中的电荷量是()A.2BS2RB.2BSRC.BSRD．0考点一磁通量的计算与电磁感应现象的判断解析设开始时穿过线框的磁通量为正，开始时穿过整个线框的磁通量为Φ1＝BSsin45°＝22BS转过90°时穿过aOO′d左边一半线框的磁通量为Φ2′＝BS2sin45°＝24BS①穿过bOO′c右边一半线框的磁通量为Φ2″＝－BS2sin45°＝－24BS②因此，转过90°时穿过整个线框的磁通量为Φ2＝Φ2′＋Φ2″＝0③课堂探究图3【例1】如图3甲所示，一个电阻为R、面积为S的单匝矩形导线框abcd，水平放置在匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B，方向与ad边垂直并与线框平面成45°角，O、O′分别是ab边和cd边的中点．现将线框右半边ObcO′绕OO′逆时针旋转90°到图乙所示位置．在这一过程中，回路中的电荷量是()A.2BS2RB.2BSRC.BSRD．0考点一磁通量的计算与电磁感应现象的判断转动过程中磁通量的变化量的大小为ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝22BS④由法拉第电磁感应定律得E＝ΔΦΔt⑤根据闭合电路的欧姆定律有I＝ER⑥该过程中通过线框截面的电荷量q＝I·Δt⑦联立④⑤⑥⑦式得q＝2BS2RA课堂探究图3【突破训练1】磁感应强度为B的匀强磁场，方向水平向右，一面积为S的矩形线圈abcd如图4所示放置．平面abcd与竖直方向成θ角，将abcd绕ab轴旋转180°角，则穿过线圈平面的磁通量的变化量为()A．0B．2BSC．2BScosθD．2BSsinθC图4课堂探究磁通量是一个有方向的标量，当磁场不变，线圈转动时，一定要注意磁感线是从线圈的正面还是反面穿过．【例2】如图5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()A．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.×××A课堂探究图5【突破训练2】如图6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，下列各种情况下铜环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6A课堂探究考点二利用楞次定律判断感应电流的方向课堂探究谁阻碍谁感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁场原磁场的磁通量的变化阻碍什么阻碍的是磁通量的变化，而不是阻碍磁通量本身如何阻碍当磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反；当磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同，即“增反减同”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2．楞次定律的使用步骤课堂探究【例3】北半球地磁场的竖直分量向下．如图7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→aD．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．×××课堂探究图7C【突破训练3】如图8(a)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(b)所示的交变电流，t＝0时电流方向为顺时针(如图中箭头所示)，在t1～t2时间段内，对于线圈B，下列说法中正确的是()图8A．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A课堂探究考点三三定则一定律的综合应用1．三定则一定律的比较基本现象应用的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、电流有作用力左手定则电磁感应部分导体做切割磁感线运动右手定则闭合回路磁通量变化楞次定律2.应用技巧无论是“安培力”还是“洛伦兹力”，只要是“力”都用左手判断．“电生磁”或“磁生电”均用右手判断．课堂探究××××××××【例4】如图9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的左边有一如图所示的闭合电路，当PQ在一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FB感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，由安培定则可知,PQ中电流为Q→P且减小，由右手定则可知,向右减速运动若L2中磁场方向向下增强，由安培定则可知,PQ中电流为P→Q且增大，由右手定则可知,向左加速运动．BC课堂探究图9【突破训练4】两根相互平行的金属导轨水平放置于图10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→CB．导体棒CD内有电流通过，方向是C→DC．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BD课堂探究图1038．利用楞次定律的推论快速判断电流方向和导体运动情况楞次定律描述了感应电流的磁场和原磁通量变化的关系，即感应电流的磁场总是阻碍原磁通量的变化，因此电磁感应的结果总是阻碍原磁通量的变化，归纳起来，可以分为以下几种情况：(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”．学科素养培养【例5】如图11所示，圆环形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路．若将滑动变阻器的滑片P向下滑动，下列表述正确的是()A．线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流B．穿过线圈a的磁通量变小C．线圈a有扩张的趋势D．线圈a对水平桌面的压力FN将增大通过螺线管b的电流如图所示，根据右手螺旋定则判断出螺线管b所产生的磁场方向竖直向下，滑片P向下滑动，滑动变阻器接入电路的电阻减小，电路电流增大，所产生的磁场的磁感应强度增强，根据楞次定律可知，线圈a中所产生的感应电流的磁场方向竖直向上，再由右手螺旋定则可得线圈a中的电流方向为俯视逆时针方向，A错误.×学科素养培养图11【例5】如图11所示，圆环形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路．若将滑动变阻器的滑片P向下滑动，下列表述正确的是()A．线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流B．穿过线圈a的磁通量变小C．线圈a有扩张的趋势D．线圈a对水平桌面的压力FN将增大由于螺线管b中的电流增大，所产生的磁感应强度增强，线圈a中的磁通量应变大，B错误.根据楞次定律可知，线圈a将阻碍磁通量的增大．因此，线圈a有缩小的趋势，线圈a对水平桌面的压力将增大，C错误，D正确．×××学科素养培养图11D【突破训练5】如图12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gD．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中的感应电流方向如图所示，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，因而加速度小于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.学科素养培养图12【突破训练5】如图12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gD．磁铁的加速度小于g图12AD解法二：根据楞次定律的另一种表述——感应电流的效果总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将相互靠拢且磁铁的加速度小于g，应选A、D.学科素养培养高考题组12模拟题组341．(2013·新课标Ⅱ·19)在物理学发展过程中，观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用．下列叙述符合史实的是()A．奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，该效应揭示了电和磁之间存在联系B．安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性，提出了分子电流假说C．法拉第在实验中观察到，在通有恒定电流的静止导线附近的固定导线圈中，会出现感应电流D．楞次在分析了许多实验事实后提出，感应电流应具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化ABD高考模拟2．(2012·北京理综·19)物理课上，老师做了一个奇妙的“跳环实验”．如图13，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．图13某同学另找来器材再探究此实验．他连接好电路，经重复实验，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D高考模拟高考题组12模拟题组343.美国《大众科学》月刊网站报道，美国明尼苏达大学的研究人员发现．一种具有独特属性的新型合金能够将热能直接转化为电能．具体而言，只要略微提高温度，这种合金就会变成强磁性合金，从而使环绕它的线圈中产生电流，其简化模型如图14所示．A为圆柱形合金材料，B为线圈，套在圆柱形合金材料上，线圈的半径大于合金材料的半径．现对A进行加热，则()A．B中将产生逆时针方向的电流B．B中将产生顺时针方向的电流C．B线圈有收缩的趋势D．B线圈有扩张的趋势D高考模拟图14高考题组12模拟题组344.如图15所示，MN、GH为光滑的水平平行金属导轨，ab、cd为跨在导轨上的两根金属杆，垂直纸面向外的匀强磁场垂直穿过MN、GH所在的平面，则()A．若固定ab，使cd向右滑动，则abdc回路有