（江苏专用）2020版高考物理总复习 第九章 电磁感应 第1讲 电磁感应现象 楞次定律教案（选修3-

电磁感应现象楞次定律[高考导航]考点内容要求高考命题实况高考战报201620172018电磁感应现象ⅠT6：感应电动势、感应电流T13：法拉第电磁感应定律的应用T1：磁通量的计算T13：电磁感应综合应用T2：远距离输电T13：电磁感应综合应用3年6考难度中等保B必会感应电流的产生条件Ⅱ高频考点：①楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用。②电磁感应的综合问题。创新区域：①注重与电路、图象和能量相结合的综合应用。②与实际相结合，培养科学素养的综合性应用。③物理建模能力的培养。法拉第电磁感应定律楞次定律Ⅱ自感涡流Ⅰ【说明】限于导线方向与磁场方向、运动方向垂直的情况。第1讲电磁感应现象楞次定律知识排查磁通量1.概念：在磁感应强度为B的匀强磁场中，与磁场方向垂直的面积S与B的乘积。2.公式：Φ＝BS。3.单位：1Wb＝1__T·m2。4.矢标性：磁通量是标量，但有正负。5.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。6.磁通量的意义磁通量可以理解为穿过某一面积的磁感线的条数。7.磁通量的变化量：ΔΦ＝Φ2－Φ1。8.磁通量的变化率(磁通量变化的快慢)：磁通量的变化量与所用时间的比值，即ΔΦΔt，与线圈的匝数无关。电磁感应现象1.电磁感应现象当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，电路中有感应电流产生的现象。2.产生感应电流的条件(1)条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化。(2)特例：闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动。3.产生电磁感应现象的实质电磁感应现象的实质是产生感应电动势，如果回路闭合，则产生感应电流；如果回路不闭合，那么只有感应电动势，而无感应电流。感应电流的方向小题速练1.思考判断(1)1831年，英国物理学家法拉第发现了——电磁感应现象。()(2)1834年，俄国物理学家楞次总结了确定感应电流方向的定律——楞次定律。()(3)闭合电路内只要有磁通量，就有感应电流产生。()(4)穿过线圈的磁通量和线圈的匝数有关。()(5)当导体切割磁感线时，一定产生感应电动势。()(6)由楞次定律知，感应电流的磁场方向一定与引起感应电流的磁场方向相反。()答案(1)√(2)√(3)×(4)×(5)√(6)×2.[人教版选修3－2P7第1题改编]如图1所示的匀强磁场中有一个矩形闭合导线框。在下列四种情况下，线框中会产生感应电流的是()图1A.如图甲所示，保持线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中左右运动B.如图乙所示，保持线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中上下运动C.如图丙所示，线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线AB转动D.如图丁所示，线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线CD转动答案C3.[人教版选修3－2P8第4题改编]如图2所示，导线框abcd与直导线几乎在同一平面内，直导线中通有恒定电流I，当导线框由左向右匀速通过直导线时，线框中感应电流的方向是()图2A.先abcd，后dcba，再abcdB.始终dcbaC.先dcba，后abcd，再dcbaD.先abcd，后dcba解析当导线框从直导线左边向直导线靠近时，穿过导线框的磁感线是向外，磁通量增加，由楞次定律可判断导线框中电流方向是dcba；当导线框在通过直导线时穿过导线框的磁通量先向外减少，再向里增加，由楞次定律知电流方向总是abcd；当导线框在直导线右边远离时，穿过导线框的磁通量向里减少，由楞次定律可判断导线框中电流方向是dcba。答案C磁通量、电磁感应现象的判断1.对磁通量的理解(1)面积S的含义S不一定是某个线圈的真正面积，而是线圈在磁场范围内的有效面积。如图所示，S应为线圈面积的一半。(2)多匝线圈的磁通量多匝线圈的磁通量的大小与线圈匝数无关，因为不论线圈匝数多少，穿过线圈的磁感线条数相同。(3)合磁通量的求法若某个平面内有两个或多个不同方向和强弱的磁场共同存在，当计算穿过此平面的磁通量时，先规定某个方向的磁通量为正，反方向的磁通量为负，平面内各个方向的磁通量的代数和等于这个平面内的合磁通量。2.常见的产生感应电流的三种情况【例1】(2017·江苏单科，1)如图3所示，两个单匝线圈a、b的半径分别为r和2r。圆形匀强磁场B的边缘恰好与a线圈重合，则穿过a、b两线圈的磁通量之比为()图3A.1∶1B.1∶2C.1∶4D.4∶1解析两个线圈的半径虽然不同，但是线圈内的匀强磁场的半径一样，则穿过两线圈的磁通量相同，故选项A正确。答案A【例2】(2018·徐州市考前模拟)下列各图所描述的物理情境中，没有感应电流的是()解析开关S闭合稳定后，穿过线圈的磁通量保持不变，线圈不产生感应电流，故A符合题意；磁铁向铝环A靠近，穿过铝环的磁通量在增大，铝环中产生感应电流，故B不符合题意；金属框从A向B运动，穿过金属框的磁通量时刻在变化，金属框中产生感应电流，故C不符合题意；铜盘在磁场中按图示方向转动，铜盘的一部分切割磁感线，产生感应电流，故D不符合题意。答案A楞次定律的理解及应用1.楞次定律中“阻碍”的含义2.用楞次定律判断(“四步法”)【例3】(2018·镇江市一模)如图4所示，一圆形金属环与两固定的平行长直导线在同一竖直平面内，环的圆心与两导线距离相等，环的直径小于两导线间距。两导线中通有大小相等、方向向下的恒定电流，若()图4A.金属环向上运动，则环中产生顺时针方向的感应电流B.金属环向下运动，则环中产生顺时针方向的感应电流C.金属环向左侧直导线靠近，则环中产生逆时针方向的感应电流D.金属环向右侧直导线靠近，则环中产生逆时针方向的感应电流解析直导线之间的磁场是对称的，金属环在中间时，通过金属环的磁通量为零，金属环上下运动的时候，穿过金属环的磁通量不变，不会有感应电流产生，故A、B项错误；金属环向左侧直导线靠近，则穿过金属环的磁场垂直纸面向外并且增强，根据楞次定律可得，环上的感应电流方向为顺时针，故C项错误；金属环向右侧直导线靠近，则穿过金属环的磁场垂直纸面向里并且增强，根据楞次定律可得，环上的感应电流方向为逆时针，故D项正确。答案D楞次定律推论的应用楞次定律中“阻碍”的含义可以推广为：感应电流的效果总是阻碍引起感应电流的原因，列表说明如下：内容例证阻碍原磁通量变化—“增反减同”磁铁靠近线圈，B感与B原反向阻碍相对运动——“来拒去留”使回路面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”P、Q是光滑固定导轨，a、b是可动金属棒，磁铁下移，通过回路的磁通量增大，面积应减小，a、b靠近B减小，线圈扩张阻碍原电流的变化——“增反减同”(见第2讲)合上S，B先亮【例4】如图5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自左向右滑动的过程中，线圈ab将()图5A.静止不动B.顺时针转动C.逆时针转动D.发生转动，但电源的极性不明，无法确定转动方向解析题图中的两个通电的电磁铁之间的磁场方向总是水平的，当滑动变阻器R的滑片P自左向右滑动的过程中，电路的电流是增大的，两个电磁铁之间的磁场的磁感应强度也是增大的，闭合导体线圈中的磁通量是增大的，线圈在原磁场中所受的磁场力肯定使线圈向磁通量减小的方向运动，显然只有顺时针方向的运动才能使线圈中的磁通量减小。答案B【例5】(多选)如图6甲所示为放在同一水平面内的两个闭合同心圆形线圈A、B，线圈A中通入如图乙所示的电流，t＝0时电流方向为顺时针(如图中箭头所示)，则下列说法中正确的是()图6A.在t1～t2时间段内，线圈B内有顺时针方向的电流，线圈B有扩张的趋势B.在t1～t2时间段内，线圈B内感应电流产生的磁场方向垂直纸面向里C.在0～t1时间段内，线圈B内有逆时针方向的电流D.在0～t1时间段内，线圈B有收缩的趋势解析在t1～t2时间段内，线圈A中的电流为逆时针方向，产生的磁场垂直纸面向外且是增大的，由此可判定线圈B中的电流为顺时针方向，线圈B内产生的磁场方向垂直纸面向里，线圈A、B中电流方向相反，相互排斥，线圈B有扩张趋势，故选项A、B正确；在0～t1时间段内，线圈A中的电流为顺时针方向，产生的磁场垂直纸面向里且是减小的，线圈B内有顺时针方向的感应电流，线圈A、B相互吸引，线圈B有收缩的趋势，选项C错误，D正确。答案ABD综合思维能力的培养——“三个定则与一个定律”的综合应用1.“三个定则”与“一个定律”的比较名称基本现象因果关系应用的定则或定律电流的磁效应运动电荷、电流产生磁场因电生磁安培定则洛伦兹力、安磁场对运动电荷、电流有因电受力左手定则培力作用力电磁感应部分导体做切割磁感线运动因动生电右手定则闭合回路磁通量变化因磁生电楞次定律2.三定则一定律的应用技巧(1)应用楞次定律时，一般要用到安培定则。(2)研究感应电流受到的安培力时，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方向，有时也可以直接应用楞次定律的推论确定。【典例】(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处的磁场方向垂直纸面向里――→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BC1.(2019·宿迁中学月考)某同学在“探究感应电流产生的条件”的实验中，将直流电源、滑动变阻器、线圈A(有铁芯)、线圈B、灵敏电流计及开关按如图8所示连接成电路。在实验中，该同学发现开关闭合的瞬间，灵敏电流计的指针向左偏。由此可以判断，在保持开关闭合的状态下()图8A.当线圈A拔出时，灵敏电流计的指针向左偏B.当线圈A中的铁芯拔出时，灵敏电流计的指针向右偏C.当滑动变阻器的滑片匀速滑动时，灵敏电流计的指针不偏转D.当滑动变阻器的滑片向N端滑动时，灵敏电流计的指针向右偏解析开关闭合的瞬间，灵敏电流计的指针向左偏，则当磁通量增大时，指针左偏；若磁通量减小时，则右偏；当线圈A拔出，或线圈A中的铁芯拔出时，均导致磁通量减小，因此电流计指针向右偏，故A项错误，B项正确；滑动变阻器的滑片匀速滑动，穿过线圈的磁通量发生变化，电流计指针要发生偏转，故C项错误；当滑动变阻器的滑片向N端滑动时，电阻减小，则电流增大，导致磁通量增大，因此灵敏电流计的指针向左偏，故D项错误。答案B2.(多选)如图9所示，光滑平行金属导轨PP′和QQ′都处于同一水平面内，P和Q之间连接一电阻R，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中。现垂直于导轨放置一根导体棒MN，用一水平向右的力F拉动导体棒MN，以下关于导体棒MN中感应电流方向和它所受安培力方向的说法正确的是()图9A.感应电流方向是N→MB.感应电流方向是M→NC.安培力水平向左D.安培力水平向右解析棒向右平动，根据右手定则可判断，感应电流方向为由N→M，选项A正确，B错误；再由左手定则可判定棒所受安培力的方向为水平向左，选项C正确，D错误。答案AC3.(2018·江苏东台创新学校高三上学期月考)如图10所示，一个有界匀强磁场区域，磁场方向垂直于纸面向外。一个矩形闭合导线框abcd沿纸面由位置1(左)匀速运动到位置2(右)，则()图10A.导线框进入磁场时，感应电流方向为a→b→c→d→aB.导线框离开磁场时，感应电流方向为a→d→c→b→aC.导线框离开磁场时，受到的安培力方向水平向右D.导线框进入磁场时，受到的安培力方向水平向左解析线框进入磁场时，向外的磁通量增大，根据楞次定律可知感应电流方向为a→d→c→b→a，故A项错误；导线框离开磁场时，向外的磁通量减小，感应电流方向为a→b→c→d→a，故B项错误；导线框离开磁场时，由左手定则可知，受到的安培力方向水平向左，故C项错误；导线框进入磁场