2020届高三物理一轮复习 第十章 第1讲 电磁感应现象 楞次定律课件

高频考点·分类突破基础知识·自主梳理目录ONTENTSC学科素养提升4课时作业第1讲电磁感应现象楞次定律第十章电磁感应考纲要求考频考情分析电磁感应现象Ⅰ5年2考1.命题趋势从近五年高考可以看出，本章属于每年必考内容，题型趋向于选择题和计算题两种形式．(1)选择题主要考查电磁感应现象的产生、感应电流方向的判断及电磁感应的图象问题．(2)计算题主要考查导体棒切割磁感线为背景的动力学问题、电路问题和能量问题．2．备考策略(1)应用楞次定律和右手定则判断感应电流的方向．(2)结合各种图象(如Φt图象、Bt图象和it图象)，考查感应电流的产生条件及其方向的判定、导体切割磁感线产生感应电动势的计算．(3)电磁感应现象与磁场、电路、力学等知识的综合以及电磁感应与实际相结合的题目．磁通量Ⅰ法拉第电磁感应定律Ⅱ5年13考楞次定律Ⅱ自感、涡流Ⅰ一、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.5．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．垂直BS1T·m2二、电磁感应现象1．电磁感应现象当穿过闭合电路的发生变化时，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，那么只有，而无．磁通量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三、楞次定律■判一判记一记易错易混判一判(1)磁通量虽然是标量，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)电路中的磁通量发生变化时，就一定会产生感应电流．()√√××(5)电路中有感应电流产生时，一定有磁通量的变化．()(6)由楞次定律知，感应电流的磁场一定与引起感应电流的磁场方向相反．()(7)感应电流的磁场一定阻止引起感应电流的磁场的磁通量的变化．()(8)回路不闭合，穿过回路的磁通量变化时，也会产生“阻碍”作用．()√×××规律结论记一记(1)磁通量没有方向，但有正、负之分．(2)右手定则常用于“切割类”；楞次定律对所有电流方向判断问题都适用．(3)楞次定律的本质是能量守恒．(4)解题中常用到的二级结论①楞次定律的三个推广含义：“增反减同”“增缩减扩”“来拒去留”．②楞次定律的双解：a.“加速向左运动”与“减速向右运动”等效．b．“×增加”与“·减少”所产生的感应电流方向一样，反之亦然．考点一电磁感应现象自主学习型1．判断感应电流有无的流程(1)确定研究的回路．(2)弄清楚回路内的磁场分布，并确定该回路的磁通量Φ.(3)Φ不变→无感应电流Φ变化→回路闭合，有感应电流；回路不闭合，无感应电流，但有感应电动势2．常见的产生感应电流的三种情况1．[磁场变化引起感应电流的分析]现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关按如图所示连接．下列说法中正确的是()A．开关闭合后，线圈A插入或拔出线圈B都会引起电流计指针偏转B．线圈A插入线圈B中后，开关闭合和断开的瞬间电流计指针均不会偏转C．开关闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑动，会使电流计指针静止在中央零刻度D．开关闭合后，只有滑动变阻器的滑片P加速滑动，电流计指针才能偏转开关闭合后，线圈A插入或拔出线圈B都会引起穿过线圈B的磁通量的变化，从而使电流计指针偏转，选项A正确；线圈A插入线圈B中后，开关闭合和断开的瞬间，线圈B的磁通量会发生变化，电流计指针会偏转，选项B错误；开关闭合后，滑动变阻器的滑片P无论匀速滑动还是加速滑动，都会导致线圈A的电流变化，使线圈B的磁通量变化，电流计指针都会发生偏转，选项C、D错误．A2．[面积变化引起感应电流的分析]将一圆形导线环水平放置，在圆环所在的空间加上一水平向右的匀强磁场，mn、pq为圆环上两条互相垂直的直径，mn为水平方向，pq为竖直方向．则下列选项中能使圆环中产生感应电流的是()A．让圆环以过圆心且垂直于圆环平面的轴顺时针转动B．让圆环在水平面内向右平动C．让圆环以mn为轴转动D．让圆环以pq为轴转动圆环在匀强磁场中运动，磁感应强度B为定值，根据ΔΦ＝B·ΔS知，只要回路中相对磁场的正对面积改变量ΔS≠0，则磁通量一定改变，回路中一定有感应电流产生．当圆环以过圆心且垂直于圆环平面的轴顺时针转动时，圆环相对磁场的正对面积始终为零，因为ΔS＝0，因而无感应电流产生，A错误；当圆环水平向右平动时，同样ΔS＝0，因而无感应电流产生，B错误；当圆环以mn为轴转动时，圆环相对磁场的正对面积改变量ΔS仍为零，回路中仍无感应电流，C错误；当圆环以pq为轴转动时，圆环相对磁场的正对面积发生了改变，回路中产生感应电流，D正确．D3．[磁通量及其变化量的计算](2019·广东广州联考)如图所示，闭合线圈abcd水平放置，其面积为S，匝数为n，线圈与匀强磁场B夹角为θ＝45°.现将线圈以ab边为轴顺时针转动90°，则线圈在初、末位置磁通量的改变量的大小为()A．0B.2BSC.2nBSD．无法计算设初位置时穿过线圈的磁通量为正，则初位置时Φ1＝BSsinθ＝22BS，末位置时Φ2＝－BScosθ＝－22BS，则初、末位置磁通量的改变量的大小为ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝2BS，故B正确．B考点二对楞次定律的理解及应用师生互动型1．楞次定律中“阻碍”的含义2．判断感应电流方向的“四步法”[典例1](2017·高考全国卷Ⅲ)如图，在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨，导轨平面与磁场垂直．金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS，一圆环形金属线框T位于回路围成的区域内，线框与导轨共面．现让金属杆PQ突然向右运动，在运动开始的瞬间，关于感应电流的方向，下列说法正确的是()A．PQRS中沿顺时针方向，T中沿逆时针方向B．PQRS中沿顺时针方向，T中沿顺时针方向C．PQRS中沿逆时针方向，T中沿逆时针方向D．PQRS中沿逆时针方向，T中沿顺时针方向[思路点拨]解此题的关键是找到磁通量变化的原因：(1)金属杆PQ突然向右运动引起PQRS回路面积变化，PQRS中磁通量变化产生感应电流，而感应电流又影响T中磁通量变化，故采用楞次定律判断感应电流方向．(2)金属棒PQ的运动切割磁感线，也可以应用右手定则判感应电流的方向．[解析]金属杆PQ向右运动，穿过PQRS的磁通量增加，由楞次定律可知，PQRS中产生逆时针方向的电流．这时PQRS中感应电流产生的磁场方向垂直纸面向外，与原磁场方向相反，故金属框T中的磁通量减少，依据楞次定律可知，T中产生顺时针方向的感应电流．故只有D项正确．[答案]D1．[线圈类感应电流方向的判断]如图所示，一圆形金属线圈放置在水平桌面上，匀强磁场垂直桌面竖直向下，过线圈上A点做切线OO′，OO′与线圈在同一平面上．在线圈以OO′为轴翻转180°的过程中，线圈中电流流向()A．始终由A→B→C→AB．始终由A→C→B→AC．先由A→C→B→A再由A→B→C→AD．先由A→B→C→A再由A→C→B→A在线圈以OO′为轴翻转0～90°的过程中，穿过线圈正面向里的磁通量逐渐减小，由楞次定律可知感应电流产生的磁场方向垂直桌面向下，由安培定则可知感应电流方向为A→B→C→A；线圈以OO′为轴翻转90°～180°的过程中，穿过线圈反面向里的磁通量逐渐增加，则感应电流产生的磁场方向垂直桌面向上，由安培定则可知感应电流方向仍然为A→B→C→A，A正确．A2．[平动切割类感应电流方向的判断](多选)(2019·海南“七校联盟”联考)如图所示，在一竖直平面内的三条平行导线上串有两个电阻R1和R2，导体棒PQ与三条导线均接触良好，匀强磁场的方向垂直纸面向里，导体棒的电阻可忽略．若导体棒向左加速运动，则()A．流经R1的电流方向向上B．流经R2的电流方向向下C．流经R1的电流方向向下D．流经R2的电流方向向上导体棒PQ向左切割磁感线运动时，由右手定则可判断出导体棒与R1组成的回路中产生的感应电流是顺时针方向，即流经R1的电流方向向上，选项A正确；导体棒与电阻R2组成的回路中产生的感应电流是逆时针方向，即流经R2的电流方向向上，选项D正确．AD3．[转动切割类感应电流方向的判断](多选)如图所示，在直线电流附近有一根金属棒ab，当金属棒以b端为圆心，以ab为半径，在过导线的平面内匀速旋转到达图中的位置时()A．a端聚积电子B．b端聚积电子C．金属棒内电场强度等于零D．棒ab两端的电势φaφb由题知，在直线电流右侧存在垂直纸面向外的磁场，根据右手定则可确定棒b端聚积电子，A错，B对；由于a、b两端存在电势差，φaφb，故金属棒中电场强度不等于零，C错，D对．BD考点三“三定则”“一定律”的综合应用师生互动型1．“三定则”“一定律”的应用对比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、安培力磁场对运动电荷、电流有作用力因电受力左手定则部分导体做切割磁感线运动因动生电右手定则电磁感应闭合回路磁通量变化因磁生电楞次定律2.“三定则”“一定律”的相互联系(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，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2](多选)(2018·高考全国卷Ⅰ)如图，两个线圈绕在同一根铁芯上，其中一线圈通过开关与电源连接，另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路．将一小磁针悬挂在直导线正上方，开关未闭合时小磁针处于静止状态．下列说法正确的是()A．开关闭合后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动B．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向C．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向外的方向D．开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动[思路点拨]解此题可按以下思路：(1)分析右侧线圈电流磁场变化及左侧线圈磁通量的变化．(2)利用楞次定律分析左侧线圈中电流的方向．(3)利用安培定则分析远处直导线周围电流磁场及小磁针N极受力特点．[解析]开关闭合的瞬间，左侧的线圈中磁通量变化，产生感应电动势和感应电流，由楞次定律可判断出直导线中电流方向为由南向北，由安培定则可判断出小磁针处的磁场方向垂直纸面向里，小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动，选项A正确；开关闭合并保持一段时间后，左侧线圈中磁通量不变，线圈中感应电动势和感应电流为零，直导线中电流为零，小磁针恢复到原来状态，选项B、C错误；开关闭合并保持一段时间后再断开后的瞬间，左侧的线圈中磁通量变化，产生感应电动势和感应电流，由楞次定律可判断出直导线中电流方向为由北向南，由安培定则可判断出小磁针处的磁场方向垂直纸面向外，小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动，选项D正确．[答案]AD[易错警示](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)在使用时，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“乚”方向向右，用右手．1．[楞次定律与安培定则的应用](多选)法拉第在1831年发现了“磁生电”现象．如图所示，他把两个线圈绕在同一个软铁环上，线圈A和电池连接，线圈B用导线连通，导线下面平行放置一个小磁针．实验中可能观察到的现象是()A．用一节电池作电源小磁针不偏转，用十节电池作电源小磁针会偏转B．线圈B匝数较少时小磁针不偏转，匝数足够多时小磁针会偏转C．线圈A和电池连接瞬间，小磁针会偏转D．线圈A和电池断开瞬间，小磁针会偏转根据电磁感应现象的产生条件可知，只有线圈B中