2020届高考物理总复习 第10章 电磁感应 第1课时 电磁感应现象 楞次定律课件 教科版

第十章电磁感应高考考纲备考建议内容要求说明电磁感应在全国卷命题中考查命题频率极高,既有选择题也有计算题,本考点主要考查内容是感应电流的产生条件、方向判定和导体切割磁感线产生的感应电动势的计算,导体棒受安培力的计算等等,且要求较高;其他像电磁感应现象与能量、动量等知识相联系的综合题及图像问题在近几年高考中也时有出现,主要的类型有杆+导轨模型中的动量守恒、动量定理问题、线圈穿越有界磁场的问题、电磁感应图像的问题等.此外磁悬浮原理、电磁阻尼、超导技术这些在实际中有广泛应用的问题也经常涉及,在复习过程中要特别重视法拉第电磁感应定律和楞次定律与生活实际相联系的问题.电磁感应现象Ⅰ1.导体切割磁感线时,感应电动势的计算,只限于l垂直于B,v的情况.2.在电磁感应现象里,不要求判断内电路中各点电势的高低.3.不要求用自感系数计算自感电动势.磁通量Ⅰ法拉第电磁感应定律Ⅱ楞次定律Ⅱ自感、涡流Ⅰ第1课时电磁感应现象楞次定律基础回顾核心探究演练提升基础回顾自主梳理·融会贯通知识梳理一、磁通量1.定义:在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一块磁感线方向的面积为S的平面,我们定义为通过这个面的磁通量.2.公式:Φ=.3.单位:1Wb=.4.磁通量是(填“矢量”或“标量”),但磁通量有正、负之分.BS垂直1T·m2BS标量5.物理意义:相当于穿过某一面积的的条数.如图所示,矩形abcd,abb′a′,a′b′cd的面积分别为S1,S2,S3,匀强磁场的磁感应强度B与平面a′b′cd垂直,则(1)通过矩形abcd的磁通量为或.(2)通过矩形a′b′cd的磁通量为.(3)通过矩形abb′a′的磁通量为.磁感线BS1cosθBS30BS3二、电磁感应现象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.产生感应电流的两种情况(1)穿过闭合电路的磁通量.(2)闭合电路的一部分导体在磁场内做切割.发生变化感应电流发生变化磁感线运动知识解读图1中AB导体棒切割磁感线运动时,AB导体棒、导线、电流表构成的回路中没有变化,发生了变化,引起发生变化,回路产生了感应电流.图2中线圈和电流表构成的回路,磁铁插入、抽出时,没有变化,线圈内的发生了变化,引起发生变化,回路产生了感应电流.磁感应强度磁场的有效面积磁通量线圈的面积磁感应强度磁通量3.产生电磁感应现象的实质实质是产生,如果回路闭合则产生;如果回路不闭合,则只有,而无.4.如图所示,能产生感应电流的是.感应电动势感应电动势感应电流感应电流B三、楞次定律如图所示,矩形线圈abcd匀速通过一较宽的磁场区域.(1)用楞次定律判断:线圈进入磁场时的感应电流方向为方向,离开磁场时的感应电流方向为方向.(2)用右手定则判断:线圈经过左边界时,ab边的电流方向为由指向;离开右边界时,ab边的电流方向为由指向.逆时针顺时针baab拓展思考如图所示,在导体棒AB向右运动时,穿过EFAB回路的磁通量是增大还是减小?穿过EFAB回路的电流是顺时针还是逆时针?A,B两点哪点电势高?答案:穿过EFAB回路的磁通量增大;EFAB回路中有逆时针方向的电流;AB导体棒切割磁感线,AB部分是电源,B的电势高于A的电势.自主检测1.思考判断(1)磁通量是矢量,有正、负之分.()(2)闭合电路内只要有磁通量,就有感应电流产生.()(3)当导体切割磁感线运动时,导体中一定产生感应电流.()(4)穿过线圈的磁通量与线圈的匝数无关()(5)感应电流的磁场总是与原磁场方向相反()答案:(1)×(2)×(3)×(4)√(5)×2.(2018·芜湖校级模拟)关于电磁感应,下列说法正确的是()A.有电必有磁,有磁必生电B.电磁感应过程可以使其他形式的能转化为电能C.电磁感应现象的发现,使人类社会进入了机械化大生产时代D.电压表和电流表都是利用电磁感应原理工作的B解析:有电必有磁,但是有磁未必能生电,选项A错误;电磁感应过程可以使其他形式的能转化为电能,选项B正确;电磁感应现象的发现,使人类社会进入了电气化时代,故C错误;两种电表的工作原理都是通电线圈在磁场中会发生转动,故D错误.3.(2018·南昌东湖区模拟)从奥斯特发现电流周围存在磁场后,法拉第坚信磁一定能生电.他使用如图所示的装置进行实验研究,其中线圈A中接入电源产生磁场,线圈B与电流表连接,但经过了6年多的探究都没发现“磁生电”,主要原因是()A.线圈A中的电流较小,产生的磁场不够强B.线圈A中的电流是恒定电流,不会产生磁场C.线圈B中的匝数较少,产生的电流很小D.线圈A中的电流是恒定电流,产生稳恒磁场D解析:线圈A中的电流发生变化时,穿过线圈B的磁通量发生变化,电流表G中产生感应电流.线圈A中的电流是恒定电流,产生稳恒磁场,穿过线圈B的磁通量不发生变化,电流表G中没有感应电流,故D正确,A,B,C错误.核心探究分类探究·各个击破考点一电磁感应现象的判断1.引起磁通量Φ变化的常见情况(1)电路中部分导线做切割磁感线运动或回路面积S变化导致Φ变化.(2)回路中磁感应强度B随时间或位置发生变化导致Φ变化.(3)线圈在磁场中转动(B与S的夹角发生变化)或B,S都变化后,其乘积BS发生变化,导致Φ变化.2.常见的产生感应电流的三种情况【典例1】(2018·长沙校级模拟)(多选)如图为“研究电磁感应现象”的实验装置.如果在A线圈插入B线圈后保持不动,闭合开关时发现电流表的指针向右偏了一下,那么闭合开关后,下列情况下电流表指针的偏转情况是()A.将A线圈迅速从B线圈中拔出时,指针向左偏转一下B.保持开关闭合状态时,指针一直偏在零点右侧C.滑动变阻器触头迅速向左滑动时,指针向右偏转一下D.将A线圈内铁芯C快速拔出时,指针向左偏转一下AD〚核心点拨〛(1)本题产生感应电流的条件是B线圈内磁场发生变化.(2)在A线圈插入B线圈后保持不动,闭合开关时发现电流表的指针向右偏了一下,说明B线圈内磁场增强,电流表指针右偏,反之磁场减弱时,电流表指针应左偏.解析:由题意知,当开关闭合时,回路中的电流增加,电流产生的磁场增大,穿过线圈B的磁通量增加,电流表的指针向右偏转.若原磁场减小,穿过回路的磁通量减小,电流表的指针向左偏转.若将A线圈迅速从B线圈中拔出,磁通量减小,故指针左偏,A对;若保持开关闭合状态时,回路中无磁通量的变化,指针一直指向零,B错;若将变阻器的触头迅速左移,回路中的电阻增加,电流减小,故磁场减弱,磁通量变小,电流表的指针左偏,C错;将A线圈内铁芯C快速拔出时,磁通量减小,指针左偏,D对.题后反思电磁感应现象是否发生判断流程多维训练1.[面积变化引起的感应电流](2018·盐城校级模拟)如图所示,开始时矩形线圈与磁场垂直,且一半在匀强磁场内,磁场边界MN为ab,dc的中点连线,若要使线圈产生感应电流,下列方法可行的是()A.将线圈沿纸面向上平移B.以ad为轴,从图示位置转过60°过程C.以bc为轴,从图示位置转过60°过程D.将线圈垂直于纸面向内运动B解析:将线圈向上平移,磁通量不变,故无感应电流产生,故A错误;以ad为轴转动(小于60°),磁通量减小,有感应电流产生,故B正确;以bc为轴转动(小于60°),磁通量不变,没有感应电流产生,故C错误;线框垂直于纸面向里运动,磁通量不变,没有感应电流产生,故D错误.2.[磁场变化产生感应电流](2016·江苏卷,6)(多选)电吉他中电拾音器的基本结构如图所示,磁体附近的金属弦被磁化,因此弦振动时,在线圈中产生感应电流,电流经电路放大后传送到音箱发出声音,下列说法正确的有()A.选用铜质弦,电吉他仍能正常工作B.取走磁体,电吉他将不能正常工作C.增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势D.弦振动过程中,线圈中的电流方向不断变化BCD解析:因铜质弦不能被磁化,故铜质弦不能使电吉他正常工作,故选项A错误;若取走磁体,弦的振动无法通过电磁感应转化为电信号,音箱不能发声,选项B正确;根据法拉第电磁感应定律知,增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势,选项C正确;弦振动过程中,通过线圈的磁通量发生变化,所以电流方向不断变化,选项D正确.考点二楞次定律的理解及应用1.楞次定律中“阻碍”的含义阻谁碍谁阻什么碍→感应电流的磁通量阻碍引起感应电流的磁场(原磁场)的磁通量的变化→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.楞次定律的推广应用楞次定律中“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)线圈面积变化趋势——“增缩减扩”;(4)阻碍原电流的变化——“增反减同”.B【典例2】(2018·湖北武汉名校联考)如图(甲)所示,长直导线与闭合金属线框位于同一平面内,长直导线中的电流i随时间t的变化关系如图(乙)所示.在0～2T时间内,直导线中电流向上,则在2T～T时间内,线框中感应电流的方向与所受安培力的合力方向分别是()A.顺时针,向左B.逆时针,向右C.顺时针,向右D.逆时针,向左解析:在0～2T时间内,直导线中电流向上,由题图(乙)知,在2T～T时间内,直导线电流方向也向上,根据安培定则知,导线右侧磁场的方向垂直纸面向里,电流逐渐增大,则磁场逐渐增强,根据楞次定律,金属线框中产生逆时针方向的感应电流.根据左手定则,金属线框左边受到的安培力方向向右,右边受到的安培力向左,离导线越近,磁场越强,则左边受到的安培力大于右边受到的安培力,所以金属线框所受安培力的合力方向向右,故B正确,A,C,D错误.〚核心点拨〛(1)直导线中电流的变化引起导线周围磁场的变化,进而引起线框内磁通量的变化,而产生感应电流;(2)线框中左、右两边所处直线电流的磁场强弱不同.方法总结用楞次定律判断感应电流方向的“四步法”多维训练1.[增反减同](2018·安徽巢湖四校联考)(多选)如图所示,通电螺线管N置于闭合金属环M的轴线上,当N中的电流突然减小,则()A.环M有缩小的趋势B.环M有扩张的趋势C.螺线管N有缩短的趋势D.螺线管N有伸长的趋势AD解析:对通电螺线管,当通入的电流突然减小时,螺线管每匝间的相互吸引力也减少,所以匝间距增大,C错误,D正确;对金属环,穿过的磁通量也随之减少,只有减小面积才能阻碍磁通量的减少,金属环有缩小的趋势,A正确,B错误.2.[增缩减扩](2018·广东中山模拟)(多选)如图所示,在水平面上有一固定的U形金属框架,框架上置一金属杆ab.在垂直纸面方向有一匀强磁场,下面情况可能的是()A.若磁场方向垂直纸面向上,并且磁感应强度增大时,杆ab将向右移动B.若磁场方向垂直纸面向上,并且磁感应强度减小时,杆ab将向右移动C.若磁场方向垂直纸面向下,并且磁感应强度增大时,杆ab将向右移动D.若磁场方向垂直纸面向下,并且磁感应强度减小时,杆ab将向右移动BD解析:无论磁场方向垂直纸面向下还是向上,从阻碍面积变化的角度考虑,磁感应强度增大,杆ab就左移,磁感应强度减小,杆ab就右移;故选B,D.3.[来拒去留](2018·安徽蚌埠模拟)如图所示,粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈.当一竖直放置的通有恒定电流的螺线管沿线圈中线AB正上方水平快速通过时,若线圈始终不动,则关于线圈受到的支持力FN及在水平方向的运动趋势,下列说法中正确的是()A.FN先小于mg后大于mg,运动趋势向左B.FN先大于mg后小于mg,运动趋势先向右后向左C.FN先小于mg后大于mg,运动趋势先向左后向右D.FN先大于mg后小于mg,运动趋势向右D解析:通电螺线管从线圈正上方快速通过时,通过线圈的磁通量先增大后减小.当通过线圈磁通量增大时,为阻碍其增大,在竖直方向上线圈有向下运动的趋势,所以线圈受到的支持力大于其重力,在水平方向上线圈有向右运动的趋势;当通过线圈的磁通量减小时,为阻碍其减小,在竖直方向上线圈有向上运动的趋势,所以线圈受到的支持力小于