2020版高考物理一轮复习 第10章 第1节 电磁感应现象 楞次定律课件 新人教版

第1节电磁感应现象楞次定律第十章电磁感应栏目导航知识点二知识点一0102知识点三03知识点一磁通量电磁感应现象答案1．磁通量(1)概念：在磁感应强度为B的匀强磁场中，与磁场方向的平面的面积S和B的乘积。(2)公式：Φ＝。适用条件：(1)匀强磁场；(2)S为垂直磁场的有效面积。(3)单位：1Wb＝1T·m2。(4)矢标性：磁通量的正、负号不表示方向，磁通量是。标量垂直B·S答案2．电磁感应现象当穿过闭合电路的磁通量时，闭合电路中有___________产生的现象。3．产生感应电流的条件(1)条件：①；②发生变化。(2)特例：闭合电路的一部分导体在磁场内做运动。切割磁感线发生变化感应电流电路闭合磁通量答案4．电磁感应现象的实质磁通量发生变化时，电路中产生感应电动势，如果电路闭合，则有；如果电路不闭合，则只有，而无____________。感应电流感应电流感应电动势[判断正误](1)穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中不一定有感应电流产生。()(2)线框不闭合时，即使穿过线框的磁通量发生变化，线框中也没有感应电流产生。()(3)当导体切割磁感线时，一定产生感应电动势。()×√√考法1对磁通量的理解1．如图所示，两个同心圆形线圈a、b在同一平面内，其半径大小关系为rarb，条形磁铁穿过圆心并与圆面垂直，则穿过两线圈的磁通量Φa、Φb间的大小关系为()A．ΦaΦbB．Φa＝ΦbC．ΦaΦbD．条件不足，无法判断解析答案C[条形磁铁内部的磁感线全部穿过a、b两个线圈，而外部磁感线穿过线圈a的比穿过线圈b的要多，线圈a中磁感线条数的代数和要小，故选项C正确。]2.磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量，如图所示，通有恒定电流的导线MN与闭合线框共面，第一次将线框由位置1平移到位置2，第二次将线框绕cd边翻转到位置2，设先后两次通过线框的磁通量变化分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则()A．ΔΦ1ΔΦ2B．ΔΦ1＝ΔΦ2C．ΔΦ1ΔΦ2D．无法确定解析答案C[设闭合线框在位置1时的磁通量为Φ1，在位置2时的磁通量为Φ2，直线电流产生的磁场在位置1处比在位置2处要强，故Φ1Φ2。将闭合线框从位置1平移到位置2，磁感线是从闭合线框的同一面穿过的，所以ΔΦ1＝|Φ2－Φ1|＝Φ1－Φ2；将闭合线框从位置1绕cd边翻转到位置2，磁感线分别从闭合线框的正反两面穿过，所以ΔΦ2＝|(－Φ2)－Φ1|＝Φ1＋Φ2(以原来穿过的方向为正方向，则后来从另一面穿过的方向为负方向)。故正确选项为C。][考法指导]磁通量虽然是标量，但有正、负。上题中闭合线框由位置1平移到位置2和绕cd边翻转到位置2时，在位置2的磁通量大小相等，但磁感线穿入的方向相反。考法2电磁感应现象的判断3．在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能观察到感应电流的是()A．将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路，然后观察电流表的变化B．在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，然后观察电流表的变化C．将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接，往线圈中插入条形磁铁后，再到相邻房间去观察电流表的变化D．绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，观察电流表的变化解析答案D[产生感应电流必须满足的条件：①电路闭合；②穿过闭合电路的磁通量要发生变化。选项A、B电路闭合，但磁通量不变，不能产生感应电流，故选项A、B不能观察到电流表的变化；选项C满足产生感应电流的条件，也能产生感应电流，但是等我们从一个房间到另一个房间后，电流表中已没有电流，故选项C也不能观察到电流表的变化；选项D满足产生感应电流的条件，能产生感应电流，可以观察到电流表的变化，所以选D。]4．如图所示，矩形闭合线圈abcd竖直放置，OO′是它的对称轴，通电直导线AB与OO′平行，且AB、OO′所在平面与线圈平面垂直，如要在线圈中形成方向为abcda的感应电流，可行的做法是()A．AB中电流I逐渐增大B．AB中电流I先增大后减小C．AB正对OO′，逐渐靠近线圈D．线圈绕OO′轴逆时针转动90°(俯视)解析答案D[由于通电直导线AB与OO′平行，且AB、OO′所在平面与线圈平面垂直。AB中无论电流如何变化，或AB正对OO′靠近线圈或远离线圈，线圈中磁通量均为零，不能在线圈中产生感应电流，选项A、B、C错误；线圈绕OO′轴逆时针转动90°(俯视)，由楞次定律可知，在线圈中形成方向为abcda的感应电流，选项D正确。][考法指导]判断能否产生电磁感应现象，关键是看回路的磁通量是否发生了变化。磁通量的变化量ΔΦ＝Φ2－Φ1，主要有下列三种形式：1S、θ不变，B改变，这时ΔΦ＝ΔB·Ssinθ；2B、θ不变，S改变，这时ΔΦ＝ΔS·Bsinθ；3B、S不变，θ改变，这时ΔΦ＝BSsinθ2－sinθ1。感应电流方向的判断识点二知答案1．楞次定律(1)内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要引起感应电流的的变化。(2)适用范围：一切电磁感应现象。磁通量阻碍2．右手定则(1)使用方法①让磁感线穿入；②使大拇指指向的方向；③则其余四指指向的方向。(2)适用情况：的情况。答案部分导体切割磁感线右手手心导体运动感应电流[判断正误](1)感应电流的磁场总是与原磁场方向相反。()(2)楞次定律和右手定则都可以判断感应电流的方向，二者没什么区别。()(3)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。()×××考法1楞次定律的理解及应用1．如图所示，均匀带正电的绝缘圆环a与金属圆环b同心共面放置，当圆环a绕O点在其所在平面内旋转时，圆环b中产生顺时针方向的感应电流，且具有收缩的趋势，由此可知，圆环a()A．顺时针加速旋转B．顺时针减速旋转C．逆时针加速旋转D．逆时针减速旋转解析答案B[由楞次定律，欲使b中产生顺时针方向的电流，则a环内磁场应向里减弱或向外增强，a环的旋转情况应该是顺时针减速或逆时针加速；由于b环又有收缩的趋势，说明a环外部磁场向外，内部向里。故选B。]2.(多选)(2018·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AD[由电路可知，开关闭合瞬间，右侧线圈环绕部分的电流向下，由安培定则可知，铁芯中产生水平向右的磁场，由楞次定律可知，左侧线圈环绕部分产生向上的电流，则直导线中的电流方向由南向北，由安培定则可知，直导线在小磁针所在位置产生垂直纸面向里的磁场，则小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动，A正确；开关闭合并保持一段时间后，穿过左侧线圈的磁通量不变，则左侧线圈中的感应电流为零，直导线不产生磁场，则小磁针静止不动，B、C错误；开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，穿过左侧线圈向右的磁通量减少，则由楞次定律可知，左侧线圈环绕部分产生向下的感应电流，则流过直导线的电流方向由北向南，直导线在小磁针所在处产生垂直纸面向外的磁场，则小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动，D正确。][考法指导]楞次定律中“阻碍”的含义考法2楞次定律推论的应用3.(增反减同)如图所示，磁场垂直于纸面，磁感应强度在竖直方向均匀分布，水平方向非均匀分布。一铜制圆环用丝线悬挂于O点，将圆环拉至位置a后无初速度释放，在圆环从a摆向b的过程中()A．感应电流方向先逆时针后顺时针再逆时针B．感应电流方向一直是逆时针C．感应电流方向先顺时针后逆时针再顺时针D．感应电流方向一直是顺时针解析答案A[在竖直虚线左侧，圆环向右摆时磁通量向里增加，由楞次定律可判断，感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相反，由安培定则可知感应电流方向为逆时针方向；摆过竖直虚线时，环中磁通量左减右增相当于方向向外的增大，因此感应电流方向为顺时针方向；在竖直虚线右侧向右摆动时，环中磁通量向外减小，感应电流的磁场与原磁场同向，可知感应电流为逆时针方向，因此只有选项A正确。]4．(来拒去留)(2019·重庆模拟)如图所示，质量为m的铜质小闭合线圈静置于粗糙水平桌面上。当一个竖直放置的条形磁铁贴近线圈，沿线圈中线由左至右从线圈正上方等高、匀速经过时，线圈始终保持不动。则关于线圈在此过程中受到的支持力FN和摩擦力Ff的情况，以下判断正确的是()A．FN先大于mg，后小于mgB．FN一直大于mgC．Ff先向左，后向右D．线圈中的电流方向始终不变解析答案A[当磁铁靠近线圈时，穿过线圈的磁通量增加，线圈中产生感应电流，线圈受到磁铁的安培力作用，根据楞次定律可知，线圈受到的安培力斜向右下方，则线圈对桌面的压力增大，即FN大于mg。线圈相对桌面有向右运动趋势，受到桌面向左的静摩擦力。当磁铁远离线圈时，穿过线圈的磁通量减小，线圈中产生感应电流，线圈受到磁铁的安培力作用，根据楞次定律可知，线圈受到的安培力斜向右上方，则线圈对桌面的压力减小，即FN小于mg。线圈相对桌面有向右运动趋势，受到桌面向左的静摩擦力。综上FN先大于mg，后小于mg，Ff始终向左，故B、C错误，选项A正确。当磁铁靠近线圈时，穿过线圈的磁通量增加，线圈中产生感应电流从上向下看是逆时针方向；当磁铁远离线圈时，穿过线圈的磁通量减小，线圈中产生感应电流从上向下看是顺时针方向，故D错误。]5．(增缩减扩)如图所示，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()A．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B[使胶木圆盘A由静止开始绕其轴线OO′按箭头所示方向加速转动，通过金属环B内的磁通量增大，根据楞次定律，金属环B的面积有缩小的趋势，且B有向上升的趋势，丝线受到的拉力减小，B正确。]解析答案[考法指导]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原反向磁铁靠近线圈时，是斥力阻碍相对运动——“来拒去留”磁铁远离线圈时，是引力P、Q是光滑固定导轨，a、b是可移动金属棒，磁铁下移，面积应减小，a、b靠近使回路面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”B减小时，线圈扩张阻碍原电流的变化——“增反减同”闭合S，B先亮考法3右手定则的应用6.如图所示，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回路有电流，电流方向为a→b→d→c→aB．若ab、cd以相同的速度一起向右滑动，则abdc回路有电流，电流方向为a→c→d→b→aC．若ab向左、cd向右同时运动，则abdc回路中的电流为零D．若ab、cd都向右运动，且两杆速度vcdvab，则abdc回路有电流，电流方向为a→c→d→b→a解析答案D[由右手定则可判断出A项做法使回路产生顺时针方向的电流，故A项错。若ab、cd同向运动且速度大小相同，ab、cd所围面积不变，磁通量不变，故不产生感应电流，故B项错。若ab向左，cd向右，则abdc回路中有顺时针方向的电流，故C项错。若ab、cd都向右运动，且两杆速度vcdvab，则ab、cd所围面积发生变化，磁通量也发生变化，由楞次定律可判断出，abdc回路中产生顺时针方向的电流，故D项对。]7．如图所示，同一平面内的三条平行导线串