2012《金榜奪冠》物理一輪第十章第一單元第1課時.ppt

第一單元 電磁感應基本規(guī)律 第1課時 電磁感應現(xiàn)象 楞次定律,選修32 第十章 電磁感應,基礎回顧,1磁通量：用來形象、直觀地描述穿過某一面積_的分布及其變化的物理量 2定義式：_. 式中B為勻強磁場的磁感應強度，S為所研究的平面面積，為勻強磁場磁感線方向與平面S的法線方向的夾角,答案：1磁感線 2BScos ,3磁通量的大小又可以形象、直觀地表示為磁場中穿過某一平面的_的多少 4磁通量是_，但是有正負，其正、負由cos 決定 5磁通量的單位是_，1 Wb_.,答案：3磁感線 4標量 5韋伯(Wb) 1 Tm2,要點深化,1磁通量的計算 正像用電場線可以形象地表示電場一樣，用磁感線可以形象地表示磁場為了形象地定量表示磁場中某一點磁感應強度B的大小，還引入了磁通量的概念我們把通過某一面積的磁感線的條數(shù)，叫做穿過這個面積的磁通量.并且規(guī)定，穿過垂直于磁場方向單位面積上磁感線的條數(shù)等于該處的磁感應強度可以得到磁通量的計算公式： BSBSsin ,式中為平面與磁感應強度方向的夾角，S為平面的面積，S為平面在垂直于磁感線方向上的投影面積引入磁通量后，可得到磁感應強度的另一表述：B 這表明，磁感應強度在數(shù)值上等于垂直于磁場方向上單位面積的磁通量，又稱磁通密度，并用Wb/m2作單位,2磁通量變化的計算,值得注意的是：磁通量雖然是標量， 但有些問題應考慮它的正負例如，當一個平面內既存在穿入又存在穿出磁感線時，應當加以規(guī)定一個方向為正向，即為正值，另一個方向為負值這樣計算該面的磁通量時，應是兩個磁通量的代數(shù)和上圖(a)所示的兩個面積S1和S2上的磁通量是12，因為磁感線是閉合曲線，在面積S2中正負相抵消多于面積S1.上圖(b)所示一個線圈在勻強磁場中翻轉180時，若設初始位置時的磁通量為，則翻轉后的磁通量為，這個過程中磁通量的變化量(一般都取絕對值)將是 212， 而不是0.,3地磁場穿過地球表面的磁通量等于零 地磁場穿過地球表面的磁通量等于零因為地磁場從地球南極穿出的磁通量與從地球北極穿入的磁通量的絕對值相等，若取穿出為正，則穿入為負這樣，地磁場穿過地球表面的磁通量(即代數(shù)和)為零由此得到的結論是：同一磁體產生的磁場穿過閉合曲面的磁通量為零,基礎回顧,1定義：當只要使穿過_電路的_發(fā)生變化時，電路中就有電流產生，這種利用磁場產生電流的現(xiàn)象叫做電磁感應現(xiàn)象 2產生感應電流的條件：只要使穿過_電路的_發(fā)生變化即0，閉合電路中就有_產生,答案：1閉合 磁通量 2閉合 磁通量 感應電流,3引起磁通量變化的常見情況：閉合回路的部分導線做_運動，導致變線圈在磁場中_，導致變_變化，導致變 4產生感應電動勢的條件：無論回路是否閉合，只要穿過回路的_，回路中就有感應電動勢產生感應電動勢的那部分導體相當于_,答案：3切割磁感線 勻速轉動 磁感應強度 4磁通量發(fā)生變化 一個電源,要點深化,1電磁感應現(xiàn)象的實質 電磁感應現(xiàn)象的實質是產生感應電動勢，如果電路不閉合，只要在該電路的區(qū)域內有磁通量的變化，則該電路就產生了感應電動勢如果該電路是閉合的，就可以再產生感應電流故電路閉合與否都無礙于感應電動勢的產生，無礙于電磁感應現(xiàn)象的普遍存在,2磁通量變化有三種情形 (1)磁感應強度B不變，有效面積S發(fā)生變化，則 t0BS. (2)有效面積S不變，磁感應強度B發(fā)生變化，則 t0SB. (3)磁感應強度B變化，有效面積S發(fā)生變化，則,基礎回顧,1右手定則：用右手定則來判定感應電流(感應電動勢)的方向時，應使右手的手掌平伸，大拇指與_并在同一平面內，讓磁感線垂直穿入(或斜穿入)掌心，令大拇指指向_方向，則其余四指的指向就是感應電流(感應電動勢)的方向 2楞次定律：感應電流具有這樣的方向，就是感應電流產生的磁場，總要_引起感應電流的磁通量的變化,答案：1其余四個手指垂直 導體運動 2阻礙,3判斷感應電流方向的思路 運用楞次定律判定感應電流方向的基本思路可歸結為：_.即： 確定原磁場方向； 判定原磁場如何變化(增大還是減小)； 利用楞次定律確定感應電流的磁場方向(增反減同)； 根據(jù)安培定則判定感應電流的方向,答案：3“來拒去留”、“增反減同”,要點深化,1幾個定則的運用要注意的問題 為了幫助記憶電與磁之間的一些規(guī)律，提出了安培定則、左手定則、右手定則和楞次定律，對初學者來說，這幾個定則或定律極易混淆現(xiàn)列表如下，以幫助大家掌握. 上述三個基本物理現(xiàn)象的識別是我們正確應用這些定則或定律的前提實際問題往往是復雜的，有時兩種電流(通入電流和感 應電流)同時存在，兩種力(外力和安培力)同時存在，這三個現(xiàn)象同時出現(xiàn)，它們之間又互相制約解題時必須從分析現(xiàn)象之間的因果關系出發(fā)，先確定屬于什么現(xiàn)象，然后再決定該用哪個定則或定律去判斷,2楞次定律與能量守恒 楞次定律實質上是能的轉化與守恒定律在電磁感應中的體現(xiàn)定律強調的是感應電流的方向總是使自己的磁場阻礙原來磁場的變化定律關鍵詞是“阻礙”“變化” 我們可以將定律的含義擴展為：“感應電流的效果總要反抗產生感應電流的原因”具體地說，可以是反抗原磁通量的變化；可以是反抗導體和磁場的相對運動；也可以是反抗原電流的變化(如自感現(xiàn)象),3運用楞次定律解題的方法 (1)常規(guī)法：據(jù)原磁場(B原方向及情況)楞次定律,確定感應磁場(B感方向)安培定則,判斷感應電流(I感方向)左手定則,導體受力及運動趨勢 (2)效果法：由楞次定律可知，感應電流的“效果”總是阻礙引起感應電流的“原因”，深刻理解“阻礙”的含義據(jù)“阻礙”原則，可直接對運動趨勢作出判斷，更簡捷、迅速,應用楞次定律判斷感應電流方向的常規(guī)方法：據(jù)原磁場(B原方向及情況)楞次定律,確定感應磁場(B感方向)安培定則,判斷感應電流(I感方向),一平面線圈用細桿懸于P點，開始時細桿處于水平位置，釋放后讓它在如右圖所示的勻強磁場中運動，已知線圈平面始終與紙面垂直，當線圈第一次通過位置和位置時，順著磁場的方向看去，線圈中的感應電流的方向分別為( ) 位置 位置 A逆時針方向 逆時針方向 B逆時針方向 順時針方向 C順時針方向 順時針方向 D順時針方向 逆時針方向,解析：線圈第一次經過位置時，穿過線圈的磁場方向向右，磁通量增加，由楞次定律，線圈中感應電流的磁場方向向左，根據(jù)安培定則，順著磁場看去，感應電流的方向為逆時針方向當線圈第一次通過位置時，穿過線圈的磁通量減小，可判斷出感應電流為順時針方向，故選項B正確 答案：B,題型訓練,1.1931年英國物理學家狄拉克從理論上預言存在著只有一個磁極的粒子磁單極子如右圖所示，用超導材料制成的大線圈放在空中某位置，若有一個磁單極子(設為N型磁單極子)在遠處靠近并穿過該超導線圈以下判斷正確的是( ) AN型磁單極子遠離后線圈中仍有電流存在 BN型磁單極子遠離后線圈中沒有電流存在 C沿N型磁單極子運動方向看過去線圈中有逆時針電流 D沿N型磁單極子運動方向看過去線圈中先有逆時針電流，后有順時針電流,解析：因N型磁單極子穿過超導大線圈的磁通量發(fā)生變化，線圈中產生電流，大線圈是超導體，產生的電流可永久存在，A正確；N型磁單極子靠近至超導大線圈時，穿過線圈的磁場方向向右，磁通量增加，由楞次定律，線圈中感應電流的磁場方向向左，根據(jù)安培定則，沿N型磁單極子運動方向看過去線圈中有逆時針電流；當N型磁單極子從超導大線圈穿過并遠離時，穿過線圈的磁場方向向左，磁通量減少，由楞次定律，線圈中感應電流的磁場方向向左，根據(jù)安培定則，沿N型磁單極子運動方向看過去線圈中仍有逆時針電流，C正確 答案：AC,由楞次定律可知，感應電流的“效果”總是“阻礙”引起感應電流的“原因”由此可得楞次定律的推論：(1)阻礙原磁通量的變化，即“增反減同”；(2)阻礙(導體)的相對運動，即“來拒去留”；(3)使線圈面積有擴大或縮小的趨勢，即“大小小大”；(4)阻礙原電流的變化(自感),如右圖所示，ab是一個可以繞垂直于紙面的軸O轉動的閉合矩形導體線圈，當滑動變阻器R的滑片P自左向右滑行時，線框ab將( ) A保持靜止不動 B順時針轉動 C逆時針轉動 D發(fā)生轉動，但因電源極性不明，無法確定轉動方向,解析：圖中的兩個通電的電磁鐵之間的磁場方向總是水平的，當滑動變阻器R的滑片P自左向右滑動的過程中，電路的電流是減小的，兩個電磁鐵之間的磁場也是減小的，閉合導體線圈中的磁通量是減小的，線圈在原磁場中所受的磁場力肯定使線圈向磁通量增大的方向運動，顯然只有順時針方向的運動才能使線圈中的磁通量增大 答案：B,題型訓練,2.如右圖所示，與直導線ab共面的輕質閉合金屬圓環(huán)豎直放置，兩點彼此絕緣，環(huán)心位于ab的上方當ab中通有電流且強度不斷增大的過程中，關于圓環(huán)運動的情況以下敘述正確的是( ) A向下平動 B向上平動 C轉動：上半部向紙內，下半部向紙外 D轉動：下半部向紙內，上半部向紙外,解析：由于環(huán)中感應電流所受安培力的方向既跟直流電流產生的磁場方向垂直，又跟環(huán)中感應電流方向垂直，環(huán)各部分所受的安培力的合力應在豎直平面上，環(huán)只可能在豎直平面內運動，故轉動不可能如向上平動，使凈面積增加，凈磁通量增加，故向上平動不可能如向下平動，使凈面積減小，凈磁通減少，滿足“效果阻礙原因”顯然不論直導線中電流方向如何，只要電流強度增大，最終環(huán)的機械運動都一樣，即向下平動反之則向上平動 答案：A,解決此類問題的關鍵是抓住因果關系： (1)因動而生電(v、BI)右手定則 (2)因電而生磁(IB)安培定則 (3)因磁而生電(I)楞次定律 (4)因電而受力(I、BF安)左手定則,如圖所示，水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動的金屬棒PQ、MN，當PQ在外力作用下運動時，MN在磁場力作用下向右運動則PQ所做的運動可能是( ) A向右加速運動 B向左加速運動 C向右減速運動 D向左減速運動,解析：設PQ向右運動，用右手定則和安培定則判定可知穿過L1的磁感線方向向上若PQ向右加速運動，則穿過L1的磁通量增加，用楞次定律判定可知通過MN的感應電流方向是NM，對MN用左手定則判定可知MN向左運動，可見A選項不正確若PQ向右減速運動，則穿過穿過L1的磁通量減小，用楞次定律判定可知通過MN的感應電流方向是MN，對MN用左手定則判定可知MN向右運動，可見C正確同理設PQ向左運動，用上述方法可判定B正確，而D錯誤 答案：BC,題型訓練,3如圖所示，一個有界勻強磁場區(qū)域，磁場方向垂直紙面向外，一個矩形閉合導線框abcd，沿紙面由位置1(左)勻速運動到位置2(右)，則( ) A導線框進入磁場時， 感應電流方向為abcda B導線框離開磁場時， 感應電流方向為adcba C導線框離開磁場時， 受到的安培力方向水平向右 D導線框進入磁場時，受到的安培力方向水平向左,解析：導線框進入磁場，由楞次定律或右手定則確定感應電流方向為順時針，出磁場時電流方向為逆時針，離開磁場時，安培力合力方向水平向左，進入磁場時，安培力合力方向也水平向左，阻礙線框進出磁場 答案：D,如右圖所示，短形線框abcd與磁場方向垂直，且一半在勻強磁場內，另一半在磁場外，若要使線框中產生感應電流，下列方法中不可行的是( ) A以ad邊為軸轉動 B以中心線OO為軸轉動 C以ab邊為軸轉動(小于60) D以cd邊為軸轉動(小于60),錯解：若使線框中產生感應電流，則穿過線圈的磁通量必須發(fā)生變化，而磁通量BS(S是線框在垂直于磁感應強度方向上的投影面積)該題是勻強磁場，磁感應強度B不變當線框以ad邊為軸或以中心線OO為軸轉動時，投影面積S變化，所以磁通量發(fā)生變化，有感應電流，選項AB是可行的，當線框以ab為軸或以cd邊為軸轉動(小于60)時，投影面積S在減小，因而磁通量也在減小，有感應電流，選項CD也是可行的，即四個選項都是可行的,分析糾錯：磁通量是穿過某一面積的磁感線的條數(shù)，而穿過垂直于磁感應強度方向上的單位面積的磁感線條數(shù)，等于磁感應強度B.所以公式BS中的S，應理解成線框平面在磁場中的那部分投影面積，而不是包