高考物理大一輪復習 第九章 電磁感應 第1講 電磁感應現(xiàn)象 楞次定律課件

第1講電磁感應現(xiàn)象楞次定律 第九章電磁感應 內(nèi)容索引 基礎知識梳理 命題點一電磁感應現(xiàn)象的判斷 命題點二楞次定律的理解和應用 命題點三三定則一定律的綜合應用 課時作業(yè) 基礎知識梳理 1 一 電磁感應現(xiàn)象的判斷1 磁通量 1 概念 在磁感應強度為B的勻強磁場中 與磁場方向的面積S與B的乘積 2 公式 3 適用條件 勻強磁場 S為垂直磁場的 4 磁通量是 填 標量 或 矢量 垂直 BS 有效面積 標量 5 磁通量的意義 磁通量可以理解為穿過某一面積的磁感線的條數(shù) 同一線圈平面 當它跟磁場方向垂直時 磁通量 當它跟磁場方向平行時 磁通量為 當正向穿過線圈平面的磁感線條數(shù)和反向穿過的一樣多時 磁通量為 6 磁通量變化 2 1 最大 零 零 2 電磁感應現(xiàn)象 1 定義 當穿過閉合導體回路的發(fā)生變化時 閉合導體回路中有感應電流產(chǎn)生 這種利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫做電磁感應 2 產(chǎn)生條件 穿過閉合回路的發(fā)生變化 3 能量轉(zhuǎn)化 發(fā)生電磁感應現(xiàn)象時 機械能或其他形式的能轉(zhuǎn)化為 該過程遵循能量守恒定律 二 楞次定律的理解及應用1 內(nèi)容 感應電流的磁場總要引起感應電流的的變化 2 適用情況 電磁感應現(xiàn)象 磁通量 磁通量 磁通量 所有的 電 能 阻礙 3 阻礙 的含義 誰阻礙誰 感應電流的磁場阻礙的磁場 原磁場 的磁通量的變化 阻礙什么 阻礙的是的變化 而不是阻礙磁通量本身 如何阻礙 當磁通量增加時 感應電流的磁場方向與原磁場的方向 當磁通量減少時 感應電流的磁場方向與原磁場的方向 即 增反減同 阻礙效果 阻礙并不是 只是延緩了磁通量的變化 這種變化將繼續(xù)進行 引起感應電流 磁通量 相反 相同 阻止 4 右手定則 1 內(nèi)容 伸開右手 使拇指與其余四個手指垂直 并且都與手掌在同一個平面內(nèi) 讓磁感線從掌心進入 并使拇指指向?qū)Ь€運動的方向 這時四指所指的方向就是的方向 2 適用情況 導體產(chǎn)生感應電流 感應電流 切割磁感線 三 三定則一定律的比較 安培 左手 右手 楞次 1 右手定則與左手定則的區(qū)別 因電而動 用左手定則 因動而電 用定則 2 安培定則與楞次定律的區(qū)別 因電生磁 用安培定則 因磁生電 用定律 或定則 楞次 右手 右手 1 判斷下列說法是否正確 1 穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化 電路中不一定有感應電流產(chǎn)生 2 線框不閉合時 即使穿過線框的磁通量發(fā)生變化 線框中也沒有感應電流產(chǎn)生 3 當導體切割磁感線時 一定產(chǎn)生感應電動勢 4 回路不閉合 穿過回路的磁通量變化時 也會產(chǎn)生 阻礙 作用 5 感應電流的磁場一定阻礙引起感應電流的磁場的磁通量變化 6 感應電流的方向可能與B的方向平行 但一定與v的方向垂直 2 人教版選修3 2P9第7題改編 如圖所示 固定于水平面上的金屬架abcd處在豎直向下的勻強磁場中 金屬棒MN沿框架以速度v向右做勻速運動 t 0時 磁感應強度為B0 此時MN到達的位置恰好使MbcN構(gòu)成一個邊長為l的正方形 為使MN棒中不產(chǎn)生感應電流 從t 0開始 磁感應強度B隨時間t變化的示意圖為 答案 解析 為了使MN棒中不產(chǎn)生感應電流 即讓MN棒與線框組成回路的磁通量保持不變 或者使導線切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢E1與磁場變化產(chǎn)生的感生電動勢E2大小相等 即Blv 隨著磁場減弱 而面積增大 故減小 故選C 3 人教版選修3 2P7第1題改編 如圖所示的勻強磁場中有一個矩形閉合導線框 在下列四種情況下 線框中會產(chǎn)生感應電流的是 A 如圖甲所示 保持線框平面始終與磁感線平行 線框在磁場中左右運動B 如圖乙所示 保持線框平面始終與磁感線平行 線框在磁場中上下運動C 如圖丙表示 線框繞位于線框平面內(nèi)且與磁感線垂直的軸線AB轉(zhuǎn)動D 如圖丁所示 線框繞位于線框平面內(nèi)且與磁感線平行的軸線CD轉(zhuǎn)動 答案 4 人教版選修3 2P14第6題改編 多選 如圖所示 一輕質(zhì)絕緣橫桿兩側(cè)各固定一金屬環(huán) 橫桿可繞中心點自由轉(zhuǎn)動 老師拿一條形磁鐵插向其中一個小環(huán) 后又取出插向另一個小環(huán) 同學們看到的現(xiàn)象及現(xiàn)象分析正確的是A 磁鐵插向左環(huán) 橫桿發(fā)生轉(zhuǎn)動B 磁鐵插向右環(huán) 橫桿發(fā)生轉(zhuǎn)動C 磁鐵插向左環(huán) 左環(huán)中不產(chǎn)生感應電動勢和感應電流D 磁鐵插向右環(huán) 右環(huán)中產(chǎn)生感應電動勢和感應電流 答案 2 命題點一電磁感應現(xiàn)象的判斷 對感應電流產(chǎn)生條件的理解1 判斷產(chǎn)生感應電流的兩種方法 1 閉合電路的一部分導體切割磁感線 2 一閉合二變磁 即導體回路必須閉合 穿過閉合導體回路的磁通量發(fā)生變化 二者缺一不可 2 磁通量變化的四種情況 1 B不變 S變化 則 B S 2 B變化 S不變 則 B S 3 B變化 S也變化 則 B2S2 B1S1 4 B不變 S不變 線圈平面與磁場方向的夾角 變化 則 BS sin 2 sin 1 現(xiàn)將電池組 滑動變阻器 帶鐵芯的線圈A 線圈B 電流計及開關按如圖所示連接 下列說法中正確的是A 開關閉合后 線圈A插入或拔出都會引起電流計指針偏轉(zhuǎn)B 線圈A插入線圈B中后 開關閉合和斷開的瞬間電流計指針均不會偏轉(zhuǎn)C 開關閉合后 滑動變阻器的滑片P勻速滑動 會使電流計指針靜止在中央零刻度D 開關閉合后 只有滑動變阻器的滑片P加速滑動 電流計指針才會偏轉(zhuǎn) 例1 答案 解析 分析 只要閉合回路磁通量發(fā)生變化就會產(chǎn)生感應電流 電磁感應現(xiàn)象能否發(fā)生的判斷流程1 確定研究的是否是閉合回路 2 弄清楚回路內(nèi)的磁場分布 并確定其磁通量 不變 無感應電流 變化 回路閉合 有感應電流 不閉合 無感應電流 但有感應電動勢 3 1 在法拉第時代 下列驗證 由磁產(chǎn)生電 設想的實驗中 能觀察到感應電流的是A 將繞在磁鐵上的線圈與電流表組成一閉合回路 然后觀察電流表的變化B 在一通電線圈旁放置一連有電流表的閉合線圈 然后觀察電流表的變化C 將一房間內(nèi)的線圈兩端與相鄰房間的電流表連接 往線圈中插入條形磁鐵后 再到相鄰房間去觀察電流表的變化D 繞在同一鐵環(huán)上的兩個線圈 分別接電源和電流表 在給線圈通電或斷電的瞬間 觀察電流表的變化 答案 2 多選 1824年 法國科學家阿拉果完成了著名的 圓盤實驗 實驗中將一銅圓盤水平放置 在其中心正上方用柔軟細線懸掛一枚可以自由旋轉(zhuǎn)的磁針 如圖所示 實驗中發(fā)現(xiàn) 當圓盤在磁針的磁場中繞過圓盤中心的豎直軸旋轉(zhuǎn)時 磁針也隨著一起轉(zhuǎn)動起來 但略有滯后 下列說法正確的是A 圓盤上產(chǎn)生了感應電動勢B 圓盤內(nèi)的渦電流產(chǎn)生的磁場導致磁針轉(zhuǎn)動C 在圓盤轉(zhuǎn)動的過程中 磁針的磁場穿過整個圓盤的磁通量發(fā)生了變化D 圓盤中的自由電子隨圓盤一起運動形成電流 此電流產(chǎn)生的磁場導致磁針轉(zhuǎn)動 答案 分析 非勻強磁場 3 命題點二楞次定律的理解和應用 判斷感應電流方向的 三步走 如圖甲所示 長直導線與閉合金屬線框位于同一平面內(nèi) 長直導線中的電流i隨時間t的變化關系如圖乙所示 在0 時間內(nèi) 直導線中電流向上 則在 T時間內(nèi) 線框中感應電流的方向與所受安培力的合力方向分別是A 順時針 向左B 逆時針 向右C 順時針 向右D 逆時針 向左 例2 答案 分析 楞次定律推論的應用技巧1 線圈 回路 中磁通量變化時 阻礙原磁通量的變化 應用 增反減同 的規(guī)律 2 導體與磁體間有相對運動時 阻礙相對運動 應用 來拒去留 的規(guī)律 3 當回路可以形變時 感應電流可使線圈面積有擴大或縮小的趨勢 應用 增縮減擴 的規(guī)律 4 自感現(xiàn)象中 感應電動勢阻礙原電流的變化 應用 增反減同 的規(guī)律 3 在水平面內(nèi)有一固定的U型裸金屬框架 框架上靜止放置一根粗糙的金屬桿ab 整個裝置放在豎直方向的勻強磁場中 如圖所示 下列說法中正確的是A 只有當磁場方向向上且增強 ab桿才可能向左移動B 只有當磁場方向向下且減弱 ab桿才可能向右移動C 無論磁場方向如何 只要磁場減弱 ab桿就可能向右移動D 當磁場變化時 ab桿中一定有電流產(chǎn)生 且一定會移動 答案 解析 可能 4 多選 用如圖所示的實驗裝置研究電磁感應現(xiàn)象 下列說法正確的是A 當把磁鐵N極向下插入線圈時 電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)B 當把磁鐵N極從線圈中拔出時 電流表指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)C 保持磁鐵在線圈中相對靜止時 電流表指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)D 若磁鐵和線圈一起以同一速度向上運動 電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn) 答案 5 如圖所示 一質(zhì)量為m的條形磁鐵用細線懸掛在天花板上 細線從一水平金屬圓環(huán)中穿過 現(xiàn)將環(huán)從位置 釋放 環(huán)經(jīng)過磁鐵到達位置 設環(huán)經(jīng)過磁鐵上端和下端附近時細線的張力分別為FT1和FT2 重力加速度大小為g 則A FT1 mg FT2 mgB FT1 mg FT2 mgC FT1 mg FT2 mgD FT1 mg FT2 mg 答案 分析 阻礙進入 阻礙離開 4 命題點三三定則一定律的綜合應用 如圖所示 金屬棒ab 金屬導軌和螺線管組成閉合回路 金屬棒ab在勻強磁場B中沿導軌向右運動 則A ab棒不受安培力作用B ab棒所受安培力的方向向右C ab棒向右運動速度v越大 所受安培力越大D 螺線管產(chǎn)生的磁場 A端為N極 例3 答案 解析 分析 三定則一定律的應用技巧1 應用楞次定律時 一般要用到安培定則 2 研究感應電流受到的安培力時 一般先用右手定則確定電流方向 再用左手定則確定安培力方向 有時也可以直接應用楞次定律的推論確定 6 如圖所示 線圈兩端與電阻相連構(gòu)成閉合回路 在線圈上方有一豎直放置的條形磁鐵 磁鐵的S極朝下 在將磁鐵的S極插入線圈的過程中A 通過電阻的感應電流的方向由a到b 線圈與磁鐵相互排斥B 通過電阻的感應電流的方向由b到a 線圈與磁鐵相互排斥C 通過電阻的感應電流的方向由a到b 線圈與磁鐵相互吸引D 通過電阻的感應電流的方向由b到a 線圈與磁鐵相互吸引 答案 解析 將磁鐵的S極插入線圈的過程中 由楞次定律知 通過電阻的感應電流的方向由a到b 線圈與磁鐵相互排斥 7 多選 如圖所示 金屬導軌上的導體棒ab在勻強磁場中沿導軌做下列哪種運動時 銅制線圈c中將有感應電流產(chǎn)生且被螺線管吸引A 向右做勻速運動B 向左做減速運動C 向右做減速運動D 向右做加速運動 答案 分析 課時作業(yè) 5 1 下列圖中能產(chǎn)生感應電流的是 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 根據(jù)產(chǎn)生感應電流的條件 A中 電路沒閉合 無感應電流 B中 電路閉合 且垂直磁感線的平面的面積增大 即閉合電路的磁通量增大 有感應電流 C中 穿過閉合線圈的磁感線相互抵消 磁通量恒為零 無感應電流 D中 閉合回路中的磁通量不發(fā)生變化 無感應電流 1 2 3 4 5 6 7 8 10 11 9 A 線圈接在了直流電源上B 電源電壓過高C 所選線圈的匝數(shù)過多D 所用套環(huán)的材料與老師的不同 2 物理課上 老師做了一個奇妙的 跳環(huán)實驗 如圖所示 她把一個帶鐵芯的線圈L 開關S和電源用導線連接起來后 將一金屬套環(huán)置于線圈L上 且使鐵芯穿過套環(huán) 閉合開關S的瞬間 套環(huán)立刻跳起 某同學另找來器材再探究此實驗 他連接好電路 經(jīng)重復實驗 線圈上的套環(huán)均未動 對比老師演示的實驗 下列四個選項中 導致套環(huán)未動的原因可能是 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 10 11 9 無論實驗用的是交流電還是直流電 閉合開關S的瞬間 穿過套環(huán)的磁通量均增加 只要套環(huán)的材料是導體 套環(huán)中就能產(chǎn)生感應電流 套環(huán)就會跳起 如果套環(huán)是用塑料做的 則不能產(chǎn)生感應電流 也就不會受安培力作用而跳起 選項D正確 1 2 3 4 5 6 7 8 10 11 9 3 如圖所示 通有恒定電流的導線MN與閉合金屬框共面 第一次將金屬框由 平移到 第二次將金屬框繞cd邊翻轉(zhuǎn)到 設先后兩次通過金屬框的磁通量變化量大小分別為 1和 2 則A 1 2 兩次運動中線框中均有沿adcba方向電流出現(xiàn)B 1 2 兩次運動中線框中均有沿abcda方向電流出現(xiàn)C 1 2 兩次運動中線框中均有沿adcba方向電流出現(xiàn)D 1 2 兩次運動中線框中均有沿abcda方向電流出現(xiàn) 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 10 11 9 設金屬框在位置 的磁通量為 1 金屬框在位置 的磁通量為 2 由題可知 1 2 1 2 2 1 所以金屬框的磁通量變化量大小 1 2 由安培定則知兩次磁通量均向里減小 所以由楞次定律知兩次運動中線框中均出現(xiàn)沿adcba方向的電流 C對 1 2 3 4 5 6 7 8 10 11 9 4 如圖所示 一個U形金屬導軌水平放置 其上放有一個金屬導體棒ab 有一磁感應強度為B的勻強磁場斜向上穿過軌道平面 且與豎直方向的夾角為 在下列各過程中 一定能在軌道回路里產(chǎn)生感應電流的是A ab向右運動 同時使 減小B 使磁感應強度B減小 角同時也減小C ab向左運動 同時增大磁感應強度BD ab向右運動 同時增大磁感應強度B和 角 0 90 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 10 11 9 設此時回路面積為S 據(jù)題意 磁通量 BScos 對A選項 S增大 減小 cos 增大 則 增大 A正確 對B選項 B減小 減小 cos 增大 可能不變 B錯誤 對C選項 S減小 B增大 可能不變 C錯誤 對D選項 S增大 B增大 增大 cos 減小 可能不變 D錯誤 故只有A正確 1 2 3 4 5 6 7 8 10 11 9 5 多選 如圖所示的金屬圓環(huán)放在勻強磁場中 將它從磁場中勻速拉出來 下列說法正確的是A 向左拉出和向右拉出 其感應電流方向相同B 不管從什么方向拉出 金屬圓環(huán)中的感應電流方向總是順時針C 不管從什么方向拉出 環(huán)中的感應電流方向總是逆時針D 在此過程中感應電流大小不變 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 10 11 9 金屬圓環(huán)不管是從什么方向拉出磁場 金屬圓環(huán)中的磁通量方向不變 且不斷減小 根據(jù)楞次定律知 感應電流的方向相同 感應電流的磁場方向和原磁場的方向相同 則由右手螺旋定則知感應電流的方向是順時針方向 A B正確 C錯誤 金屬圓環(huán)勻速拉出磁場過程中 磁通量的變化率在發(fā)生變化 感應電流的大小也在發(fā)生變化 D錯誤 1 2 3 4 5 6 7 8 10 11 9 6 多選 如圖所示 在磁感應強度大小為B 方向豎直向上的勻強磁場中 有一質(zhì)量為m 阻值為R的閉合矩形金屬線框abcd 用絕緣輕質(zhì)細桿懸掛在O點 并可繞O點左右擺動 金屬線框從圖示位置的右側(cè)某一位置由靜止釋放 在擺動到左側(cè)最高點的過程中 細桿和金屬線框平面始終處于同一平面 且垂直紙面 則下列說法中正確的是A 線框中感應電流的方向先是d c b a d 后是a b c d aB 線框中感應電流的方向是d c b a dC 穿過線框中的磁通量先變大后變小D 穿過線框中的磁通量先變小后變大 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 10 11 9 線框從圖示位置的右側(cè)擺到最低點的過程中 穿過線框的磁通量減小 由楞次定律可判斷感應電流的方向為d c b a d 從最低點到左側(cè)最高點的過程中 穿過線框的磁通量增大 由楞次定律可判斷感應電流的方向為d c b a d 1 2 3 4 5 6 7 8 10 11 9 7 多選 北半球地磁場的豎直分量向下 如圖所示 在北京某中學實驗室的水平桌面上 放置邊長為L的正方形閉合導體線圈abcd 線圈的ab邊沿南北方向 ad邊沿東西方向 下列說法中正確的是A 若使線圈向東平動 則a點的電勢比b點的電勢低B 若使線圈向北平動 則a點的電勢比b點的電勢低C 若以ab為軸將線圈向上翻轉(zhuǎn) 則線圈中感應電流方向為a b c d aD 若以ab為軸將線圈向上翻轉(zhuǎn) 則線圈中感應電流方向為a d c b a 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 10 11 9 線圈向東平動時 ba和cd兩邊切割磁感線 且兩邊切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢大小相同 a點電勢比b點電勢低 A正確 同理 線圈向北平動 則a b兩點電勢相等 高于c d兩點電勢 B錯誤 以ab為軸將線圈向上翻轉(zhuǎn) 向下的磁通量減小了 感應電流的磁場方向應該向下 再由右手螺旋定則知 感應電流的方向為a b c d a 則C正確 D錯誤 1 2 3 4 5 6 7 8 10 11 9 8 如圖所示 金屬棒ab置于水平放置的U形光滑導軌上 在ef右側(cè)存在有界勻強磁場B 磁場方向垂直導軌平面向下 在ef左側(cè)的無磁場區(qū)域cdef內(nèi)有一半徑很小的金屬圓環(huán)L 圓環(huán)與導軌在同一平面內(nèi) 當金屬棒ab在水平恒力F作用下從磁場左邊界ef處由靜止開始向右運動后 下列有關圓環(huán)的說法正確的是A 圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生變大的感應電流 圓環(huán)有收縮的趨勢B 圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生變大的感應電流 圓環(huán)有擴張的趨勢C 圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生變小的感應電流 圓環(huán)有收縮的趨勢D 圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生變小的感應電流 圓環(huán)有擴張的趨勢 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 10 11 9 根據(jù)右手定則 當金屬棒ab在恒力F的作用下向右運動時 abdc回路中會產(chǎn)生逆時針方向的感應電流 則在圓環(huán)處產(chǎn)生垂直于紙面向外的磁場 隨著金屬棒向右加速運動 abdc回路中的感應電流逐漸增大 穿過圓環(huán)的磁通量也逐漸增大 依據(jù)楞次定律可知 圓環(huán)將有收縮的趨勢以阻礙圓環(huán)磁通量的增大 abdc回路中的感應電流I 感應電流的變化率又由于金屬棒向右運動的加速度a減小 所以感應電流的變化率減小 圓環(huán)內(nèi)磁通量的變化率減小 所以在圓環(huán)中產(chǎn)生的感應電流不斷減小 選項C正確 1 2 3 4 5 6 7 8 10 11 9 9 多選 如圖所示 兩同心圓環(huán)A B置于同一水平面上 其中B為均勻帶負電絕緣環(huán) A為導體環(huán) 當B繞軸心順時針轉(zhuǎn)動且轉(zhuǎn)速增大時 下列說法正確的是A A中產(chǎn)生逆時針的感應電流B A中產(chǎn)生順時針的感應電流C A具有收縮的趨勢D A具有擴展的趨勢 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 10 11 9 由圖可知 B為均勻帶負電絕緣環(huán) B中電流為逆時針方向 由右手螺旋定則可知 電流的磁場垂直紙面向外且逐漸增大 由楞次定律可知 磁場增大時 感應電流的磁場與原磁場的方向相反 所以感應電流的磁場的方向垂直紙面向里 A中感應電流的方向為順時針方向 故A錯誤 B正確 B環(huán)外的磁場的方向與B環(huán)內(nèi)的磁場的方向相反 當B環(huán)內(nèi)的磁場增強時 A環(huán)具有面積擴展的趨勢 故C錯誤 D正確 1 2 3 4 5 6 7 8 10 1