高考物理一輪復(fù)習(xí)專題十電磁感應(yīng)考點(diǎn)一電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律教學(xué)案含解析

1、專題十電磁感應(yīng)考綱展示命題探究基礎(chǔ)點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)1磁通量1概念：在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，與磁場方向垂直的面積S和B的乘積。2公式：BS。3公式的適用條件(1)勻強(qiáng)磁場；(2)磁感線的方向與平面垂直，即BS。4單位：1 Wb1_T·m2。5物理意義：相當(dāng)于穿過某一面積的磁感線的條數(shù)。知識(shí)點(diǎn)2電磁感應(yīng)現(xiàn)象1“電生磁”到“磁生電”的發(fā)展里程(1)1820年，丹麥物理學(xué)家奧斯特發(fā)現(xiàn)電流可以使周圍的小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，稱為電流磁效應(yīng)。(2)法國物理學(xué)家安培發(fā)現(xiàn)兩根通有同向電流的平行導(dǎo)線相吸，通有反向電流的平行導(dǎo)線則相斥，并總結(jié)出安培定則(右手螺旋定則，用來判斷電流與磁場的相互關(guān)系)和左手定則(判斷

2、通電導(dǎo)線在磁場中受到磁場力的方向)。(3)英國物理學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)了由磁場產(chǎn)生電流的條件和規(guī)律電磁感應(yīng)定律。(4)俄國物理學(xué)家楞次發(fā)現(xiàn)了確定感應(yīng)電流方向的定律楞次定律。2電磁感應(yīng)現(xiàn)象：當(dāng)閉合電路的磁通量發(fā)生變化時(shí)，電路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生的現(xiàn)象。3產(chǎn)生感應(yīng)電流的兩種情況(1)閉合電路的磁通量發(fā)生變化。(2)閉合電路的一部分導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)。4電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)：電路中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，如果電路閉合則有感應(yīng)電流產(chǎn)生。5能量轉(zhuǎn)化：發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象時(shí)，是機(jī)械能或其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能。知識(shí)點(diǎn)3楞次定律1楞次定律(1)內(nèi)容：感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。(2)適用范圍：適用于一切回路磁

3、通量變化的情況。2右手定則(1)使用方法。讓磁感線穿入右手手心。使大拇指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)的方向。則其余四指指向感應(yīng)電流的方向。(2)適用范圍：適用于部分導(dǎo)體切割磁感線的情況。重難點(diǎn)一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象的判斷1磁通量的變化磁通量是標(biāo)量，但有正負(fù)之分。若規(guī)定從某一方向穿過平面的磁通量1為正，則反向穿過的磁通量2為負(fù)，求合磁通量時(shí)應(yīng)注意為相反方向抵消后所剩余的凈磁通量為12。(1)磁通量的變化21。(2)幾種常見引起磁通量變化的情形。B變化，S不變，B·S。B不變，S變化，B·S。B、S兩者都變化，21，不能用B·S來計(jì)算。B和S均不變，磁感線方向與線圈平面的夾角變化。依據(jù)公式

4、中BSsin(是B與S的夾角)計(jì)算磁通量，再按21計(jì)算磁通量的變化。2電路中能否產(chǎn)生感應(yīng)電流，一般可利用如下程序進(jìn)行判斷3電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢，如果回路閉合則產(chǎn)生感應(yīng)電流；如果回路不閉合，則只有感應(yīng)電動(dòng)勢，而無感應(yīng)電流。產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源。發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象時(shí)，是機(jī)械能或其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能。特別提醒(1)公式B·S中的B應(yīng)是勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度，S是與磁場方向垂直的平面的面積，因此可以理解為BS。如果平面與磁場方向不垂直，應(yīng)把面積S投影到與磁場方向垂直的平面上，求出投影面積S，代入公式BS中計(jì)算。(2)磁通量的大小與線圈的匝數(shù)無關(guān)

5、，可從磁感線角度理解。二、感應(yīng)電流方向的判斷及對楞次定律的理解1感應(yīng)電流方向判斷的兩種方法(1)用楞次定律判斷(2)用右手定則判斷該方法適用于部分導(dǎo)體切割磁感線。判斷時(shí)注意掌心、四指、拇指的方向：掌心磁感線垂直穿入；拇指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)的方向；四指指向感應(yīng)電流的方向。2楞次定律和右手定則的關(guān)系(1)從研究對象上說，楞次定律研究的是整個(gè)閉合電路，右手定則研究的是閉合電路的一部分導(dǎo)體，即一段導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)。(2)從適用范圍上說，楞次定律可應(yīng)用于磁通量變化引起感應(yīng)電流的各種情況(包括一部分導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)的情況)，右手定則只適用于一段導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的情況。因此，右手定則是楞次定律的

6、一種特殊情況。3楞次定律中“阻礙”的含義4楞次定律與能量守恒楞次定律在本質(zhì)上就是能量守恒在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的體現(xiàn)，發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象時(shí)，感應(yīng)電流所受安培力是阻礙產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因，因此必須有外力克服安培力做功，而克服安培力做功的過程就是將其他形式的能量轉(zhuǎn)化成電能的過程。5應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向的步驟(1)明確研究對象：確定研究的是哪一個(gè)閉合回路。(2)分析原因：分析該回路中原磁通量的變化情況。(3)增反減同：根據(jù)感應(yīng)電流的磁場總阻礙原磁通量的變化判定感應(yīng)電流磁場的方向。(4)方向判定：根據(jù)安培定則由感應(yīng)電流磁場方向判定感應(yīng)電流方向。特別提醒(1)電磁感應(yīng)現(xiàn)象中因果相對的關(guān)系恰好反映了自然界的

7、這種對立統(tǒng)一規(guī)律。對楞次定律中“阻礙”的含義可以推廣為感應(yīng)電流的“效果”總是阻礙產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因。(2)閉合回路中的磁通量沒有改變時(shí)，回路中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，但由于導(dǎo)線切割磁感線，可以產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，故應(yīng)該注意到有感應(yīng)電流必有感應(yīng)電動(dòng)勢，但有感應(yīng)電動(dòng)勢不一定有感應(yīng)電流。導(dǎo)體中電勢的高低可利用右手定則進(jìn)行判斷。三、楞次定律的推論及綜合應(yīng)用1楞次定律的推論對楞次定律中“阻礙”的含義可推廣為感應(yīng)電流的效果總是阻礙產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因，具體概括如下：(1)當(dāng)回路的磁通量發(fā)生變化時(shí)，感應(yīng)電流的效果就阻礙原磁通量的變化，即“增反減同”；(2)當(dāng)出現(xiàn)引起磁通量變化的相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電流的效果就阻礙(導(dǎo)體間的)

8、相對運(yùn)動(dòng)，即“來拒去留”；(3)當(dāng)回路可以形變時(shí)，感應(yīng)電流可以使線圈面積有擴(kuò)大或縮小的趨勢，即“增縮減擴(kuò)”；(4)當(dāng)回路磁通量變化由自身電流變化引起時(shí)，感應(yīng)電流的效果是阻礙原電流的變化(自感現(xiàn)象)，即“增反減同”。2對楞次定律的列表說明內(nèi)容例證阻礙原磁通量變化“增反減同”磁鐵靠近線圈，B感與B原反向阻礙相對運(yùn)動(dòng)“來拒去留”磁鐵靠近，是斥力磁鐵遠(yuǎn)離，是引力使回路面積有擴(kuò)大或縮小的趨勢“增縮減擴(kuò)” P、Q是光滑固定導(dǎo)軌，a、b是可動(dòng)金屬棒，磁鐵下移，a、b靠近阻礙原電流的變化“增反減同”合上S，B先亮3.三定則、一定律的比較基本現(xiàn)象應(yīng)用的定則或定律運(yùn)動(dòng)電荷、電流產(chǎn)生磁場安培定則磁場對運(yùn)動(dòng)電荷、電流

9、有作用力左手定則電磁感應(yīng)部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)右手定則閉合回路磁通量變化楞次定律4.左、右手的應(yīng)用技巧(1)無論是“安培力”還是“洛倫茲力”，只要是“力”都用左手判斷。(2)“電生磁”或“磁生電”均用右手判斷。5三個(gè)定則和一個(gè)定律的因果關(guān)系(1)因電而生磁(IB)安培定則；(2)因動(dòng)而生電(v、BI安)右手定則；(3)因電而受力(I、BF安)左手定則；(4)因磁而生電(、BI安)楞次定律。特別提醒(1)當(dāng)只強(qiáng)調(diào)感應(yīng)電流產(chǎn)生的效果，而不涉及感應(yīng)電流方向的判定時(shí)，靈活應(yīng)用楞次定律和推廣結(jié)論，可使解題更快捷。(2)利用楞次定律的推論解題的優(yōu)點(diǎn)是簡單迅速，但要正確區(qū)分涉及的兩個(gè)磁場(一是引起感應(yīng)電流

10、的原磁場，二是感應(yīng)電流的磁場)或兩個(gè)電流(產(chǎn)生原磁場的原電流及感應(yīng)電流)。當(dāng)涉及導(dǎo)體間相對運(yùn)動(dòng)時(shí)用“來拒去留”；涉及磁通量變化及原電流變化時(shí)用“增反減同”。 1思維辨析(1)磁通量雖然是標(biāo)量，但有正、負(fù)之分。()(2)當(dāng)導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中一定產(chǎn)生感應(yīng)電流。()(3)穿過線圈的磁通量與線圈的匝數(shù)無關(guān)。()(4)電路中磁通量發(fā)生變化時(shí)，就一定會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。()(5)感應(yīng)電流的磁場總是與原磁場方向相反。()(6)由楞次定律可直接判斷出感應(yīng)電流的方向。()答案(1)(2)×(3)(4)×(5)×(6)×2法拉第發(fā)明了世界上第一臺(tái)發(fā)電機(jī)法拉第圓盤發(fā)電機(jī)

11、。如圖所示，紫銅做的圓盤水平放置在豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，圓盤圓心處固定一個(gè)搖柄，邊緣和圓心處各與一個(gè)黃銅電刷緊貼，用導(dǎo)線將電刷與電流表連接起來形成回路。轉(zhuǎn)動(dòng)搖柄，使圓盤逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。下列說法正確的是()A回路中電流大小變化，方向不變B回路中電流大小不變，方向變化C回路中電流的大小和方向都周期性變化D回路中電流方向不變，從b導(dǎo)線流進(jìn)電流表答案D解析圓盤在磁場中切割磁感線產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電動(dòng)勢，由右手定則判斷得a端為負(fù)極、b端為正極，所以只有D項(xiàng)正確。3長直導(dǎo)線與矩形線框abcd處在同一平面中靜止不動(dòng)，如圖甲所示。長直導(dǎo)線中通以大小和方向都隨時(shí)間做周期性變化的交流電：iIms

12、int，i­t圖象如圖乙所示。規(guī)定沿長直導(dǎo)線向上的電流為正方向。關(guān)于最初一個(gè)周期內(nèi)矩形線框中感應(yīng)電流的方向，下列說法正確的是()A由順時(shí)針方向變?yōu)槟鏁r(shí)針方向B由逆時(shí)針方向變?yōu)轫槙r(shí)針方向C由順時(shí)針方向變?yōu)槟鏁r(shí)針方向，再變?yōu)轫槙r(shí)針方向D由逆時(shí)針方向變?yōu)轫槙r(shí)針方向，再變?yōu)槟鏁r(shí)針方向答案D解析0和T過程中電流向上增加和向下減小，穿過線圈的磁通量向里增加和向外減小，由楞次定律知感應(yīng)電流的磁場都是向外的。根據(jù)安培定則，產(chǎn)生的感應(yīng)電流都為逆時(shí)針方向，同理過程中感應(yīng)電流都為順時(shí)針方向，所以選D?？挤ňC述本考點(diǎn)是電磁感應(yīng)模塊的基礎(chǔ)，在高考中占有非常重要的地位，單獨(dú)命題考查物理學(xué)史、楞次定律的應(yīng)用，難度

13、較低，交匯命題以法拉第電磁感應(yīng)定律、能量守恒等知識(shí)為載體考查楞次定律，難度較高，因此復(fù)習(xí)本考點(diǎn)知識(shí)時(shí)仍以夯實(shí)基礎(chǔ)為主，通過復(fù)習(xí)應(yīng)掌握：1個(gè)條件產(chǎn)生感應(yīng)電流的兩個(gè)必備條件1個(gè)定律楞次定律1個(gè)定則右手定則1個(gè)區(qū)別左手定則、右手定則、安培定則、楞次定律的區(qū)別及應(yīng)用3個(gè)推論楞次定律的推論：即“增反減同”“來拒去留”“增縮減擴(kuò)”的含義及應(yīng)用命題法1電磁感應(yīng)現(xiàn)象典例1下列圖中能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是()答案B解析根據(jù)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：A中，電路沒閉合，無感應(yīng)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(yīng)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(yīng)電流；D中

14、，閉合回路中的磁通量不發(fā)生變化，無感應(yīng)電流?！窘忸}法】感應(yīng)電流產(chǎn)生條件的判斷方法確定所研究回路；看能否變化；回路是否閉合；同時(shí)滿足可產(chǎn)生感應(yīng)電流。命題法2感應(yīng)電流的方向典例2(多選)如圖所示，磁場垂直于紙面，磁感應(yīng)強(qiáng)度在豎直方向均勻分布，水平方向非均勻分布。一銅制圓環(huán)用絲線懸掛于O點(diǎn)，將圓環(huán)拉至位置a后無初速釋放，在圓環(huán)從a擺向b的過程中()A感應(yīng)電流方向先逆時(shí)針后順時(shí)針再逆時(shí)針B感應(yīng)電流方向一直是逆時(shí)針C安培力方向始終與速度方向相反D安培力方向始終沿水平方向答案AD解析從磁場分布可看出：左側(cè)向里的磁場從左向右越來越強(qiáng)，右側(cè)向外的磁場從左向右越來越弱。所以，圓環(huán)從位置a運(yùn)動(dòng)到磁場分界線前，磁通

15、量向里增大，由楞次定律知，感應(yīng)電流的磁場與原磁場方向相反即向外，由安培定則知，感應(yīng)電流沿逆時(shí)針方向；同理，跨越分界線過程中，磁通量由向里最大變?yōu)橄蛲庾畲?，感?yīng)電流沿順時(shí)針方向；繼續(xù)擺到b的過程中，磁通量向外減小，感應(yīng)電流沿逆時(shí)針方向，A正確；由于圓環(huán)所在的磁場上下對稱，圓環(huán)等效水平部分所受安培力使圓環(huán)在豎直方向平衡，所以總的安培力沿水平方向，故D正確?！窘忸}法】判斷感應(yīng)電流方向的“四步法”命題法3“三個(gè)定則與一個(gè)定律”的綜合應(yīng)用典例3(多選)如圖所示，水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動(dòng)的金屬棒PQ、MN，MN的左邊有一閉合電路，當(dāng)PQ在外力的作用下運(yùn)動(dòng)時(shí)，MN向右運(yùn)動(dòng)，則PQ所做的運(yùn)動(dòng)可能是

16、()A向右加速運(yùn)動(dòng)B向左加速運(yùn)動(dòng)C向右減速運(yùn)動(dòng) D向左減速運(yùn)動(dòng)答案BC解析MN向右運(yùn)動(dòng)，說明MN受到向右的安培力，因?yàn)閍b中的電流在MN處的磁場垂直紙面向里MN中的感應(yīng)電流由MNL1中感應(yīng)電流的磁場方向向上；若L2中磁場方向向上減弱PQ中電流為QP且減小向右減速運(yùn)動(dòng)；若L2中磁場方向向下增強(qiáng)PQ中電流為PQ且增大向左加速運(yùn)動(dòng)，故選項(xiàng)B、C正確?！窘忸}法】右手定則與左手定則的比較比較項(xiàng)目右手定則左手定則作用判斷感應(yīng)電流方向判斷通電導(dǎo)體所受磁場力的方向已知條件已知切割運(yùn)動(dòng)方向和磁場方向已知電流方向和磁場方向圖例因果關(guān)系運(yùn)動(dòng)電流電流運(yùn)動(dòng)應(yīng)用發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)記憶規(guī)律左“力”右“電”1(多選)如圖，一均勻金

17、屬圓盤繞通過其圓心且與盤面垂直的軸逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。現(xiàn)施加一垂直穿過圓盤的有界勻強(qiáng)磁場，圓盤開始減速。在圓盤減速過程中，以下說法正確的是()A處于磁場中的圓盤部分，靠近圓心處電勢高B所加磁場越強(qiáng)越易使圓盤停止轉(zhuǎn)動(dòng)C若所加磁場反向，圓盤將加速轉(zhuǎn)動(dòng)D若所加磁場穿過整個(gè)圓盤，圓盤將勻速轉(zhuǎn)動(dòng)答案ABD解析把圓盤看成沿半徑方向緊密排列的“輻條”，由右手定則知，圓心處電勢高，選項(xiàng)A正確；所加磁場越強(qiáng)，感應(yīng)電流越強(qiáng)，安培力越大，對圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的阻礙越大，選項(xiàng)B正確；如果磁場反向，由楞次定律可知，仍阻礙圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若將整個(gè)圓盤置于磁場中，則圓盤中無感應(yīng)電流，圓盤將勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，選項(xiàng)D正確。2在法拉第時(shí)代，下列

18、驗(yàn)證“由磁產(chǎn)生電”設(shè)想的實(shí)驗(yàn)中，能觀察到感應(yīng)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(gè)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D解析閉合回路中沒有磁通量變化，不可能產(chǎn)生感應(yīng)電流，A、B兩項(xiàng)錯(cuò)誤；往閉合線圈中插入條形磁鐵會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，但只是瞬時(shí)電流，等到相鄰房間觀察時(shí)，感應(yīng)電流已經(jīng)消失，C項(xiàng)錯(cuò)誤；接電源的線圈在通電或斷電時(shí)，會(huì)使接電流表的線圈中的

19、磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流，D項(xiàng)正確。3如圖所示，上下開口、內(nèi)壁光滑的銅管P和塑料管Q豎直放置，小磁塊先后在兩管中從相同高度處由靜止釋放，并落至底部，則小磁塊()A在P和Q中都做自由落體運(yùn)動(dòng)B在兩個(gè)下落過程中的機(jī)械能都守恒C在P中的下落時(shí)間比在Q中的長D落至底部時(shí)在P中的速度比在Q中的大答案C解析小磁塊在銅管P中下落時(shí)，銅管中產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)楞次定律可知，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場阻礙小磁塊的下落，小磁塊的機(jī)械能不守恒，A、B兩項(xiàng)錯(cuò)誤；小磁塊在塑料管Q中下落時(shí)不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，小磁塊的機(jī)械能守恒，不難分析知，小磁塊在Q中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間短，落至底部時(shí)的速度大，C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤。4如圖所示的勻強(qiáng)磁場中有一個(gè)矩形閉合導(dǎo)線框。在下列四種情況下，線框中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)C如圖丙所示，線框繞位