考物理-復(fù)習(xí)方案-第1講電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律

1、磁 通 量(1)定義：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)單位：韋伯(韋)，符號：Wb。(4)磁通量是標(biāo)量(填“標(biāo)量”或“矢量”)。1對磁通量的理解(1)磁通量是標(biāo)量，其正、負(fù)值僅表示磁感線是正向還是反向穿過線圈平面。(2)多匝線圈的磁通量：多匝線圈內(nèi)磁通量的大小與線圈匝數(shù)無關(guān)。(3)合磁通量求法：若某個平面內(nèi)有不同方向和強(qiáng)弱的磁場共同存在，當(dāng)計算穿過這個面的磁通量時，先規(guī)定某個方向的磁通量為正，反方向的磁通量為負(fù)，平面內(nèi)各個方向的磁通量的代數(shù)和等于這個平面內(nèi)的合磁通量。2關(guān)于公式BS的理解(1)適用條件：勻強(qiáng)磁場；磁感線與平面垂直。(2)若

2、面積S與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的夾角為，則BSsin。圖911其中Ssin 為面積S在垂直于磁感線方向的投影，稱之為“有效面積”。圖912(3)面積S的含義：S不一定是某個線圈的真正面積，而是線圈在磁場范圍內(nèi)的面積。如圖912所示，S應(yīng)為線圈面積的一半。3磁通量變化的計算(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變，有效面積S變化時，則21B·S。(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度B變化，磁感線穿過的有效面積S不變時，則穿過回路中的磁通量的變化量21B·S。1. 用均勻?qū)Ь€做成的正方形線圈abcd放在紙面內(nèi)，其一半放在有理想邊界且垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，如圖913所示，關(guān)于穿過線圈的磁通量的說法正確的是()圖913A若

3、線圈以O(shè)O為軸轉(zhuǎn)動，則穿過線圈的磁通量時刻在變化B若線圈以O(shè)O為軸轉(zhuǎn)動，則線圈轉(zhuǎn)動90°后磁通量有一段時間為零，直至ab邊再次進(jìn)入磁場C若線圈以ab為軸轉(zhuǎn)動，因線圈在垂直于磁場方向的投影面積一直在變化，故穿過線圈的磁通量一直在變化D若線圈以ab為軸轉(zhuǎn)動，開始轉(zhuǎn)動的一段時間內(nèi)磁通量不變，直至其cd邊進(jìn)入磁場磁通量才開始變化解析：選AD若線圈以O(shè)O為軸轉(zhuǎn)動，線圈在垂直于磁場方向的投影面積是一直在變化的，因此穿過線圈的磁通量一直在變化，選項A正確，B錯誤；若線圈以ab為軸轉(zhuǎn)動，從圖示位置轉(zhuǎn)動60°角的過程中，雖然線圈進(jìn)入磁場部分的面積變大，但在線圈處于磁場中的部分垂直于磁場方向的

4、投影面積一直不變，所以這段過程中穿過線圈的磁通量不變，一旦cd邊進(jìn)入磁場，整個線圈在垂直于磁場方向的投影面積隨時變化，因此穿過線圈的磁通量發(fā)生變化，選項C錯誤，D正確。電磁感應(yīng)現(xiàn)象1電磁感應(yīng)現(xiàn)象當(dāng)穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化時，電路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生的現(xiàn)象。2產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件(1)存在閉合回路。(2)磁通量發(fā)生變化。1電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實質(zhì)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實質(zhì)是產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢，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)電動勢，而無感應(yīng)電流。產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源。2能量轉(zhuǎn)化發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象時，是機(jī)械能或其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能。2如圖914所示，將一個矩形小線圈放在一個大勻

5、強(qiáng)磁場中，線圈平面平行于磁感線，則線圈中有感應(yīng)電流產(chǎn)生的是()圖914A當(dāng)矩形線圈做平行于磁感線的平動B當(dāng)矩形線圈做垂直于磁感線的平行移動C當(dāng)矩形線圈繞AB邊做轉(zhuǎn)動時D當(dāng)矩形線圈繞BC邊做轉(zhuǎn)動時解析：選C當(dāng)線圈平行于或垂直于磁感線運(yùn)動時，穿過的磁通量始終為零，不變化，無感應(yīng)電流產(chǎn)生，故A、B不對；當(dāng)線圈繞AB邊轉(zhuǎn)動時，穿過的磁通量變化，故有感應(yīng)電流產(chǎn)生，C正確；當(dāng)線圈繞BC邊轉(zhuǎn)動時，穿過線圈的磁通量始終為零不變化，故無感應(yīng)電流，D錯。楞次定律右手定則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：一切電磁感應(yīng)現(xiàn)象。2右手定則(1)內(nèi)容：伸開右手，使拇指與

6、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(jìn)入，并使拇指向?qū)Ь€運(yùn)動的方向，這時四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向。(2)適用情況：導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流。楞次定律的理解及應(yīng)用(1)楞次定律中“阻礙”的含義： (2)楞次定律的推廣：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。阻礙原磁通量的變化“增反減同”；阻礙相對運(yùn)動“來拒去留”；使線圈面積有擴(kuò)大或縮小的趨勢“增縮減擴(kuò)”；阻礙原電流的變化(自感現(xiàn)象)“增反減同”。安培定則、左手定則、右手定則、楞次定律的應(yīng)用現(xiàn)象對比：基本現(xiàn)象應(yīng)用的定則或定律運(yùn)動電荷、電流產(chǎn)生磁場安培定則磁場對運(yùn)動電荷、電流有

7、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)動右手定則閉合回路磁通量變化楞次定律3如圖915是驗證楞次定律實驗的示意圖，豎直放置的線圈固定不動，將磁鐵從線圈上方插入或拔出，線圈和電流表構(gòu)成的閉合回路中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流。各圖中分別標(biāo)出了磁鐵的極性、磁鐵相對線圈的運(yùn)動方向以及線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向等情況，其中表示正確的是()圖915解析：選CD根據(jù)楞次定律可確定感應(yīng)電流的方向：對C選項，當(dāng)磁鐵向下運(yùn)動時：(1)閉合線圈原磁場的方向向上；(2)穿過閉合線圈的磁通量的變化增加；(3)感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向向下；(4)利用安培定則判斷感應(yīng)電流的方向與圖中箭頭方向相同。故C項正確。同理分析可知D項正確

8、。感應(yīng)電流方向的判定命題分析本考點(diǎn)為高考熱點(diǎn)，主要考查楞次定律或右手定則的理解，主要以選擇題形式呈現(xiàn)。 例1如圖916所示，同一平面內(nèi)的三條平行導(dǎo)線串有兩個電阻R和r，導(dǎo)體棒PQ與三條導(dǎo)線接觸良好；勻強(qiáng)磁場的方向垂直紙面向里。導(dǎo)體棒的電阻可忽略。當(dāng)導(dǎo)體棒向左滑動時，下列說法正確的是()圖916A流過R的電流為由d到c，流過r的電流為由b到aB流過R的電流為由c到d，流過r的電流為由b到aC流過R的電流為由d到c，流過r的電流為由a到bD流過R的電流為由c到d，流過r的電流為由a到b解析法一：用右手定則直接判定依據(jù)右手定則可判斷出導(dǎo)體棒PQ中的電流由P到Q，Q處電勢最高，P處電勢最低，由P到Q電

9、勢依次升高。外電路中的電流方向總是從高電勢流向低電勢處，因此流過R的電流為由c到d，流過r的電流為由b到a，選項B正確。法二：用楞次定律判定當(dāng)PQ向左滑動時，穿過回路PQcd的磁通量是向里增加，由楞次定律可知感應(yīng)電流的磁場方向向外，再由安培定則可知，回路中電流為逆時針方向，通過R的電流由c到d；當(dāng)PQ向左滑動時，穿過回路aMQb的磁通量是向里減小，由楞次定律可知，感應(yīng)電流的磁場方向向里，再由安培定則知，回路中的感應(yīng)電流為順時針方向，流過r的電流為由b到a。綜上所述，選項B正確。答案B1.楞次定律的應(yīng)用步驟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閉合電路，右手定則研究

10、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。(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)動的情況。因此，右手定則是楞次定律的一種特殊情況。變式訓(xùn)練如圖917甲所示，兩個閉合圓形線圈A、B的圓心重合，放在同一水平面內(nèi)，線圈A中通以如圖乙所示的變化電流，t0時電流方向為順時針(如圖中箭頭所示)。在t1t2時間內(nèi)，對于線圈B，下列說法中正確的是()圖917A線圈B內(nèi)有順時針方向的電流，線圈有擴(kuò)張的趨勢B線圈B內(nèi)有順時針方向的電流，線圈有收縮的趨勢C線圈B內(nèi)有逆時針方向的電流，線圈

11、有擴(kuò)張的趨勢D線圈B內(nèi)有逆時針方向的電流，線圈有收縮的趨勢解析：選A在t1t2時間內(nèi)，通入線圈A中的電流是正向增大的，即逆時針方向增大的，其內(nèi)部會產(chǎn)生增大的向外的磁場，穿過B的磁通量增大，由楞次定律可判定線圈B中會產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流。線圈B中電流為順時針方向，與A中的電流方向相反，有排斥作用，故線圈B將有擴(kuò)張的趨勢。多定則綜合應(yīng)用(二次感應(yīng)問題)命題分析本考點(diǎn)為高考熱點(diǎn)，主要考查楞次定律、左右手定則及安培定則的綜合應(yīng)用，多以選擇題呈現(xiàn)。例2(2012·湖北八校聯(lián)考)如圖918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(dāng)PQ在外力的作用下運(yùn)動時，MN在磁場力的

12、作用下向右運(yùn)動。則PQ所做的運(yùn)動可能是(不計導(dǎo)軌電阻，棒的電阻一定)()圖918A向右加速運(yùn)動B向右減速運(yùn)動C向左加速運(yùn)動 D向左減速運(yùn)動思維流程第一步：抓信息關(guān)鍵點(diǎn)關(guān)鍵點(diǎn)信息獲取(1)PQ在外力作用下運(yùn)動由右手定則判斷感應(yīng)電流方向(2)MN在磁場力作用下向右運(yùn)動由左手定則判斷電流方向第二步：找解題突破口由MN在磁場力作用下向右運(yùn)動，據(jù)左手定則可判定MN中的電流方向L1中的磁場方向L2中磁場方向及其變化情況PQ的運(yùn)動情況。第三步：條理作答解析由于MN在磁場力作用下向右運(yùn)動，根據(jù)左手定則可判定MN中的電流方向是由M到N，在L1中此電流產(chǎn)生的磁場方向，據(jù)安培定則判知是向上的，這是二次感應(yīng)電流的磁場

13、方向，可推出L2中第一次感應(yīng)電流的磁場應(yīng)是向上減少或向下增加，由右手定則可判定PQ向右減速運(yùn)動或向左加速運(yùn)動，即B、C項正確。答案BC(1)本題解法為“逆推法”，由果索因，即根據(jù)L1中二次感應(yīng)的電流流過MN，使MN受磁場力向右運(yùn)動，逆推出PQ運(yùn)動產(chǎn)生的一次感應(yīng)電流的變化情況進(jìn)而推出PQ的運(yùn)動情況。(2)本題也可以據(jù)選項提供的PQ的運(yùn)動情況逐一推斷符合題意的情況，注意向右加速和向左減速等效；向右減速和向左加速等效。(3)欲出現(xiàn)二次感應(yīng)電流，則第一次感應(yīng)的電流必須是變化的?；犹骄?1)本題中若PQ向右勻速運(yùn)動，MN還會運(yùn)動嗎？(2)若保持金屬棒PQ不動，而讓PQ所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大。MN是

14、否運(yùn)動？解析：(1)若PQ向右勻速運(yùn)動則L2中電流不變，L1和MN構(gòu)成的回路中無感應(yīng)電流，MN棒不動。(2)若PQ所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大，由法拉第電磁感應(yīng)定律知，L2和PQ回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流恒定，L1中不會再產(chǎn)生感應(yīng)電流，MN不動。答案：(1)不動(2)不動開“芯”技法楞次定律推論的應(yīng)用1楞次定律的推論對楞次定律中“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)電流的原因概括如下：(1)當(dāng)回路的磁通量發(fā)生變化時，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)動時，感應(yīng)電流的效果就阻礙(導(dǎo)體間的)相對運(yùn)動，即“來拒去留”；(3)當(dāng)回路可以形變

15、時，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，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應(yīng)用原則當(dāng)不涉及感應(yīng)電流方向的判定時，用楞次定律的上述推論解題更快捷簡便。示例1如圖919所示，光滑固定的金屬導(dǎo)軌M、N水平放置，兩根導(dǎo)體棒P、Q平行放置在導(dǎo)軌上，形成一個閉合回路，一條形磁鐵從高處下落接近回路時()圖919AP、Q將相互靠攏BP、Q將相互遠(yuǎn)離C磁鐵的加速度仍為gD磁鐵的加速度小于g解析法一：程序法：設(shè)磁鐵下端為N極，如圖所示，根據(jù)楞次定律可判斷出P、Q中的感應(yīng)電流方向，根據(jù)左手定則可判斷P、Q所受安培力的方向

16、?？梢?，P、Q將互相靠攏。由于回路所受安培力的合力向下，由牛頓第三定律，磁鐵將受到向上的反作用力，從而加速度小于g。當(dāng)磁鐵下端為S極時，根據(jù)類似的分析可得到相同的結(jié)果，所以，本題應(yīng)選A、D。法二：推論法：根據(jù)楞次定律的推論“來拒去留”，當(dāng)條形磁鐵靠近回路時，必受到回路給予的向上的斥力，因而磁鐵的加速度小于g；“增縮減擴(kuò)”，當(dāng)條形磁鐵靠近回路時，穿過回路的磁通量增加，回路中的感應(yīng)電流受條形磁鐵磁場的作用力必然有使回路面積減小的趨勢，以阻礙磁通量的增加，故P、Q互相靠攏，故A、D正確。答案AD示例2如圖9110所示，粗糙水平桌面上有一質(zhì)量為m的銅質(zhì)矩形線圈，當(dāng)一豎直放置的條形磁鐵從線圈中線AB正上

17、方等高快速經(jīng)過時，若線圈始終不動，則關(guān)于線圈受到的支持力FN及在水平方向運(yùn)動趨勢的正確判斷是()圖9110AFN先小于mg后大于mg，運(yùn)動趨勢向左BFN先大于mg后小于mg，運(yùn)動趨勢向左CFN先小于mg后大于mg，運(yùn)動趨勢向右DFN先大于mg后小于mg，運(yùn)動趨勢向右解析當(dāng)磁鐵沿矩形線圈中線AB正上方通過時，線圈中向下的磁通量先增加后減小，由楞次定律可知，線圈中感應(yīng)電流的方向(從上向下看)先逆時針再順時針，則線圈先上方為N極下方為S極，后改為上方為S極下方為N極，根據(jù)同名磁極相斥、異名磁極相吸，則線圈受到的支持力先大于mg后小于mg，線圈受到向右的安培力，則水平方向的運(yùn)動趨勢向右。D項正確。答案D 示例3(2011·上海高考)如圖9111所示，均勻帶正電的絕緣圓環(huán)a與金屬圓環(huán)b同心共面放置，當(dāng)a繞O點(diǎn)在其所在平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)時，b中產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流，且具有收縮趨勢，由此可知，圓環(huán)a()圖9111A順時針加速旋轉(zhuǎn)B順時針減速旋轉(zhuǎn)C逆時針加速旋