新人教版12.1電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律學(xué)案

第十二章電磁感應(yīng)第1講電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律課程標(biāo)準(zhǔn)探究影響感應(yīng)電流方向的因素，理解楞次定律．素養(yǎng)目標(biāo)物理觀念：知道磁通量和楞次定律的概念．科學(xué)思維：利用楞次定律結(jié)合安培定則判斷感應(yīng)電流方向，從能量轉(zhuǎn)化和守恒理解阻礙含義．必備知識(shí)·自主落實(shí)一、磁通量1．定義：設(shè)在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一個(gè)與磁場(chǎng)方向________的平面，面積為S(如圖所示)，我們把B與S的乘積叫作穿過這個(gè)面積的磁通量，簡(jiǎn)稱磁通，用字母Φ表示． 是標(biāo)量，有正負(fù)2．物理意義：可表示穿過某一面積的磁感線凈條數(shù)(磁通量的代數(shù)和)．3．表達(dá)式：Φ＝BS．適于勻強(qiáng)磁場(chǎng)4．單位：韋伯(weber)，簡(jiǎn)稱________，符號(hào)Wb.________＝1T·m2.二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象1．電磁感應(yīng)現(xiàn)象當(dāng)穿過閉合導(dǎo)體回路的________發(fā)生變化時(shí)，閉合導(dǎo)體回路中有________產(chǎn)生的現(xiàn)象．2．產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件(1)________導(dǎo)體回路；(2)________發(fā)生變化．三、感應(yīng)電流的方向判斷1．楞次定律本質(zhì)是能量守恒不是阻止(1)內(nèi)容：感應(yīng)電流的________總要阻礙引起感應(yīng)電流的________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：如圖所示，伸開右手，使拇指與其余四個(gè)手指________，并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)；讓________從掌心進(jìn)入，并使拇指指向?qū)Ь€運(yùn)動(dòng)的方向，這時(shí)四指所指的方向就是____________的方向．(2)適用情況：判斷導(dǎo)線____________產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向．走進(jìn)科技法拉第圓盤發(fā)電機(jī)中穿過圓盤的磁通量不發(fā)生變化是如何發(fā)電的？關(guān)鍵能力·精準(zhǔn)突破考點(diǎn)一電磁感應(yīng)現(xiàn)象的理解和判斷判斷是否產(chǎn)生感應(yīng)電流的流程(1)確定研究的回路．(2)弄清楚回路內(nèi)的磁場(chǎng)分布，并確定穿過該回路的磁通量Φ.(3)Φ不變→無(wú)感應(yīng)電流Φ變化→不閉合，無(wú)感應(yīng)電流，但有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)針對(duì)訓(xùn)練1.[2023·安徽合肥市模擬](多選)如圖甲所示，把一個(gè)閉合線圈放在蹄形磁鐵的兩磁極間，蹄形磁鐵和閉合線圈都可以繞OO′軸轉(zhuǎn)動(dòng)，不計(jì)摩擦；如圖乙所示，閉合金屬環(huán)從曲面上h高處滾下，又沿曲面的另一側(cè)上升，設(shè)環(huán)的初速度為零，不計(jì)摩擦，整個(gè)曲面處在垂直紙面的磁場(chǎng)中(圖中未畫出)，下列說法正確的是()A．圖甲中，當(dāng)線圈不動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)蹄形磁鐵時(shí)，線圈中沒有感應(yīng)電流B．圖甲中，當(dāng)蹄形磁鐵不動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)線圈時(shí)，線圈中有感應(yīng)電流C．圖乙中，若磁場(chǎng)為非勻強(qiáng)磁場(chǎng)，圓環(huán)滾上的高度仍為hD．圖乙中，若磁場(chǎng)為非勻強(qiáng)磁場(chǎng)，圓環(huán)滾下的過程中，圓環(huán)內(nèi)有感應(yīng)電流2．[2023·湖北荊州模擬]如圖甲所示，一長(zhǎng)直導(dǎo)線AB中通有如圖乙所示的變化電流，在導(dǎo)線附近的正下方放置一閉合線圈，線圈與導(dǎo)線在同一平面內(nèi)，則下列說法正確的是()A．在t1時(shí)刻，線圈內(nèi)有感應(yīng)電流B．在t2時(shí)刻，線圈內(nèi)沒有感應(yīng)電流C．t＞0的任意時(shí)刻，線圈內(nèi)都有感應(yīng)電流D．以上說法都不對(duì)3．[2022·廣東卷](多選)如圖所示，水平地面(Oxy平面)下有一根平行于y軸且通有恒定電流I的長(zhǎng)直導(dǎo)線．P、M和N為地面上的三點(diǎn)，P點(diǎn)位于導(dǎo)線正上方，MN平行于y軸，PN平行于x軸．一閉合的圓形金屬線圈，圓心在P點(diǎn)，可沿不同方向以相同的速率做勻速直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中線圈平面始終與地面平行．下列說法正確的有()A．N點(diǎn)與M點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同B．線圈沿PN方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，穿過線圈的磁通量不變C．線圈從P點(diǎn)開始豎直向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，線圈中無(wú)感應(yīng)電流D．線圈從P到M過程的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與從P到N過程的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等考點(diǎn)二判斷感應(yīng)電流方向的兩種方法1．判斷感應(yīng)電流的方法(1)楞次定律．(2)右手定則．2．用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向的“四步法”針對(duì)訓(xùn)練4.ab為一金屬桿，它處在如圖所示的垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，可繞a點(diǎn)在紙面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)；S為以a為圓心位于紙面內(nèi)的金屬圓環(huán)；在桿轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，桿的b端與金屬環(huán)保持良好接觸；A為電流表，其一端與金屬環(huán)相連，一端與a點(diǎn)良好接觸．當(dāng)桿沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，某時(shí)刻ab桿的位置如圖，則此時(shí)刻()A．有電流通過電流表，方向c→d；作用于ab的安培力向右B．有電流通過電流表，方向c→d；作用于ab的安培力向左C.有電流通過電流表，方向d→c；作用于ab的安培力向左D．無(wú)電流通過電流表，作用于ab的安培力為零5.[2022·北京卷]如圖所示平面內(nèi)，在通有圖示方向電流I的長(zhǎng)直導(dǎo)線右側(cè)，固定一矩形金屬線框abcd，ad邊與導(dǎo)線平行．調(diào)節(jié)電流I使得空間各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻增加，則()A．線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)閍→b→c→d→aB．線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流逐漸增大C．線框ad邊所受的安培力大小恒定D．線框整體受到的安培力方向水平向右6．如圖甲所示，在同一平面內(nèi)有兩個(gè)相互絕緣的金屬圓環(huán)A、B.圓環(huán)A將圓環(huán)B平分為面積相等的兩部分，圖甲中A環(huán)所示的電流方向?yàn)檎?，?dāng)圓環(huán)A中的電流按如圖乙所示規(guī)律變化時(shí)，下列說法正確的是()A．B中始終沒有感應(yīng)電流B．B中有順時(shí)針方向的感應(yīng)電流C．B中有逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流D．B中先有順時(shí)針方向的感應(yīng)電流，后有逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流考點(diǎn)三楞次定律的推廣及三定則一定律的綜合應(yīng)用考向1楞次定律的推廣應(yīng)用楞次定律中“阻礙”的含義可以推廣為：感應(yīng)電流的效果總是阻礙引起感應(yīng)電流的原因，列表說明如下：內(nèi)容阻礙原磁通量的變化—“增反減同”阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)—“來拒去留”使回路面積有擴(kuò)大或縮小的趨勢(shì)—“增縮減擴(kuò)”阻礙原電流的變化—“增反減同”例1如圖所示，兩個(gè)相互絕緣的閉合圓形線圈P、Q放在同一個(gè)水平面內(nèi)，當(dāng)線圈P中通有不斷增大的順時(shí)針方向的電流時(shí)，下列說法中正確的是()A．線圈Q內(nèi)有順時(shí)針方向的電流且有收縮的趨勢(shì)B．線圈Q內(nèi)有順時(shí)針方向的電流且有擴(kuò)張的趨勢(shì)C.線圈Q內(nèi)有逆時(shí)針方向的電流且有收縮的趨勢(shì)D.線圈Q內(nèi)有逆時(shí)針方向的電流且有擴(kuò)張的趨勢(shì)[解題心得]考向2三定則、一定律的綜合應(yīng)用“三定則、一定律”的比較定則或定律適用的現(xiàn)象因果關(guān)系安培定則電流的磁效應(yīng)——電流、運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的磁場(chǎng)因電生磁左手定則(1)安培力——磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力；(2)洛倫茲力——磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力因電受力右手定則導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象因動(dòng)生電楞次定律閉合回路磁通量變化產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象因磁生電例2(多選)如圖所示，兩個(gè)線圈繞在同一根鐵芯上，其中一線圈通過開關(guān)與電源連接，另一線圈與遠(yuǎn)處沿南北方向水平放置在紙面內(nèi)的直導(dǎo)線連接成回路．將一小磁針懸掛在直導(dǎo)線正上方，開關(guān)未閉合時(shí)小磁針處于靜止?fàn)顟B(tài)．下列說法正確的是()A．開關(guān)閉合后的瞬間，小磁針的N極朝垂直于紙面向里的方向轉(zhuǎn)動(dòng)B．開關(guān)閉合并保持一段時(shí)間后，小磁針的N極指向垂直于紙面向里的方向C．開關(guān)閉合并保持一段時(shí)間后，小磁針的N極指向垂直于紙面向外的方向D．開關(guān)閉合并保持一段時(shí)間再斷開后的瞬間，小磁針的N極朝垂直于紙面向外的方向轉(zhuǎn)動(dòng)[解題心得]針對(duì)訓(xùn)練7.(多選)如圖所示，矩形閉合線圈放置在水平薄板上，有一塊蹄形磁鐵置于平板的正下方(磁極間距略大于矩形線圈的寬度)．當(dāng)磁鐵勻速向右通過線圈正下方時(shí)，線圈仍靜止不動(dòng)，那么線圈受到薄板的摩擦力方向和線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向(從上向下看)是()A．摩擦力方向一直向左B．摩擦力方向先向左、后向右C．感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針→逆時(shí)針→順時(shí)針D．感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針→逆時(shí)針8．[2023·福州一中質(zhì)檢]如圖甲所示，絕緣的水平桌面上放置一金屬圓環(huán)，在圓環(huán)的正上方放置一個(gè)螺線管，在螺線管中通入如圖乙所示的電流，電流從螺線管a端流入為正，以下說法正確的是()A．從上往下看，0～1s內(nèi)圓環(huán)中的感應(yīng)電流沿順時(shí)針方向B．t＝1s時(shí)圓環(huán)對(duì)桌面的壓力小于圓環(huán)所受的重力C．0～1s內(nèi)圓環(huán)有擴(kuò)張的趨勢(shì)D．1～2s內(nèi)和2～3s內(nèi)圓環(huán)中的感應(yīng)電流方向相反第十二章電磁感應(yīng)第1講電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律必備知識(shí)·自主落實(shí)一、1．垂直4．韋1Wb二、1．磁通量感應(yīng)電流2．(1)閉合(2)磁通量三、1．(1)磁場(chǎng)磁通量2．(1)垂直磁感線感應(yīng)電流(2)切割磁感線走進(jìn)科技提示：接觸點(diǎn)CD之間的半徑切割磁感線．關(guān)鍵能力·精準(zhǔn)突破1．解析：題圖甲中，當(dāng)線圈不動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)蹄形磁鐵時(shí)，以及當(dāng)蹄形磁鐵不動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)閉合線圈時(shí)，穿過線圈的磁通量均變化，線圈中有感應(yīng)電流，故A錯(cuò)誤，B正確；題圖乙中，若磁場(chǎng)是非勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則圓環(huán)滾動(dòng)過程中，穿過圓環(huán)的磁通量變化，由于電磁感應(yīng)，圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，則圓環(huán)的一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，圓環(huán)滾上的高度小于h，故C錯(cuò)誤，D正確．答案：BD2．解析：t1時(shí)刻，導(dǎo)線中電流的變化率為零，穿過線圈的磁通量不變，線圈內(nèi)感應(yīng)電流為零，A、C錯(cuò)誤；t2時(shí)刻導(dǎo)線中電流的變化率不為零，穿過線圈的磁通量在發(fā)生變化，線圈內(nèi)有感應(yīng)電流，B錯(cuò)誤，D正確．答案：D3．解析：由于水平地面下的導(dǎo)線為通有恒定電流I的長(zhǎng)直導(dǎo)線，且平行于y軸，而MN也平行于y軸，所以N點(diǎn)與M點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同，A正確；由于PN平行于x軸，故線圈沿PN方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，穿過線圈的磁通量始終變化，B錯(cuò)誤；線圈從P點(diǎn)開始豎直向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，穿過線圈的磁通量一直為零，磁通量不變，線圈中無(wú)感應(yīng)電流，C正確；線圈從P到M過程和從P到N過程，線圈中磁通量變化量相同，而sPM>sPN，又速率相同，所以tPM>tPN，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，線圈從P到M過程產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)小于從P到N過程產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，D錯(cuò)誤．答案：AC4．解析：當(dāng)桿沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)右手定則，判斷出ab桿中感應(yīng)電流方向b→a，有電流通過電流表，方向d→c，根據(jù)左手定則，作用于ab的安培力向左，C正確，A、B、D錯(cuò)誤．答案：C5．解析：根據(jù)安培定則可知，通電直導(dǎo)線右側(cè)的磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻增加，根據(jù)楞次定律可知線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)閍→d→c→b→a，A錯(cuò)誤；線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為I＝ER＝nΔΦRΔt＝nSR·ΔBΔt，空間各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻增加，故線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流不變，B錯(cuò)誤；線框ad邊感應(yīng)電流保持不變，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻增加，根據(jù)安培力表達(dá)式F安＝BIL，故所受的安培力變大，C錯(cuò)誤；線框所處空間的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)閍→d→c→b→a，根據(jù)左手定則可知，線框ad邊所受的安培力水平向右，線框bc邊所受的安培力水平向左．通電直導(dǎo)線的磁場(chǎng)分布特點(diǎn)可知ad邊所處的磁場(chǎng)較大，根據(jù)安培力表達(dá)式F安＝答案：D6．解析：由安培定則可知，環(huán)A產(chǎn)生的磁場(chǎng)在環(huán)內(nèi)垂直紙面向里，環(huán)外垂直紙面向外，由于內(nèi)部的磁場(chǎng)大于外部的磁場(chǎng)，由矢量的疊加原理可知B環(huán)中的總磁通量向里；當(dāng)圓環(huán)A中的電流I逐漸減小時(shí)，導(dǎo)致圓環(huán)B產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)楞次定律，則圓環(huán)B中有順時(shí)針方向的感應(yīng)電流；同理，當(dāng)圓環(huán)A中的電流I反向逐漸增大時(shí)，導(dǎo)致圓環(huán)B中有順時(shí)針方向的感應(yīng)電流，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤．答案：B例1解析：當(dāng)線圈P中通有不斷增大的順時(shí)針方向的電流時(shí)，知穿過線圈Q的磁通量垂直向里且不斷增大，根據(jù)楞次定律知，線圈Q產(chǎn)生逆時(shí)針方向的電流，且線圈Q有擴(kuò)張的趨勢(shì)，以阻礙磁通量的增大．故選D.答案：D例2解析：開關(guān)閉合后的瞬間，根據(jù)安培定則可知，兩線圈內(nèi)的磁場(chǎng)方向水平向右．因?yàn)榫€圈內(nèi)的磁通量增加，根據(jù)楞次定律可判斷直導(dǎo)線內(nèi)的電流方向由南到北，再根據(jù)安培定則可知直導(dǎo)線內(nèi)的電流在其正上方產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，則小磁針的N極朝垂直于紙面向里的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，故選項(xiàng)A正確；開關(guān)閉合并保持一段時(shí)間后，與直導(dǎo)線相連的線圈內(nèi)磁通量不變，則直導(dǎo)線內(nèi)沒有感應(yīng)電流，故小磁針N極指北，故選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤；開關(guān)閉合并保持一段時(shí)間再斷開后的瞬間，與直導(dǎo)線相連的線圈內(nèi)磁通量減少，根據(jù)楞次定律可判斷直導(dǎo)線內(nèi)的電流方向由北到南，小磁針的N極朝垂直于紙面向外的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，故選項(xiàng)D正確．答案：AD7．解析：在磁鐵N極剛運(yùn)動(dòng)至線圈下方到線圈處在磁鐵中間的這段過程中，線圈所在位置的磁場(chǎng)向上，先增強(qiáng)，后減弱，當(dāng)線圈處在磁鐵中間以后，線圈所在位置的磁場(chǎng)向下，先增強(qiáng)，后減弱，所以感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針→逆時(shí)針→順時(shí)針，故選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤；根據(jù)楞次定律可以判斷：磁鐵向右移動(dòng)過程中，磁鐵對(duì)線圈有向右的安培力作用，所以線圈受到薄板的