電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律(學(xué)生版)

第一講電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律1.閱讀必修第三冊第十三章第2節(jié)，“磁通量”這一部分內(nèi)容。并思考：①根據(jù)教材圖，請你整理出磁通量的物理意義；②教材圖、圖，當(dāng)勻強磁場與所研究的面既不垂直也不平行時，怎樣求穿過該面的磁通量？2.閱讀必修第三冊第十三章第3節(jié)，請你根據(jù)教材圖、圖、圖整理出產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。3.閱讀選擇性必修第二冊第二章第1節(jié)，根據(jù)實驗：探究感應(yīng)電流方向的因素，理解楞次定律的表述并會使用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向。4.閱讀選擇性必修第二冊第二章第1節(jié)“右手定則”這一內(nèi)容的【思考與討論】，理解右手定則并會用右手定則判斷感應(yīng)電流的方向。5.閱讀選擇性必修第二冊第二章第1節(jié)【科學(xué)方法】體會楞次定律的得出運用的科學(xué)思想方法。6.教材選擇性必修第二冊第二章第1節(jié)“楞次定律”這部分的【思考與討論】、【練習(xí)與應(yīng)用】T5，由此可看出磁體與閉合線圈間的相互作用力起什么作用？7.請根據(jù)選擇性必修第二冊第二章第1節(jié)的【例題1】、【例題2】總結(jié)運用楞次定律分析解決實際問題的步驟?？键c一電磁感應(yīng)現(xiàn)象一、磁通量1.磁通量(1)概念：在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，有一個與磁場方向的平面，面積為S，我們把B與S的乘積叫作穿過這個面積的磁通量。(2)公式：Φ＝(B⊥S)；單位：韋伯(Wb)。2.公式的適用條件(1)勻強磁場。(2)S為垂直磁場的。3.矢標(biāo)性：磁通量是，但有正負(fù)。4.磁通量的變化量：ΔΦ＝。5.磁通量的變化率：6.磁通量的意義(1)磁通量可以理解為穿過某一面積的磁感線的條數(shù)。(2)同一線圈平面,當(dāng)它跟磁場方向垂直時,磁通量;當(dāng)它跟磁場方向平行時,磁通量為;當(dāng)正向穿過線圈平面的磁感線條數(shù)和反向穿過的磁感線條數(shù)一樣多時,磁通量為。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，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。3.常見的三種產(chǎn)生感應(yīng)電流的情況題型一對磁通量的理解如圖所示，兩個單匝線圈a、b的半徑分別為r和2r。圓形勻強磁場B的邊緣恰好與a線圈重合，則穿過a、b兩線圈的磁通量之比為()A.B.12C.14D.41題型二對磁通量變化的理解如圖所示，正方形線圈abcd位于紙面內(nèi)，邊長為L，匝數(shù)為N，過ab中點和cd中點的連線OO′恰好位于垂直紙面向里的勻強磁場的右邊界上，磁感應(yīng)強度為B，若圖示位置穿過線圈的磁通量為Φ，線圈從圖示位置繞OO′軸轉(zhuǎn)過60°的過程中，磁通量的變化量為ΔΦ，則Φ和ΔΦ的大小分別是()A.eq\f(BL2,2)，eq\f(BL2,4)B.eq\f(NBL2,2)，eq\f(NBL2,4)C.BL2，eq\f(BL2,2)D.NBL2，eq\f(NBL2,2)題型三感應(yīng)電流有無的判斷如圖所示的勻強磁場中有一個矩形閉合導(dǎo)線框，在下列四種情況下，線框中會產(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.如圖丙所示，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1.磁通量大小及其變化分析(1)定量計算通過公式Φ＝BS來定量計算，計算磁通量時應(yīng)注意的問題：①明確磁場是否為勻強磁場，知道磁感應(yīng)強度的大小。②平面的面積S應(yīng)為磁感線通過的有效面積。當(dāng)平面與磁場方向不垂直時，應(yīng)明確所研究的平面與磁感應(yīng)強度方向的夾角，準(zhǔn)確求出有效面積。③穿過線圈的磁通量及其變化與線圈匝數(shù)無關(guān)，即磁通量的大小不受線圈匝數(shù)的影響。(2)定性判斷磁通量是指穿過線圈面積的磁感線的“凈條數(shù)”，當(dāng)有不同方向的磁場同時穿過該面積時，此時的磁通量為各磁場穿過該面積磁通量的代數(shù)和。2.判斷感應(yīng)電流有無的方法(2022·浙江舟山中學(xué)模擬)如圖所示，某一勻強磁場磁感應(yīng)強度為B，方向沿z軸正向，其中AB＝a，BE＝b，EF＝c，∠CDF＝30°，下列說法正確的是()A.穿過ABCD面和穿過ADFE面的磁通量都為BacB.穿過BCFE面的磁通量為0C.若將ADFE面繞AD邊順時針轉(zhuǎn)過150°角時，其磁通量變化量大小為BbcD.若將BCFE面繞BC邊轉(zhuǎn)過180°角時，其磁通量變化量大小為0(2023·江蘇南通市高三階段檢測)如圖所示，一帶正電粒子從直徑上方掠過金屬圓環(huán)表面，粒子與圓環(huán)不接觸，該過程中()A.穿過金屬環(huán)的磁通量一定不變B.環(huán)中一定有感應(yīng)電流C.金屬環(huán)有擴張趨勢D.粒子與金屬環(huán)無相互作用(2022·廣東高考)(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的長直導(dǎo)線。P、M和N為地面上的三點，P點位于導(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，可沿不同方向以相同的速率做勻速直線運動，運動過程中線圈平面始終與地面平行。下列說法正確的有()A.N點與M點的磁感應(yīng)強度大小相等，方向相同B.線圈沿PN方向運動時，穿過線圈的磁通量不變C.線圈從P點開始豎直向上運動時，線圈中無感應(yīng)電流D.線圈從P到M過程的感應(yīng)電動勢與從P到N過程的感應(yīng)電動勢相等考點二感應(yīng)電流方向的判斷1.楞次定律(1)內(nèi)容：感應(yīng)電流的磁場總要引起感應(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，使拇指與其余四個手指，并且都與手掌在同一個平面內(nèi)；讓從掌心進入，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：判斷導(dǎo)線產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向。3.“四步法”判斷感應(yīng)電流方向題型一利用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向汽車測速利用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，汽車可簡化為一個矩形線圈abcd，埋在地下的線圈分別為1、2，通上順時針(俯視)方向電流，當(dāng)汽車經(jīng)過線圈時()A.線圈1、2產(chǎn)生的磁場方向豎直向上B.汽車進入線圈1過程產(chǎn)生感應(yīng)電流方向為abcdC.汽車離開線圈1過程產(chǎn)生感應(yīng)電流方向為abcdD.汽車進入線圈2過程受到的安培力方向與速度方向相同題型二利用右手定則判斷感應(yīng)電流的方向如圖所示，CDEF是金屬框，框內(nèi)存在著垂直紙面向里的勻強磁場。當(dāng)導(dǎo)體AB向右移動時，金屬框中CD、EF邊的感應(yīng)電流的方向為()A.C→D，E→F B.D→C，E→FC.C→D，F(xiàn)→E D.D→C，F(xiàn)→E題型三綜合應(yīng)用如圖，在方向垂直于紙面向里的勻強磁場中有一U形金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌平面與磁場垂直。金屬桿PQ置于導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌形成閉合回路PQRS，一圓環(huán)形金屬線框T位于回路圍成的區(qū)域內(nèi)，線框與導(dǎo)軌共面?，F(xiàn)讓金屬桿PQ突然向右運動，在運動開始的瞬間，關(guān)于感應(yīng)電流的方向，下列說法正確的是()A.PQRS中沿順時針方向，T中沿逆時針方向 B.PQRS中沿順時針方向，T中沿順時針方向C.PQRS中沿逆時針方向，T中沿逆時針方向 D.PQRS中沿逆時針方向，T中沿順時針方向楞次定律中“阻礙”的含義右手定則的理解和應(yīng)用(1)右手定則適用于閉合電路的部分導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流的情況。(2)右手定則是楞次定律的一種特殊形式，用右手定則能解決的問題，用楞次定律均可代替解決。(3)右手定則應(yīng)用“三注意”：①磁感線必須垂直穿入掌心。②拇指指向?qū)w運動的方向。③四指所指的方向為感應(yīng)電流的方向。1.(2020·江蘇高考)如圖所示，兩勻強磁場的磁感應(yīng)強度B1和B2大小相等、方向相反。金屬圓環(huán)的直徑與兩磁場的邊界重合。下列變化會在環(huán)中產(chǎn)生順時針方向感應(yīng)電流的是()A.同時增大B1減小B2B.同時減小B1增大B2C.同時以相同的變化率增大B1和B2D.同時以相同的變化率減小B1和B22.(2022·吉林市第二次模擬)汽車自動控制剎車系統(tǒng)(ABS)的原理如圖所示，鐵質(zhì)齒輪P與車輪同步轉(zhuǎn)動，右端有一個繞有線圈的磁體(極性如圖)，M是一個電流檢測器，當(dāng)車輪帶動齒輪P轉(zhuǎn)動時，靠近線圈的鐵齒被磁化，使通過線圈的磁通量增大，鐵齒離開線圈時又使磁通量減小，從而能使線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流經(jīng)電子裝置放大后即能實現(xiàn)自動控制剎車。齒輪從圖示位置開始轉(zhuǎn)到下一個鐵齒正對線圈的過程中，通過M的感應(yīng)電流的方向是()A.總是從左向右B.總是從右向左C.先從右向左，然后從左向右D.先從左向右，然后從右向左3.如圖所示，無限長通電直導(dǎo)線與右側(cè)的矩形導(dǎo)線圈ABCD在同一平面內(nèi)，線圈的AB邊與直導(dǎo)線平行?，F(xiàn)用外力()A.線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向是B.直導(dǎo)線對邊和邊的安培力等大反向C.直導(dǎo)線對邊和邊的安培力等大反向D.在線圈內(nèi)部的區(qū)域的磁場方向為垂直于線圈所在平面向外考點三楞次定律推論的應(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。具體表現(xiàn)常見如下幾種形式：內(nèi)容例證阻礙原磁通量變化——“增反減同”阻礙相對運動——“來拒去留”使回路面積有擴大或縮小的趨勢——“增縮減擴”注意：此結(jié)論只適用于磁感線單方向穿過回路的情景阻礙原電流的變化——“增反減同”(即自感現(xiàn)象)如圖所示，一個N極朝下的條形磁鐵豎直下落，恰能穿過水平放置的固定矩形導(dǎo)線框，則()A.磁鐵經(jīng)過位置①時，線框中感應(yīng)電流沿abcd方向；經(jīng)過位置②時，沿adcb方向B.磁鐵經(jīng)過位置①時，線框中感應(yīng)電流沿adcb方向；經(jīng)過位置②時，沿abcd方向C.磁鐵經(jīng)過位置①和②時，線框中的感應(yīng)電流都沿abcd方向D.磁鐵經(jīng)過位置①和②時，線框中感應(yīng)電流都沿adcb方向(2020·全國卷Ⅲ)如圖，水平放置的圓柱形光滑玻璃棒左邊繞有一線圈，右邊套有一金屬圓環(huán)。圓環(huán)初始時靜止。將圖中開關(guān)S由斷開狀態(tài)撥至連接狀態(tài)，電路接通的瞬間，可觀察到()A.撥至M端或N端，圓環(huán)都向左運動B.撥至M端或N端，圓環(huán)都向右運動C.撥至M端時圓環(huán)向左運動，撥至N端時向右運動D.撥至M端時圓環(huán)向右運動，撥至N端時向左運動(2021·湖南婁底市質(zhì)檢)(多選)如圖甲所示，圓形線圈P靜止在水平桌面上，其正上方固定一螺線管Q，P和Q共軸，Q中的電流i隨時間t變化的規(guī)律如圖乙所示，取甲圖中電流方向為正方向，P所受的重力為G，桌面對P的支持力為FN，則()A.在t1時刻，F(xiàn)N>G，P有收縮的趨勢B.在t2時刻，F(xiàn)N＝G，穿過P的磁通量不變C.在t3時刻，F(xiàn)N＝G，P中有感應(yīng)電流D.在t4時刻，F(xiàn)N＞G，P有收縮的趨勢欏次定律中“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。無論是磁通量變化，還是相對運動及面積的擴縮等，都體現(xiàn)為阻礙作用，但一定要注意應(yīng)用條件。(多選)(2023·青島市模擬)如圖所示，水平長直導(dǎo)線PQ固定在離地足夠高處，并通有向左的恒定電流，矩形導(dǎo)線框abcd在PQ的下方且與PQ處于同一豎直面內(nèi)．現(xiàn)將線框abcd從圖示實線位置由靜止釋放，運動過程中cd始終水平．不計空氣阻力．在線框從實線位置運動到虛線位置的過程中，下列說法正確的是()A.線框做自由落體運動B.線框中感應(yīng)電流的方向為abcdaC.線框所受安培力的合力方向豎直向下D.線框有擴張趨勢(多選)(2021·福建福州一中開學(xué)考)一個長直密繞線圈N放在一個金屬圓環(huán)M的中心，圓環(huán)軸線與線圈軸線重合，如圖甲所示。線圈N通有如圖乙所示的電流，下列說法正確的是()A.t＝eq\f(T,8)時刻，圓環(huán)有擴張的趨勢B.t＝eq\f(T,8)時刻，圓環(huán)有收縮的趨勢C.t＝eq\f(T,8)和t＝eq\f(3T,8)時刻，圓環(huán)內(nèi)有相同的感應(yīng)電流D.t＝eq\f(3T,8)和t＝eq\f(5T,8)時刻，圓環(huán)內(nèi)有相同的感應(yīng)電流如圖所示，圓環(huán)形導(dǎo)體線圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一豎直螺線管b，二者軸線重合，螺線管b與電源、滑動變阻器連接成如圖所示的電路。若將滑動變阻器的滑片P向下滑動，下列表述正確的是()A.線圈a中將產(chǎn)生沿順時針方向(俯視)的感應(yīng)電流B.穿過線圈a的磁通量減小C.線圈a有擴張的趨勢D.線圈a對水平桌面的壓力FN將增大考點四三定則一定律的應(yīng)用1.“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、運動電荷產(chǎn)生的磁場因電生磁左手定則(1)安培力——磁場對通電導(dǎo)線的作用力(2)洛倫茲力——磁場對運動電荷的作用力因電受力右手定則導(dǎo)體做切割磁感線運動產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象因動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2.“三定則一定律”的聯(lián)系(1)應(yīng)用楞次定律時，一般要用到安培定則。(2)判斷感應(yīng)電流所受安培力方向的“兩法”：①先用右手定則確定電流的方向，再用左手定則確定安培力的方向；②直接應(yīng)用楞次定律的推論確定——“來拒去留”“增斥減吸”等。(多選)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，PQ、MN均處在豎直向下的勻強磁場中，當(dāng)PQ在一外力的作用下運動時，MN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(多選)如圖所示，金屬導(dǎo)軌上的導(dǎo)體棒ab在勻強磁場中沿導(dǎo)軌做下列哪種運動時，左側(cè)銅制線圈中將有感應(yīng)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.向右做加速運動利用程序法和逆向推理法分析二次感應(yīng)問題如果要判斷二次感應(yīng)后的現(xiàn)象或結(jié)果，選擇程序法；如果已知二次感應(yīng)后的結(jié)果，要判斷導(dǎo)體棒的運動情況或磁場的變化，需選擇逆向推理法。(1)程序法(正向推理法)①依據(jù)導(dǎo)體切割磁感線運動的方向(或原磁感應(yīng)強度方向及大小的變化)，判斷一次感應(yīng)電流的方向。②依據(jù)導(dǎo)體切割磁感線的速度大小的變化(或原磁感應(yīng)強度變化率隨時間的變化)，判斷一次感應(yīng)電流的大小變化情況。③依據(jù)一次感應(yīng)電流的方向及大小變化情況，判斷一次感應(yīng)電流的磁通量方向及大小變化情況。④依據(jù)一次感應(yīng)電流的磁通量變化情況，判斷二次感應(yīng)電流的方向及產(chǎn)生的現(xiàn)象。(2)逆向推理法①依據(jù)二次感應(yīng)產(chǎn)生的現(xiàn)象，判斷二次感應(yīng)電流的方向。②依據(jù)二次感應(yīng)電流的方向，應(yīng)用安培定則，判定二次感應(yīng)電流的磁場的方向，明確它是阻礙