2024高考物理一輪復(fù)習(xí)第十單元電磁感應(yīng)第1講電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律學(xué)案新人教版

PAGE12-第十單元電磁感應(yīng)一、考情分析1．高考著重考查的學(xué)問(wèn)點(diǎn)有：電磁感應(yīng)現(xiàn)象、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件、楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律．2．從近年來(lái)高考命題趨勢(shì)看，結(jié)合圖象綜合考查楞次定律和電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用為選擇題的命題熱點(diǎn)；以導(dǎo)軌＋導(dǎo)體棒模型為載體，以近代科技、生活實(shí)際為背景，考查電磁感應(yīng)規(guī)律與力學(xué)、電路學(xué)問(wèn)的綜合應(yīng)用，是計(jì)算題(或選擇題)的命題熱點(diǎn)．二、學(xué)問(wèn)特點(diǎn)本單元學(xué)問(wèn)上連磁場(chǎng)、下連交變電流，起到承上啟下的作用，其主要特點(diǎn)有：1．本單元涉及的概念較抽象，比如：磁通量、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、自感等；楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律是求解電磁感應(yīng)問(wèn)題的兩個(gè)基本規(guī)律．2．電磁感應(yīng)常通過(guò)“導(dǎo)體棒＋導(dǎo)軌”模型、“線圈穿過(guò)有界磁場(chǎng)”模型與電路、力學(xué)、能量、動(dòng)量等內(nèi)容相結(jié)合形成綜合性問(wèn)題，考查學(xué)生的分析綜合實(shí)力．三、復(fù)習(xí)方法1．深刻理解基本概念和基本規(guī)律，領(lǐng)悟它們之間的區(qū)分與聯(lián)系，比如：Φ、ΔΦ與eq\f(ΔΦ,Δt)，E＝neq\f(ΔΦ,Δt)與E＝Blv.2．透徹理解兩個(gè)基本定律(楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律)，嫻熟駕馭三個(gè)定則(安培定則、左手定則、右手定則)，能應(yīng)用它們解決電磁感應(yīng)與電路、力學(xué)、能量、動(dòng)量等學(xué)問(wèn)的綜合問(wèn)題．第1講電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律考綱考情核心素養(yǎng)?電磁感應(yīng)現(xiàn)象Ⅰ?磁通量Ⅰ?楞次定律Ⅱ?磁通量、電磁感應(yīng)現(xiàn)象.物理觀念全國(guó)卷5年6考高考指數(shù)★★★★★?應(yīng)用楞次定律和右手定則推斷感應(yīng)電流的方向.科學(xué)思維學(xué)問(wèn)點(diǎn)一磁通量1．概念：在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，與磁場(chǎng)方向垂直的面積S與B的乘積．2．公式：Φ＝BS.3．適用條件：(1)勻強(qiáng)磁場(chǎng)．(2)S為垂直磁場(chǎng)的有效面積．4．磁通量是標(biāo)量(填“標(biāo)量”或“矢量”)．5．物理意義：相當(dāng)于穿過(guò)某一面積的磁感線的條數(shù)．如圖所示，矩形abcd、abb′a′、a′b′cd的面積分別為S1、S2、S3，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B與平面a′b′cd垂直，則：Φ＝BS3.學(xué)問(wèn)點(diǎn)二電磁感應(yīng)現(xiàn)象1．電磁感應(yīng)現(xiàn)象當(dāng)穿過(guò)閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變更時(shí)，閉合導(dǎo)體回路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生的現(xiàn)象．2．產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件(1)閉合導(dǎo)體回路；(2)磁通量發(fā)生變更．學(xué)問(wèn)點(diǎn)三感應(yīng)電流的方向1．楞次定律(1)內(nèi)容：感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變更．(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，伸開(kāi)右手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)；讓磁感線從掌心進(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感應(yīng)電流的方向．(2)適用狀況：導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流．1．思索推斷(1)1831年，英國(guó)物理學(xué)家法拉第發(fā)覺(jué)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象．(√)(2)閉合電路內(nèi)只要有磁通量，就有感應(yīng)電流產(chǎn)生．(×)(3)穿過(guò)線圈的磁通量和線圈的匝數(shù)無(wú)關(guān)．(√)(4)線框不閉合時(shí)，即使穿過(guò)線框的磁通量發(fā)生變更，線框中也沒(méi)有感應(yīng)電流產(chǎn)生．(√)(5)當(dāng)導(dǎo)體切割磁感線時(shí)，肯定產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)．(√)(6)由楞次定律知，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)肯定與引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向相反．(×)2．如圖所示，兩個(gè)單匝線圈a、b的半徑分別為r和2r.圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)B的邊緣恰好與a線圈重合，則穿過(guò)a、b兩線圈的磁通量之比為(A)A．11 B．12C．14 D．41解析：依據(jù)Φ＝BS，S為有磁場(chǎng)的部分且與磁場(chǎng)垂直的有效面積，因此a、b兩線圈的有效面積相等，故磁通量之比ΦaΦb＝11，選項(xiàng)A正確．3．(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(diǎn)自由轉(zhuǎn)動(dòng)．拿一條形磁鐵插向其中一個(gè)小環(huán)，后又取出插向另一個(gè)小環(huán)，看到的現(xiàn)象及現(xiàn)象分析正確的是(BD)A．磁鐵插向左環(huán)，橫桿發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)B．磁鐵插向右環(huán)，橫桿發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)C．磁鐵插向左環(huán)，左環(huán)中不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流D．磁鐵插向右環(huán)，右環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流解析：左環(huán)不閉合，磁鐵插向左環(huán)時(shí)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，不產(chǎn)生感應(yīng)電流，環(huán)不受力，橫桿不轉(zhuǎn)動(dòng)，故A、C錯(cuò)誤；右環(huán)閉合，磁鐵插向右環(huán)時(shí)，環(huán)內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，環(huán)受到磁場(chǎng)的作用，橫桿轉(zhuǎn)動(dòng)，故B、D正確．4.如圖所示，兩個(gè)線圈A、B套在一起，線圈A中通有電流，方向如圖所示．當(dāng)線圈A中的電流突然增加時(shí)，線圈B中的感應(yīng)電流方向?yàn)?A)A．沿順時(shí)針?lè)较駼．沿逆時(shí)針?lè)较駽．無(wú)感應(yīng)電流D．先沿順時(shí)針?lè)较?，再沿逆時(shí)針?lè)较蚪馕觯河砂才喽▌t可推斷，線圈A中電流在線圈內(nèi)產(chǎn)生的磁場(chǎng)向外，在線圈外產(chǎn)生的磁場(chǎng)向里，穿過(guò)線圈B的合磁通量向外．當(dāng)線圈A中的電流增大時(shí)，產(chǎn)生的磁場(chǎng)增加，通過(guò)線圈B的磁通量增加，由楞次定律可知線圈B中的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较?，故A正確．5．如圖所示是法拉第在1831年做電磁感應(yīng)試驗(yàn)的示意圖，鐵環(huán)上繞有A、B兩個(gè)線圈，線圈A接直流電源，線圈B接電流表和開(kāi)關(guān)S.通過(guò)多次試驗(yàn)，法拉第最終總結(jié)出產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，分析這個(gè)試驗(yàn)，下列說(shuō)法中正確的是(C)A．閉合開(kāi)關(guān)S的瞬間，電流表G中有a→b的感應(yīng)電流B．閉合開(kāi)關(guān)S的瞬間，電流表G中有b→a的感應(yīng)電流C．閉合開(kāi)關(guān)S后，在增大電阻R的過(guò)程中，電流表G中有b→a的感應(yīng)電流D．閉合開(kāi)關(guān)S后，向右滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)觸頭，電流表G指針不偏轉(zhuǎn)解析：閉合開(kāi)關(guān)S的瞬間，穿過(guò)線圈B的磁通量不發(fā)生變更，電流表G中無(wú)感應(yīng)電流，故A、B錯(cuò)誤；閉合開(kāi)關(guān)S后，在增大電阻R的過(guò)程中，電流減小，則通過(guò)線圈B的磁通量減小了，依據(jù)右手螺旋定則可確定穿過(guò)線圈B的磁場(chǎng)方向，再依據(jù)楞次定律可得：電流表G中有b→a的感應(yīng)電流，故C正確；閉合開(kāi)關(guān)S后，向右滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)觸頭，導(dǎo)致穿過(guò)線圈B的磁通量變更，則電流表中有電流，因而電流表G指針會(huì)偏轉(zhuǎn)，故D錯(cuò)誤．考點(diǎn)1電磁感應(yīng)現(xiàn)象的理解與推斷1．磁通量發(fā)生變更的三種常見(jiàn)狀況(1)磁場(chǎng)強(qiáng)弱不變，回路面積變更．(2)回路面積不變，磁場(chǎng)強(qiáng)弱變更．(3)回路面積和磁場(chǎng)強(qiáng)弱均不變，但二者的相對(duì)位置發(fā)生變更．2．推斷是否產(chǎn)生感應(yīng)電流的流程(1)確定探討的回路．(2)弄清晰回路內(nèi)的磁場(chǎng)分布，并確定穿過(guò)該回路的磁通量Φ.(3)Φ不變→無(wú)感應(yīng)電流．Φ變更→eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(不閉合，無(wú)感應(yīng)電流，但有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).,回路閉合，有感應(yīng)電流.))1．(多選)如圖所示，將帶鐵芯的線圈A通過(guò)滑動(dòng)變阻器和開(kāi)關(guān)連接到電源上，線圈B的兩端連接到靈敏電流計(jì)上，把線圈A放進(jìn)線圈B的里面．下面幾種狀況，靈敏電流計(jì)指針可能有偏轉(zhuǎn)的是(ACD)A．閉合開(kāi)關(guān)瞬間B．開(kāi)關(guān)閉合且電路穩(wěn)定后C．開(kāi)關(guān)閉合，拔出線圈A的過(guò)程D．開(kāi)關(guān)閉合，將滑動(dòng)變阻器的滑片P向左滑動(dòng)的過(guò)程解析：感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件是閉合回路中通過(guò)線圈的磁通量發(fā)生變更，閉合開(kāi)關(guān)瞬間有磁通量變更，有感應(yīng)電流，A正確；開(kāi)關(guān)閉合且電路穩(wěn)定后，電流不再發(fā)生變更，通過(guò)線圈B的磁通量無(wú)變更，無(wú)感應(yīng)電流，B錯(cuò)誤；拔出線圈A，則通過(guò)線圈B的磁通量減小，有感應(yīng)電流，C正確；滑片P滑動(dòng)，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻發(fā)生變更，電流發(fā)生變更，線圈A產(chǎn)生的磁場(chǎng)發(fā)生變更，則通過(guò)線圈B的磁通量發(fā)生變更，有感應(yīng)電流，D正確．2．有人依據(jù)條形磁鐵的磁場(chǎng)分布狀況用塑料制作了一個(gè)模具，模具的側(cè)邊界剛好與該條形磁鐵的磁感線重合，如圖所示．另取一個(gè)松軟的彈性導(dǎo)體線圈套在模具上方某位置，線圈貼著模具上下移動(dòng)的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是(地磁場(chǎng)很弱，可以忽視)(B)A．線圈切割磁感線，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流B．線圈緊密套在模具移動(dòng)過(guò)程中，線圈中沒(méi)有感應(yīng)電流產(chǎn)生C．由于線圈所在處的磁場(chǎng)是不勻稱的，故而不能推斷線圈中是否有感應(yīng)電流產(chǎn)生D．若線圈平面放置不水平，則移動(dòng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流解析：本題考查電磁感應(yīng)現(xiàn)象．依據(jù)題述可知，模具的側(cè)邊界剛好與該條形磁鐵的磁感線重合，松軟的彈性導(dǎo)體線圈套在模具上方某位置，線圈貼著模具上下移動(dòng)的過(guò)程中，線圈中磁通量不變，所以線圈緊密套在模具上移動(dòng)的過(guò)程中線圈中沒(méi)有感應(yīng)電流產(chǎn)生，選項(xiàng)B正確，A、C、D錯(cuò)誤．3．如圖所示，條形磁鐵以速度v向螺線管靠近，下面幾種說(shuō)法中正確的是(B)A．螺線管中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流B．螺線管中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流C．只有磁鐵速度足夠大時(shí)，螺線管中才能產(chǎn)生感應(yīng)電流D．只有在磁鐵在磁性足夠強(qiáng)時(shí)，螺線管中才會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流解析：當(dāng)條形磁鐵以速度v向螺線管靠近，穿過(guò)螺線管的磁通量增大，則螺線管中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，與磁鐵的速度、磁鐵的磁性強(qiáng)弱無(wú)關(guān)，故B正確．考點(diǎn)2楞次定律的理解與應(yīng)用楞次定律中“阻礙”的含義如圖所示，在方向垂直于紙面對(duì)里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一U形金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌平面與磁場(chǎng)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．現(xiàn)讓金屬桿PQ突然向右運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)起先的瞬間，關(guān)于感應(yīng)電流的方向，下列說(shuō)法正確的是()A．PQRS中沿順時(shí)針?lè)较颍琓中沿逆時(shí)針?lè)较駼．PQRS中沿順時(shí)針?lè)较?，T中沿順時(shí)針?lè)较駽．PQRS中沿逆時(shí)針?lè)较?，T中沿逆時(shí)針?lè)较駾．PQRS中沿逆時(shí)針?lè)较颍琓中沿順時(shí)針?lè)较颉痉治觥拷饘贄UPQ突然向右切割磁感線，應(yīng)用右手定則可推斷感應(yīng)電流的方向．PQRS中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)會(huì)使T中的磁通量變更，又會(huì)使T中產(chǎn)生感應(yīng)電流，依據(jù)楞次定律判定T中感應(yīng)電流的方向．【解析】金屬桿PQ突然向右運(yùn)動(dòng)，則其速度v方向向右，由右手定則可得，金屬桿PQ中的感應(yīng)電流方向由Q到P，則PQRS中感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较颍甈QRS中感應(yīng)電流產(chǎn)生垂直紙面對(duì)外的磁場(chǎng)，故環(huán)形金屬線框T中為阻礙此變更，會(huì)產(chǎn)生垂直紙面對(duì)里的磁場(chǎng)，則T中感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较颍珼正確．【答案】D高分技法應(yīng)用楞次定律推斷感應(yīng)電流方向的“四步法”1.如圖所示，導(dǎo)線框abcd與直導(dǎo)線在同一平面內(nèi)，直導(dǎo)線通有恒定電流I，在線框由左向右勻速通過(guò)直導(dǎo)線過(guò)程中，線框中感應(yīng)電流的方向(D)A．先為abcd，后為dcba，再為abcdB．先為abcd，后為dcbaC．始終為dcbaD．先為dcba，后為abcd，再為dcba解析：通電直導(dǎo)線四周磁場(chǎng)分布如圖所示，依據(jù)楞次定律和安培定則推斷，選項(xiàng)D正確．2.(多選)如圖所示，在兩根豎直放置的平行長(zhǎng)直導(dǎo)線M、N中通入大小、方向均相同的恒定電流，圓形導(dǎo)線框在圖示位置，線框和兩導(dǎo)線在同一豎直平面(紙面)內(nèi)．下列說(shuō)法正確的是(AC)A．若線框從圖示位置由靜止釋放，則線框做直線運(yùn)動(dòng)B．若線框從圖示位置由靜止釋放，則線框做曲線運(yùn)動(dòng)C．若線框沿著水平方向從右向左在兩導(dǎo)線間勻速移動(dòng)，則線框中感應(yīng)電流始終沿逆時(shí)針?lè)较駾．若線框沿著水平方向從右向左在兩導(dǎo)線間勻速移動(dòng)，則線框中感應(yīng)電流先沿逆時(shí)針、后沿順時(shí)針?lè)较蚪馕觯壕€框從圖示位置釋放后，先在重力作用下向下運(yùn)動(dòng)，穿過(guò)線框的磁通量不變，故不產(chǎn)生感應(yīng)電流，始終只受到重力，因此線框做直線運(yùn)動(dòng)，A正確，B錯(cuò)誤；線框自右向左移動(dòng)時(shí)，穿過(guò)線框的磁通量先向外減小再向里增加，依據(jù)楞次定律和安培定則可推斷，線框中感應(yīng)電流始終沿逆時(shí)針?lè)较?，C正確，D錯(cuò)誤．考點(diǎn)3“三則一律”的綜合應(yīng)用1．“三個(gè)定則、一個(gè)定律”的應(yīng)用對(duì)比：名稱基本現(xiàn)象應(yīng)用的定則或定律電流的磁效應(yīng)運(yùn)動(dòng)電荷、電流產(chǎn)生磁場(chǎng)安培定則續(xù)表名稱基本現(xiàn)象應(yīng)用的定則或定律洛倫茲力、安培力磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷、電流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更楞次定律2.三個(gè)定則一個(gè)定律的應(yīng)用技巧：(1)應(yīng)用楞次定律時(shí)，一般要用到安培定則．(2)探討感應(yīng)電流受到的安培力時(shí)，一般先用右手定則確定感應(yīng)電流方向，再用左手定則確定安培力方向，有時(shí)也可以干脆用楞次定律的推廣應(yīng)用確定．(多選)如圖，兩個(gè)線圈繞在同一根鐵芯上，其中一線圈通過(guò)開(kāi)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(kāi)關(guān)未閉合時(shí)小磁針處于靜止?fàn)顟B(tài)．下列說(shuō)法正確的是()A．開(kāi)關(guān)閉合后的瞬間，小磁針的N極朝垂直紙面對(duì)里的方向轉(zhuǎn)動(dòng)B．開(kāi)關(guān)閉合并保持一段時(shí)間后，小磁針的N極指向垂直紙面對(duì)里的方向C．開(kāi)關(guān)閉合并保持一段時(shí)間后，小磁針的N極指向垂直紙面對(duì)外的方向D．開(kāi)關(guān)閉合并保持一段時(shí)間再斷開(kāi)后的瞬間，小磁針的N極朝垂直紙面對(duì)外的方向轉(zhuǎn)動(dòng)【分析】①同一根鐵芯，意味著左右兩側(cè)線圈中磁通量變更率相同；②遠(yuǎn)處，說(shuō)明此處小磁針不再受線圈中磁通量變更的影響；③小磁針懸掛在直導(dǎo)線正上方，說(shuō)明小磁針的偏轉(zhuǎn)受到直導(dǎo)線中電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)的影響．【解析】開(kāi)關(guān)閉合瞬間，依據(jù)楞次定律，左側(cè)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電流從南向北流過(guò)直導(dǎo)線，依據(jù)安培定則，直導(dǎo)線在小磁針位置產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直紙面對(duì)里，所以小磁針N極朝垂直紙面對(duì)里的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，A正確；同理，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)瞬間，小磁針N極朝垂直紙面對(duì)外的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，D正確；開(kāi)關(guān)閉合一段時(shí)間之后，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)消逝，直導(dǎo)線中沒(méi)有電流流過(guò)，小磁針保持圖中的方向，B、C錯(cuò)誤．【答案】AD高分技法三定則、一規(guī)律的應(yīng)用技巧1應(yīng)用左手定則和右手定則應(yīng)留意二者的區(qū)分：抓住“因果關(guān)系”才能不失誤，“因動(dòng)而電”——用右手；“因電而動(dòng)”——用左手.2應(yīng)用楞次定律，必定要用到安培定則.3感應(yīng)電流受到安培力，有時(shí)可以先用右手螺旋定則確定電流的方向，再用左手定則確定安培力的方向，有時(shí)也可以干脆應(yīng)用楞次定律的推論“來(lái)拒去留”“增縮減擴(kuò)”等確定安培力的方向.3．如圖所示，金屬棒ab、金屬導(dǎo)軌和螺線管組成閉合回路，金屬棒ab在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中沿導(dǎo)軌向右運(yùn)動(dòng)，則(C)A．a(chǎn)b棒不受安培力作用B．a(chǎn)b棒所受安培力的方向向右C．a(chǎn)b棒向右運(yùn)動(dòng)速度v越大，所受安培力越大D．螺線管產(chǎn)生的磁場(chǎng)，A端為N極解析：金屬棒ab向右運(yùn)動(dòng)切割磁感線，依據(jù)右手定則推斷感應(yīng)電流方向由b→a，再依據(jù)左手定則推斷棒所受安培