2023统考版高考物理一轮第十章电磁感应第1讲电磁感应现象楞次定律课件

第1讲　电磁感应现象　楞次定律\n必备知识·自主排查关键能力·分层突破\n必备知识·自主排查\n一、磁通量1．定义：在磁感应强度为B的匀强磁场中，与磁场方向________的面积S与B的乘积．(如图所示)．2．公式：Φ＝________．3．单位：1Wb＝________．4．标矢性：磁通量是________(选填“标量”或“矢量”)，但有正负．垂直BS1T·m2标量\n二、电磁感应现象1．电磁感应现象：当穿过闭合回路的________发生变化时，电路中有电流产生，这种现象称为电磁感应现象．2．产生感应电流的条件(1)电路________．(2)________发生变化．3.实质：磁通量发生变化时，电路中产生感应电动势，如果电路闭合，则有____________；如果电路不闭合，则只有____________，而无感应电流．磁通量闭合磁通量感应电流感应电动势\n三、楞次定律1．楞次定律(1)内容：感应电流的磁场总要_____引起感应电流的_____的变化．(2)适用范围：适用于一切回路中________变化的情况．阻碍磁通量磁通量\n2．右手定则(1)使用方法．①让磁感线穿入________．②使大拇指指向________的方向．③其余四指指向________的方向．(2)适用范围：适用于部分导体在磁场中________磁感线的运动．右手手心导体运动感应电流切割\n教材拓展1.[人教版选修3－2P13T3改编]如图所示，CDEF是金属框，框内存在着垂直纸面向里的匀强磁场．当导体AB向右移动时，金属框中CD、EF边的感应电流的方向为()A．C→D，E→FB．D→C，E→FC．C→D，F→ED．D→C，F→E答案：C\n2.[鲁科版选修3－2P8T3]如图所示，条形磁铁以速度v向螺线管靠近，下面几种说法中正确的是()A．螺线管中不会产生感应电流B．螺线管中会产生感应电流C．只有磁铁速度足够大时，螺线管中才能产生感应电流D．只有在磁铁的磁性足够强时，螺线管中才会产生感应电流答案：B\n关键能力·分层突破\n考点一　电磁感应现象的理解和判断判断是否产生感应电流的流程(1)确定研究的回路．(2)弄清楚回路内的磁场分布，并确定穿过该回路的磁通量Φ.(3)Φ不变→无感应电流Φ变化→\n跟进训练1．如图所示，一个金属圆环水平放置在竖直向上的匀强磁场中，若要使圆环中产生如箭头所示方向的瞬时感应电流，下列方法可行的是()A．使匀强磁场的磁感应强度均匀增大B．使圆环绕水平轴ab如图转动30°C．使圆环绕水平轴cd如图转动30°D．保持圆环水平并使其绕过圆心的竖直轴转动答案：A\n解析：原磁场的方向竖直向上，圆环中感应电流产生的磁场方向竖直向下，与原磁场的方向相反，根据楞次定律，说明圆环的磁通量在增大．使匀强磁场的磁感应强度均匀增大，穿过圆环的磁通量增大，A正确；使圆环绕水平轴ab或cd转动30°，圆环在中性面上的投影面积减小，磁通量减小，只会产生与图示方向反向的感应电流，B、C错误；保持圆环水平并使其绕过圆心的竖直轴转动，圆环仍与磁场垂直，磁通量不变，不会产生感应电流，D错误．\n2．如图所示的各图所描述的物理情境中，没有产生感应电流的是()解析：开关S闭合稳定后，穿过线圈N的磁通量保持不变，线圈N中不会产生感应电流，故A符合题意；磁铁向铝环A靠近，穿过铝环的磁通量增大，铝环中会产生感应电流，故B不符合题意；金属框中从A位置向B位置运动，穿过金属框的磁通量发生变化，金属框中会产生感应电流，故C不符合题意；铜盘在磁场中按图示方向转动，铜盘的一部分切割磁感线，回路中会产生感应电流，故D不符合题意．答案：A\n3．[2022·广西南宁统考]为探讨磁场对脑部神经组织的影响及临床医学应用，某小组查阅资料得知：“将金属线圈放置在头部上方几厘米处，给线圈通以上千安培、历时约几毫秒的脉冲电流，电流流经线圈产生瞬间的高强度脉冲磁场，磁场穿过头颅对脑部特定区域产生感应电场及感应电流，而对脑神经产生电刺激作用，其装置如图所示．”同学们讨论得出的下列结论正确的是()A．脉冲电流流经线圈，会产生高强度的磁场是电磁感应现象B．脉冲磁场产生感应电场是电流的磁效应C．若将脉冲电流改为恒定电流，可持续对脑神经产生电刺激作用D．若脉冲电流最大强度不变，但缩短脉冲电流时间，则在脑部产生的感应电场及感应电流增强答案：D\n解析：脉冲电流流经线圈，产生磁场，属于电流产生磁场，是电流的磁效应，不是电磁感应现象，选项A错误；脉冲磁场产生感应电场是变化的磁场产生电场，不是电流的磁效应，选项B错误；若将脉冲电流改为恒定电流，只能产生恒定磁场，不能产生感应电场，不能对脑神经产生电刺激作用，选项C错误；若脉冲电流最大强度不变，但是缩短脉冲电流时间，则电流变化率增大，流经线圈产生的磁场的变化率增大，导致在脑部产生的感应电场及感应电流增强，选项D正确．\n考点二　判断感应电流方向的两种方法1．判断感应电流的方法(1)楞次定律．(2)右手定则．2．用楞次定律判断感应电流方向的“四步法”：\n角度1由楞次定律判断感应电流方向例1.两根互相垂直的绝缘通电长直导线放在水平面上，两个相同的闭合圆形线圈a、b放在同一水平面上，两线圈的圆心到两导线的距离都相等．设两直导线中的电流大小相等，方向如图所示．若两直导线中的电流以相同的变化率均匀减小，下列说法正确的是()A．a中无感应电流，b中有顺时针方向的感应电流B．a中无感应电流，b中有逆时针方向的感应电流C.a中有顺时针方向的感应电流，b中无感应电流D.a中有逆时针方向的感应电流，b中无感应电流答案：B\n解析：由安培定则可知通电导线产生的磁场方向，并根据叠加原理可知a所在区域的两个磁场方向相反，穿过a环的磁通量为0且保持不变，所以a中无感应电流；b所在区域两个磁场方向相同，合磁场不为零，当电流减小时，b中磁通量减小，根据楞次定律可知b中有逆时针方向的感应电流，故B选项正确．\n角度2由右手定则判断感应电流方向例2.ab为一金属杆，它处在如图所示的垂直于纸面向里的匀强磁场中，可绕a点在纸面内转动；S为以a为圆心位于纸面内的金属圆环；在杆转动过程中，杆的b端与金属环保持良好接触；A为电流表，其一端与金属环相连，一端与a点良好接触．当杆沿逆时针方向转动时，某时刻ab杆的位置如图，则此时刻()A.有电流通过电流表，方向c→d；作用于ab的安培力向右B．有电流通过电流表，方向c→d；作用于ab的安培力向左C．有电流通过电流表，方向d→c；作用于ab的安培力向左D．无电流通过电流表，作用于ab的安培力为零答案：C\n解析：当杆沿逆时针方向转动时，根据右手定则，判断出ab杆中感应电流方向b→a，有电流通过电流表，方向d→c，根据左手定则，作用于ab的安培力向左，C正确，A、B、D错误．\n跟进训练4.如图所示，在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨，导轨平面与磁场垂直．金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS，一圆环形金属线框T位于回路围成的区域内，线框与导轨共面．现让金属杆PQ突然向右运动，在运动开始的瞬间，关于感应电流的方向，下列说法正确的是()A．PQRS中沿顺时针方向，T中沿逆时针方向B．PQRS中沿顺时针方向，T中沿顺时针方向C．PQRS中沿逆时针方向，T中沿逆时针方向D．PQRS中沿逆时针方向，T中沿顺时针方向答案：D\n解析：金属杆PQ突然向右运动，由右手定则可知，PQRS中有沿逆时针方向的感应电流，穿过圆环形金属线框T中的磁通量减小，由楞次定律可知，T中有沿顺时针方向的感应电流，故选项D正确，A、B、C错误．\n考点三　楞次定律的推广及三定则一定律的综合应用角度1楞次定律的推广应用楞次定律中“阻碍”的含义可以推广为：感应电流的效果总是阻碍引起感应电流的原因．列表说明如下．内容阻碍原磁通量的变化——“增反减同”阻碍相对运动——“来拒去留”使回路面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”阻碍原电流的变化——“增反减同”\n例3.如图所示，在水平放置的螺线管的中央，放着一个可绕水平轴OO′自由转动的闭合线圈abcd，轴OO′与螺线管的轴线垂直，ab边在OO′轴的左上方，闭合K的瞬间，关于线圈的运动情况，下列说法正确的是()A.不转动B．ab边向左转动C．ab边向右转动D．转动的方向与螺线管中的电流方向有关解析：闭合K的瞬间，通过闭合线圈abcd的磁通量增大，根据楞次定律，线圈ab边向左转动，转动的方向与螺线管中的电流方向无关，选项B正确．答案：B\n角度2三定则一定律的综合应用例4.(多选)如图所示，两个线圈绕在同一根铁芯上，其中一线圈通过开关与电源连接，另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路．将一小磁针悬挂在直导线正上方，开关未闭合时小磁针处于静止状态．下列说法正确的是()A．开关闭合后的瞬间，小磁针的N极朝垂直于纸面向里的方向转动B．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直于纸面向里的方向C．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直于纸面向外的方向D．开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，小磁针的N极朝垂直于纸面向外的方向转动答案：AD\n解析：开关闭合后的瞬间，根据安培定则可知，两线圈内的磁场方向水平向右．因为线圈内的磁通量增加，根据楞次定律可判断直导线内的电流方向由南到北，再根据安培定则可知直导线内的电流在其正上方产生的磁场方向垂直于纸面向里，则小磁针的N极朝垂直于纸面向里的方向转动，故选项A正确；开关闭合并保持一段时间后，与直导线相连的线圈内磁通量不变，则直导线内没有感应电流，故小磁针不动，故选项B、C错误；开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，与直导线相连的线圈内磁通量减少，根据楞次定律可判断直导线内的电流方向由北到南，小磁针的N极朝垂直于纸面向外的方向转动，故选项D正确．\n跟进训练5.美国明尼苏达大学的研究人员发现：一种具有独特属性的新型合金能够将内能直接转化为电能．具体而言，只要略微提高温度，这种合金就会变成强磁性合金，从而使环绕它的线圈中产生电流，其简化模型如图所示．A为圆柱形合金材料，B为线圈，套在圆柱形合金材料上，线圈的半径大于合金材料的半径．现对A进行加热，则()A.B中将产生逆时针方向的电流B．B中将产生顺时针方向的电流C．B线圈有收缩的趋势D．B线圈有扩张的趋势答案：D\n解析：提高温度，这种合金会从非磁性合金变成强磁性合金，穿过线圈的磁通量增大，从而在环绕它的线圈中产生电流．由于原磁场的方向未知，所以不能判断出感应电流的方向，故A、B错误；A外侧的磁场的方向与A中的磁场的方向相反，B的面积越大，则穿过线圈B的磁通量越小．当A与B中磁通量增大时，则线圈产生的感应电流阻碍磁通量的增大，面积有扩张的趋势，故C错误，D正确．\n6．如图所示，通电螺线管置于水平放置的光滑平行金属导轨MN和PQ之间，ab和cd是放在导轨上的两根金属棒，它们分别静止在螺线管的左右两侧，现使滑动变阻器的滑动触头向左滑动，则ab和cd棒的运动情况是()A．ab向左运动，cd向右运动B．ab向右运动，cd向左运动C．ab、cd都向右运动D．ab、cd保持静止答案：A\n解析：由安培定则可知螺线管中磁感线方向向上，金属棒ab、cd处的磁感线方向均向下，当滑动触头向左滑动时，螺线管中电流增大，因此磁场变强，即磁感应强度变大，回路中的磁通量增大，由楞次定律知，感应电流方向为a→c→d→b→a，由左手定则知ab受安培力方向向左，cd受安培力方向向右，故ab向左运动，cd向右运动，只有A正确．\n考点四　生活、科技中的电磁感应现象电磁感应现象与生活密切相关，高考对这部分的考查更趋向于有关现代信息和STSE问题中信息题的考查．命题背景有电磁炉、电子秤、电磁卡、电磁焊接技术、卫星悬绳发电、磁悬浮列车等．\n情境1金属探测器(多选)高考考生入场时，监考老师要用金属探测器对考生进行安检后才允许其进入考场，如图所示．探测器内有通电线圈，当探测器靠近任何金属材料物体时，都会引起探测器内线圈中电流变化，报警器就会发出警报；靠近非金属物体时则不发出警报．关于探测器的工作原理，下列说法正确的是()A．金属探测器利用的是电磁感应现象B．金属探测器利用的是磁场对金属的吸引作用C．金属探测器利用的是静电感应现象D．金属探测器利用的是当探测器靠近金属物体时，能在金属中形成涡流，进而引起线圈中电流的变化答案：AD\n解析：线圈通电后会产生磁场，当有金属物体进入磁场时，通过金属物体横截面的磁通量发生变化，金属物体内部会产生涡流，涡流的磁场反过来影响线圈中的电流．由此判断是否有金属物体，静电感应现象是带电体靠近导体时使导体感应起电，故选项A、D正确．\n情境2安检门[2022·福建厦门期末](多选)安检门是一种用于安全检查的“门”，如图所示，“门框”内有线圈，线圈里通有交变电流，交变电流在“门”内产生交变磁场，金属物品通过“门”时能产生涡流，涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流，从而引起报警．以下关于这个安检门的说法正确的是()A.这个安检门也能检查出毒品携带者B．这个安检门只能检查出金属物品携带者C．如果这个“门框”内的线圈中通上恒定电流，也能检查出金属物品携带者D．这个安检门工作时，既利用了电磁感应现象，又利用了电流的磁效应答案：BD\n解析：这个安检门是利用涡流工作的，因而只能检查出金属物品携带者，A错误，B正确；若“门框”内的线圈中通上恒定电流，只能产生恒定磁场，它不能使金属物品内产生涡流，因而不能检查出金属物品携带者，C错误；安检门工作时，既利用了电磁感应现象，又利用了电流的磁效应，D正确．\n情境3漏电断路器(多选)漏电断路器是家庭电路中必不可少的一种安全保护装置，如图为其基本原理图．电源线的火线与零线并行绕在铁芯上，当与放大器相连的线圈有微小电流时，即刻会驱动电磁继电器断开电源，实现安全保护．下列相关说法正确的是()A．当与地不绝缘的人不小心触碰到火线时，漏电断路器会即刻断开电源B．当与地绝缘的人不小心同时触碰到火线与零线时，漏电断路器会即刻断开电源C．当外接电网是恒定直流电源时，漏电断路器不能正常工作D．在相同条件下，放大器绕在铁芯上的线圈匝数越多，则能检测到更微小的漏电答案：AD\n解析：由于火线和零线并行绕制，所以在家庭电路正常工作时，火线和零线的电流大小相等，方向相反，因此合磁通量为零，当与地不绝缘的人接触火线发生触电时，火线的电流比零线的电流大，导致穿过线圈的磁通量变化，产生感应电流，从而使继电器工作，电磁铁将开关吸引，断开电源，A正确．当与地绝缘的人不小心同时接触到火线与零线时，不会形成电流变化，从而不会引起电磁感应现象；故漏电断路器不会断开电源，B错误．当外接电网是恒定直流电源时，如果有人触电仍会产生电磁感应现象，故能正常工作，C错误．在相同条件下，放大器绕在铁芯上的线圈匝数越多，产生的感应电动势越大，则能检测到更微小的漏电，D正确．