2022-2023年高考物理一轮复习 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考点1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和B的乘积.2.公式：Φ＝________.适用条件：(1)________磁场.(2)S为________磁场的有效面积.垂直BS匀强垂直\n标量磁感线垂直零零3.磁通量是__________(填“标量”或“矢量”).4.磁通量的意义(1)磁通量可以理解为穿过某一面积的___________的条数.(2)同一线圈平面,当它跟磁场方向________时,磁通量最大；当它跟磁场方向平行时,磁通量为______；当正向穿过线圈平面的磁感线条数和反向穿过的一样多时,磁通量为______.\n考点2电磁感应现象1.电磁感应(1)定义：只要穿过闭合回路的____________发生变化,闭合回路中就有电流产生,这种利用磁场产生电流的现象叫做_______________,产生的电流叫做______________.(2)产生感应电流的条件：闭合回路中的____________发生变化.磁通量电磁感应现象感应电流①表述1：闭合电路的一部分导体在磁场内做__________运动.磁通量切割磁感线发生变化②表述2：穿过闭合电路的磁通量____________.\n(3)产生感应电动势的条件：无论回路是否闭合,只要穿过线圈平面的_______________发生变化,线圈中就有感应电动势产生.磁通量电能(4)电磁感应中的能量转化发生电磁感应现象时,机械能或其他形式的能转化为____.\n物理量单位物理意义磁通量ΦWb表示某时刻或某位置,穿过某一面积的________________的多少磁通量的变化量ΔΦWb表示在某一过程中穿过某一面积的磁通量变化的多少磁通量的变化率Wb/s表示穿过某一面积的磁通量变化的________2.正确区分磁通量、磁通量的变化量和磁通量的变化率(1)三者的区别磁感线条数快慢\n斜率\n考点3楞次定律和右手定则1.楞次定律内容：感应电流的磁场总要阻碍_______________________的变化.引起感应电流的磁通量感应电流2.右手定则：伸开右手,让拇指跟其余四指垂直,并且都跟手掌在一个平面内,让磁感线垂直从手心进入,并使拇指指向导体运动方向,这时四指所指的方向就是______________的方向.\n【基础自测】1.如图9-1-1所示,一个U形金属导轨水平放置,其上放有一个金属导体棒ab,有一个磁感应强度为B的匀强磁场斜向上穿过轨道平面,且与竖直方向的夹角为θ.在下列各过程中,一定能在轨道回路里产生感应电流的是()A.ab向右运动,同时使θ减小B.使磁感应强度B减小,θ角同时也减小C.ab向左运动,同时增大磁感应强度B图9-1-1D.ab向右运动,同时增大磁感应强度B和θ角(0°<θ<90°)\n解析：依题意,磁通量Φ＝BScosθ,对于A选项,棒向右运动,S增大,同时θ减小,cosθ增大,则Φ一定增大,回路中一定有感应电流产生；对于B选项,B减小,同时θ减小,cosθ增大,Φ可能不变,不一定产生感应电流；对于C选项,棒向左运动,S减小,同时B增大,Φ可能不变,也不一定产生感应电流；对于D选项,棒向右运动,S增大,同时B增大,θ增大即cosθ减小,Φ可能不变,也不一定产生感应电流.答案：A\n2.如图9-1-2所示,要使Q线圈产生图示方向的电流,可采用的方法有()图9-1-2A.闭合电键K的瞬间B.闭合电键K后,把R的滑动头向右移C.闭合电键K后,把P中的铁芯从左边抽出D.闭合电键K后,把Q远离P\n解析：闭合电键K时,线圈中电流从无到有,铁芯中产生向右的磁场,穿过Q的磁通量增加,根据楞次定律,Q中产生图示方向的电流,A正确；R的滑动头向右移时,P中电流减小,穿过Q的磁通量减小,根据楞次定律,Q中产生与图示相反方向的电流,B错误；将铁芯抽出或Q远离P时,穿过Q的磁通量都减小.根据楞次定律,Q中产生与图示相反方向的电流,C、D错误.答案：A\n3.如图9-1-3所示,闭合金属圆环沿垂直于磁场方向放置在匀强磁场中,将它从匀强磁场中匀速拉出,以下各种说法中正确的是()A.向左拉出和向右拉出时,环中的感应电流方向相反B.向左或向右拉出时,环中的感应电流方向都是沿顺时针方向的图9-1-3C.向左或向右拉出时,环中的感应电流方向都是沿逆时针方向的D.环在离开磁场之后,仍然有感应电流\n解析：不管将金属圆环从哪边拉出磁场,穿过闭合圆环的磁通量都要减少,根据楞次定律可知,感应电流的磁场总要阻碍原磁通量的减少.感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,应用安培定则可以判断出感应电流的方向是顺时针方向的.B正确,A、C错误.另外在圆环离开磁场后,无磁通量穿过圆环,该种情况无感应电流,D错误.答案：B\n4.(多选)如图9-1-4所示,导体AB、CD可在水平轨道上自)由滑动,当导体棒AB向左移动时(图9-1-4A.AB中感应电流的方向为A到BB.AB中感应电流的方向为B到AC.CD向左移动D.CD向右移动\n解析：由右手定则可判断AB中感应电流方向为A→B,CD中电流方向为C→D,由左手定则可判定CD受到向右的安培力作用而向右运动.答案：AD\n热点1考向1磁通量的计算与电磁感应现象的判断磁通量的计算【典题1】如图9-1-5所示,一水平放置的N匝矩形线框面积为S,匀强磁场的磁感应强度为B,方向斜向上,与水平面成30°角,现若使矩形框以左边的一条边为轴转到竖直的虚线位置,则此过程中磁通量的改变量的大小是()图9-1-5\n答案：C\n考向2电磁感应现象能否发生的判断常见的产生感应电流的三种情况\n【典题2】下图中能产生感应电流的是()ABCD解析：根据产生感应电流的条件：A中,电路没闭合,无感应电流；B中,磁感应强度不变,面积增大,闭合电路的磁通量增大,有感应电流；C中,穿过线圈的磁感线相互抵消,Φ恒为零,无感应电流；D中,磁通量不发生变化,无感应电流.答案：B\n热点2考向1楞次定律的应用楞次定律的基本应用[热点归纳]应用楞次定律的基本步骤：\n【典题3】如图9-1-6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(图9-1-6\nA.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中沿顺时针方向解析：因为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,D正确,A、B、C错误.答案：D\n内容例证阻碍原磁通量变化——“增反减同”磁铁靠近线圈,B感与B原反向考向2对楞次定律“阻碍”的理解[热点归纳]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：\n内容例证阻碍相对运动——“来拒去留”磁铁靠近,是斥力磁铁远离,是引力(续表)\n内容例证使回路面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”P、Q是光滑固定导轨,a、b是可动金属棒,磁铁下移,面积应减小,a、b靠近B减小,线圈扩张(续表)\n内容例证阻碍原电流的变化——“增反减同”(见第2讲)合上S,B先亮(续表)\n【典题4】如图9-1-7,一导体圆环保持水平,沿一个性质匀称的条形磁铁轴线落下,条形磁铁竖直固定,圆环中心始终位于磁铁轴线上.已知当圆环落至B、D两位置时,刚好经过磁铁上下端截面,而C位置位于磁铁正中.不计空气阻力,下列说法正确的有()A.圆环由A落至B的过程中,环中感应电流从上至下看为顺时针B.圆环由B落至C的过程中,圆环磁通量在减少C.圆环落至C、D之间时,圆环有收缩趋势图9-1-7D.圆环由A落至E的过程中,任意时刻加速度都小于重力加速度g\n解析：圆环由A落至B的过程中,穿过圆环竖直向上的磁通量增大,根据楞次定律可得环中感应电流从上至下看为顺时针,A正确；当磁铁在BD之间时,穿过圆环的磁场分为两部分,一部分是磁铁外部竖直向下的磁场,一部分是磁铁内部方向竖直向上的磁场(这部分是匀强磁场,恒定不变,即穿过圆环的磁感线条数恒定不变),即Φ＝Φ上－Φ下,磁铁外部磁场在C点最弱,磁感线条数最少,故在C点穿过线圈的磁通量最大,磁感线最密集,圆环由B落至C的过程中,磁通量增大,从C\n到D过程中,穿过线圈的磁通量减小,故圆环有收缩趋势,B错误,C正确；在中点C处时磁感线都是竖直方向上的,水平方向上没有分量,不切割,没有感应电流,不受安培力作用,故加速度等于重力加速度,D错误.答案：AC\n【迁移拓展】如图9-1-8所示,条形磁铁用细线悬挂于O点,一金属圆环放置在O点正下方的水平绝缘桌面上.现将磁铁拉至左侧某一高度后由静止释放,磁铁在竖直面内摆动,在其第一次摆至右侧最高点的过程中,圆环始终静止.则下列说法正确的是()A.磁铁始终受到圆环的斥力作用B.圆环中的感应电流方向保持不变图9-1-8C.桌面对圆环始终有摩擦力作用D.磁铁在O点两侧最高点的重力势能不相等\n解析：由楞次定律可知,磁铁靠近圆环时受到斥力作用,远离圆环时受到引力作用,A错误；在一个周期之内,穿过圆环的磁通量先增大,后减小,再增大,最后又减小,穿过圆环磁场方向不变,磁通量变化趋势改变,感应电流方向发生改变,因此在一个周期内,感应电流方向改变3次,B错误；磁铁经过最低点时,感应电流为0,因此线圈不受磁铁的作用力,故桌面对圆环没有摩擦力作用,C错误；磁铁的机械能转化成电能,因此在O点两侧最高点的重力势能不相等,D正确.答案：D\n名称基本现象因果关系应用的定则或定律电流的磁效应运动电荷、电流产生磁场因电生磁安培定则洛伦兹力、安培力磁场对运动电荷、电流有作用力因电受力左手定则电磁感应部分导体做切割磁感线运动因动生电右手定则闭合回路磁通量变化因磁生电楞次定律热点3楞次定律和右手定则、左手定则、安培定则三定则的综合应用[热点归纳]1.规律比较：\n2.相互联系：(1)应用楞次定律时,一般要用到安培定则.(2)研究感应电流受到的安培力,一般先用右手定则确定电流方向,再用左手定则确定安培力的方向,有时也可以直接应用楞次定律的推论确定.\n【典题5】(多选)如图9-1-9所示,水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN,MN的左边有一闭合电路,当PQ在外力的作用下运动时,MN向右运动,则PQ所做的运动可能是()A.向右加速运动B.向左加速运动C.向右减速运动图9-1-9D.向左减速运动答案：BC\n方法技巧：左、右手定则的区分：(1)右手定则与左手定则的区别：抓住“因果关系”才能无误,“因动而电”——用右手；“因电而动”——用左手.(2)左手定则和右手定则很容易混淆,为了便于区分,可把两个定则简单地总结为“通电受力用左手,运动生电用右手”.“力”的最后一笔“丿”方向向左,用左手；“电”的最后一笔“乚”方向向右,用右手.\n【迁移拓展】如图9-1-10,两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()图9-1-10\nA.开关闭合后的瞬间,小磁针的N极朝垂直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极朝垂直纸面向外的方向转动\n解析：开关闭合的瞬间,左侧的线圈中磁通量变化,产生感应电动势和感应电流,由楞次定律可判断出直导线中电流方向为由南向北,由安培定则可判断出小磁针处的磁场方向垂直纸面向里,小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动,A正确；开关闭合并保持一段时间后,左侧线圈中磁通量不变,线圈中感应电动势和感应电流为零,直导线中电流为零,小磁针恢复到原来状态,B、C错误；开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间,左侧的线圈中磁通量变化,产生感应电动势和感应电流,由楞次定律可判断出直导线中电流方向为由北向南,由安培定则可判断出小磁针处的磁场方向垂直纸面向外,小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动,D正确.答案：AD