【物理】2019届一轮复习人教版 电磁感应现象 楞次定律 学案

【物理】2019届一轮复习人教版 电磁感应现象 楞次定律 学案

‎ 电磁感应现象 楞次定律 知识梳理 知识点一　磁通量 ‎1.概念：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.‎ ‎2.公式：Φ＝　　　　.‎ ‎3.单位：1 Wb＝　　　　.‎ ‎4.公式的适用条件 ‎(1)匀强磁场.‎ ‎(2)磁感线的方向与平面垂直，即B⊥S.‎ ‎5.磁通量的意义 磁通量可以理解为穿过某一面积的磁感线的条数.‎ 答案：1.垂直　2.BS　3.1 T·m2‎ 知识点二　电磁感应现象 ‎1.电磁感应现象 当穿过闭合电路的磁通量　　　　时，电路中有　　　　产生的现象.‎ ‎2.产生感应电流的条件 ‎(1)条件：穿过闭合电路的磁通量　　　　.‎ ‎(2)特例：闭合电路的一部分导体在磁场内做　　　　运动.‎ ‎3.产生电磁感应现象的实质 电磁感应现象的实质是产生　　　　，如果回路闭合，则产生　　　　；如果回路不闭合，那么只有　　　　，而无　　　　.‎ 答案：1.发生变化　感应电流　2.(1)发生变化　(2)切割磁感线　3.感应电动势　感应电流　感应电动势　感应电流 知识点三　感应电流方向的判断 ‎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)适用情况：所有的电磁感应现象.‎ ‎2.右手定则 ‎(1)内容：伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内，让磁感应线从　　　　进入，并使拇指指向　　　　‎ 的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向.‎ ‎(2)适用情况：　　　　产生感应电流 答案：1.(1)阻碍　磁通量　2.(1)掌心　导体运动　(2)导体切割磁感线 ‎[思考判断]‎ ‎(1)1831年，英国物理学家法拉第发现了——电磁感应现象。(　　)‎ ‎(2)1834年，俄国物理学家楞次总结了确定感应电流方向的定律——楞次定律。(　　)‎ ‎(3)闭合电路内只要有磁通量，就有感应电流产生。(　　)‎ ‎(4)穿过线圈的磁通量和线圈的匝数有关。(　　)‎ ‎ (5)由楞次定律知，感应电流的磁场一定与引起感应电流的磁场方向相反。(　　)‎ ‎(6)感应电流的磁场一定阻止引起感应电流的磁场的磁通量的变化。(　　)‎ 答案　(1)√　(2)√　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×‎ 考点精练 考点一　电磁感应现象的判断 ‎1.磁通量发生变化的三种常见情况 ‎(1)磁场强弱不变，回路面积改变.‎ ‎(2)回路面积不变，磁场强弱改变.‎ ‎(3)线圈在磁场中转动.‎ ‎2.判断电磁感应现象是否发生的流程 ‎(1)确定研究的回路.‎ ‎(2)弄清楚回路内的磁场分布，并确定该回路的磁通量Φ.‎ ‎(3) 对应训练 考向1　磁场变化引起的感应电流 ‎[典例1]　现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关按如图所示连接.下列说法中正确的是(　　)‎ A.开关闭合后，线圈A插入或拔出都会引起电流计指针偏转 B.线圈A插入线圈B中后，开关闭合和断开的瞬间，电流计指针均不会偏转 C.开关闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑动，会使电流计指针静止在中央零刻度 D.开关闭合后，只有滑动变阻器的滑片P加速滑动，电流计指针才能偏转 ‎[解析]　线圈A插入或拔出，都将造成线圈B处磁场的变化，因此线圈B处的磁通量变化，产生感应电流，故A正确；开关闭合和断开均能引起线圈B中磁通量的变化而产生感应电流，故B错误；开关闭合后，只要移动滑片P，线圈B中磁通变化而产生感应电流，故C、D错误.‎ ‎[答案]　A 考向2　“有效”面积变化引起的感应电流 ‎[典例2]　(多选)如图所示，矩形线框abcd由静止开始运动，若要使线框中产生感应电流，则线框的运动情况应该是(　　)‎ A.向右平动(ad边还没有进入磁场)‎ B.向上平动(ab边还没有离开磁场)‎ C.以bc边为轴转动(ad边还没有转入磁场)‎ D.以ab边为轴转动(转角不超过90°)‎ ‎[解题指导]　解答本题时应把握以下两点：‎ ‎(1)产生感应电流的条件是穿过闭合回路的磁通量发生变化.‎ ‎(2)判断线框做各种运动时穿过线框的磁通量是否发生变化.‎ ‎[解析]　选项A和D所描述的情况中，线框在磁场中的有效面积S均发生变化(A情况下S增大，D情况下S减小)，穿过线框的磁通量均改变，由产生感应电流的条件知线框中会产生感应电流.而选项B、C所描述的情况中，线框中的磁通量均不改变，不会产生感应电流.‎ ‎[答案]　AD 考点二　楞次定律的理解及应用 ‎1.楞次定律中“阻碍”的含义 ‎2.应用楞次定律判断感应电流方向的步骤 对应训练 考向1　楞次定律的基本应用 ‎[典例3]　如图所示，通有恒定电流的导线MN与闭合金属框共面，第一次将金属框由Ⅰ平移到Ⅱ，第二次将金属框绕cd边翻转到Ⅱ，设先后两次通过金属框的磁通量变化量大小分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则(　　)‎ A.ΔΦ1>ΔΦ2，两次运动中线框中均有沿adcba方向电流出现 ‎ B.ΔΦ1＝ΔΦ2，两次运动中线框中均有沿abcda方向电流出现 C.ΔΦ1<ΔΦ2，两次运动中线框中均有沿adcba方向电流出现 D.ΔΦ1<ΔΦ2，两次运动中线框中均有沿abcda方向电流出现 ‎[解析]　设金属框在位置Ⅰ的磁通量为ΦⅠ，金属框在位置Ⅱ的磁通量为ΦⅡ，由题可知：ΔΦ1＝|ΦⅡ－ΦⅠ|，ΔΦ2＝|－ΦⅡ－ΦⅠ|，所以金属框的磁通量变化量大小ΔΦ1<ΔΦ2，由安培定则知两次磁通量均向里减小，所以由楞次定律知两次运动中线框中均有沿adcba方向的电流，C对.‎ ‎[答案]　C 考向2　楞次定律的拓展应用——“增反减同”‎ ‎[典例4]　如图所示，线圈两端与电阻相连构成闭合回路，在线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的S极朝下.在将磁铁的S极插入线圈的过程中(　　)‎ A.通过电阻的感应电流的方向由a到b，线圈与磁铁相互排斥 B.通过电阻的感应电流的方向由b到a，线圈与磁铁相互排斥 C.通过电阻的感应电流的方向由a到b，线圈与磁铁相互吸引 D.通过电阻的感应电流的方向由b到a，线圈与磁铁相互吸引 ‎ ‎[解析]　将磁铁的S极插入线圈的过程中，由楞次定律知，通过电阻的感应电流的方向由b到a，线圈与磁铁相互排斥.‎ ‎[答案]　B 考向3　楞次定律的拓展应用——“来拒去留”‎ ‎[典例5]　如图所示，两个相同的轻质铝环套在一根水平光滑绝缘杆上，当一条形磁铁向左运动靠近两环时，两环的运动情况是(　　)‎ A.同时向左运动，间距增大 B.同时向左运动，间距减小 C.同时向右运动，间距减小 D.同时向右运动，间距增大 ‎[解析]　当条形磁铁向左靠近两环时，两环中的磁通量均增加.根据楞次定律，两环的运动都要阻碍磁铁相对环的运动，即阻碍“靠近”，那么两环都向左运动.又由于两环中的感应电流方向相同，两环相互吸引，且磁铁对右环的斥力较大，故右环向左运动的加速度较大，所以两环间距离要减小，故只有选项B正确. ‎ ‎[答案]　B 考向4　楞次定律的拓展应用——“增缩减扩”‎ ‎[典例6]　(多选)如图所示，光滑固定的金属导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放置在导轨上，形成一个闭合回路，一条形磁铁从高处下落接近回路时(　　)‎ A.P、Q 相互靠拢 B.P、Q将相互远离 C.磁铁的加速度仍为g D.磁铁的加速度小于g ‎[解析]　根据楞次定律的另一种表述——感应电流的效果，总要反抗产生感应电流的原因.本题中“原因”是回路中磁通量的增加，归根结底是磁铁靠近回路，“效果”便是阻碍磁通量的增加和磁铁的靠近.所以，P、Q将互相靠近且磁铁的加速度小于g，应选A、D.‎ ‎[答案]　AD 反思总结 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.‎ ‎(1)阻碍原磁通量变化——“增反减同”.‎ ‎(2)阻碍相对运动——“来拒去留”.‎ ‎(3)使回路面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”.‎ 考点三　“三定则”、“一定律”的综合应用 ‎1.三定则、一定律的比较 基本现象 应用的定则或定律 运动电荷、电流产生磁场 安培定则 左手定则 磁场对运动电荷、电流的作用力 电磁 感应[ :学, , ]‎ 部分导体切割磁感线运动 右手定则 闭合回路磁通量发生变化 楞次定律 ‎2.“三定则”的应用区别 三个定则容易混淆，特别是左、右手易错用，抓住因果关系是关键.‎ ‎(1)因电而生磁(I→B)→安培定则.‎ ‎(2)因动而生电(v、B→I)→右手定则.‎ ‎(3)因电而受力(I、B→F安)→左手定则.‎ ‎3.相互联系 ‎(1)应用楞次定律，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(“来拒去留”或“增缩减扩”)确定.‎ 对应训练 ‎[典例7]　(多选)如图所示，一端接有定值电阻的平行金属轨道固定在水平面内，通有恒定电流的长直绝缘导线垂直并紧靠轨道固定，导体棒与轨道垂直且接触良好.在向右匀速通过M、N两区的过程中，导体棒所受安培力分别用FM、FN表示.不计轨道电阻.以下叙述正确的是(　　)‎ A.FM向右 B.FN向左 C.FM逐渐增大 D.FN逐渐减小 ‎[解题指导]　(1)利用安培定则判断直线电流产生磁场的方向及强弱分布.‎ ‎(2)利用阻碍相对运动可判断安培力的方向.‎ ‎[解析]　根据安培定则，在轨道内的M区、N 区通电长直导线产生的磁场分别垂直轨道平面向外和向里，由此可知，当导体棒运动到M区时，根据右手定则可以判定，在导体棒内产生的感应电流与长直绝缘导线中的电流方向相反，再根据左手定则可知，金属棒在M区时受到的安培力方向向左，A错误；同理可以判定B正确；再根据导体棒在M区匀速靠近长直绝缘导线时对应的磁场越来越大，因此产生的感应电动势越来越大，根据闭合电路的欧姆定律和安培力的公式可知，导体棒所受的安培力FM也逐渐增大，C正确；同理D正确.‎ ‎[答案]　BCD ‎[变式]　(多选)如图所示，金属导轨上的导体棒ab在匀强磁场中沿导轨做下列哪种运动时，铜制线圈c中将有感应电流产生且被螺线管吸引(　　)‎ A.向右做匀速运动 B.向左做减速运动 C.向右做减速运动 D.向右做加速运动 答案：BC　解析：当导体棒向右匀速运动时产生恒定的电流，线圈中的磁通量恒定不变，无感应电流出现，A错；当导体棒向左做减速运动时，由右手定则可判定回路中出现从b→a的感应电流且减小，由安培定则知螺线管中感应电流的磁场 向左在减弱，由楞次定律知c中出现顺时针方向的感应电流(从右向左看)且被螺线管吸引，B对；同理可判定C对，D错.‎ 反思总结 左、右手定则巧区分 ‎(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)使用中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.‎ 随堂检测 ‎1．(2016·海南单 ，4)如图11，一圆形金属环与两固定的平行长直导线在同一竖直面内，环的圆心与两导线距离相等，环的直径小于两导线间距。两导线中通有大小相等、方向向下的恒定电流。若(　　)‎ 图11‎ A．金属环向上运动，则环上的感应电流方向为顺时针方向 B．金属环向下运动，则环上的感应电流方向为顺时针方向 C．金属环向左侧直导线靠近，则环上的感应电流方向为逆时针方向 D．金属环向右侧直导线靠近，则环上的感应电流方向为逆时针方向 ‎2．(2016·江苏单 ，6)(多选)电吉他中电拾音器的基本结构如图12所示，磁体附近的金属弦被磁化，因此弦振动时，在线圈中产生感应电流，电流经电路放大后传送到音箱发出声音，下列说法正确的有(　　)‎ 图12‎ A．选用铜质弦，电吉他仍能正常工作 B．取走磁体，电吉他将不能正常工作 C．增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势 D．弦振动过程中，线圈中的电流方向不断变化 ‎3．(2017·湖北武汉名校联考)如图13甲所示，长直导线与闭合金属线框位于同一平面内，长直导线中的电流i随时间t的变化关系如图乙所示。在0～时间内，直导线中电流向上，则在～T时间内，线框中感应电流的方向与所受安培力的合力方向分别是(　　)‎ 图13‎ A．顺时针，向左 B．逆时针，向右 C．顺时针，向右 D．逆时针，向左 参考答案 ‎1.解析　根据楞次定律，当金属圆环上、下移动时，穿过圆环的磁通量不发生变化，故没有感应电流产生，故选项A、B错误；当金属圆环向左移动时，则穿过圆环的磁场垂直纸面向外并且增强，故根据楞次定律可以知道，产生的感应电流为顺时针，故选项C错误；当金属圆环向右移动时，则穿过圆环的磁场垂直纸面向里并且增强，故根据楞次定律可以知道，产生的感应电流为逆时针，故选项D正确。‎ 答案　D ‎2.解析　铜质弦为非磁性材料，不能被磁化，选用铜质弦，电吉他不能正常工作，A项错误；若取走磁体，金属弦不能被磁化，其振动时，不能在线圈中产生感应电动势，电吉他不能正常工作，B项对；由E＝n可知，C项正确；弦振动过程中，穿过线圈的磁通量大小不断变化，由楞次定律可知，线圈中感应电流方向不断变化，D项正确。‎ 答案　BCD ‎3.解析　在0～时间内，直导线中电流向上，由题图乙知，在～T时间内，直导线电流方向也向上，根据安培定则知，导线右侧磁场的方向垂直纸面向里，电流逐渐增大，则磁场逐渐增强，根据楞次定律，金属线框中产生逆时针方向的感应电流。根据左手定则，金属线框左边受到的安培力方向向右，右边受到的安培力向左，离导线越近，磁场越强，则左边受到的安培力大于右边受到的安培力，所以金属线框所受安培力的合力方向向右，故B正确，A、C、D错误。‎ 答案　B